黄楚雄，李 洁，刘纪红，严守雷,3,4, ，王 茜
（1.华中农业大学食品科学技术学院，湖北武汉 430070；
2.华中农业大学理学院，湖北武汉 430070；
3.湖北省水生蔬菜保鲜加工工程技术研究中心，湖北武汉 430070；
4.长江经济带大宗水生生物产业绿色发展教育部工程研究中心，湖北武汉 430070；
5.微山县农业农村局，山东济宁 277600）
莲藕（Nelumbo nuciferaGaertn.），又称藕，为我国特有的水生植物，富含淀粉、膳食纤维等多种营养物质[1]。近年来，莲藕种植面积和产量迅速增加，仅湖北省地区莲藕种植面积已达6.30万hm2以上，年产量超185万t[2]。新鲜莲藕由于水分含量高，在采收后容易腐烂变质，直接影响贮藏、运输和销售，制约了莲藕产业的发展。发展莲藕的深加工，延伸莲藕产业链，对促进莲藕产业可持续发展具有重要意义。藕圆子作为一种地方特色食品[3]，是以莲藕为原料，经过切丁、擦蓉等工艺，辅以淀粉等辅料，油炸而成。因表皮金黄，藕香味浓郁，广受人们喜爱，市场需求不断增加。但目前其加工多为小规模手工作坊式，产品质量参差不齐。适宜的原料是生产优质加工产品的基础[4]，因此筛选适合加工藕圆子的优良莲藕品种尤为重要。
近年来，关于莲藕品种的研究，多围绕于莲藕的栽培特性[5−6]等方面，关于莲藕品种对加工产品品质方面的研究相对较少。杨松等[7]通过测定原料莲藕和脆片制品的指标，筛选适合加工莲藕脆片的莲藕品种；
韩丽娟等[8]通过比较分析不同莲藕水煮后挥发性风味物质，筛选适合煨汤型莲藕品种。然而，关于莲藕品种对藕圆子风味和品质影响的研究尚且不足。本研究以6个莲藕主栽品种为原料制备藕圆子，测定色泽、质构、水分含量、脂肪含量、风味成分等指标，结合感官评价，筛选适合加工藕圆子的莲藕品种，旨在为藕圆子加工专用品种筛选和生产育种上提供理论参考。
1.1 材料与仪器
选取鄂莲五号、鄂莲六号、沔城藕、芦林湖藕、红芽莲藕、新垦莲藕6个主栽莲藕品种 采收期为2020年11月，其中鄂莲五号、鄂莲六号、沔城藕、芦林湖藕采收自湖北仙桃，红芽莲藕采收自江苏扬州，新垦莲藕采收自广东广州，选取无腐败、大小均一的新鲜莲藕，对应分别标注为样品A、B、C、D、E、F；
玉米淀粉、低筋面粉、小苏打、大豆分离蛋白、预糊化淀粉、食用盐、生姜等辅料 购于华中农业大学中百超市；
石油醚 国药集团化学试剂有限公司。
UV Ultra型色差仪 美国Hunterlab公司；
TA.XT.PLUS型质构仪 英国SMS公司；
TSQ8000Evo型气质联用仪 美国Thermo公司；
50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取头 美国Supelco公司；
FOX4000型电子鼻 法国Alpha M.O.S公司；
BSA124S分析天平 德国赛多利斯集团；
DF25A型斯乐得家商两用电炸炉 广东省中山市斯乐得电器有限公司。
1.2 实验方法
1.2.1 藕圆子的制取 参考王清章等[9]的方法，选取新鲜莲藕清洗去皮，取200 g莲藕用不锈钢擦子将鲜藕擦成藕茸，用100目纱布过滤去除60 g水分，取150 g莲藕切丁，藕丁长宽高分别为5 mm×5 mm×5 mm，称取20 g玉米淀粉、20 g低筋面粉、1.5 g预糊化淀粉、1.5 g食盐、2 g姜末、1 g大豆分离蛋白、1 g小苏打搅拌成藕糊后，称取25 g藕糊，人工揉搓成直径约为3 cm的球形，放入170 ℃热油中油炸2 min后捞起，放置常温下冷却备用。
1.2.2 藕圆子色泽的测定 采用色差仪直接测定藕圆子表面色泽，以样品A作为空白对照，其中，L*值越大，藕圆子越亮，a*、b*值分别代表藕圆子红（+a*）绿（−a*）度和黄（+b*）蓝（−b*）度，正a*表示红色：a*值越大，藕圆子越红，正b*值表示黄色：b*值越大，藕圆子越黄。每个品种测5次，取平均值。
总色差∆E按照公式计算其中，L0、a0、b0为空白对照的颜色。
1.2.3 藕圆子质构特性的测定 使用TA-XT Plus型质构仪测定藕圆子质构。样品在160 ℃温度下复炸后室温冷却20 min测试，测试对象为整个藕圆子，做5次平行实验；
测试模式：TPA；
选用P30探头。
参考杨春梅等[10]的方法，略做修改。参数设定：测前速率为5 mm/s、测试速率为2 mm/s、测后速率为5 mm/s、压缩率设定为30%。
1.2.4 藕圆子水分含量和脂肪含量的测定 水分含量测定采用GB 5009.3-2016《食品中水分的测定（第一法）》；
脂肪含量测定采用GB 5009.6-2016《食品中脂肪的测定（第一法）》。
1.2.5 藕圆子挥发性风味物质分析 参考王永倩等[11]的方法，略做修改。各取藕圆子适量进行研磨，称取2 g样品分别置于10 mL顶空瓶中，密封后放入进样盘进样。DVB/CAR/PDMS萃取头（50/30 μm）于250 ℃下老化30 min后插入顶空瓶，在60 ℃下顶空静态吸附40 min，萃取头于GC-MS的GC进样口解吸3 min。
色谱条件：HP-5MS毛细管柱（30 m×250 μm，0.25 μm）；
载气高纯氦（He）；
流速1 mL/min；
不分流；
升温程序：40 ℃，保持3 min，以5 ℃/min升温至150 ℃，保持时间3 min，再以10 ℃/min升温至230 ℃，保持时间2 min。
质谱条件：离子源温度230 ℃，四极杆温度150 ℃，接口温度250 ℃，电子能量70 eV；
质量扫描范围m/z 25～450。
定性：挥发性物质以MS Library of Wiley 7.0和NIST Chemistry WebBook谱库检索相匹配，保留匹配度均大于800的化合物信息。定量：相对含量的测定采用峰面积归一化法。
1.2.6 藕圆子的电子鼻分析 样品准备：将2 g样品装入10 mL样品瓶中压紧，参考汪倩[12]方法，瓶口塞进脱脂棉，使用专用瓶盖封口，每组样品至少重复装4个样品瓶，将样品瓶依次放入电子鼻自动进样器上。
电子鼻检测：顶空温度35 ℃，振荡速度500 r/min，顶空加热时间1200 s，气体流量150 mL/min，样品采样时间300 s。每个样品平行测定3次。
1.2.7 藕圆子的感官评价 选择10名专业人员组成评价小组，每位人员评估样品后使用清水漱口。采用百分制，针对滋味、气味、咀嚼性、色泽、形状、硬度6个感官指标进行打分。参照DB43/T 809.18-2013《一桌筵宴湘菜 第18部分：玫瑰藕丸》及参考王清章等[9]制作感官评价表，具体内容见表1。
表1 不同品种藕圆子感官评价得分Table 1 Sensory evaluation scores of lotus rhizome balls from different varieties
1.3 数据处理
所有实验重复测定3次，其中色泽、质构实验重复测定5次。使用SPSS26软件进行数据分析；
使用Origin8.0、Excel 2016进行图表制作。
2.1 不同品种莲藕对藕圆子色泽的影响
作为油炸类食品，藕圆子的色度本身并不直接对藕圆子的营养价值及风味产生影响，但会影响消费者的购买欲。藕圆子的色度具有较强的可视性，良好的色泽可以激发消费者的食欲[13]。L*值反映的是藕圆子的亮度大小，a*值是反映藕圆子红度的指标，b*值反映的是藕圆子黄度值的大小[14]。不同莲藕品种的藕圆子的表皮色泽（L*值、a*值、b*值）情况如表2所示。
表2 不同莲藕品种的藕圆子表皮色度Table 2 Color parameters of lotus rhizome balls prepared from different varieties of lotus rhizomes
由表2可知，6种藕圆子的亮度为35.83～52.99，其中样品A、D、E的L*值显著高于其他品种（P<0.05）；
a*值为8.55～17.99，其中样品A、D、E、F的a*值较小，与其他品种存在显著性差异；
b*值为20.44～35.44，其中样品D和E的b*值最大。
∆E值均大于3，且除了样品D、E外都存在显著性差异（P<0.05），说明不同莲藕的藕圆子表皮色差较大，能被肉眼直接观察到。结合感官评价结果，L*值最高的样品在色泽方面得分最高，据报道，油炸藕片的最佳L*值为57.50～58.28[15]，与‘鄂莲五号’样品最为接近。
2.2 不同品种莲藕对藕圆子质构特性的影响
2.2.1 不同品种莲藕的藕圆子的质构特性分析 藕圆子的质构特性是评价藕圆子品质的重要方面。硬度指使藕圆子发生形变所需的最大的力；
弹性指样品去除外力后能恢复的程度；
内聚性是指样品抵抗咀嚼破坏的内部结合力；
咀嚼性是指咀嚼样品使其达到能够吞咽所需功的大小；
回复性是指样品第一次压缩回弹的能力[16]。
由表3可知，不同莲藕品种制备藕圆子的硬度、弹性、内聚性、咀嚼性、回复性等指标存在差异。样品F的硬度较大；
弹性变化值0.35～0.64 mm，样品A和样品E弹性最大，最小的为样品B。韩小苗等[17]对3种鲜藕品种进行TPA测定，结果表明，硬度的变异系数较大，回复性的变异系数较小，与本研究结果一致。咀嚼性变化范围为27.49～55.98 mJ，其中样品A咀嚼性最大，样品F咀嚼性最小；
内聚性变化范围0.13～0.21，回复性变化范围0.048～0.074。这是由于原料的纤维素含量不同，导致对淀粉形成微观结构的影响不同，从而影响产品的咀嚼性[7]。这与施帅等[18]的研究结论一致。
表3 不同莲藕品种制备藕圆子的质构特性Table 3 Texture characteristics of lotus rhizome balls prepared from different varieties of lotus rhizomes
2.2.2 不同品种莲藕的藕圆子的质构特性主成分分析 由于藕圆子的质构特性由多种指标构成，对藕圆子的各指标进行标准化处理后，进行主成分模型的构建。不同品种莲藕对藕圆子质构主成分方差贡献率见表4，变量因子载荷量见表5。
表4 质构主成分方法贡献率Table 4 Variance contribution rate of principal components
主成分分析一般通过确定特征值大于1的主成分。由表4可知，前2个主成分的特征值均大于1，累积方差贡献率达87.744%，说明代表藕圆子质构的主要信息。主成分载荷系数的绝对值与该变量代表性呈正相关性。由表5可知，主成分1包括了质构指标的大部分信息，主要有咀嚼性（0.889）、弹性（0.782）、内聚性（0.781）。主成分2主要包括硬度（0.684）、回复性（−0.634）。
表5 变量因子载荷矩阵Table 5 Variable factor load matrix
由表5可计算得各主成分的表达式：
以主成分及每个主成分对应的特征值占所有主成分总的特征值之和的比例为权重，计算主成分综合模型：F=（0.5883F1+0.2892F2）/0.8774。在主成分分析的基础上，根据综合得分模型计算不同品种莲藕的藕圆子质构的综合得分，样品A～F的得分分别为3.271、−1.233、−1.159、0.171、0.876、−1.926，其中样品A综合得分最高为3.271分、样品F最低为−1.926。综合得分越高，说明该品种的藕圆子质构特性越好。由表6可知，6种藕圆子的质构特性综合得分由高到低为A>E>D>C>B>F，与感官评定结果基本一致。
表6 不同品种莲藕制备藕圆子的水分含量和脂肪含量Table 6 Water content and fat content of lotus rhizome balls from different varieties of lotus rhizomes
2.3 不同品种莲藕对藕圆子水分含量和油脂含量的影响
由表6可知，6种藕圆子的水分含量为55.25%～60.34%，粗脂肪含量为9.16%～15.02%，最大的均为样品D，最小的均为样品F。不同莲藕品种的藕圆子中水分含量和脂肪含量差异较大，可能是由于品种等因素的原因。可以看到‘芦林湖藕’藕圆子的水分含量最高，达到60.34%，‘新垦莲藕’为原料的藕圆子水分含量最低，可能原料的水分含量不同，导致油炸过程中水分散失速率存在差异[17]。
2.4 不同品种莲藕的藕圆子挥发性成分的分析
利用HS-SPME-GC-MS技术可以对挥发性成分进行精准定性和定量分析，6个莲藕品种的藕圆子的挥发性风味物质及相对含量见表7。
由表7可知，6种藕圆子共鉴定出104种挥发性风味物质，其中‘鄂莲五号’、‘鄂莲六号’、‘沔城藕’、‘芦林湖藕’、‘红芽莲藕’、‘新垦莲藕’分别鉴定出64、44、55、54、51、51种风味物质，醛类、醇类、呋喃类、酯类是藕圆子主要的挥发性物质，其中醛类物质突出，除此以外，烃类、酸类、酮类、吡嗪类物质都是藕圆子挥发性风味物质的重要组成。不同品种挥发性物质的种类和含量不同可能造成风味差异，不同类型的挥发性成分呈现不同味觉体验。
醛类化合物是油炸食品香气成分中最主要的一类物质，主要与低级的、不饱和的醇类构成了独特的油脂香[19]。根据表7可知，6种藕圆子醛类物质含量最为丰富。其中，壬醛、（E）-2-癸烯醛和（E，E）-2，4-癸二烯醛相对含量最高，是藕圆子中主要醛类风味物质。壬醛具有强烈的油脂气味和甜橙气息[20]，（E）-2-癸烯醛、（E，E）-2，4-癸二烯醛具有强烈的鸡油香气，（E）-2-辛烯醛具有脂肪和肉类香气，并有黄瓜和鸡肉香味[21]，正己醛、2-十一烯醛具有清草味、蔬菜芳香[22]。在6种藕圆子中，‘鄂莲五号’的（E）-2-癸烯醛含量最高。‘鄂莲五号’和‘沔城藕’含量高于其他4个品种。醛类化合物主要是莲藕中不饱和脂肪酸氧化生成过氧化物或者油脂自身氧化所产生[19]，阈值比较低，说明脂类氧化是藕圆子风味的重要来源之一，提供藕圆子的油脂香和蔬菜香。
表7 不同莲藕品种的藕圆子挥发性风味物质及相对含量Table 7 Volatile composition of lotus rhizome balls from different varieties
醇类物质具有植物香气，来源于不饱和脂肪酸氧化降解，通常饱和醇气味阈值较高，对风味的贡献率较低，如正庚醇，而一些不饱和醇阈值较低，如1-辛烯-3-醇。1-辛烯-3-醇具有蘑菇鲜味，来源于酶催化氧化亚油酸和亚麻酸[23]。醇类物质是藕圆子中起关键作用的风味物质之一，醇类物质可以和酸类物质发生酯化反应，生成具有果香气味的酯类物质。唐小闲等[24]研究气蒸加工对莲藕挥发性风味物质的变化，发现经过气蒸过程后，醇类物质种类没有变化，相对含量降低。因此，不同莲藕品种中的醇类、氨基酸、脂肪含量差异可能导致不同莲藕品种的藕圆子醇类物质存在差异。
呋喃类化合物来源于氨基酸与还原糖间的美拉德反应以及脂肪的氧化反应，绝大多数具有强烈的肉香味且香气阈值极低[25−26]。6种藕圆子中均检测出了2-戊基呋喃、2-庚基呋喃。2-戊基呋喃具有强烈的肉香味和植物的芳香味，2-庚基呋喃具有脂肪、油腻、内酯香[26]，对藕圆子风味有不可替代的作用。吡嗪类物质是油炸食品中典型的风味物质，大都具有黑面包香味，其形成直接途径是氨基酸和α-二羰基化合物进行缩合反应，发生Strecker降解反应[25]。具有坚果味、焙烤味的2-乙基-3,6-二甲基吡嗪在大部分品种的藕圆子中都有被检测[27]。吡嗪、呋喃类化合物构成的焦糖、烘烤香和醇类、醛类化合构成的油脂香，按一定比例共同构成了油炸食品的特殊香气。
酯类化合物主要来源于脂肪酸分解，一般具有令人愉快的水果香气或酒香味[28]，可改善食品风味。6种藕圆子中均检出丙位辛内酯，赋予了藕圆子浓郁的油炸香味[27]。烃类物质在藕圆子中含量较少，且烷烃类化合物的香气阈值一般偏高，对藕圆子风味的构成无明显贡献，但可能有助于改善整体风味。
续表 7
藕圆子中酮类化合物主要通过多不饱和脂肪酸的热降解或β-氧化产生[29]，大部分酮类物质具有清香气味，香味持续时间长，主要辅助其他风味物质，使藕圆子中莲藕香味更浓。酸类含量较少甚至没有检测到。
综上所述，6种藕圆子中挥发性物质种类及含量存在较大差异，主要贡献风味的物质为醛类、醇类和呋喃类，与张文君等[30]检测藕夹的挥发性物质成分的结果类似。‘鄂莲五号’藕圆子的风味物质种类最多为64种，醛类、醇类、呋喃类含量均较高，香气表现为脂肪香、蔬菜香、清香味，风味指标优于其他品种，与感官评价结果类似。
续表 7
2.5 基于电子鼻技术对不同品种藕圆子风味物质分析
由图1可知，6种藕圆子的整体轮廓基本一致，强度存在差异，说明挥发性物质种类基本一致，浓度存在差异。样品在T30/1、P40/1、T70/1、PA/2、P30/1、P40/2、P30/2和T40/2 8个感应器上存在差距，说明不同品种莲藕的藕圆子风味存在较大差异，‘鄂莲五号’、‘新垦莲藕’、‘红芽莲藕’、‘沔城藕’距离相近，较为相似，与‘鄂莲六号’、‘芦林湖藕’风味区别较大，与HS-SPME-GC-MS技术分析鉴定结果类似。
图1 不同品种藕圆子挥发性物质雷达图Fig.1 Radar pattern of volatiles from lotus rhizome balls of different varieties
如图2所示，主成分1的方差贡献率为67.44%，主成分2的方差贡献率为13.80%。前2个主成分的方差贡献率达81.24%，能够充分代表样品的原始数据信息。‘鄂莲五号’、‘鄂莲六号’、‘沔城藕’、‘芦林湖藕’、‘红芽莲藕’、‘新垦莲藕’距离较近，风味方面有相似，但是每个样品都存在一定距离，说明不同品种藕圆子的风味物质之间存在差异性。
图2 不同品种藕圆子挥发性物质主成分分析图Fig.2 Principal component analysis of volatiles from lotus rhizome balls of different varieties
2.6 不同品种藕圆子的感官品质分析
作为油炸食品，藕圆子的感官属性尤其是风味直接影响消费者的购买欲[31]，因此需对藕圆子进行客观的感官评价。对6种藕圆子样品的滋味、气味、咀嚼、色泽、形状、硬度6个方面的感官评价得分进行汇总，结果如表8所示。样品A（‘鄂莲五号’）的咸香适口，藕香浓郁，咀嚼性好，色泽金黄，综合评分最高。
表8 不同品种藕圆子的感官评价结果Table 8 Sensory scores of different lotus rhizome balls
通过测定6个不同莲藕品种所制取藕圆子的色泽、质构特性、水分含量、脂肪含量，并结合挥发性风味成分和感官评价等指标对比分析，发现不同莲藕品种所制备藕圆子风味及综合品质存在较大差异。6种藕圆子的水分含量为55.25%～60.34%，粗脂肪含量为9.16%～15.02%。其中‘鄂莲五号’藕圆子的水分含量较高，粗脂肪含量较低。6种藕圆子的亮度在35.83～52.99之间，‘鄂莲五号’、‘芦林湖藕’、‘红芽莲藕’的L*值显著高于其他品种（P<0.05）；
‘鄂莲五号’藕圆子的质构综合评分显著高于其他品种（P<0.05）。采用HS-SPME-GC-MS技术分析鉴定出104种挥发性风味物质，种类及含量存在较大差异，主要贡献风味的物质为醛类、醇类和呋喃类；
电子鼻技术分析鉴定得出各个品种藕圆子挥发性成分种类类似，但含量存在一定差异。其中‘鄂莲五号’藕圆子中挥发性物质种类和含量最丰富，同时通过感官分析结果显示鄂莲五号的表皮色泽金黄、口感好、风味浓郁，与HS-SPME-GC-MS和电子鼻的检测结果一致。综上所述，受试品种中最适合用于制备藕圆子的莲藕品种为‘鄂莲五号’。