趙 兵，張 敏,*，梁 杉

（1.北京食品營養(yǎng)與人類健康高精尖創(chuàng)新中心（北京工商大學(xué)），北京 100048；2.北京市食品添加劑工程技術(shù)研究中心（北京工商大學(xué)），北京 100048）

過度蒸煮對(duì)馬鈴薯風(fēng)味化合物組成的影響

趙 兵1,2，張 敏1,2,*，梁 杉1,2

（1.北京食品營養(yǎng)與人類健康高精尖創(chuàng)新中心（北京工商大學(xué)），北京 100048；2.北京市食品添加劑工程技術(shù)研究中心（北京工商大學(xué)），北京 100048）

采用固相微萃取結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀及嗅聞技術(shù)對(duì)蒸煮30～180 m in時(shí)間內(nèi)的馬鈴薯產(chǎn)品風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行測定，分析過度蒸煮對(duì)馬鈴薯感官品質(zhì)及風(fēng)味的影響規(guī)律，在不同的蒸煮時(shí)間內(nèi)分別檢測到39、26、23、21、21、21 種風(fēng)味物質(zhì)。隨著蒸煮時(shí)間的延長，馬鈴薯由開始的肉黃色逐漸變暗，且不良風(fēng)味不斷增強(qiáng)；使馬鈴薯產(chǎn)品具有香味的己醛、壬醛、反-2-辛烯醛、癸醛、反,反-2,4-庚二烯醛、反-2-壬烯醛、反,反-2,4-壬二烯醛、反,反-2,4-癸二烯醛等物質(zhì)含量逐漸降低。隨蒸煮時(shí)間延長，馬鈴薯的特征風(fēng)味物質(zhì)甲硫基丙醛含量沒有顯著變化，此外，受其他關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)減少的影響，甲硫基丙醛增加了馬鈴薯產(chǎn)品整體風(fēng)味的刺激性。

馬鈴薯；蒸煮；風(fēng)味物質(zhì)；氣相色譜-質(zhì)譜

馬鈴薯是世界上少有的兼具糧食與蔬菜特點(diǎn)的農(nóng)作物，因其營養(yǎng)物質(zhì)豐富，有“營養(yǎng)之王”的美譽(yù)，在很多國家作為主食的食用歷史非常悠久。聯(lián)合國糧農(nóng)組織將2008年定為“國際馬鈴薯年”，以突出馬鈴薯作為基本食物資源的重要性[1]。

熟制馬鈴薯的風(fēng)味物質(zhì)是由鮮馬鈴薯中的糖、氨基酸、核糖核酸和脂質(zhì)等風(fēng)味前體物質(zhì)轉(zhuǎn)化而成[1-5]。烹飪期間，風(fēng)味前體物質(zhì)發(fā)生美拉德反應(yīng)后生成的產(chǎn)物、糖、脂質(zhì)及核糖核酸的降解產(chǎn)物以及Strecker降解反應(yīng)物質(zhì)對(duì)馬鈴薯產(chǎn)品風(fēng)味均具有重要作用[4-6]。由于馬鈴薯品種、栽種培養(yǎng)技術(shù)、儲(chǔ)存和烹飪方法的多樣性以及風(fēng)味提取和鑒定方法的不同，在不同研究中鑒定出的馬鈴薯的風(fēng)味物質(zhì)存在較大差異[3]。

目前，在烤馬鈴薯產(chǎn)品中已鑒定出250余種揮發(fā)性風(fēng)味化合物，烷基吡嗪是香氣的主要貢獻(xiàn)者，而吡咯、噻唑、脂肪醛等物質(zhì)也起到重要作用[5,11-12]。煮馬鈴薯產(chǎn)品中鑒定出超過140 種揮發(fā)性風(fēng)味化合物[1,3,7-8]，煮馬鈴薯的香氣很弱，但區(qū)別于鮮馬鈴薯和烤馬鈴薯的香氣[6-9]。有研究指出，煮馬鈴薯產(chǎn)品中的風(fēng)味物質(zhì)包括醛類、脂肪醇、硫醇、硫化物以及吡嗪類等物質(zhì)[6-10]。氨基酸中蛋氨酸的降解產(chǎn)物甲硫基丙醛，是煮馬鈴薯中的關(guān)鍵風(fēng)味化合物[3]。

不良風(fēng)味對(duì)馬鈴薯加工過程和馬鈴薯產(chǎn)品品質(zhì)具有直接影響。Josephson[6]、Lindsay[13]和Petersen[14]等認(rèn)為馬鈴薯的不良風(fēng)味由烯醇類、順-4-庚烯醛或吡嗪含量的增加造成。此外Petersen等[15]發(fā)現(xiàn)8種醛類物質(zhì)對(duì)馬鈴薯的不良風(fēng)味具有潛在作用。

本研究通過對(duì)馬鈴薯鮮薯進(jìn)行不同程度的蒸煮處理，利用氣相色譜-質(zhì)譜（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）聯(lián)用儀并結(jié)合嗅聞技術(shù)分析產(chǎn)品風(fēng)味化合物的變化，以期為今后深入了解馬鈴薯風(fēng)味的化學(xué)本質(zhì)及馬鈴薯產(chǎn)品加工提供一定理論依據(jù)和科學(xué)參考。

1 材料與方法

1.1 材料

市售新鮮馬鈴薯各主要成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為淀粉17.56%、蛋白質(zhì)1.27%、脂肪0.38%、水分79.22%。

1.2 儀器與設(shè)備

GC-M S聯(lián)用儀（配有電子電離源及N IST 11數(shù)據(jù)庫）、手動(dòng)固相微萃取裝置、30/50 μm DVB/Carboxen/PDMS灰色萃取頭及手柄 美國Agilent公司；DB-Wax毛細(xì)管色譜柱（30 m×0 .25 mm，0.25 μm） 美國J&W公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品預(yù)處理

新鮮馬鈴薯樣品的制備：馬鈴薯清洗、人工去皮、切?。?.5 cm×0.5 cm×0.5 cm），取50 g樣品置于密閉鋁罐中，分別在沸水中進(jìn)行30、60、90、120、150、180 m in的蒸煮處理。

1.3.2 樣品制備

將30/50 μm DVB/Carboxen/PDMS灰色萃取頭在氣相色譜的進(jìn)樣口老化，老化溫度250 ℃，時(shí)間10 m in。快速稱取5 g上述樣品并加入1 μL質(zhì)量濃度為0.816 μg/μL的2-甲基-3-庚酮作為內(nèi)標(biāo)物于25 m L頂空瓶內(nèi)，用聚四氟乙烯隔墊密封置于50 ℃恒溫水浴中平衡20 m in，插入萃取頭頂空吸附40 m in，在溫度250 ℃的進(jìn)樣口中解吸5 m in，進(jìn)行GC-MS分析。

1.3.3 感官評(píng)價(jià)

將蒸煮好的馬鈴薯放入保溫瓶內(nèi)，維持恒溫（25 ℃），蒸煮后的樣品經(jīng)15 位經(jīng)訓(xùn)練的評(píng)價(jià)員進(jìn)行評(píng)定記分。風(fēng)味強(qiáng)度為1～10分，樣品按強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)順序進(jìn)行評(píng)價(jià)。每種風(fēng)味強(qiáng)度以15 名評(píng)價(jià)員評(píng)分的平均值記分。

1.3.4 GC-MS分析條件

色譜柱采用DB-WAX 毛細(xì)管色譜柱。載氣為氦氣，流速為1.2 m L/m in，不分流進(jìn)樣。升溫程序：初始溫度40 ℃，保持3 min，以5 ℃/min升溫到200 ℃，再以10 ℃/min升到230 ℃，保持3 m in。質(zhì)譜條件：電子電離源，電子能量70 eV，傳輸線溫度280 ℃，離子源溫度230 ℃，四極桿溫度150 ℃，質(zhì)量掃描范圍m/z 55～500。

1.4 數(shù)據(jù)處理

化合物定性分析：采用NIST 11譜庫檢索，以保留指數(shù)（retention index，RI）為指標(biāo)，結(jié)合人工譜圖解析進(jìn)行化合物的確定。

化合物定量分析：采用面積歸一化法計(jì)算各成分的出峰面積相對(duì)比例。根據(jù)對(duì)馬鈴薯中揮發(fā)性香氣化合物進(jìn)行分離鑒定時(shí)添加內(nèi)標(biāo)的量，和揮發(fā)性香氣化合物的色譜峰面積與內(nèi)標(biāo)的色譜峰面積進(jìn)行比較，計(jì)算出每一種揮發(fā)性香氣化合物相對(duì)于內(nèi)標(biāo)的量，化合物含量計(jì)算公式見下式：

式中：C為未知化合物的質(zhì)量濃度/（μg/μL）；Ci為內(nèi)標(biāo)物的質(zhì)量濃度/（μg/μL）；Sj為未知化合物的峰面積；Si為內(nèi)標(biāo)物的峰面積。

2 結(jié)果與分析

2.1 蒸煮時(shí)間對(duì)馬鈴薯產(chǎn)品感官品質(zhì)的影響

圖1 馬鈴薯在不同蒸煮時(shí)間條件下感官變化圖Fig. 1 Pictures of potato cooked for different periods of time

如圖1所示，在蒸煮30 m in后，馬鈴薯完全熟化，無白芯，為肉黃色；隨著蒸煮時(shí)間延長，產(chǎn)品顏色逐漸變暗，在180 m in后顏色已為暗褐色。馬鈴薯在去皮和切片過程中會(huì)發(fā)生酶促反應(yīng)，在蒸煮過程中會(huì)有非酶促反應(yīng)，馬鈴薯產(chǎn)品外觀出現(xiàn)變暗現(xiàn)象[16-17]。有資料表明，馬鈴薯中綠原酸含量占總酚類化合物含量的90%，這是導(dǎo)致馬鈴薯烹飪后變黑的主要酚類化合物；在蒸煮或油炸的馬鈴薯中，綠原酸發(fā)生氧化引起馬鈴薯顏色變暗[16-18]。

由圖2可知，隨著蒸煮時(shí)間的延長，馬鈴薯產(chǎn)品的風(fēng)味也發(fā)生顯著的變化。在30 m in時(shí)產(chǎn)品有令人愉悅的清香味、果香味、甜香味及馬鈴薯香味，并隨著蒸煮時(shí)間的延長，香味強(qiáng)度逐漸下降，在120 m in時(shí)已幾乎嗅聞不到；刺激性氣味、霉味、烤味、土味等不良風(fēng)味，隨著蒸煮時(shí)間延長，強(qiáng)度逐漸增加。

2.2 蒸煮時(shí)間對(duì)馬鈴薯風(fēng)味物質(zhì)的影響

由表1可知，在蒸煮30 m in時(shí)風(fēng)味化合物的組成最為豐富，隨著蒸煮時(shí)間的延長，馬鈴薯風(fēng)味物質(zhì)的種類和含量都發(fā)生了顯著的變化，在蒸煮30、60、90、120、150、180 m in內(nèi)分別檢測到39、26、23、21、21、21 種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)。蒸煮馬鈴薯的風(fēng)味物質(zhì)主要由醛類、呋喃類、酮類、醇類、酯類、噻唑類、烴類以及含氮化合物等組成，按物質(zhì)種類將各處理樣品的風(fēng)味組成列于圖3。由圖3可知，醛類物質(zhì)在馬鈴薯風(fēng)味揮發(fā)物質(zhì)中含量最高，其次為呋喃類、烴類；隨著蒸煮時(shí)間的延長，馬鈴薯產(chǎn)品中的醛類物質(zhì)含量減少、烴類物質(zhì)含量增加、呋喃類物質(zhì)呈先增加后減少的變化趨勢。

Petersen等[15]發(fā)現(xiàn)醛類物質(zhì)在貯藏蒸煮馬鈴薯中的含量占總檢出物質(zhì)的94.40%。本研究中，蒸煮30 m in時(shí)產(chǎn)品醛類物質(zhì)占總物質(zhì)含量的80.84%，蒸煮到180 m in時(shí)只占總風(fēng)味物質(zhì)的69.76%。此外，Petersen等[15]的研究表明，戊醛、己醛、壬醛、反-2-辛烯醛、反,反-2,4-庚二烯醛、反-2-壬烯醛、反,反-2,4-壬二烯醛、反,反2,4-癸二烯醛8 種物質(zhì)對(duì)蒸煮馬鈴薯的不良風(fēng)味具有潛在作用。本研究中，戊醛在蒸煮30 m in時(shí)含量很低，未達(dá)到其閾值，對(duì)馬鈴薯風(fēng)味無貢獻(xiàn)作用，在蒸煮30 m in后檢測不到該物質(zhì)。己醛、反-2-己烯醛、順-2-庚烯醛、壬醛、反-2-辛烯醛、反,反-2,4-庚二烯醛、癸醛、反-2-壬烯醛、反,反-2,4壬二烯醛、反,反-2,4-癸二烯醛等醛類，在蒸煮30 m in時(shí)含量均達(dá)到閾值，使產(chǎn)品具有清香、果香、甜香、脂香等香氣；隨著蒸煮時(shí)間延長，這些醛類物質(zhì)含量明顯下降，對(duì)整體風(fēng)味不再有貢獻(xiàn)作用。

表1 不同蒸煮時(shí)間的馬鈴薯風(fēng)味物質(zhì)含量Table 1 Contents of flavor com pounds in potato cooked for different periods of time

圖3 不同種類物質(zhì)相對(duì)含量隨蒸煮時(shí)間變化Fig. 3 Relative contents of favor compound classes in potato cooked for different times

糠醛、甲醛、苯乙醛的含量隨蒸煮時(shí)間的延長而增加。由于苯甲醛閾值較大，蒸煮180 m in時(shí)依舊未達(dá)到閾值，對(duì)馬鈴薯產(chǎn)品風(fēng)味無貢獻(xiàn)作用；糠醛（苦杏仁味）在蒸煮30 m in時(shí)含量很低，未達(dá)到其閾值，但在蒸煮60 m in時(shí)含量已超過閾值，開始對(duì)整體風(fēng)味起到貢獻(xiàn)作用；苯乙醛含量在蒸煮30 m in時(shí)達(dá)到閾值，始終對(duì)整體風(fēng)味起到貢獻(xiàn)作用?？啡┖捅揭胰?duì)馬鈴薯不良風(fēng)味的潛在作用，還需進(jìn)一步探究。

馬鈴薯的特征風(fēng)味物質(zhì)甲硫基丙醛[10]含量并未隨蒸煮時(shí)間發(fā)生明顯變化（P＞0.05）。感官評(píng)定中，在蒸煮到120 m in時(shí)產(chǎn)品開始具有非常強(qiáng)烈的刺激性馬鈴薯味。由于甲硫基丙醛閾值很低，而其他對(duì)馬鈴薯具有貢獻(xiàn)作用的風(fēng)味物質(zhì)含量下降明顯，此時(shí)甲硫基丙醛對(duì)不良風(fēng)味具有決定作用。

在本研究中發(fā)現(xiàn)，鄰苯二甲酸二丁酯在蒸煮60 m in時(shí)才開始檢測到，隨著時(shí)間延長，其含量增加，但總量不高；2-戊基呋喃含量隨蒸煮時(shí)間延長呈現(xiàn)先增加后減少的變化趨勢，在90 m in時(shí)含量達(dá)到最高。呋喃化合物來源于馬鈴薯中的還原糖降解[15]，對(duì)馬鈴薯的整體風(fēng)味具有貢獻(xiàn)作用。

2-十一烯醛、反-2-十二烯醛、反,反-2,4-十一烷二烯醛、3-辛烯-2-酮、3,5-辛二烯-2-醇、肉豆蔻酸甲酯、苯并噻唑、1-亞甲基-1H-茚、1-甲基萘、1,6-二甲基萘等物質(zhì)隨著蒸煮時(shí)間的延長，含量減少或檢測不到。由于這些物質(zhì)含量較低并未達(dá)到其嗅聞閾值，對(duì)馬鈴薯的風(fēng)味未起到貢獻(xiàn)作用。

3 討 論

雖然在熟馬鈴薯中檢測到上百種風(fēng)味化合物，但對(duì)整體風(fēng)味起到關(guān)鍵作用的物質(zhì)卻很少，如3-烷基-2-甲氧基吡嗪等吡嗪類物質(zhì)造成馬鈴薯具有土味[23-26]。GC-MS方法難以考量由揮發(fā)性化合物的協(xié)同和拮抗相互作用產(chǎn)生的感官效應(yīng)[3]，只能對(duì)分離出的風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行定性定量分析，結(jié)合感官評(píng)定每種物質(zhì)的風(fēng)味強(qiáng)度，才能客觀地評(píng)價(jià)產(chǎn)品的真實(shí)風(fēng)味。研究表明，甲硫基丙醛在具有適度的稀釋濃度時(shí)具有馬鈴薯的香氣[13]，在本研究中，由于甲硫基丙醛閾值較低，均能嗅聞到強(qiáng)烈的馬鈴薯味并具有刺激性，但在蒸煮時(shí)間30 m in和60 m in時(shí)馬鈴薯的整體感官中，馬鈴薯的刺激味并不明顯，整體風(fēng)味具有良好的感官品質(zhì)。這應(yīng)該與己醛、壬醛、反-2-辛烯醛、反,反-2,4-庚二烯醛、反-2-壬烯醛、反,反-2,4-壬二烯醛、反,反-2,4-癸二烯醛等風(fēng)味物質(zhì)具有的清香、果香、甜香等香氣和甲硫基丙醛具有的馬鈴薯味相互作用有關(guān)。隨著蒸煮時(shí)間延長，己醛、壬醛、反-2-辛烯醛、反,反-2,4-庚二烯醛、反-2-壬烯醛、反,反-2,4-壬二烯醛、反,反-2,4-癸二烯醛等風(fēng)味物質(zhì)含量降低，馬鈴薯產(chǎn)品的整體感官中刺激性氣味明顯增強(qiáng)。

其他物質(zhì)如烴類、噻唑、酯類及含氮化合物等物質(zhì)，雖然對(duì)整體風(fēng)味并未起到?jīng)Q定性作用，但有研究表明這些物質(zhì)可能會(huì)對(duì)馬鈴薯的整體香氣起到提升或降低的作用[27-30]。在本研究中發(fā)現(xiàn)，隨蒸煮時(shí)間延長，風(fēng)味化合物種類和含量發(fā)生顯著變化；醛類物質(zhì)含量減少，烴類物質(zhì)含量增加，呋喃類物質(zhì)呈先增加后減少趨勢。在進(jìn)一步的深入研究中可通過降低大量揮發(fā)性物質(zhì)得到少量必需化合物，簡化復(fù)雜基質(zhì)，分析對(duì)馬鈴薯整體風(fēng)味起到?jīng)Q定作用的風(fēng)味化合物以及這些物質(zhì)之間的相互關(guān)系。鄰苯二甲酸二丁酯、2-戊基呋喃等物質(zhì)在馬鈴薯產(chǎn)品風(fēng)味中的作用機(jī)制，有待進(jìn)一步深入研究。

4 結(jié) 論

鮮馬鈴薯經(jīng)30、60、90、120、150、180 m in不同時(shí)間蒸煮后分別檢測到39、26、23、21、21、21 種風(fēng)味物質(zhì)。隨蒸煮時(shí)間延長，馬鈴薯產(chǎn)品的顏色逐漸變暗，不良風(fēng)味強(qiáng)度不斷增強(qiáng)。經(jīng)檢測，馬鈴薯的揮發(fā)性風(fēng)味化合物種類和含量隨蒸煮時(shí)間不同發(fā)生明顯變化。使馬鈴薯產(chǎn)品具有清香、果香、甜香、脂香味的己醛、壬醛、反-2-辛烯醛、癸醛、反,反-2,4-庚二烯醛、反-2-壬烯醛、反,反-2,4-壬二烯醛、反,反-2,4-癸二烯醛等物質(zhì)，隨蒸煮時(shí)間延長含量降低；馬鈴薯的特征風(fēng)味物質(zhì)甲硫基丙醛，隨蒸煮時(shí)間增加含量變化不顯著，但受到其他關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)含量減少的影響，產(chǎn)品中甲硫基丙醛產(chǎn)生的刺激性風(fēng)味逐漸增強(qiáng)。

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Effect of Overcooking on Flavor Compounds of Potato

ZHAO Bing1,2, ZHANG M in1,2,*, LIANG Shan1,2
(1. Beijing Advanced Innovation Center for Food Nutrition and Human Health, Beijing Technology and Business University,Beijing 100048, China; 2. Beijing Engineering and Technology Research Center of Food Additives,Beijing Technology and Business University, Beijing 100048, China)

In this study, the effect of boiling time on the flavor compounds of potato was investigated. The aroma constituents were extracted by solid-phase m icroextraction (SPME) and then analyzed by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) combined w ith olfactometry. The results showed that 39, 26, 23, 21, 21 and 21 substances were detected in potato boiled for 30, 60, 90, 120, 150 and 180 m in, respectively. W ith increasing cooking time, the yellow ish color of potato became darker, accompanied by enhanced off-flavor. Meanwhile, the contents of hexanal, nonanal, trans-2-octenal, decanal, trans-2,4-heptenal, trans-2-nonenal, trans,trans-2,4-nonadienal, trans-2,4-decadienal and other substances,which contribute to the aroma of potato, were gradually decreased. The content of methyl thiopropanal, one of the characteristic flavor compounds of potato, was not changed significantly w ith extended cooking time. However, because of the reduction of other key flavor substances, methylthiopropanal enhanced the overall flavor of overcooked potato.

potato; cooking; flavor substances; GC-MS

10.7506/spkx1002-6630-201722030

TS215

A

1002-6630（2017）22-0200-05

趙兵, 張敏, 梁杉. 過度蒸煮對(duì)馬鈴薯風(fēng)味化合物組成的影響[J]. 食品科學(xué), 2017, 38(22): 200-204. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201722030. http://www.spkx.net.cn

ZHAO Bing, ZHANG M in, LIANG Shan. Effect of overcooking on flavor compounds of potato[J]. Food Science, 2017,38(22): 200-204. (in Chinese w ith English abstract)

10.7506/spkx1002-6630-201722030. http://www.spkx.net.cn

2017-04-01

北京市科委重大項(xiàng)目（D17110500190000）；北京市教委科技創(chuàng)新服務(wù)能力建設(shè)項(xiàng)目（19005757039）

趙兵（1992—），男，碩士研究生，研究方向?yàn)榧Z食、油脂與植物蛋白工程。E-mail：1042427058@qq.com

*通信作者：張敏（1972—），女，教授，博士，研究方向?yàn)榧Z食、油脂與植物蛋白工程。E-mail：xzm7777@sina.com