赵宇慈，刘琳，段文圣，曾凡逵，石瑛，张海，刘刚*

（1.中国科学院兰州化学物理研究所，甘肃兰州 730030）（2.中国科学院大学，北京 100049）（3.兰州理工大学生命科学与工程学院，甘肃兰州 730050）（4.东北农业大学农学院，黑龙江哈尔滨 150006）（5.张家口弘基农业科技开发有限公司，河北张家口 076550）

马铃薯（Solanum tuberosum）又名土豆、洋芋等，是世界上仅次于小麦、水稻和玉米的第四大粮食作物[1]，是一种营养成分较全面的食物资源。马铃薯全粉主要成分是淀粉且淀粉颗粒大，含有天然磷酸基团，吸水、吸油性能良好，矿物质元素含量丰富[2]。它能够提供特殊的口感和香气，是马铃薯的主要深加工产品之一，是一种优质的食品原料[3,4]。马铃薯全粉包括生全粉和熟全粉，熟全粉可根据其形态分为颗粒全粉和雪花全粉（下述文章中称其为雪花粉）[5]。颗粒全粉采用热风干燥工艺生产，产品呈颗粒状。雪花粉采用滚筒干燥工艺生产，产品呈雪花状。

马铃薯雪花粉被广泛应用于方便土豆泥、复合薯条（片）、快餐（或速冻）食品、膨化食品、婴儿食品，是国际上流行的多种休闲保健食品原料，在我国食品工业上的应用也日益广泛。马铃薯雪花粉的开发与应用对广大马铃薯产区具有十分重要的经济和社会效益。土豆泥产品是家庭和餐饮机构中马铃薯方便食品的重要组成部分，中西餐中都很常见，深受广大消费者的喜爱。目前土豆泥工业化生产还处于初级阶段，具备较大的市场空间与市场价值[6]。方便土豆泥的主要成分是雪花粉，加入调味品制成配方土豆泥粉，食用时只需简单加热水搅匀即可。市场上用于生产马铃薯全粉的品种主要是大西洋（来源于美国于，1978年引入我国），其次是夏波蒂（1980年加拿大育成，1987年从美国引进我国试种），目前市场供应的用于制作土豆泥的雪花粉品种主要为大西洋。马铃薯新品种“东农310”（审定编号为国审薯 2015004）是我国东北农业大学以尼古林斯基（俄罗斯品种）为母本和Ns混（新型栽培种混合花粉）为父本杂交而成，可实现4 t原料薯生产1 t全粉[7]，在替代国外马铃薯品种应用于马铃薯全粉及方便土豆泥加工方面具有很大的潜力。

本研究的目的是以大西洋雪花粉为对照，评价东农310马铃薯雪花粉在方便土豆泥加工中的应用，具体包括营养物质、质构、挥发性风味物质和感官评价等，为东农310马铃薯雪花粉在土豆泥中的应用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

两个品种（东农 310、大西洋）马铃薯雪花粉来自张家口弘基农业科技开发有限责任公司；QSJ-B02R1搅拌机，小熊电器；LA8080氨基酸分析仪，日本株式会社日立高新技术科学；X-Rite Ci 7800色度仪，Anderson & Vreeland，Inc.Corporate Headquarters，美国；TA.XTC-18质构分析仪，上海保圣实业发展有限公司；GC-MS QP2010 PIUS气相色谱质谱联用仪，日本岛津公司。

1.2 实验方法

1.2.1 样品制备

将两个不同品种商业马铃薯雪花粉进行研磨，过100目筛子，制备样品东农 310雪花粉（Potato flakes-Dongnong 310，PF-DN310）和雪花粉大西洋（Potato flakes-Atlantic，PF-AT）

将不同品种的马铃薯雪花粉与水（超纯水加热至95 ℃，所在地区海拔1 500 m左右，水沸点为95 ℃），按17.5 g雪花粉比70 mL水比例混合，搅拌机混匀50 s，制备样品东农 310土豆泥（Mashed Potato-Dongnong 310，MP-DN310）和大西洋土豆泥（Mashed Potato-Atlantic，MP-AT）。将处理好的样品进行检测。购买商品调味土豆泥粉（Commercial Flavored Potato，CMP，商品调味土豆泥粉配料为马铃薯雪花全粉、全脂乳粉、植脂末、食用盐、食品添加剂等），（上海味好美食品有限公司），商品调味土豆泥粉按比例（17.5 g雪花粉添加70 mL水）混合处理进行质构对比测试。

1.2.2 雪花粉营养成分及吸水性测定

样品的干物质含量按照许丹[8]的方法进行测定。蛋白含量测定采用凯氏定氮法，将测定的含氮总量乘以6.25即为样品中的蛋白含量。总淀粉含量测定方法为参照GB 5009.9-2016第二法。磷、铁、钙、镁、钾矿物质元素分别依照 GB 5009.87-2016、GB 5009.90-2016、GB 5009.92-2016、GB 5009.241-2017、GB5009.91-2017方法进行测定。

称取1.00 g左右样品（m0）放入已知质量的离心管（m1）中，加入50 mL蒸馏水，30 ℃水浴条件下搅拌30 min，冷却，充分离心，称取离心管及沉淀物总质量（m2），按公式（1）计算吸水性。

式中：

J水——吸水性，g/g；

m0——样品质量，g；

m1——离心管质量，g；

m2——离心管及沉淀物总质量，g。

1.2.3 雪花粉色度检测

用X-Rite Ci 7800色度仪（Anderson & Vreeland，Inc.Corporate Headquarters，Fairfield，美国）测定两种商品马铃薯雪花粉色度，使用L*、a*、b*空间法表示，每个样品测定5次。根据国际照明委员会（CIE）1976，参数L*、a*、b*分别表示颜色亮度值、红绿色度和黄蓝色度。L*值表示亮度和白度，a*值表示红绿度，越大则越红；b*值表示黄蓝度，越大则越黄。

1.2.4 土豆泥质构检测

用质构分析仪 TA.XTC-18对土豆泥进行粘性挤压测试，在室温下进行检测，探头为TA/0.5 S球形探头，触发力为5 gf，测试速度为1 mm/s，探头下压位移为 5 mm，每个样品进行4次平行实验，所测指标为最大正力、最大负力、正面积、负面积。所采集的数据用TA-XTC-18质构仪自带软件进行统计计算。质构结果中最大正力表示探头与土豆泥接触过程中样品对探头的作用表现出的最大抵抗力，可表示其硬度，该值越小则样品越松软。面积为探头对样品作用时做的功，面积越大则探头在下压过程中所需要做功也越多。曲线的负值区域，是探头返回过程中一部分样品被探头带起造成的。最大负力表明了样品的粘聚性，负面积为探头对样品作用时做的功。

1.2.5 香气成分检测

固相萃取（SPE）：分别称取8 g样品，加入13.5 mL饱和 NaCl溶液充分搅拌。然后将匀浆放入装有磁力搅拌转子的40 mL顶空小瓶中，并用盖子密封。再将样品在40 ℃下平衡加热20 min。将活化的萃取柱置于顶空瓶中，40 ℃萃取40 min进行GC-MS分析。GC-MS QP2010 PIUS配备安捷伦INNOWAX毛细管色谱柱 （60 m×0.25 mm，0.5 μm，美国），高纯氦气（纯度≥99.999%）作为载气，流速为1 ml/min。分流进样模式（20:1），采用的温度程序最初是60 ℃保持1 min，然后以20 ℃/min的速率升高到180 ℃，然后以25 ℃/min的速度升温至230 ℃并保持5 min，进样口温度为200 ℃，在70 eV离子源（Electron Impact，EI）电子轰击下记录质谱。输送线和离子源温度分别为200和230 ℃。质谱使用质量范围35~500m/z。质谱扫描图谱与数据库对比，采用气相色谱峰面积归一化法定量计算出各香气成分样品中的相对含量。本研究只分析匹配度大于80%的组分。

ROAV（挥发性风味成分相对风味活度值）测定，采用ROAV评价各挥发性风味成分对总体风味的贡献程度。定义对样品风味贡献最大的组分ROAVmax=100，其他香气成分ROAV计算公式为（2）：

式中：

c——各挥发性风味物质的相对含量，%；

T——各挥发性风味物质的气味阈值，μg/kg；

cmax——贡献最大组分的相对含量，%；

Tmax——贡献最大组分对应的阈值，μg/kg。

ROAV≥1，则该挥发性风味物质为该样品的主体风味成分，且在一定范围内，ROAV越大说明该成分对样品总体风味贡献越大；0.1≤ROAV＜1，则挥发性风味物质对样品风味有修饰作用。

1.2.6 感官评价

感官品质评价方法：组织从事食品评价工作专家10人，6女4男，年龄为26~56岁。分别对其对外观、气味、味觉（甜、酸、咸、苦）、泥土味、粉状质地、松软感进行满分为5分制的评价[9]，评分标准见表1。

表1 感官品质评价标准Table 1 The criteria of sensory quality evaluation

1.2.7 统计分析

以上实验均重复3次，采用SPSS Statistics 23.0软件对数据进行显著性分析，采用 Duncan检验，显著性水平设为：p＜0.05。数据以平均值±标准差表示。堆积柱状图用Origin 2018绘制。

2 结果与讨论

2.1 雪花粉营养成分、吸水性及外观分析

东农310雪花粉的干物质、蛋白含量和淀粉含量分别为90.12 g/100 g、7.06 g/100 g和73.36 g/100 g，变异系数分别为1.48%、8.84%和7.49%，都略低于大西洋（见表2）。

表2 雪花粉外观营养成分、吸水性及颜色Table 2 The nutrition , water absorption and the CIE L*, a*and b* lab scale values of different varieties potato flakes

东农 310雪花粉中矿物质元素磷含量为226.00 g/100 g，远高于大西洋雪花粉的135.00 g/100 g，变异系数为35.65%，差异极显著（p＜0.01）；东农310雪花粉中铁、镁、钾的含量分别为 24.84 mg/kg、1 092.07 mg/kg和5 076.80 mg/kg，同样高于大西洋雪花粉中铁、镁、钾的含量，大西洋雪花粉中的含量分别为18.31、815.91和4 393.40 mg/kg，两个品种马铃薯雪花粉相关指标变异系数的范围为 10.21%~21.37%。东农310雪花粉中钙的含量为129.23 mg/kg，大西洋雪花粉为147.64 mg/kg，变异系数为9.40%，大西洋雪花粉中钙的含量略高于东农310中钙的含量。

大西洋雪花粉的吸水性为8.91 g/g，高于东农310的吸水性7.09 g/g，影响土豆泥的状态。东农310雪花粉干物质含量为90.12 g/100 g，则含水量为9.88 g/100 g，大西洋雪花粉为92.02 g/100 g，则含水量为7.98 g/100 g。由于其自身含水量较高，则其吸水效果略差。

从颜色检测结果来看，两种雪花粉的L*差异不大，所以其亮度和白度基本一致。东农310雪花粉和大西洋雪花粉的a*值都为负值，即其都发绿，且东农310比大西洋更绿一些。东农310雪花粉的b*值为10.4，大西洋为9.47，所以东农310更黄一些。

从表2还可以看出，东农310的干物质、蛋白、淀粉含量均低于大西洋。但是所检测矿物质元素除了钙以外，磷、铁、镁、钾的含量都高于大西洋。所以，东农310雪花粉相对于大西洋雪花粉作为土豆泥的原料更有益于人体补充所需的矿物质元素。

2.2 质构分析

由表3可知，东农310最大正力为37.2 gf、正面积为 116.95 gf，大西洋为 47.18 gf、正面积为149.49 gf·sec，对比土豆泥为 52.49 gf、正面积为159.96 gf·sec。而相同处理方式下，东农310最松软，大西洋和对比土豆泥的坚固度相差不大。东农310土豆泥的最大负力为14.76 gf、负面积为15.14 gf·sec，大西洋土豆泥为最大负力为 25.45 gf、负面积为40.52 gf·sec，作为对比的商品调味土豆泥的最大负力为26.49 gf、负面积为40.09 gf·sec。大西洋和对比土豆泥的粘聚性基本一致，而东农310的粘聚性低，原因为东农310雪花粉的吸水性低于大西洋，在其复水过程中，添加相同比例的水，大西洋吸收的水分更多，则其半固体状态会更加浓稠一些。相同比例的雪花粉和水制成的土豆泥，质构特性方面大西洋更接近于市售土豆泥。以东农310雪花粉制作方便土豆泥，适当提高雪花粉的添加量即可。

表3 土豆泥质构粘性挤压测试结果Table 3 Mashed potato texture sticky squeeze test results

2.3 香气成分分析

2.3.1 挥发性风味物质相对含量分析

土豆泥挥发性风味物质相对含量和数量见表4，其中东农310共检测出37种风味物质，大西洋共检测出34种风味物质。两种土豆泥共检测出43种挥发性风味物质，其中酯类2种、烯烃类3种、烷烃类12种、酮类5种、醛类13种、呋喃类1种、醚类1种、醇类6种。由图1可知，两种土豆泥所检出挥发性风味物质含量由多到少为醛类、烷烃类、醇类，且挥发性羟基化合物醛类物质能产生浓郁香味[10]。其余类别挥发性风味物质含量低且相差不大。

图1 土豆泥挥发性风味物质成分种类占总量的百分比Fig.1 Types and percentages of volatile flavor components in different mashed potatoes

东农310土豆泥检出13种醛类物质，所含百分比为59.98%，而大西洋土豆泥检测出10种醛类物质，所含百分比为49.76%，且阈值较低对土豆泥整体的风味影响较大。两种土豆泥共有的挥发性风味物质有11种，分别为2-甲基丁醛、戊醛、正己醛、2-甲基-2-戊烯醛、2-甲基-2-戊烯醛、庚醛、(E)-2-庚烯醛、2-乙基-2-己烯醛、反-2-辛烯醛、苯甲醛、2-丁基-2-辛烯醛。东农310土豆泥中检测出含量最高的醛类物质为2-丁基-2-辛烯醛，该物质也是所有检测到的挥发性物质中含量最高的，相对含量为 23.5%，其次是正己醛，含量为23.39%。大西洋检出含量最高的挥发性物质含量最高的为正己醛（20.18%），其次是2-丁基-2-辛烯醛。正己醛2-丁基-2-辛烯醛为一种具有果香、青香、甜香、成熟的果汁香味的挥发性风味物质。异戊醛、8-甲基庚醛、苯乙醛为东农310特有醛类香气成分。

东农310土豆泥中所检测出烷烃类挥发性风味化合物共 8种，占所有挥发性风味物质相对含量的15.09%。大西洋检测出烷烃共 10种，占所有挥发性风味物质相对含量的22.9%。由于烷烃的香味阈值都很高[11]，且仅对土豆泥的香气起修饰作用，因此两种土豆泥烷烃类风味化合物的差异对土豆泥的整体风味影响不大。

土豆泥中共检测出醇类6种，东农310土豆泥共检测出5种，大西洋土豆泥同样检出5种。其中正戊醇（酒香、果香、面包香）、2-丁基-1-辛醇（植物香气）[10]、1-辛烯-3-醇（泥土味、蘑菇香、青香）[12]、3，5-壬二烯-2-醇为两种土豆泥共有的挥发性香气成分。其中大西洋中检测出的2-丁基-1-辛醇含量比东农310高很多。2-十六醇和4,8-二甲基-1-壬醇分别为东农310和大西洋所特有的香气成分。

酯类、呋喃类、酮类、醚类、烯烃类两种土豆泥含量都较低且含量相差并不大，如图1和表4所示。油酸己酯（相对含量为0.90%）、2-甲基-1-十五烯（相对含量为0.13%）、3,5-辛二烯酮（相对含量为2.08%，草香、果香、奶香[13]）为东农310所检出特有的香气成分成分。5-乙基-3-庚-2-酮为大西洋土豆泥所检出特有的香气成分。其余挥发性香气成分为共有，且含量相差不大。两种土豆泥的总离子流色谱图见图2。

图2 土豆泥挥发性风味物质的总离子流图Fig.2 Total ion chromatogram of aroma compounds in different mashed potatoes

表4 土豆泥挥发性风味物质相对含量Table 4 Relative content of volatile flavor substances in different mashed potatoes

续表4

2.3.2 挥发性风味物质ROAV值分析

风味成分是评价土豆泥品质的重要指标[14]。挥发性风味物质对马铃薯风味特征的贡献是由其相对含量和香气阈值决定的。挥发性风味物质含量的高低并不能完全决定其对马铃薯风味贡献大小[15]。不同品种的土豆泥可以检测出多种挥发性风味物质，但是只有其中一部分对马铃薯的整体风味有贡献，剩余部分只起到修饰和协同作用。

本研究中，东农310土豆泥和大西洋土豆泥中的正己醛含量最高，对样品的香气的贡献最大，定义正己醛为ROAVmax=100；其他成分的ROAV值见表5。ROAV≥1的成分有2-甲基丁醛、庚醛、正己醛、反-2-辛烯醛、1-辛烯-3-醇、2-正戊基呋喃，且其阈值较低，为两种土豆泥检出物质中的关键性香气物质。戊醛在东农310土豆泥检出香气成分中ROAV值为0.77，大西洋中ROAV值为1.13，所以此成分在东农310土豆泥的风味中起修饰作用，而在大西洋的风味中起关键性作用。0.1≤ROAV＜1的成分有2-庚酮，这对土豆泥的风味起修饰作用。ROAV＜0.1的成分为乙酸丁酯、正十六烷、苯甲醛、正戊醛、丙酮，对整体风味贡献最小。

表5 土豆泥挥发性风味物质的香气阈值及 ROAV 值Table 5 Aroma threshold and ROAV value of volatile flavor compounds in different mashed potatoes

醛类物质、烷烃物质在两种土豆泥中的相对含量均超过70%，东农310中醛类物质更多一些，由于其气味阈值低，ROAV值高，在整体风味中贡献率会高，所以，其风味更浓郁一些。感官评价中气味分数更高一些，具体见感官评价结果。

2.4 感官评价

感官评价很大程度上是基于个人判断和主观定性评估，其结果虽然不是绝对的，但可以反映出消费者的偏好。如表6所示，气味评价中东农310土豆泥的得分更高。品尝口味中东农310土豆泥的甜味和酸味更浓一些，大西洋土豆泥的苦味和咸味更浓一些。泥土味是马铃薯特色风味的一部分，不像在饮用水、鱼中被认为“泥土味”是不良风味，土豆泥中是一种积极的风味[17,18]。土豆泥的松软度上，东农310分数更高，松软更受欢迎，但其外观分数较低。

表6 土豆泥感官品质评价Table 6 Evaluation of sensory quality of mashed potato

3 结论

通过东农310雪花粉在方便型土豆泥中应用的探索性分析，可知东农310雪花粉的干物质、蛋白、淀粉含量分别为90.12 g/100 g、7.06 g/100 g和73.36 g/100 g，略低于大西洋雪花粉。矿物质元素钙含量为129.23 mg/kg，略低于大西洋雪花粉中钙的含量147.64 mg/kg。但磷的含量为226.00 g/100 g远高于大西洋雪花粉中磷的含量135.00 g/100 g，并且东农310雪花粉中铁、镁、钾的含量分别为24.84、1 092.07和5 076.80 mg/kg高于大西洋雪花粉中铁、镁、钾的含量，营养丰富。东农310雪花粉颜色外观与大西洋相比，白度基本一致，黄绿色较深。东农310雪花粉吸水性较低，与其自身含水量有关。

当添加相同比例雪花粉时，东农310土豆泥质地更软且粘聚度低，感官评价更适口。其比例略提高则质地会接近市售土豆泥粉所制土豆泥。

GC-MS香气成分检测，东农310土豆泥挥发性风味物质检测到醛类物质相对含量为59.98%、烷烃类物质相对含量为15.09%，大西洋土豆泥中检测两种物质相对含量分别为49.76%，22.9%，醛类和烷烃类相对含量之和高于70%，且其余组分含量及种类差别不大。而醛类物质的气味阈值较高，烷烃类物质气味阈值较低，所以，醛类物质对整体风味影响较大，其风味更浓郁。

综上所述，东农310雪花粉适用于方便型土豆泥加工。