王 榛 陳 雷 潘 超 王文穎 陸國權(quán)

(浙江農(nóng)林大學農(nóng)業(yè)與食品科學學院薯類作物研究所1,臨安 311300) (青海師范大學生命與地理科學學院2,西寧 810008)

不同熟化方法對紫色馬鈴薯揮發(fā)性風味物質(zhì)形成的影響

王 榛1,2陳 雷1潘 超1王文穎2陸國權(quán)1

(浙江農(nóng)林大學農(nóng)業(yè)與食品科學學院薯類作物研究所1,臨安 311300) (青海師范大學生命與地理科學學院2,西寧 810008)

利用頂空固相微萃取和氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)，對不同熟化方式的2種紫色馬鈴薯(杭引1號、紫羅蘭)揮發(fā)性風味物質(zhì)進行分析，結(jié)果表明：1)癸醛為蒸熟馬鈴薯主體揮發(fā)性風味化合物；癸醛，香葉基丙酮為煮熟馬鈴薯主體揮發(fā)性風味物質(zhì)，微波烘烤的馬鈴薯主要揮發(fā)性風味物質(zhì)有香葉基丙酮、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇二異丁酸酯；烘烤馬鈴薯主要揮發(fā)性風味物質(zhì)有癸醛、香葉基丙酮、2,4-二叔丁基苯酚、1-吡咯烷-1-環(huán)己烯。2)熟化加熱方式的不同，馬鈴薯產(chǎn)生的揮發(fā)性風味化合物的種類豐富程度也不同，烘烤熟化處理馬鈴薯產(chǎn)生的揮發(fā)性風味物質(zhì)種類最豐富,分別為8種(杭引1號)、21種(紫羅蘭)；微波烘烤馬鈴薯檢測出揮發(fā)性風味物質(zhì)種類最單調(diào)，分別為2種(杭引1號)、4種(紫羅蘭)。3)2個品種之間既有共有風味物質(zhì)，又有獨有的風味物質(zhì)。

馬鈴薯 揮發(fā)性風味 氣質(zhì)聯(lián)用 微波 烘烤

網(wǎng)絡出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/11.2864.TS.20170124.1050.004.html

馬鈴薯(SolanumtuberosumL.)是茄科茄屬一年生草本植物，是世界上僅次于小麥、水稻、玉米的第四大糧食作物。紫色馬鈴薯為鮮食、加工兩用馬鈴薯，塊莖內(nèi)部為深紫色, 顏色深且分布均勻。紫色馬鈴薯是近年來才引起重視的一類新的品種類型，因其富含花青素，不僅外觀誘人，還具有獨特營養(yǎng)保健功效，且可以通過多種烹飪方式制作成各式各樣的食品，如馬鈴薯泥、馬鈴薯饅頭、薯片等，這些產(chǎn)品一出現(xiàn)，便受到人們青睞，其生產(chǎn)和銷售量有逐年增多趨勢。馬鈴薯風味是重要的品質(zhì)標準之一，在市場飽和的情況下，其風味便成為消費者在購買食品時考慮的一個重要因素[1-2]，因此對紫色馬鈴薯揮發(fā)性風味的研究具有重要的實踐意義。

食品的風味大都是由食品中的某些化合物體現(xiàn)出來，這些化合物被稱為風味物質(zhì)。鮮馬鈴薯前期風味主要是由糖類、氨基酸、RNA和脂類組成的[2]，與肉質(zhì)水果不同，馬鈴薯塊莖在成熟時不能釋放揮發(fā)性風味化合物，但當塊莖組織被切片或加熱時香味化合物就會形成[2]。風味作為評價食品品質(zhì)的重要指標之一，國外已經(jīng)做了大量相關(guān)馬鈴薯風味的研究，Coleman等[3]在早期的烤馬鈴薯研究中認為烤馬鈴薯的風味不是一種風味化合物的結(jié)果，而是多種化合物混合的結(jié)果，Oruna-Concha等[4]用微波烤焙馬鈴薯證明：美拉德反應、脂質(zhì)的降解、糖類的分解是主要風味化合物的來源。Ulrich等[5]用氣相色譜分析儀、嗅味分析儀及氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析儀和感官調(diào)查方法研究煮馬鈴薯的感官和風味特征，用于育種研究中質(zhì)量控制。此外，一些新的技術(shù)被用來分析馬鈴薯香味物質(zhì)，如同步蒸餾提取(SDE)、溶劑輔助香味蒸發(fā)(SAFE)、固相微萃取技術(shù)(SPME)等[6]。國內(nèi)對風味物質(zhì)的研究主要集中在肉類、乳制品、豆制品、水果等[7-10]，楊妍等[11]關(guān)于馬鈴薯泥風味物質(zhì)的研究中發(fā)現(xiàn)，醛類化合物是馬鈴薯泥中含量最多的風味化合物，除此之外，目前國內(nèi)對熟化馬鈴薯風味物質(zhì)的研究鮮見報道。

本研究利用頂空固相微萃取和氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)( SPME-GC-MS)，探究4種不同加工熟化方法(蒸熟、煮熟、微波烘烤、烘烤)對2個品種紫色馬鈴薯風味物質(zhì)形成的影響，分析不同熟化方式關(guān)鍵風味化合物，為今后的馬鈴薯品質(zhì)評價、生產(chǎn)及工和選材提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

試驗所用材料均來源于浙江農(nóng)林大學薯類作物研究所種質(zhì)資源庫，供試的馬鈴薯品種(系)2個，杭引薯1號，原名阿迪朗達克紅色馬鈴薯，引種于美國康奈爾大學；紫羅蘭，引種于牡丹江市蔬菜研究所。供試材料均種植于浙江農(nóng)林大學薯類作物研究所試驗基地(臨安)，栽培期間進行正常水肥管理，種植于2015年1月27日，2015年5月30日統(tǒng)一收獲。

7890A氣相色譜-質(zhì)譜儀、100 μm PDMS萃取頭、SPME手動進樣手柄：美國安捷倫科技有限公司。

1.2 試驗方法

分別選取3～4個新鮮馬鈴薯(每個約20～30 g)分別放入蒸鍋、煮鍋、烤箱、微波爐。蒸熟：向蒸鍋里加入1 000 mL蒸餾水，水沸騰后，繼續(xù)蒸30 min；煮熟：在煮鍋里加入1 000 mL蒸餾水，將馬鈴薯直接放入蒸餾水中加熱，待水沸騰后，持續(xù)煮30 min；微波烘烤：將馬鈴薯直接放入微波爐中，微波加熱5 min；烘烤：將馬鈴薯直接放入電熱板加熱烤箱中，上下火控溫220 ℃烤30 min。熟化的馬鈴薯搗碎混合均勻，取3 g混合后的馬鈴薯樣品放入15 mL萃取瓶中，蓋上瓶蓋用封口膜密封，待用。

1.3 固相微萃取和氣相色譜儀分析條件

萃取頭的老化：第1次使用時，將100 μm PDMS(聚二甲基硅氧烷)萃取頭在250 ℃氣相色譜進樣口老化30 min。

萃取條件：常溫下插入老化后的萃取頭，推出100 μm PDMS萃取纖維頭，60 ℃平衡10 min, 萃取60 min，250 ℃解吸附5 min。

氣相色譜條件：Hp-5MS色譜柱(30.0 m×250 μm×0.25 μm)；載氣為氦氣，流速1.0 mL/min，進樣方式為手動不分流進樣。

程序升溫過程：起始溫度50 ℃，保持2 min；以20 ℃/min升溫速率升至110 ℃保持1 min；以5 ℃/min升溫速率升至250 ℃保持2 min；以30 ℃/min升溫速率升至280 ℃保持1 min。

質(zhì)譜條件：電離方式為EI，電子能量為70 eV，離子源溫度為250 ℃，掃描質(zhì)量范圍33～650m/z。

2 結(jié)果與分析

經(jīng)GC-MS分離鑒定，經(jīng)計算機檢索與NIST98質(zhì)譜庫提供的標準質(zhì)譜圖對照，只有匹配度大于80(最大值100)的結(jié)果予以確定。圖譜中會出現(xiàn)少量的由萃取頭帶來的硅氧烷類的雜質(zhì)峰，對樣品進行質(zhì)譜檢索時需扣除這些雜質(zhì)峰[7,12]，采用峰面積歸一化法計算各組分的相對含量。

2.1 蒸熟馬鈴薯揮發(fā)性風味物質(zhì)

蒸熟處理馬鈴薯主要揮發(fā)性性風味成分及相對質(zhì)量分數(shù)見表1。杭引1號共檢測出5種化合物，這些成分包括醛類1 種(6.39%)、烴類4 種(27.66%)；蒸熟處理的紫羅蘭共檢測出7 種化合物，這些成分包括有機酸化合物2 種(15.08%)、腈類2種(6.97%)、醛類1 種(4.25%)、酮類1種(1.85%)、烴類1 種(3.18%)。癸醛為蒸熟馬鈴薯共同檢測出的物質(zhì)。

表1 蒸馬鈴薯風味物質(zhì)組分

注：表中數(shù)據(jù)表示相對質(zhì)量分數(shù)，單位為“%”，下同。

2.2 煮熟馬鈴薯揮發(fā)性風味物質(zhì)

煮熟馬鈴薯主要揮發(fā)性風味成分及相對質(zhì)量分數(shù)見表2。杭引1號共檢測出5種化合物，這些成分包括烴類1種(30.62%)、酮類2種(25.59%)、醛類1種(5.8%)、芳香族化合物1種(3.91%)；紫羅蘭共檢測出3種化合物，包括酮類1種(6.66%)、醛類1種(16.44%)、含氮雜環(huán)化合物1種(6.41%)。癸醛、香葉基丙酮為2個品種馬鈴薯共同檢測出的物質(zhì)。

表2 煮馬鈴薯風味物質(zhì)組分

2.3 微波烘烤馬鈴薯揮發(fā)性風味物質(zhì)

表3為微波烘烤馬鈴薯主要揮發(fā)性風味成分及相對質(zhì)量分數(shù)。杭引1號經(jīng)GC-MS分析共檢測出2種化合物，其中包括芳香族化合物1種(20.81%)、酮類化合物1種(8.89%)；紫羅蘭共檢測出4種化合物，包括酮類1種(6.32%)、烷烴類1種(5.08%)、酯類1種(10.95%)、含氮化合物1種(7.87%)。香葉基丙酮、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇二異丁酸酯為微波熟化2個品種馬鈴薯共有揮發(fā)性化合物。

表3 微波烘烤馬鈴薯風味物質(zhì)組分

2.4 烘烤熟化馬鈴薯風味物質(zhì)

烘烤熟化主要揮發(fā)性性風味成分及相對質(zhì)量分數(shù)見表4。杭引1號共檢測出8種化合物，這些成分包括酮類2種(30.19%)、醛類化合物3種(17.53%)，有機酸1種(14.10%)，芳香族化合物1種(3.73%)，雜環(huán)類化合物1種(2.98%)；紫羅蘭共檢測出21種化合物，有機酸類化合物3種(21.63%)，烷烴類化合物6種(11.92%)、酯類化合物2種(5.91%)、醛類2種(8.94%)、酮類化合物1種(5.61%)、芳香族化合物1種(2.61%)、烯烴類化合物1種(1.49%)、醚類1種( 1.83%)、硫醇類1種(0.56%)、胺類2種(2.77%)、吡咯類1種(1.68%)；癸醛、香葉基丙酮和1-吡咯烷-1-環(huán)己烯為烘烤熟化2個品種馬鈴薯共有揮發(fā)性化合物。

表4 烘烤馬鈴薯風味物質(zhì)組分

3 討論

Oruna-Concha等[13]研究發(fā)現(xiàn)，揮發(fā)性有機物質(zhì)的鑒別和分類是根據(jù)它們的來源確定的。對于煮馬鈴薯，最重要的揮發(fā)組成來源可能是脂質(zhì)的降解、美拉德反應，這些反應產(chǎn)生包括甲硫基丙醛、脂肪族醇、醛類、硫醇、硫化物、吡嗪等化合物；而對于烤馬鈴薯，美拉德反應產(chǎn)生的揮發(fā)性物質(zhì)對風味貢獻最顯著[14]。一個特定化合物對香味的貢獻不取決于它本身濃度的水平，而是取決于其香味值，即香味本身的濃度除以氣味本身的閾值。與新鮮水果相比，煮土豆的香味相對較弱但同時又很典型，它是烹飪過程中的前體產(chǎn)生的[5]。Jansky[15]在土豆風味成份研究中鑒定出了13類化合物，分別是醛類、酯類、酮類、醇類、呋喃類、噻唑類、酸、烷烴類、吡嗪、吡啶、噻吩、硫化物、和雜環(huán)類化合物。醛類、酰類和至少5個不同取代基的雜環(huán)類化合物被認為是最具有香味貢獻的化合物[5]。醛類物質(zhì)一般具有奶油、脂肪、香草以及清香等氣味，它們的風味閾值較低,癸醛具有果香味[16-17]。 酮類物質(zhì)一般具有奶油香味或果蔬香味，閾值高于同分異構(gòu)的醛，對風味的貢獻相對較小。香葉基丙酮具有木香和熱帶水果香[18-19]，酚類物質(zhì)雖然含量極微，但作為香氣成分作用十分明顯。酯類物質(zhì)被認為是最重要的香味物質(zhì)，由于其閾值較低，能產(chǎn)生強烈的果香味。芳香族和呋喃化合物可能是由馬鈴薯細胞中還原糖降解產(chǎn)生的，芳香族化合物含量較少，但有些是形成雜環(huán)化合物的重要中間體，對馬鈴薯香氣形成起到不可忽視的作用。吡咯類化合物質(zhì)具有燒烤風味，也是重要的風味物質(zhì)[11,20]。趙建新等[21]對傳統(tǒng)豆醬揮發(fā)性化合物研究中，含硫化合物主要來源于含硫氨基酸的分解，盡管含量甚微，對風味的貢獻也很大。烴類物質(zhì)閾值較高，風味特征不明顯，腈類化合物具有強烈的香氣，類似于相應的醛，但其香氣比醛的強烈些[22]。研究人員對薹菜和白菜風味檢測分析中發(fā)現(xiàn)，腈類化合物也是的主要風味化合物[23-24]。本試驗研究結(jié)果表明，癸醛為蒸熟馬鈴薯主體揮發(fā)性風味化合物，腈類化合物是蒸熟杭引1號重要的風味物質(zhì)；癸醛、香葉基丙酮為煮熟馬鈴薯主體揮發(fā)性風味物質(zhì)，此外呋喃他酮、4-氯-2-硝基苯酚、N-十八烷基嗎啉等對煮馬鈴薯的風味貢獻不容忽視；微波烘烤的馬鈴薯主要揮發(fā)性風味物質(zhì)有香葉基丙酮、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇二異丁酸酯；烘烤馬鈴薯主要揮發(fā)性風味物質(zhì)有癸醛、香葉基丙酮、2,4-二叔丁基苯酚、1-吡咯烷-1-環(huán)己烯。此外呋喃他酮、鹽基槐黃等化合物也對烤馬鈴薯風味有一定的貢獻。

傳熱和傳質(zhì)過程的變化解釋了不同烹飪過程風味物質(zhì)定量和定性的差異，即不同的熟化方式處理的馬鈴薯揮發(fā)性風味物質(zhì)不同[25]。傳統(tǒng)加熱方式是根據(jù)熱傳導、對流和輻射原理，熱量總是由表及里傳遞。在常規(guī)烘烤過程中，熱量被轉(zhuǎn)移到馬鈴薯表面，熱傳導的效率被水分揮發(fā)的熱量損失，然后降低了干燥皮層的熱傳導效率[5]；在煮馬鈴薯的過程中，水溫由常溫逐漸升高，塊莖水分的損失可以忽略不計，相比于常規(guī)烘烤，100 ℃等溫線更加快速地向馬鈴薯塊莖中心推進。煮馬鈴薯的香味是相當弱的，雖然也有香味的特征，但是和烤馬鈴薯相比，其香味成分有很大的不同[26-27]。加熱方式的不同，馬鈴薯產(chǎn)生的揮發(fā)性風味化合物種類豐富程度也不同，烘烤熟化處理馬鈴薯產(chǎn)生的揮發(fā)性風味物質(zhì)種類最豐富，這是因為烘烤處理的加熱溫度最高，馬鈴薯體內(nèi)相關(guān)化學反應(脂質(zhì)降解、美拉德反應、糖類物質(zhì)分解)進行得更加徹底，因此產(chǎn)生了更多的揮發(fā)性風味物質(zhì)，這也是烘烤馬鈴薯香味最濃郁的原因之一；煮熟和蒸熟處理的差別在于是否與水直接接觸，在加熱過程中會導致馬鈴薯塊莖水分損失熱傳導效率的不同，這2個因素是否為煮熟和蒸熟馬鈴薯風味物質(zhì)產(chǎn)生差異的原因之一，有待繼續(xù)探究。相比其他3種加熱方式，微波烤焙馬鈴薯檢測出揮發(fā)性風味物質(zhì)種類最單調(diào)，分別檢測到2種(杭引1號)、4種(紫羅蘭)，其原因可能是微波加熱的機理跟其他3種加熱熟化方式不同，此方面的研究也有待進一步討論。

此外，2個品種之間既有共有風味物質(zhì)，又具獨有的風味物質(zhì)，因此品種之間的差異也可能是影響風味的重要原因之一，此方面的研究需要進一步深入。本試驗由于實驗室條件限制，有部分馬鈴薯的揮發(fā)性風味成分可能并未完全檢測并鑒別出，后續(xù)會進行相應深入改進。

4 結(jié)論

癸醛為蒸熟馬鈴薯主體揮發(fā)性風味化合物；癸醛、香葉基丙為煮熟馬鈴薯主體揮發(fā)性風味物質(zhì)，此外呋喃他酮、4-氯-2-硝基苯酚、N-十八烷基嗎啉等對煮馬鈴薯的風味貢獻不容忽視；微波烘烤的馬鈴薯主要揮發(fā)性風味物質(zhì)有香葉基丙酮、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇二異丁酸酯；烘烤馬鈴薯主要揮發(fā)性風味物質(zhì)有癸醛、香葉基丙酮、2,4-二叔丁基苯酚、1-吡咯烷-1-環(huán)己烯。此外呋喃他酮、鹽基槐黃等化合物也對烤馬鈴薯風味有一定的貢獻。烘烤熟化處理馬鈴薯產(chǎn)生的揮發(fā)性風味物質(zhì)種類最豐富，分別檢測到8種(杭引1號)、21種(紫羅蘭)風味化合物；微波烤焙馬鈴薯檢測出揮發(fā)性風味物質(zhì)種類最單調(diào)，分別檢測到2種(杭引1號)、4種(紫羅蘭)；不同品種之間既檢測出共有揮發(fā)性風味物質(zhì)，又具有獨特的揮發(fā)性風味化合物。

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The Effect of Different Cooking Methods on Volatile Compounds of Purple Potato

Wang Zhen1,2Chen Lei1Pan Chao1Wang Wenying2Lu Guoquan1

(Institute of Root & Tuber Crops, School of Agricultural and Food Science, Zhejiang A & F University1, Lin′an 311300) (School of Life and Geography Sciences, Qinghai Normal University2, Xining 810008)

Tubers of two cultivars ( HangYin No.1 and ZiLuoLan) of purple potato were cooked by different procedures, and flavor components from the tubers were isolated by head space solid phasem microextraction (SPME) and identified by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). The results indicated that: (1) For steamed cooking procedures, decanal was the major flavor substance of potato. Decanal, geranylacetone were main aroma components of potato cooked by boiling. Geranylacetone, 2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol diisobutyrate were important flavor components of microwave baking potato, while decanal, geranylacetone, 1-pyrrolidino-1-cyclohexene and 2,4-di-tert-butylphenol were major aroma compounds of potato cooked by conventional baking. (2) The amount and species of volatile flavor compounds from potatoes were related to different heating methods. Baking potato produced the most abundant species volatile flavor (8 and 21 kinds, respectively), while microwave baking potato produced the least (2 and 4 kinds, respectively). (3) Between the two potato varieties, there are both common flavor substances and the unique volatile compounds.

potato, volatile flavor, GC-MC, microwave, baking

浙江省重大科技專項(2012 C12902-3)

2016-04-28

王榛，男，1991年出生，碩士，薯類品質(zhì)調(diào)控

陸國權(quán)，男，1963年出生，教授，薯類品質(zhì)調(diào)控

TQ646

A

1003-0174(2017)06-0128-06

時間：2017-01-24 10：50：31