蘇可珍 ，羅楊合 ，李官麗 ，梁寧，聶輝，黎小椿*

1. 大連工業(yè)大學(xué)食品學(xué)院（大連 116034）；2. 賀州學(xué)院食品科學(xué)與工程技術(shù)研究院（賀州 542899）

芋頭（學(xué)名：Colocasia esculenta（L.）Schott）又稱芋、芋艿、青芋、土芝、毛芋等[1]，為多年生草本植物。亞洲和非洲是世界上芋頭產(chǎn)量最多的地區(qū)，總產(chǎn)量前五的國家之中，中國排名第二。中國有2 000余年的芋頭栽培歷史[2]，以珠江流域及臺灣省種植最多，長江流域次之，其他省市也有種植，北方地區(qū)種植較少。全世界的芋頭品種在700個左右，主要品種有紅芋[3]（又稱紅芽芋）、白芋（又稱白芽芋）、九頭芋（狗爪芋）、檳榔芋等。芋頭中含有豐富的淀粉、蛋白質(zhì)、維生素、多糖、礦物質(zhì)、膳食纖維等[4-5]，是一種良好的食品資源，具有補(bǔ)脾寬腸胃、調(diào)補(bǔ)中氣、消瘍散結(jié)、降壓降脂、延緩衰老、增強(qiáng)人體免疫力等作用，既可做菜肴，又可作零食，是藥食兩用、老幼皆宜的佳品。

芋頭是一種很好的食品資源，在日常生活及健康方面扮演重要角色，國內(nèi)外對芋頭的研究主要集中在在栽培技術(shù)、貯藏保鮮[6-12]、營養(yǎng)成分分析[13-15]及加工[16-18]方面，而對芋頭及其制品的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)研究鮮有報道。芋頭揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)作為芋頭的一個主要組成部分，研究其化學(xué)組成，可為客觀評價芋頭的風(fēng)味品質(zhì)和合理加工提供科學(xué)依據(jù)，為芋頭加工過程中風(fēng)味品質(zhì)形成的分子基礎(chǔ)與調(diào)控機(jī)制研究提供理論基礎(chǔ)，并對推動芋頭深加工產(chǎn)業(yè)化的合理開發(fā)具有指導(dǎo)意義。

1 芋頭揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的研究現(xiàn)狀

芋頭揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)因不同品種不同產(chǎn)地而有所差異。通過蒸、煮、烤、炸、煎等不同熟制方式烹調(diào)的芋頭散發(fā)出一種令人愉悅的堅果般的氣味，其獨(dú)特的風(fēng)味深受消費(fèi)者的歡迎。

Zhu等[19]發(fā)現(xiàn)芋頭香氣物質(zhì)含量豐富，對煮熟芋頭風(fēng)味的制備和仿真進(jìn)行研究，結(jié)果表明芋頭揮發(fā)性風(fēng)味可分為焦糖味、烘烤味、牛奶味、豆香味、綠葉味、醛糖味、甜味、堅果味、植物味和水果味。MacLeod等[20]在20世紀(jì)90年代采用同時蒸餾萃取法及氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（GC-MS）首次研究西印度群島煮熟芋頭的揮發(fā)性成分，共鑒定出62種風(fēng)味化合物，這些化合物為脂肪族碳?xì)浠衔铩⒋碱惡退犷?，含有少量酚類和雜環(huán)類化合物，其中辛烷含量最高（21.10%），其次是吡啶含量（18.60%）。氣味特征被描述為黃油味、泥土味、帶有煮熟/烤土豆、熟米飯和烤谷物味。Maga等[21]將芋頭球莖在一定條件下剝皮、切片、干燥、粉碎、擠壓膨化，采用同時蒸餾萃取結(jié)合GC-MS法對芋頭擠壓膨化產(chǎn)物進(jìn)行提取和鑒定，共鑒定出41種化合物，包括10種雜環(huán)類化合物、9種醛類化合物、8種醇類化合物、5種酮類化合物、3種碳?xì)浠衔铩?種酸類化合物、2種內(nèi)脂和1種酚類化合物，其中辛烷、二十烷酸、2-甲基丁醛和吡啶含量最高。臺灣學(xué)者對芋頭的香氣成分進(jìn)行研究，生鮮芋頭所含的主要香氣成分是2C、6C、8C及11C的醇類化合物，水煮及烘焙芋頭香氣成分接近，兩者都含有多量不飽和脂肪酸，生鮮、水煮、烘焙及油炸四種芋頭樣品的香氣成分差異較大[22]。Wong等[23]采用水蒸氣蒸餾法分離芋頭球莖的揮發(fā)性成分，再使用毛細(xì)管色譜法和GC-MS對其進(jìn)行分析，共發(fā)現(xiàn)60種揮發(fā)性風(fēng)味化合物，其中包括9種脂肪酸（50.3%）、13種雜環(huán)化合物（16.6%）、3種酚類化合物（9.3%）、16種醇類化合物（7.8%）、5種酯類化合物（3.6%）、11種羰基化合物（2.4%）、2種碳?xì)浠衔铮?.2%）和1種內(nèi)脂（0.1%）。Ajarayasiri等[24]對泰國芋頭的揮發(fā)性成分進(jìn)行分析，并對其香氣活性成分進(jìn)行鑒定，采用乙醚萃取煮熟芋頭的揮發(fā)性成分，經(jīng)高真空蒸餾提純，使用GC-MS和氣相色譜-嗅聞法（GC-O）對揮發(fā)性化合物進(jìn)行定量鑒定，共檢測出11種揮發(fā)性化合物，分別是1，2-丙二醇、2, 3-丁二醇、2-丁醇、1-戊醇、1-十四烯、1-十六烯、1-十八烯、5-十八烯、丙烷、乙酸和苯酚，主要揮發(fā)性化合物為2, 3-丁二醇（11 581.0 ng/kg）和1, 2-丙二醇（6 696.3 ng/kg）。香味提取物稀釋分析發(fā)現(xiàn)熟芋頭含有9種香氣活性成分，只有3種化合物被鑒定出來，即FD因子為3的1，2-丙二醇，F(xiàn)D因子為1的2, 3-丁二醇和1-戊醇。所有化合物的香氣特征為芋頭味和甜味，芋頭和甜香活性化合物具有很低的閾值。楊金初等[25]通過高溫烤制芋頭制備烤甜香原料，其烤制芋頭嗅香特征為烘烤香、焦香，采用GC-MS從烤制芋頭鑒定出25種致香成分，其中有7種烤甜香成分，只占揮發(fā)物總量的26.74%。

2 芋頭揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的形成

與其他許多水果和蔬菜相比，芋頭的香氣成分相對較少，這可能是由于芋頭的化學(xué)成分主要由水（約70%）和淀粉（約25%）組成。在芋頭的熟制過程中，芋頭產(chǎn)生一系列復(fù)雜的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，包括美拉德反應(yīng)產(chǎn)物、脂質(zhì)氧化降解產(chǎn)物、Strecker降解產(chǎn)物、糖降解產(chǎn)物。芋頭揮發(fā)性風(fēng)味化合物中的呋喃類化合物、噻吩類化合物、噻唑類化合物和吡咯類化合物是美拉德反應(yīng)產(chǎn)物，含量較高的吡啶是通過美拉德反應(yīng)產(chǎn)生的香氣成分。脂質(zhì)是產(chǎn)生食品香氣的重要風(fēng)味前體物質(zhì)，通過脂質(zhì)的自動氧化降解和熱氧化裂解兩個反應(yīng)途徑形成香氣[26]。芋頭的脂質(zhì)含量雖少，僅0.1%～0.4%，但它是芋頭重要的香氣前體[20]，芋頭脂質(zhì)自動氧化降解為油酸和亞油酸等產(chǎn)物形成揮發(fā)性成分，對芋頭的香氣貢獻(xiàn)較大。Strecker降解，即氨基酸與α-二羰基化合物反應(yīng)，失去一分子CO2進(jìn)而降解成為少一個C的醛類及氨基酮，各種不同的Strecker醛類形成食品不同的香氣。一些特殊醛類是Strecker降解反應(yīng)產(chǎn)物。纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸和苯丙氨酸的Strecker降解分別形成甲丙醛、3-甲基丁烷、2-甲基丁烷和苯乙醛[27]。芋頭葡萄糖、果糖、蔗糖、麥芽糖的降解生成酮和某些呋喃類化合物。

3 芋頭揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的分析方法

揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)一般特點(diǎn)有：復(fù)雜多樣，大多數(shù)是非營養(yǎng)物質(zhì)；大多數(shù)以低濃度存在；味感性能與分子結(jié)構(gòu)有特異性關(guān)系；易揮發(fā)、易熱解、易與其他物質(zhì)發(fā)生作用；具有不穩(wěn)定性及與食品其他組分間存在動態(tài)平衡。研究食品的風(fēng)味首先要了解揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的成分和組成即要對揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行提取并對其進(jìn)行成分分析。因此揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的提取是進(jìn)行揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)研究的前提[28]。

3.1 芋頭揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的分離提取方法

國內(nèi)外研究芋頭揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的較少，其提取的方法主要以蒸餾法[21,23-24]和水提法[25]為主。揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)提取的方法主要有吸附萃取技術(shù)（固相微萃取法和攪拌棒吸附萃取法）[29]、頂空分析法（靜態(tài)頂空萃取法和動態(tài)頂空萃取法）[30]、蒸餾法（水蒸氣蒸餾法、真空減壓蒸餾法、同時蒸餾萃取法和分子蒸餾法）[31]、溶劑萃取法（超臨界CO2萃取法和浸提法）[32]、溶劑輔助風(fēng)味蒸發(fā)法[33]。

各揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)之間的優(yōu)缺點(diǎn)比較見表1。

從提取優(yōu)點(diǎn)看，采用固相微萃取法提取芋頭揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)將成為研究芋頭風(fēng)味物質(zhì)最簡便又快速的研究方法，此方法將成為提取生鮮及蒸煮芋頭揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的最佳選擇。

3.2 芋頭揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的鑒定方法

芋頭揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)檢測技術(shù)有氣相色譜（GC）法[21]、氣質(zhì)聯(lián)用測定（GC-MS）法[23]、氣相色譜—吸聞技術(shù)（GC-O）[24]等。而用于檢測揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的技術(shù)有氣相色譜（GC）法[34]、液相色譜（LC）法[35]、氣質(zhì)聯(lián)用測定（GC-MS）法[36]、液質(zhì)聯(lián)用測定（LCMS）法[37]、氣相色譜-吸聞技術(shù)（GC-O）[24]、電子鼻技術(shù)（EN）[39-40]。GC是利用物質(zhì)的沸點(diǎn)、極性及吸附性質(zhì)的差異來實(shí)現(xiàn)混合物的分離；LC是利用待分離的各種物質(zhì)在兩相中的分配系數(shù)、吸附能力等親和能力的不同來進(jìn)行分離；GC-MS是一種測量離子質(zhì)荷比的分析儀器，多組分的混合樣品進(jìn)入色譜柱后，經(jīng)過具有高度分離能力的色譜柱進(jìn)入檢測器，再經(jīng)過質(zhì)譜利用電場和磁場使發(fā)生相反的速度色散將離子束分別聚焦得到質(zhì)譜圖，以此作為定性、定量分析的依據(jù)；LC-MS是一種分離分析復(fù)雜有機(jī)混合物的有效方法，LC能夠有效地對待測樣品中的有機(jī)物成分進(jìn)行分離，MS能夠?qū)Ψ珠_的有機(jī)物逐個地分析，獲得有機(jī)物分子量、結(jié)構(gòu)（在某些情況下）和濃度（定量分析）的信息；GC-O是將氣相色譜的分離能力和人類鼻子敏感的嗅覺相結(jié)合，從復(fù)雜的混合物中選擇和評價氣味活性物質(zhì)的一種有效分析技術(shù)；EN又稱氣味掃描儀，以特定的傳感器和模式識別系統(tǒng)快速提供被測樣品的整體信息，識別物質(zhì)的類別和成分。這些檢測技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)比較見表2。

表1 揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)分離提取方法

表2 揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)檢測技術(shù)

不同的鑒定技術(shù)會對芋頭風(fēng)味物質(zhì)的研究結(jié)果產(chǎn)生影響，國內(nèi)外對芋頭揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的研究多采用蒸餾法結(jié)合GC-MS聯(lián)用技術(shù)，尚未有采用固相微萃取聯(lián)合頂空進(jìn)樣分析法提取及鑒定及電子鼻技術(shù)檢測芋頭風(fēng)味物質(zhì)的報道。

4 展望

芋頭是特色水生蔬菜，又是滋補(bǔ)身體的營養(yǎng)佳品，主要加工品芋頭扣肉、罐頭、芋條、芋頭糕等，其在加工過程中由于加工條件不同得到的產(chǎn)品風(fēng)味不同，揮發(fā)性風(fēng)味是芋頭的一個重要銷售特性，加工條件控制不好會使產(chǎn)品利潤低下。

芋頭揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的研究尚處于起步階段，對芋頭的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的組成及含量尚未有清晰了解，進(jìn)一步深入研究芋頭揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的來源、揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的調(diào)控機(jī)制、分析方法的優(yōu)化等，對推動芋頭新產(chǎn)品的研究及芋頭深加工產(chǎn)業(yè)化的合理開發(fā)具有指導(dǎo)意義，成果應(yīng)用前景廣闊。