基于因子分析和Box-Behnken響應面提高冷凍淮山紫薯球品質

王蓉琳,謝林美,呂 峰

(福建農林大學食品科學學院,福建福州 350002)

甘薯包含紅薯、白薯、紫薯等多種品種,營養豐富,且被譽為營養最均衡的保健食品,是我國四大主要農作物之一[1],在農產品加工和糧食生產上占據重要的地位。福建是我國最早種植甘薯的地區,目前甘薯的產量占全國糧食總量的17%左右[2]。紫薯(purple sweet potato,PSP),其營養價值高于普通甘薯,干物質含量達18%～30%,蛋白質含量20%左右,此外還有豐富的花青素、硒元素等[3-6]?；瓷?Chinese yam)也叫山藥,含有豐富的蛋白質[7]、多糖[8-9]、維生素B族、維生素C、維生素E、膽汁堿和尿囊素等[10-11];且具有健脾益胃、助消化、滋腎益精、益肺止咳、益志安神、降血糖等保健功效。鑒于紫薯、淮山突出的營養功能,許多學者對其功能性成分、加工特性與綜合開發利用進行了較為深入的研究[12-17]。

薯丸是福建省的傳統地方特色小吃,是以甘薯和糯米粉為主要原料加工而成的淀粉制品,近年來,為了迎合消費者對口味多樣化的需求,業內人士對傳統薯丸進行產品改良與創新,開發出淮山紫薯球、紅薯雞肉丸[18]、調理甘薯球[19]、紫薯魚丸[20-21]等不同風味的冷凍調理產品;特別是冷凍淮山紫薯球,融合了紫薯與淮山突出的營養功能,以紫薯、糯米粉為加工薯球外表皮的主原料成分,淮山作為其餡心的主原料成分,開發的新型冷凍調理食品,其口感香糯、Q彈、爽甜,深受消費者青睞。但薯丸系列產品在冷凍及凍藏過程中,因外表皮原料生淀粉的持水性不佳,容易產生失水、表面發干、粗糙和萎縮性龜裂[22]等品質劣變,導致食用時口感變硬,失去彈性;此外,冷凍淮山紫薯球在加工過程中,紫薯的花青素對介質pH敏感,容易受pH的影響而色變[23],這些感官品質缺陷嚴重影響了冷凍淮山紫薯球的商品價值與食用價值,是制約其產業化和規?；a的重要技術瓶頸。

為避免冷凍淮山紫薯球在加工與凍藏過程中外表皮的品質劣變,本研究通過TPA質構測定結合感官評定,著重探討了工藝配方對其品質的影響,并采用因子分析與響應面優化其關鍵工藝配比。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

紫薯、淮山、糯米粉、小麥淀粉、食用油、白糖、泡打粉、乳化劑、煉乳香精 均為食品級,均由福建圣恒食品有限公司提供。

TA-XT plus質構儀 英國Stable Micro System有限公司;ADCI-60-C全自動測色色差儀 北京辰泰克儀器技術有限公司;HWS 26電熱恒溫水浴鍋 上海一恒科學儀器有限公司;BS201分析天平 北京賽多利斯天平有限公司;PHB-3 pH計 上海三信儀表廠;BCD-216YH海爾冰箱 青島海爾股份有限公司;Gtchp4S電磁爐 北球電器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 冷凍淮山紫薯球加工工藝流程與工藝要點

1.2.1.1 冷凍淮山紫薯球加工工藝流程

1.2.1.2 冷凍淮山紫薯球加工工藝要點 原料前處理:紫薯、淮山挖除蟲眼及黑斑,洗凈,塊莖大的用刀適當分切,分別蒸熟;搗泥:蒸好的紫薯、淮山,稍稍冷卻后,分別去皮,各自搗成細泥,并剔除其中的硬塊、纖維,分開存放、冷藏備用;面種糊化:按既定配比稱取一定量的小麥淀粉,加水混勻,加熱糊化至透明稀糊狀;紫薯泥、面種混合:按既定配比將糊化的面種與紫薯泥充分混合、攪拌均勻;冷凍淮山紫薯球外表皮的制備:按既定工藝配方先將泡打粉與糯米粉、白糖充分混勻后,加入到紫薯泥、面種的混合物中,并加水、食用油等輔助材料,充分揉制成光滑不粘手的團狀物,控制好其軟硬、濕度,即完成紫薯皮的制備,待用;淮山餡的制備:按既定配比將淮山泥與糖、油等其他輔料混合均勻,形成細膩、爽滑的餡料。包餡、成型:按既定配比將淮山餡包入紫薯外表皮中,揉搓成大小均勻的圓球,控制單個產品質量為20±1 g。冷凍:將成型的淮山紫薯球放入-30 ℃凍庫冷凍至中心溫度降為-18 ℃,并于-18 ℃條件下凍藏。

1.2.2 單因素實驗探討冷凍淮山紫薯球工藝配方 以硬度、彈性和咀嚼性3個質構特性指標結合感官評價,分別探討紫薯、白糖、小麥淀粉、植物油和泡打粉的添加量對冷凍淮山紫薯球質構與感官品質的影響。以紫薯與糯米粉質量之和為100計,設紫薯的添加量占其中的26%、34%、42%、50%、58%;而其他成分的添加量則均以紫薯與糯米粉質量之和為基準,分別設白糖添加量為4%、6%、8%、10%、12%;油脂添加量為2%、3%、4%、5%、6%,小麥淀粉添加量為3%、4%、5%、6%、7%,泡打粉添加量為0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%。在進行紫薯添加量試驗時,其他輔料添加量設為:白糖10%、植物油5%、小麥淀粉6%、泡打粉0.3%,而在進行某一個其他輔料添加量的試驗時,已經探討過的成分添加量均采用試驗獲得的適宜添加量,其余輔料添加量則同上所設。

1.2.3 因子分析與響應面優化冷凍淮山紫薯球關鍵工藝配方 基于單因素實驗結果,確定紫薯添加量、小麥淀粉添加量、泡打粉添加量為決定冷凍淮山紫薯球外表皮品質的關鍵影響因素,衡量指標同1.2.2,采用響應面法,結合因子分析優化冷凍淮山紫薯球外表皮關鍵工藝配比。其因素水平編碼見表1。

表1 Box-Behnken響應面因素水平編碼設計Table 1 Factors and levels of respons surface test based on Box-Behnken design

1.3 指標檢測與方法

1.3.1 冷凍淮山紫薯球的感官評價 冷凍淮山紫薯球產品的感官評價方法參照GB/T 12315-2008(感官分析方法學排序法)進行,選擇具有5年以上專業經驗的研發與品管人員5名(1名男性和4名女性,年齡30～35歲),感官評價總分為50分,評價指標和分值分別參照張首玉等的方法[24],具體見表2。

表2 冷凍淮山紫薯球感官評價表Table 2 Sensory evaluation index of the frozen purple sweet potato ball with Chinese yam

1.3.2 冷凍淮山紫薯球質構測定 將油炸的冷凍淮山紫薯球熟品進行TPA質構測定:探頭P/36R、測前速度5.00 mm/s、測中速度2.00 mm/s、測后速度5.00 mm/s、壓縮距離40%、壓縮次數2次、兩次循環壓縮間隔時間5 s、參數獲取速度200 pps[25],測定其硬度、彈性和咀嚼性;平行測定3次,取其平均值。

1.3.3 冷凍淮山紫薯球外觀色度測定 采用ADCI-60-C全自動測色色差計測定冷凍淮山紫薯球樣品的外觀色度L*、a*值,其中L*代表亮度[26],范圍從0(黑)到100(白),a*代表紅綠色調(+a為紅色方向,-a為綠色方向),L*、a*值的大小與冷凍淮山紫薯球樣品外表皮中花青素的顏色相關,L*、a*值越小,表明淮山紫薯球樣品外表皮中花青素的顏色偏紫,色調偏暗,反之,L*、a*值越大,表明淮山紫薯球樣品外表皮中花青素的顏色紫紅,色調較為明亮鮮艷。

1.4 數據與統計分析

采用因子分析對由Box-Behnken響應面試驗設計方案所得的冷凍淮山紫薯球質構測定結果與感官評分進行綜合處理,得到原始數據的特征值、初始貢獻率及累計貢獻率;將特征值大于1的作為公因子,其綜合因子得分按公式(1)計算[27],再將得到的值帶入公式(2)進行規范化處理。

式(1)

式(2)

式(1)中,F為綜合因子得分,F1、F2、…、Fn為公因子1、2、3…、n的得分;Y1、Y2、…、Yn為公因子的初始特征值,Y為初始特征值之和。式(2)中,Z為規范化綜合因子得分;Fmax值、Fmin值為Fi的最高值、最低值帶入式(1)中取得。

采用Microsoft Excel 2003軟件處理試驗數據,DPS的鄧肯新復極差法對各因素的試驗數據均值進行顯著性檢驗,顯著性界值以P>0.05為不顯著,P<0.05為顯著,P<0.01為極顯著;SPSS 20.0及Design Expert 8.06軟件對冷凍淮山紫薯球外表皮關鍵工藝配比的優化數據進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 紫薯添加量對冷凍淮山紫薯球感官品質和質構的影響

紫薯淀粉中的直鏈淀粉比例較高,持水性差,而糯米粉的淀粉95%以上為支鏈淀粉[28],將紫薯與糯米粉進行合理搭配可以有效改善冷凍淮山紫薯球的品質與口感。

由表3數據得知,冷凍淮山紫薯球樣品的硬度、咀嚼性數值最大的均是紫薯使用量為58%的試驗組,且極顯著(P<0.01)高于其他4組,分別為1043.42、160.83 g;而彈性則最小,為0.55;從感官評價看,該組樣品外觀形態表面粗糙、無光澤、產品龜裂率10%,品嘗時口感偏硬,缺乏Q彈粘糯性,綜合評分最低(28分),呈現該結果的原因主要是當紫薯使用量較大,其直鏈淀粉含量較高,樣品在凍藏時因持水性差,容易失水導致表面發干、粗糙和萎縮性龜裂,從而使口感變硬,失去黏彈性。紫薯使用量為42%、50%二試驗組樣品的3個質構指標值均較為適中,依次分別為硬度843.99、875.33 g,彈性0.62、0.63,咀嚼性139.85、141.10 g,且兩兩之間均無顯著(P>0.05)差異;從感官評價看,該兩組樣品的外觀光滑、有光澤,產品龜裂率<1%,口感細膩、爽滑、Q彈,感官評分相應獲得高分(分別為44、45分)。當紫薯與糯米粉配比量適宜時,樣品由于含有較多的支鏈淀粉,凍藏時持水性相對較好,可很好地抑制表面的失水,故樣品表面光滑、不容易龜裂,光澤性好,食用時口感較為理想,而紫薯使用量為50%試驗組樣品的紫薯香味較42%的濃郁;表3的結果顯示,客觀的質構檢測數據與主觀的感官評價具有一致性,因此本研究認為當冷凍淮山紫薯球外表皮的紫薯使用量約為50%時,可賦予產品優良的感官品質與質構特性。

表3 紫薯添加量對冷凍淮山紫薯球感官和質構特性的影響Table 3 Effects of the amount of purple sweet potato on the sensory and textural properties of the frozen purple sweet potato ball with chinese

表4 糖添加量對冷凍淮山紫薯球感官和質構特性的影響Table 4 Effects of the amount of sugar on the sensory and textural properties of the frozen purple sweet potato ball with chinese

2.2 糖添加量對冷凍淮山紫薯球感官品質和質構的影響

從表4數據可知,糖的添加量對冷凍淮山紫薯球的質構特性有明顯的影響。樣品的彈性值隨糖添加量的增加而提高;硬度與咀嚼性則隨糖添加量的增加而降低。糖添加量8%、10%兩組樣品的3個質構指標值較為理想,硬度分別為873.75、869.74 g,彈性0.60、0.65,咀嚼性152.85、146.21 g,且兩兩之間均不存在統計學差異(P>0.05)。

從感官評價可知,隨糖添加量的增加,冷凍淮山紫薯球樣品的綜合感官品質得分不斷提高,糖添加量8%、10% 兩試驗組樣品的表面光滑,色澤紫紅有光澤,龜裂率均<1%,口感Q彈香糯、咀嚼性好;糖添加量4%、6%兩組得分明顯較低(32～36分),樣品表面略為粗糙,光澤度不足,龜裂率為4%～7%,口感偏硬,彈性、咀嚼性相較一般,甜味偏淡;糖添加量12%組樣品較為甜膩,口感偏軟。糖具有良好的水溶性與持水性,制作冷凍淮山紫薯球外表皮時,適當添加糖不僅可賦予冷凍淮山紫薯球口感香甜、Q彈黏糯,還可抑制在冷凍和凍藏過程中產品的失水與外表龜裂,提高光澤度。

表5 油脂添加量對冷凍淮山紫薯球感官和質構特性的影響Table 5 Effects of the amount of oil on the sensory and textural properties of the frozen purple sweet potato ball with chinese

結合表4的三個質構指標值與感官評分來看,糖添加量10%組樣品的感官評分最高(48分),且3個質構指標值亦最為理想,故本研究認為冷凍淮山紫薯球外表皮糖添加量為10%左右最佳。

2.3 油脂添加量對冷凍淮山紫薯球感官品質和質構的影響

適量的油脂可以改善冷凍淮山紫薯球的食用品質,其疏水性可降低樣品在凍藏過程中的失水率[29],抑制其表面龜裂現象;并可使樣品原料團在工藝操作中表面光滑不粘手,能較好的成型[30]。

表5中數據顯示,硬度、彈性與咀嚼性值最高的為油脂添加量2%試驗組的樣品,極顯著(P<0.01)高于其他組,最低的是油脂添加量6%試驗組,極顯著(P<0.01)低于其余4組;而油脂添加量4%試驗組的3個指標值接近2.1和2.2結果中的相應理想水平,依次分別為(硬度866.17±24.05 g、彈性0.63±0.02、咀嚼性135.35±7.33 g)。

從表5感官評價結果可知,評分最高的亦是油脂添加量4%試驗組(48分),極顯著(P<0.01)高于其他組,該試驗組樣品外表光滑有光澤、無龜裂,口感細膩Q彈、有咀嚼性;評分最低的為2%試驗組(33分),其外觀光澤性較差,龜裂率6%、口感偏硬;油脂添加量5%、6%試驗組樣品的感官評價尚好,但口感偏軟。綜合質構特性指標值與感官評分,并考慮成本因素,本研究認為油脂添加量達4%即可有效改善產品的綜合感官品質。

2.4 小麥淀粉添加量對冷凍淮山紫薯球感官品質和質構的影響

糊化的小麥淀粉經常在冷凍調理糯米粉類制品中作為“面種”,起黏結和持水作用,抑制產品在凍藏過程中出現龜裂。

表6數據顯示,小麥淀粉添加量為5%～7%三組試驗樣品的硬度、彈性與咀嚼性值均較為理想,且不存在顯著差異(P>0.05);而3%、4%試驗組樣品的硬度(891.31、883.60 g)、咀嚼性(169.13、155.28 g)偏高,彈性不足(0.35、0.59)。表6感官評價結果表明,小麥淀粉添加量為5%～7%三個試驗組樣品的感官得分均為最高(47分),三組樣品的外表均細膩、光滑,龜裂率<0.5%、品嘗時口感粘糯Q彈、咀嚼性良好;而3%、4%兩試驗組樣品得分明顯偏低(32分、37分),該樣品的表面龜裂明顯,表面粗糙無光澤、口感偏硬,咀嚼性過強。

表6 小麥淀粉添加量對冷凍淮山紫薯球感官和質構特性的影響Table 6 Effects of the amount of wheat starch on the sensory and textural properties of the frozen purple sweet potato ball with chinese

表7 泡打粉添加量對冷凍淮山紫薯球感官和質構特性的影響Table 7 Effects of the amount of baking powder on the sensory and textural properties of the frozen purple sweet potato ball with chinese

綜合以上分析,并從成本角度考慮,本研究認為5%的小麥淀粉添加量即可有效抑制冷凍淮山紫薯的表面龜裂,改善其口感。

2.5 泡打粉添加量對冷凍淮山紫薯球感官品質和質構的影響

適量添加泡打粉可使冷凍淮山紫薯球產品口感松軟、Q彈,但由于其呈弱堿性,添加過多可導致產品的pH呈微弱堿性而使其外表皮中的紫薯花青素的顏色變暗紫,明顯影響產品的外觀。

由表7數據獲悉,冷凍淮山紫薯球的3個質構指標值隨泡打粉添加量的增加而極顯著(P<0.01)下降;泡打粉添加量為0.2%試驗組樣品的3個指標值相對較為理想,其硬度為870.25±16.84 g、彈性為0.66±0.01、咀嚼性為141.67±9.70 g。表8色差測定結果表明,隨泡打粉添加量的增多,冷凍淮山紫薯球外表皮的顏色逐漸由明亮的紫紅轉變為暗紫色,0.2%試驗組樣品的L*值(42.84±0.51)雖低于0.1%(44.66±1.25)的,但無統計學差異(P>0.05),并極顯著(P<0.01)高于其他3組;而其a*值(28.22±1.25)顯著(P<0.05)低于0.1%試驗組的(35.50±0.83),但極顯著(P<0.01)高于剩余3組。

表7感官評分顯示,泡打粉添加量為0.2%試驗組樣品的綜合評分最高(46分),樣品外表呈有光澤的紫紅色,口感松軟且Q彈;其次為0.1%、0.3%試驗組,但前者口感偏硬,后者外觀紫色;而其他兩組樣品不僅口感明顯劣于0.1%、0.2%試驗組,且顏色暗紫,感官評分較低。

泡打粉添加量的確定,是期望冷凍淮山紫薯球產品在獲得松軟、Q彈的口感與保持紫薯天然紫紅色之間找到平衡點。綜合表7、表8的數據可知,泡打粉添加量為0.1%試驗組樣品的L*、a*值高于其他4組,但口感偏硬,使其感官評分(42分)顯著(P<0.05)低于0.2%試驗組(46分);后者樣品的3個質構指標值較為理想,雖然L*、a*值次于前者,但不影響樣品外表呈現光澤的紫紅色,綜合感官評分最高,故本研究認為泡打粉的理想添加量應控制在0.2%左右。

表8 泡打粉添加量對冷凍淮山紫薯球色度的影響Table 8 Effects of the amount of baking powder on the chromatic of the frozen purple sweet potato ball with chinese

2.6 因子分析與響應面優化冷凍淮山紫薯球關鍵工藝配方

2.6.1 冷凍淮山紫薯球外表皮關鍵工藝配比的因子分析 根據單因素實驗結果可以看出紫薯添加量A、小麥淀粉量B、泡打粉添加量C對產品品質量的影響顯著,本研究將其作為響應面試驗因子,進行后續關鍵工藝配比的優化試驗。表9為冷凍淮山紫薯球的外表皮關鍵工藝配方優化的響應面試驗設計及其結果。通過KMO(Kaiser-Meyer-Olkin)與 Bartlett(巴特利)檢驗可知,表9結果的KMO檢驗值為 0.534,滿足KMO值大于0.5即可進行因子分析的要求;且Bartlett檢驗的近似卡方為36.013,df=6,Sig.=0.000,表示冷凍淮山紫薯球的外表皮關鍵工藝配方優化方案中的各變量間存在相關性,其試驗結果適合進行因子分析。

表9 響應面試驗設計及試驗結果 Table 9 Response surface experimental design and results

表10 冷凍淮山紫薯球品質信息主成分特征值、方差貢獻率、累積貢獻率列表Table 10 Main components characteristic value,variance contribution rate,cumulative contribution rate of the frozen purple sweet potato ball with Chinese yam’s quality information

表11 因子載荷矩陣Table 11 Factor matrix

為消除量綱造成的影響,將表9中的各指標值減去其平均值再除以其標準差[31],獲得的結果采用SPSS 20.0軟件進行因子分析(Factor Analysis,FA)。由表11可以看出,決定公因子1的指標有彈性、感官評分,決定公因子2的指標是硬度、咀嚼性;根據累積貢獻率大于85%原則,由表10可看出2個公因子的初始累積貢獻率為93.439%,提示提取的2個公因子能夠反映冷凍淮山紫薯球試驗樣品93.439%的品質信息。

將表9標準化后的數據與表11各得分系數相乘可得到各公因子得分;按公式(1)、(2)計算冷凍淮山紫薯球各個試驗組的綜合因子得分和規范化綜合因子得分,分別獲得相關的函數如下:

F1=-0.274x1+0.407x2+0.119x3+0.408x4

式(3)

F2=0.371x1+0.133x2+0.791x3+0.129x4

式(4)

F=(0.630F1+0.304F2)/0.934

式(5)

經Microsoft Excel 2003計算可得Fmax、Fmin分別為1.381、-1.966,即可得Z=(F+1.966)/(1.381+1.966),結果見表12。

表12 因子得分值及規范化綜合因子得分Table 12 Factor scores and standardized scores

2.6.2 冷凍淮山紫薯球的外表皮關鍵工藝配比響應面分析

2.6.2.1 回歸模型的建立與方差分析 以規范化綜合因子得分Z為響應值,利用Design Expert 8.06對表12數據進行多項式回歸分析,建立冷凍淮山紫薯球的規范化綜合因子得分值Z與紫薯添加量A、小麥淀粉量B、泡打粉添加量C二次多項回歸方程:

Z=0.71+0.011A+0.025B+0.043C+0.060AB-4.000E-003AC-7.500E-004BC-0.25A2-0.26B2+0.23C2

表13是對上述回歸方程的方差分析及模型系數顯著性檢驗的結果。由表13可知回歸模型極顯著(P<0.01),說明建立的模型有意義;失擬項F=2.00,P=0.2429>P=0.05,無顯著性差異,即模型擬合良好;R2=0.9788說明該模型具有較高的可信度;由回歸方程中一次項的F值可以判斷各因素對響應值影響的主次順序為:泡打粉量(C)>小麥淀粉量(B)>紫薯添加量(A);模型的一次項C、交互項AB均為顯著(P<0.05);二次項A2、B2、C2均為極顯著(P<0.01)。

表13 響應面二次模型及其回歸系數的方差分析結果Table 13 Analysis of variance for the response surface quadratic model and regression coefficients

圖1 紫薯添加量和小麥淀粉量對冷凍淮山紫薯球 規范化綜合因子得分的交互影響Fig.1 Interaction of the amount of purple sweet potato and wheat starch on the standardized scores of the frozen purple sweet potato ball with chinese

2.6.2.2 因素間互作效應分析 由圖1a可知,固定泡打粉添加量為0水平,響應面圖由黃色漸變到接近藍色,說明該曲線較為陡峭,規范化綜合因子得分Z對A(紫薯添加量)、B(小麥淀粉添加量)的改變較敏感;圖1b中,當A=45%,B在5.05%～6.00%的范圍內,等高線較密集,表明在此范圍內,小麥淀粉量對規范化綜合因子得分Z的影響較大;當小麥淀粉添加量在4.00%～5.05%,紫薯添加量在45.00%～50.13%范圍內,兩因素的交互作用對冷凍淮山紫薯球的規范化綜合因子得分影響呈顯著(P<0.05)正相關;當小麥淀粉量在5.05%～6.00%范圍內,紫薯量在50.13%～55.00%范圍內變化時,兩因素的交互作用對冷凍淮山紫薯球的規范化綜合因子得分影響呈顯著(P<0.05)負相關;當紫薯量50.13%、小麥淀粉量為5.05%,規范化綜合因子得分達到最大值0.715。

2.6.2.3 驗證試驗 通過對擬合回歸方程求導,得到冷凍淮山紫薯球外表皮的最優關鍵工藝配方:A(紫薯添加量)=51.52%、B(小麥淀粉量)=4.95%、C(泡打粉添加量)=0.16%,在此條件下冷凍淮山紫薯球規范化綜合因子得分為0.779,與表12試驗組7的規范化綜合因子得分0.776接近?？紤]到實際操作的可行性,修正參數后,紫薯添加量52%,小麥淀粉量5%,泡打粉量0.16%。結合其他單因素實驗得到的理想參數(糖添加量10%、油脂添加量4%),進行擴大性驗證試驗,平行重復三次,得到的規范化綜合因子的平均得分0.778,與理論預測值(0.779)無統計學差異(P>0.05),對應樣品品質優良,外觀紫紅,表面光滑,龜裂率<0.03%,口感細膩Q彈,爽甜,具有甘薯特有的甜香氣味,綜合感官評分49,經質構檢測,其硬度866.36 g、彈性0.66、咀嚼性144.83 g,表明本研究獲得的回歸方程是實用可行的。

3 討論與結論

冷凍淮山紫薯球屬于生淀粉類冷凍調理食品,生淀粉的持水性差,在凍藏期間容易失水、導致產品表面發干、粗糙和萎縮性龜裂,因此產品品質與其工藝配方關系密切。主原料紫薯的添加量是決定冷凍淮山紫薯球品質與口感的最主要因素,紫薯添加量過低,產品開發意義不大;反之,紫薯添加量過高,由于其淀粉中的直鏈淀粉含量較高,直接影響產品的感官品質。泡打粉的添加可賦予產品在油炸時松軟、酥糯的口感,但泡打粉呈弱堿性,添加量過高將直接導致產品中的紫薯花青素明顯色變,繼而明顯影響冷凍淮山紫薯球的顏色,故其添加量的確定,必須兼顧產品的口感與顏色。小麥淀粉、糖、植物油的添加,除了具有改善其口感之功能外,更重要的是它們均能顯著降低產品在凍藏期間的失水與萎縮性龜裂,但在確定其添加量,要綜合考慮產品品質、口感與成本。

本研究基于單因素實驗考察紫薯、糖、植物油、小麥淀粉、泡打粉的添加量對冷凍淮山紫薯球品質的影響;采用因子分析和響應面法優化其關鍵工藝配方,并通過驗證試驗確定優化的冷凍淮山紫薯球外表皮關鍵工藝配比為:紫薯添加量占紫薯與糯米粉質量之和中的52%;且以紫薯與糯米粉質量之和為基準,小麥淀粉添加量為其的5%,泡打粉添加量為其的0.16%;此外糖添加量為其的10%、油脂添加量為其的4%,所加工出的冷凍淮山紫薯球產品品質優良,質構指標值理想,其規范化綜合因子得分為0.778,平均硬度866.36 g、彈性0.66、咀嚼性144.83 g,感官評分49。優化后的關鍵工藝配比較好的解決了產品在冷凍及凍藏過程中容易產生的失水、表面發干、粗糙和萎縮性龜裂等品質劣變問題,以及在加工過程中,紫薯的花青素容易受pH的影響而色變的感官品質缺陷問題。

綜上所述,本研究通過因子分析將冷凍淮山紫薯球產品的質構特征指標與感官評價結果有機結合,較為有效解決了多指標評價參數難以直觀、綜合地反映產品質構與感官品質優劣的問題,較全面地考慮了冷凍淮山紫薯球各指標對其綜合品質的影響,且獲得的優化結果對實際生產具有一定的指導意義。由于目前尚無相關產品通過綜合質構特性檢測與感官評價進行產品品質的研究報道,本研究在權衡冷凍淮山紫薯球質構特性指標值、口感與外觀顏色之間的取舍上還存在一定局限性,而且計算比較繁復,故進一步尋找更便捷、客觀的檢測手段是本研究需要繼續探索的方向。