王 榛 陈 雷 潘 超 王文颖 陆国权

(浙江农林大学农业与食品科学学院薯类作物研究所1,临安 311300) (青海师范大学生命与地理科学学院2,西宁 810008)

不同熟化方法对紫色马铃薯挥发性风味物质形成的影响

王 榛1,2陈 雷1潘 超1王文颖2陆国权1

(浙江农林大学农业与食品科学学院薯类作物研究所1,临安 311300) (青海师范大学生命与地理科学学院2,西宁 810008)

利用顶空固相微萃取和气相色谱质谱联用技术，对不同熟化方式的2种紫色马铃薯(杭引1号、紫罗兰)挥发性风味物质进行分析，结果表明：1)癸醛为蒸熟马铃薯主体挥发性风味化合物；癸醛，香叶基丙酮为煮熟马铃薯主体挥发性风味物质，微波烘烤的马铃薯主要挥发性风味物质有香叶基丙酮、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇二异丁酸酯；烘烤马铃薯主要挥发性风味物质有癸醛、香叶基丙酮、2,4-二叔丁基苯酚、1-吡咯烷-1-环己烯。2)熟化加热方式的不同，马铃薯产生的挥发性风味化合物的种类丰富程度也不同，烘烤熟化处理马铃薯产生的挥发性风味物质种类最丰富,分别为8种(杭引1号)、21种(紫罗兰)；微波烘烤马铃薯检测出挥发性风味物质种类最单调，分别为2种(杭引1号)、4种(紫罗兰)。3)2个品种之间既有共有风味物质，又有独有的风味物质。

马铃薯 挥发性风味 气质联用 微波 烘烤

网络出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/11.2864.TS.20170124.1050.004.html

马铃薯(SolanumtuberosumL.)是茄科茄属一年生草本植物，是世界上仅次于小麦、水稻、玉米的第四大粮食作物。紫色马铃薯为鲜食、加工两用马铃薯，块茎内部为深紫色, 颜色深且分布均匀。紫色马铃薯是近年来才引起重视的一类新的品种类型，因其富含花青素，不仅外观诱人，还具有独特营养保健功效，且可以通过多种烹饪方式制作成各式各样的食品，如马铃薯泥、马铃薯馒头、薯片等，这些产品一出现，便受到人们青睐，其生产和销售量有逐年增多趋势。马铃薯风味是重要的品质标准之一，在市场饱和的情况下，其风味便成为消费者在购买食品时考虑的一个重要因素[1-2]，因此对紫色马铃薯挥发性风味的研究具有重要的实践意义。

食品的风味大都是由食品中的某些化合物体现出来，这些化合物被称为风味物质。鲜马铃薯前期风味主要是由糖类、氨基酸、RNA和脂类组成的[2]，与肉质水果不同，马铃薯块茎在成熟时不能释放挥发性风味化合物，但当块茎组织被切片或加热时香味化合物就会形成[2]。风味作为评价食品品质的重要指标之一，国外已经做了大量相关马铃薯风味的研究，Coleman等[3]在早期的烤马铃薯研究中认为烤马铃薯的风味不是一种风味化合物的结果，而是多种化合物混合的结果，Oruna-Concha等[4]用微波烤焙马铃薯证明：美拉德反应、脂质的降解、糖类的分解是主要风味化合物的来源。Ulrich等[5]用气相色谱分析仪、嗅味分析仪及气相色谱-质谱联用分析仪和感官调查方法研究煮马铃薯的感官和风味特征，用于育种研究中质量控制。此外，一些新的技术被用来分析马铃薯香味物质，如同步蒸馏提取(SDE)、溶剂辅助香味蒸发(SAFE)、固相微萃取技术(SPME)等[6]。国内对风味物质的研究主要集中在肉类、乳制品、豆制品、水果等[7-10]，杨妍等[11]关于马铃薯泥风味物质的研究中发现，醛类化合物是马铃薯泥中含量最多的风味化合物，除此之外，目前国内对熟化马铃薯风味物质的研究鲜见报道。

本研究利用顶空固相微萃取和气相色谱质谱联用技术( SPME-GC-MS)，探究4种不同加工熟化方法(蒸熟、煮熟、微波烘烤、烘烤)对2个品种紫色马铃薯风味物质形成的影响，分析不同熟化方式关键风味化合物，为今后的马铃薯品质评价、生产及工和选材提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

试验所用材料均来源于浙江农林大学薯类作物研究所种质资源库，供试的马铃薯品种(系)2个，杭引薯1号，原名阿迪朗达克红色马铃薯，引种于美国康奈尔大学；紫罗兰，引种于牡丹江市蔬菜研究所。供试材料均种植于浙江农林大学薯类作物研究所试验基地(临安)，栽培期间进行正常水肥管理，种植于2015年1月27日，2015年5月30日统一收获。

7890A气相色谱-质谱仪、100 μm PDMS萃取头、SPME手动进样手柄：美国安捷伦科技有限公司。

1.2 试验方法

分别选取3～4个新鲜马铃薯(每个约20～30 g)分别放入蒸锅、煮锅、烤箱、微波炉。蒸熟：向蒸锅里加入1 000 mL蒸馏水，水沸腾后，继续蒸30 min；煮熟：在煮锅里加入1 000 mL蒸馏水，将马铃薯直接放入蒸馏水中加热，待水沸腾后，持续煮30 min；微波烘烤：将马铃薯直接放入微波炉中，微波加热5 min；烘烤：将马铃薯直接放入电热板加热烤箱中，上下火控温220 ℃烤30 min。熟化的马铃薯捣碎混合均匀，取3 g混合后的马铃薯样品放入15 mL萃取瓶中，盖上瓶盖用封口膜密封，待用。

1.3 固相微萃取和气相色谱仪分析条件

萃取头的老化：第1次使用时，将100 μm PDMS(聚二甲基硅氧烷)萃取头在250 ℃气相色谱进样口老化30 min。

萃取条件：常温下插入老化后的萃取头，推出100 μm PDMS萃取纤维头，60 ℃平衡10 min, 萃取60 min，250 ℃解吸附5 min。

气相色谱条件：Hp-5MS色谱柱(30.0 m×250 μm×0.25 μm)；载气为氦气，流速1.0 mL/min，进样方式为手动不分流进样。

程序升温过程：起始温度50 ℃，保持2 min；以20 ℃/min升温速率升至110 ℃保持1 min；以5 ℃/min升温速率升至250 ℃保持2 min；以30 ℃/min升温速率升至280 ℃保持1 min。

质谱条件：电离方式为EI，电子能量为70 eV，离子源温度为250 ℃，扫描质量范围33～650m/z。

2 结果与分析

经GC-MS分离鉴定，经计算机检索与NIST98质谱库提供的标准质谱图对照，只有匹配度大于80(最大值100)的结果予以确定。图谱中会出现少量的由萃取头带来的硅氧烷类的杂质峰，对样品进行质谱检索时需扣除这些杂质峰[7,12]，采用峰面积归一化法计算各组分的相对含量。

2.1 蒸熟马铃薯挥发性风味物质

蒸熟处理马铃薯主要挥发性性风味成分及相对质量分数见表1。杭引1号共检测出5种化合物，这些成分包括醛类1 种(6.39%)、烃类4 种(27.66%)；蒸熟处理的紫罗兰共检测出7 种化合物，这些成分包括有机酸化合物2 种(15.08%)、腈类2种(6.97%)、醛类1 种(4.25%)、酮类1种(1.85%)、烃类1 种(3.18%)。癸醛为蒸熟马铃薯共同检测出的物质。

表1 蒸马铃薯风味物质组分

注：表中数据表示相对质量分数，单位为“%”，下同。

2.2 煮熟马铃薯挥发性风味物质

煮熟马铃薯主要挥发性风味成分及相对质量分数见表2。杭引1号共检测出5种化合物，这些成分包括烃类1种(30.62%)、酮类2种(25.59%)、醛类1种(5.8%)、芳香族化合物1种(3.91%)；紫罗兰共检测出3种化合物，包括酮类1种(6.66%)、醛类1种(16.44%)、含氮杂环化合物1种(6.41%)。癸醛、香叶基丙酮为2个品种马铃薯共同检测出的物质。

表2 煮马铃薯风味物质组分

2.3 微波烘烤马铃薯挥发性风味物质

表3为微波烘烤马铃薯主要挥发性风味成分及相对质量分数。杭引1号经GC-MS分析共检测出2种化合物，其中包括芳香族化合物1种(20.81%)、酮类化合物1种(8.89%)；紫罗兰共检测出4种化合物，包括酮类1种(6.32%)、烷烃类1种(5.08%)、酯类1种(10.95%)、含氮化合物1种(7.87%)。香叶基丙酮、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇二异丁酸酯为微波熟化2个品种马铃薯共有挥发性化合物。

表3 微波烘烤马铃薯风味物质组分

2.4 烘烤熟化马铃薯风味物质

烘烤熟化主要挥发性性风味成分及相对质量分数见表4。杭引1号共检测出8种化合物，这些成分包括酮类2种(30.19%)、醛类化合物3种(17.53%)，有机酸1种(14.10%)，芳香族化合物1种(3.73%)，杂环类化合物1种(2.98%)；紫罗兰共检测出21种化合物，有机酸类化合物3种(21.63%)，烷烃类化合物6种(11.92%)、酯类化合物2种(5.91%)、醛类2种(8.94%)、酮类化合物1种(5.61%)、芳香族化合物1种(2.61%)、烯烃类化合物1种(1.49%)、醚类1种( 1.83%)、硫醇类1种(0.56%)、胺类2种(2.77%)、吡咯类1种(1.68%)；癸醛、香叶基丙酮和1-吡咯烷-1-环己烯为烘烤熟化2个品种马铃薯共有挥发性化合物。

表4 烘烤马铃薯风味物质组分

3 讨论

Oruna-Concha等[13]研究发现，挥发性有机物质的鉴别和分类是根据它们的来源确定的。对于煮马铃薯，最重要的挥发组成来源可能是脂质的降解、美拉德反应，这些反应产生包括甲硫基丙醛、脂肪族醇、醛类、硫醇、硫化物、吡嗪等化合物；而对于烤马铃薯，美拉德反应产生的挥发性物质对风味贡献最显著[14]。一个特定化合物对香味的贡献不取决于它本身浓度的水平，而是取决于其香味值，即香味本身的浓度除以气味本身的阈值。与新鲜水果相比，煮土豆的香味相对较弱但同时又很典型，它是烹饪过程中的前体产生的[5]。Jansky[15]在土豆风味成份研究中鉴定出了13类化合物，分别是醛类、酯类、酮类、醇类、呋喃类、噻唑类、酸、烷烃类、吡嗪、吡啶、噻吩、硫化物、和杂环类化合物。醛类、酰类和至少5个不同取代基的杂环类化合物被认为是最具有香味贡献的化合物[5]。醛类物质一般具有奶油、脂肪、香草以及清香等气味，它们的风味阈值较低,癸醛具有果香味[16-17]。 酮类物质一般具有奶油香味或果蔬香味，阈值高于同分异构的醛，对风味的贡献相对较小。香叶基丙酮具有木香和热带水果香[18-19]，酚类物质虽然含量极微，但作为香气成分作用十分明显。酯类物质被认为是最重要的香味物质，由于其阈值较低，能产生强烈的果香味。芳香族和呋喃化合物可能是由马铃薯细胞中还原糖降解产生的，芳香族化合物含量较少，但有些是形成杂环化合物的重要中间体，对马铃薯香气形成起到不可忽视的作用。吡咯类化合物质具有烧烤风味，也是重要的风味物质[11,20]。赵建新等[21]对传统豆酱挥发性化合物研究中，含硫化合物主要来源于含硫氨基酸的分解，尽管含量甚微，对风味的贡献也很大。烃类物质阈值较高，风味特征不明显，腈类化合物具有强烈的香气，类似于相应的醛，但其香气比醛的强烈些[22]。研究人员对薹菜和白菜风味检测分析中发现，腈类化合物也是的主要风味化合物[23-24]。本试验研究结果表明，癸醛为蒸熟马铃薯主体挥发性风味化合物，腈类化合物是蒸熟杭引1号重要的风味物质；癸醛、香叶基丙酮为煮熟马铃薯主体挥发性风味物质，此外呋喃他酮、4-氯-2-硝基苯酚、N-十八烷基吗啉等对煮马铃薯的风味贡献不容忽视；微波烘烤的马铃薯主要挥发性风味物质有香叶基丙酮、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇二异丁酸酯；烘烤马铃薯主要挥发性风味物质有癸醛、香叶基丙酮、2,4-二叔丁基苯酚、1-吡咯烷-1-环己烯。此外呋喃他酮、盐基槐黄等化合物也对烤马铃薯风味有一定的贡献。

传热和传质过程的变化解释了不同烹饪过程风味物质定量和定性的差异，即不同的熟化方式处理的马铃薯挥发性风味物质不同[25]。传统加热方式是根据热传导、对流和辐射原理，热量总是由表及里传递。在常规烘烤过程中，热量被转移到马铃薯表面，热传导的效率被水分挥发的热量损失，然后降低了干燥皮层的热传导效率[5]；在煮马铃薯的过程中，水温由常温逐渐升高，块茎水分的损失可以忽略不计，相比于常规烘烤，100 ℃等温线更加快速地向马铃薯块茎中心推进。煮马铃薯的香味是相当弱的，虽然也有香味的特征，但是和烤马铃薯相比，其香味成分有很大的不同[26-27]。加热方式的不同，马铃薯产生的挥发性风味化合物种类丰富程度也不同，烘烤熟化处理马铃薯产生的挥发性风味物质种类最丰富，这是因为烘烤处理的加热温度最高，马铃薯体内相关化学反应(脂质降解、美拉德反应、糖类物质分解)进行得更加彻底，因此产生了更多的挥发性风味物质，这也是烘烤马铃薯香味最浓郁的原因之一；煮熟和蒸熟处理的差别在于是否与水直接接触，在加热过程中会导致马铃薯块茎水分损失热传导效率的不同，这2个因素是否为煮熟和蒸熟马铃薯风味物质产生差异的原因之一，有待继续探究。相比其他3种加热方式，微波烤焙马铃薯检测出挥发性风味物质种类最单调，分别检测到2种(杭引1号)、4种(紫罗兰)，其原因可能是微波加热的机理跟其他3种加热熟化方式不同，此方面的研究也有待进一步讨论。

此外，2个品种之间既有共有风味物质，又具独有的风味物质，因此品种之间的差异也可能是影响风味的重要原因之一，此方面的研究需要进一步深入。本试验由于实验室条件限制，有部分马铃薯的挥发性风味成分可能并未完全检测并鉴别出，后续会进行相应深入改进。

4 结论

癸醛为蒸熟马铃薯主体挥发性风味化合物；癸醛、香叶基丙为煮熟马铃薯主体挥发性风味物质，此外呋喃他酮、4-氯-2-硝基苯酚、N-十八烷基吗啉等对煮马铃薯的风味贡献不容忽视；微波烘烤的马铃薯主要挥发性风味物质有香叶基丙酮、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇二异丁酸酯；烘烤马铃薯主要挥发性风味物质有癸醛、香叶基丙酮、2,4-二叔丁基苯酚、1-吡咯烷-1-环己烯。此外呋喃他酮、盐基槐黄等化合物也对烤马铃薯风味有一定的贡献。烘烤熟化处理马铃薯产生的挥发性风味物质种类最丰富，分别检测到8种(杭引1号)、21种(紫罗兰)风味化合物；微波烤焙马铃薯检测出挥发性风味物质种类最单调，分别检测到2种(杭引1号)、4种(紫罗兰)；不同品种之间既检测出共有挥发性风味物质，又具有独特的挥发性风味化合物。

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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

浙江省重大科技专项(2012 C12902-3)

2016-04-28

王榛，男，1991年出生，硕士，薯类品质调控

陆国权，男，1963年出生，教授，薯类品质调控

TQ646

A

1003-0174(2017)06-0128-06

时间：2017-01-24 10：50：31