楊金初，王宏偉，李耀光，劉歡，王寶林，胡少東，張啟東，柴國璧，孫世豪，宗永立，張建勛，*，馬宇平，李浩亮，*

（1.河南中煙工業(yè)有限責任公司技術(shù)中心，河南鄭州450000；2.中國煙草總公司鄭州煙草研究院，河南鄭州450001）

加工方式對甘薯糖類、香味及甜度影響研究進展

楊金初1，2，王宏偉1，李耀光1，劉歡1，王寶林1，胡少東1，張啟東2，柴國璧2，孫世豪2，宗永立2，張建勛2，*，馬宇平1，李浩亮1，*

（1.河南中煙工業(yè)有限責任公司技術(shù)中心，河南鄭州450000；2.中國煙草總公司鄭州煙草研究院，河南鄭州450001）

甘薯加工食品因具有濃郁誘人的香味、香甜可口的口感，而深受大眾喜愛。綜述加工方式對甘薯糖類、香味及甜度影響的研究進展，重點論述加工甘薯香味及甜度的形成機制，分析了糖類物質(zhì)變化及其與香味及甜度的關系。

甘薯；加工方式；還原糖；香味；甜度；美拉德反應

甘薯營養(yǎng)豐富，且具有良好的食療保健功能和藥用價值，被稱為蔬菜中的“保健之王”[1]。近年來，隨著加工技術(shù)的迅速發(fā)展，新型甘薯加工食品不斷涌現(xiàn)[2]。甘薯加工食品因具有濃郁誘人的香味、香甜可口的口感，而深入大眾喜愛。但由于人們對不同加工方式下甘薯糖類物質(zhì)轉(zhuǎn)化規(guī)律及其對香味和甜度的影響認識不足，這在很大程度制約了甘薯加工業(yè)的發(fā)展，也影響甘薯制品的質(zhì)量檔次和營養(yǎng)價值。為此，本文系統(tǒng)總結(jié)加工方式對甘薯糖類、香味及甜度影響，深入分析了加工甘薯香味及甜度的形成機制，以期為選育加工專用型甘薯品種和研制新型甘薯制品提供理論依據(jù)。

1不同加工方式對甘薯糖類的影響

1.1烘干和曬干

1998年，陸國權(quán)等研究了烘干法和曬干法對甘薯糖含量的影響，結(jié)果表明：兩種干燥方式均可使甘薯粗淀粉含量顯著減少，還原糖含量顯著增加。但兩種干燥方式處理的甘薯糖含量變化幅度差異較大。與烘干法相比，曬干法粗淀粉含量降幅和還原糖增幅明顯偏低[3]。高路等研究獲得了同樣的結(jié)論[4]。這說明兩種干燥方式處理后甘薯中均有部分淀粉發(fā)生酶解反應，產(chǎn)生還原糖。兩種干燥方式糖含量變化幅度不同，可能與其干燥溫度有關。甘薯中含有α-淀粉酶和β-淀粉酶，前者最適溫度70℃～75℃，熱穩(wěn)定性好，能水解淀粉粒；而后者只能水解糊化淀粉，甘薯淀粉糊化溫度為73℃～75℃，所以，在70℃～80℃干燥條件下兩種淀粉酶活性最大[5-6]。而烘干法處理溫度較高，更接近于甘薯內(nèi)源淀粉酶最適溫度，因而更有利于淀粉糊化進而轉(zhuǎn)化為還原糖[3]。

1.2煮制和蒸制

2008年，閔燕萍等對不同加工方式下甘薯中還原糖的動態(tài)變化進行了研究，結(jié)果表明：在煮制的初始階段，甘薯還原糖略有下降，而在煮制10min～20min內(nèi)，還原糖含量迅速增加，在煮制后期還原糖含量有所下降[7]。張娟等研究發(fā)現(xiàn)，在煮制的前期，甘薯可溶性糖快速增加，并在24min達到最大值，在煮制后期呈下降趨勢[8]。煮制前期還原糖和可溶性糖含量增加，是由于甘薯α-淀粉酶和β-淀粉酶的作用；煮制后期還原糖和可溶性糖含量降低，可能是由于熱水的浸提作用，靠近甘薯表層的可溶性糖進入水相流失引起的。

與煮制不同，蒸制甘薯不直接與熱水接觸，因而在其開始階段，甘薯還原糖含量大幅增加，隨著蒸制時間延長，還原糖含量仍持續(xù)緩慢增加[7]。

1.3烤制和烘制

張娟等研究發(fā)現(xiàn)，在烤箱烤制起初階段，由于甘薯α-淀粉酶和β-淀粉酶的作用，甘薯可溶性糖含量呈上升趨勢，而后可溶性糖部分滲出組織，含量逐漸下降，烤制末期可溶性糖含量上升，其原因尚不明確[8]。而閔燕萍等發(fā)現(xiàn)烤箱烤制過程中，甘薯還原糖含量呈現(xiàn)先降低，而后升高，最后又降低的趨勢[7]，還原糖含量降低可能是美拉德反應的結(jié)果[9]。兩項研究中還原糖變化規(guī)律不同，顯然與原料差異有關，前者采用甘薯切塊進行烤制，升溫速度快，后者將整個甘薯置于烘箱中，熱量從外層向中心逐步傳遞，升溫速度慢，因而在烤制起初階段，前者還原糖含量增加速度快。

與烤箱烤制不同，在烘箱烘制的前2小時內(nèi)，甘薯還原糖有所增加，而在隨后的2 h～4 h內(nèi)，還原糖含量大幅度降低，但在后續(xù)4 h～10 h中還原糖含量幾乎不變[7]。顯然，烘制前期還原糖含量增加是甘薯內(nèi)源淀粉酶促進淀粉水解的結(jié)果，烘制中期還原糖含量降低可能與美拉德反應有關[9]，烘制后期甘薯內(nèi)氮源已經(jīng)消耗完全，美拉德反應停滯，且內(nèi)源淀粉酶早已失活，故還原糖含量不變。

1.4微波和油炸

閔燕萍等研究發(fā)現(xiàn)，在微波加熱初期，甘薯還原糖含量急劇降低，而在加熱中期，由于甘薯內(nèi)源淀粉酶對淀粉的降解作用，還原糖含量明顯提高，加熱后期還原糖含量有所下降，可能與微波處理使植物組織基質(zhì)疏松，還原糖部分滲出組織有關[7]。

2008年，閔燕萍等發(fā)現(xiàn)，油炸過程中，甘薯還原糖含量持續(xù)降低[7]。2013年，張娟等研究發(fā)現(xiàn)，油炸過程中，甘薯中的可溶性糖含量也持續(xù)降低[8]。其原因可能包括（1）甘薯切塊（片）在150℃油溫下迅速升溫并超過內(nèi)源酶的最適溫度，α-淀粉酶和β-淀粉酶快速失活，產(chǎn)生的還原糖極少；（2）甘薯切塊（片）自身含有還原糖在熱油中浸出丟失；（3）高溫下發(fā)生美拉德反應，消耗了部分還原糖。

1.5不同加工方法的比較

陸國權(quán)等研究發(fā)現(xiàn)蒸煮和烘烤加工均能使甘薯淀粉含量降低，還原糖含量增加。但干燥法相比，蒸煮和烘烤法糖含量的幅度更低[3]。高路等研究了不同加工處理對紫甘薯淀粉及還原糖含量影響，結(jié)果表明：蒸煮和烘烤處理后，紫甘薯淀粉含量分別減少2.68%和3.21%，還原糖含量分別增加5.87%和5.27%，而經(jīng)烘干和曬干后，紫甘薯淀粉含量分別減少9.98%和7.34%，還原糖含量分別增加31.07%和12.24%，蒸煮和烘烤甘薯糖類變化幅度也比烘干和曬干小很多[4]。上述研究均說明蒸煮法和烘烤法的酶促糖化作用明顯低于干燥法。其原因包括兩點：一方面，蒸煮法和烘烤法處理溫度都在100℃以上，甘薯內(nèi)源淀粉酶因急劇的高溫而鈍化，相比而言，干燥法更接近甘薯內(nèi)源淀粉酶的最適溫度；另一方面，上述研究均采用甘薯片（絲）進行熱處理，由于處理溫度高，烤制和煮制時內(nèi)源淀粉酶失活更快，因而經(jīng)蒸煮和烘烤處理的甘薯糖化強度較弱。

與烘干法、曬干法、蒸煮法、烘烤法相比，經(jīng)微波加熱和油炸加工后，紫甘薯淀粉和還原糖含量變化率相近，變化幅度最小，說明微波加熱法和油炸法的酶促糖化作用較弱。這可能與其傳熱特點有關，微波加熱法使甘薯各部分在同一瞬間獲得熱量而升溫，加熱時間短，β-淀粉酶尚未能完全發(fā)揮作用即被滅活；油炸法由于油溫過高，β-淀粉酶失活較快，紫甘薯糖化強度不足[4]。

Damir A A.研究發(fā)現(xiàn)生鮮甘薯的還原糖含量為5.64%，60min的烤制和煮制分別可使甘薯還原糖含量增加到14.3%和11.1%，烤制甘薯比煮制甘薯產(chǎn)生的還原糖更多[10]。卞科等認為烤制甘薯糖含量顯著大于煮制、蒸制及其高壓蒸煮甘薯的糖含量[9]。這都與內(nèi)源淀粉酶在不同處理方法下作用時間和活性強弱有關[8]。

卞科等比較烘烤、蒸制、煮制、高壓蒸煮、微波處理5種加工方式對甘薯糖含量的影響，結(jié)果表明：甘薯經(jīng)過10min蒸制、10min煮制、5min高壓蒸煮、30min烘烤后，其糖含量基本不變[9]。這可能與不同傳熱模式下，甘薯升溫速度不同，導致內(nèi)源淀粉酶發(fā)揮作用的時間不同有關[8]。Damir A A.的研究驗證了這一點：β-淀粉酶的最適溫度為60℃～70℃，煮制10min和烤制30 min后，甘薯的內(nèi)部溫度分別升高至65.2℃和66.5℃，此時β-淀粉酶活性最強。隨著煮制和烤制時間的延長，甘薯內(nèi)部溫度繼續(xù)升高，內(nèi)源淀粉酶失活。因此，甘薯中糖類轉(zhuǎn)化過程主要發(fā)生在煮制的前10min和烤制的前30min，繼續(xù)加熱過程中，該糖轉(zhuǎn)化過程幾乎停止[10]。

綜上所述，加熱過程中甘薯糖轉(zhuǎn)化一般可分為兩個階段，第一階段：甘薯內(nèi)部溫度迅速升高并達到內(nèi)源淀粉酶的最適溫度，淀粉酶活性增強，糖轉(zhuǎn)化加快，還原糖隨著加熱時間延長而迅速增加；第二階段：繼續(xù)加熱，淀粉酶在高溫下失去活性，還原糖含量不再上升[10]。在第二階段，甘薯糖含量有輕微下降，這可能與部分糖溶于加熱介質(zhì)或者發(fā)生美拉德反應有關[9]。

2加工方式對甘薯香味的影響

熱誘導碳水化合物降解反應是熟制食品揮發(fā)物形成的常見途徑[11-15]。由于甘薯糖含量高，加熱過程中也會發(fā)生類似的化學反應。碳水化合物的熱降解產(chǎn)物包括大量揮發(fā)性成分[16]，其中美拉德反應和焦糖化反應是最重要的兩個途徑[17]，并以美拉德反應作用最為顯著。甘薯熱處理過程中，通過α-淀粉酶和β-淀粉酶的作用，甘薯淀粉被水解為還原糖，在蛋白質(zhì)和/或氨基酸的參與下，發(fā)生美拉德反應，產(chǎn)生大量揮發(fā)性化合物[18]。

烤制甘薯糖含量最大，其次煮制，微波處理的甘薯糖含量明顯偏小[4，9-10]，由于熱處理后甘薯糖含量差異，其香味特征明顯不同，感官評定人員可輕易區(qū)分出三種加工方式甘薯香味[19]。熱處理后甘薯糖含量越高，香味越濃郁：烤制甘薯表現(xiàn)為焦糖味、煮糖味和甜味，煮制甘薯呈現(xiàn)的香氣濃度低，香味不明顯，微波甘薯只含有非常微弱的糖果香，缺少烤制甘薯的焦糖香[19]。這些結(jié)果已通過儀器分析獲得了驗證，相比于傳統(tǒng)烤制方式，蒸煮和微波處理的甘薯只產(chǎn)生54.26%和6.43%的香味活性物質(zhì)，GCO從烘烤、蒸煮、微波處理的甘薯中分別檢測出了37、20、32種風味物質(zhì)，其中風味稀釋因子≥100的揮發(fā)性化合物，分別有21、12、14種，香味活性物質(zhì)的總濃度分別為26.87、14.58、1.73μg/kg[19]。顯然，烤制甘薯香味物質(zhì)種類和濃度均比煮制和微波甘薯高，因而香味更為濃郁。

3加工方式對甘薯甜度的影響

甜度是評價甘薯食味的最重要品質(zhì)指標，在甘薯品種選育時，生鮮薯甜度常被作為品種篩選的有效指標，早期文獻通常將生鮮薯可溶性糖作為評價食用品種食味或甜度的主要指標[20-23]。黃潔等認為紫肉甘薯鮮薯可溶性糖含量與甜度有一定的相關性[22]，陸國權(quán)對9個紫肉甘薯品種不同熟化加工后食味評價認為，鮮薯可溶性糖與熟化產(chǎn)品甜度呈顯著或極顯著的正相關，與烘烤食味總評呈顯著正相關[23]。

然而，通常人們食用的是熟甘薯而不是生甘薯，生鮮薯可溶性糖有時未必代表熟甘薯的糖度和甜度。在育種實踐中，經(jīng)常出現(xiàn)鮮薯較甜的品種，熱加工后并不甜，而一些鮮薯不太甜的品種熱加工后甜度更大[24]。隨著研究的不斷深入，近年來，大量研究表明：鮮薯可溶性糖與甘薯食味無關，甘薯的甜度主要來源于熱加工過程中產(chǎn)生的糖分，熟薯可溶性糖具有較高的品種間差異和與甜度相關性，更適合作為甘薯的甜度評價指標和食用品質(zhì)指標[24-26]。林汝湘等對225個品種甘薯的部分營養(yǎng)成分及食味進行回歸分析后認為，鮮薯可溶性糖含量與食味無關[25]。傅玉凡等認為紫肉甘薯鮮薯可溶性糖含量與食味僅存在極其微弱的正相關，與甜度無顯著相關[27]。吳列洪等研究了357個品系甘薯蒸煮前后的還原糖、可溶性糖及其甜度后認為，甘薯的甜度主要來源于蒸煮過程中產(chǎn)生的糖分而非鮮薯糖分，熟薯可溶性糖具有較高的與甜度相關性和品種間差異，更適合作為甘薯甜度評價指標和食用品種品質(zhì)育種指標[24]。劉文靜等研究發(fā)現(xiàn)可溶性糖含量高的甘薯品種大多干率低，水分大，生食味甜，煮后軟爛，風味差；相反，可溶性糖低的品種往往干率高，生食味淡，但煮后味甜，風味佳。可見甘薯甜味不是由生甘薯總糖含量決定，而是與熱加工過程淀粉的糖化程度密切相關[26]。

甘薯中含有α-淀粉酶和β-淀粉酶，早期以生鮮薯可溶性糖為食用品種評價指標的研究中，把這2種內(nèi)源淀粉酶的作用歸結(jié)為對鮮薯淀粉的分解從而產(chǎn)生構(gòu)成甜度的各類糖分。謝逸萍等對甘薯儲藏期淀粉酶活性和淀粉率降低的動態(tài)研究發(fā)現(xiàn)，淀粉率下降速度與淀粉酶活性高低相關性不顯著[28]，顯然α、β-淀粉酶未必是生甘薯淀粉降解和產(chǎn)生糖分的來源。吳列洪認為，甘薯α-淀粉酶和β-淀粉酶不是在生甘薯糖轉(zhuǎn)化過程中，而是在熱加工過程中起作用，蒸煮后還原糖和可溶性糖分別增加了146.59%和172.77%[24]。卞科等對甘薯蒸煮、烘烤等不同熟化加工的研究表明，加工后還原糖大幅度增加，但是非還原糖（可溶性多糖）變化不大[9]。理論上α-淀粉酶只能對糊化淀粉起作用，對原淀粉沒有作用，顯然在熱加工過程中，淀粉邊糊化邊糖化使得蒸煮后的可溶性糖大幅度增加，而還原糖的增加主要來自于β-淀粉酶在蒸煮中對生薯可溶性多糖的進一步糖化。高路也認為紫甘薯加工后甜度增加的主要原因是β-淀粉酶作用，且淀粉糖化速度與β-淀粉酶活性強弱有關[4]。

這一理論在不同加工方式處理的甘薯中獲得了驗證：甘薯在煮制、蒸制和烤制過程中產(chǎn)生了大量還原糖，因而感官評定煮制、蒸制和烤制甘薯具有明顯的甜味，而油炸處理導致甘薯中還原糖含量持續(xù)降低，故油炸甘薯基本沒有甜味[7-8]。與曬干法相比，甘薯在烘干過程中淀粉含量降幅和還原糖增幅明顯偏高。經(jīng)烘干處理后紫甘薯糖度較高，風味較好[4]。分別將整個甘薯和甘薯片（絲）置于烘箱中烘烤，整塊甘薯在烘烤過程熱量不是迅速傳遞至細胞各部位，而是從外層向內(nèi)逐層傳遞。整個烘烤過程極有利于淀粉酶發(fā)揮作用，從而使烘烤后的整個甘薯糖化程度高，甜度大[3-4]。

4結(jié)語

加工方式可影響傳熱和升溫速度[19]，進而影響甘薯內(nèi)源淀粉酶的作用效果和時間，從而引起還原糖生成量的顯著差異。甘薯熱加工過程中產(chǎn)生的還原糖不僅直接決定了其甜度，而且可通過美拉德反應產(chǎn)生香味物質(zhì)，并最終決定其香味的種類和含量。因此，甘薯熱加工過程中產(chǎn)生的還原糖是其香味和甜度的最終來源，這也是未來開發(fā)高附加值甘薯制品的物質(zhì)基礎?；趯Ω适頍峒庸み^程中糖轉(zhuǎn)化的不斷研究，本課題組成功研制了一種甘薯浸膏香料[29]，并驗證其在卷煙調(diào)香領域的潛在價值。這一探索對于提高甘薯經(jīng)濟附加值、拓展甘薯應用范圍，進而促進我國甘薯加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展壯大具有重要意義。

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Effect of Processing M ethods on Sugar，Aroma and Sweetness of Sweetpotato

YANG Jin-chu1，2，WANGHong-wei1，LIYao-guang1，LIUHuan1，WANGBao-lin1，HU Shao-dong1，ZHANGQi-dong2，CHAIGuo-bi2，SUNShi-hao2，ZONGYong-li2，ZHANG Jian-xun2，*，MA Yu-ping1，LIHao-liang1，*
（1.Technology Center，China Tobacco Henan IndustrialCo.，Ltd.，Zhengzhou 450000，Henan，China；2.Zhengzhou TobaccoResearch InstituteofCNTC，Zhengzhou 450001，Henan，China）

Sweetpotato processing food isgreatly popularwith large customersbecause of its rich and attractive flavor，sweetand palatable taste.The article summarized the recentdomestic and international researchesabout the effectofprocessingmethodson sugar，aroma and sweetnessof sweetpotato.And itmainly introduced formationmechanism of the aroma and sweetnessof sweetpotato processing food，aswellas analyzed the relationship between the changeofsugarand itsaromaand sweetness.

sweetpotato；processingmethod；reducingsugar；aroma；sweetness；Maillard reaction

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.05.048

2016-12-07

楊金初（1987—），男（漢），工程師，碩士，主要從事卷煙調(diào)香和卷煙配方研究。

*通信作者：張建勛（1962—），男，研究員；李浩亮（1983—），男，工程師。