馬鈴薯風味的研究進展

龔興旺，郭華春*

（云南農業大學農學與生物技術學院，薯類作物研究所，云南 昆明 650201）

馬鈴薯風味的研究進展

龔興旺，郭華春*

（云南農業大學農學與生物技術學院，薯類作物研究所，云南 昆明 650201）

馬鈴薯在人們的日常生活及健康方面扮演著重要角色。馬鈴薯風味作為馬鈴薯品質的一個重要組成部分，主要由香味、味道和質地組成。而馬鈴薯的香味主要由揮發性風味化合物所決定，如吡嗪、庚醛和己醛等；馬鈴薯味道主要是由非揮發性化合物所決定，如核苷酸和氨基酸；馬鈴薯的質地與其中干物質及淀粉含量有關；除此之外，馬鈴薯風味還與馬鈴薯的生產環境和貯藏環境有關。本文主要概述國內外在馬鈴薯的香味、味道及質地三方面的研究進展。

馬鈴薯；風味；揮發性風味化合物；質地

馬鈴薯是世界上最受歡迎的蔬菜作物之一，也是世界第四大糧食作物。我國還確立了馬鈴薯主糧化的地位。另外，在世界上許多地區，馬鈴薯及其產品在改善人類健康和營養方面扮演著重要角色。目前對馬鈴薯的研究主要集中在馬鈴薯生產加工及營養品質的方面，而對馬鈴薯風味的研究報道較少。雖然國外已有相關報道，但目前為止仍然沒有一個對馬鈴薯風味的評價標準。

食品的風味是一個復雜的品質屬性。主要由味道（taste）、香味（aroma）和質地（texture）組成：味道是由非揮發性化合物（如“鮮味”化合物）形成的；香味則與揮發性化合物有關；質地作為一種口感，與干物質及淀粉含量有關。馬鈴薯可以通過烘烤、煮、燒烤、油炸和微波等加工方法獲得不同風味［1］，馬鈴薯的風味前體在鮮馬鈴薯中主要由糖、氨基酸、核糖核酸和脂質組成［2］。烹飪期間，風味前體發生美拉德反應后生成的糖、脂質及RNA的降解產物等產物對風味起到重要作用［3］。馬鈴薯的風味也隨著馬鈴薯栽培品種的不同而變化，具有基因型特異性。施肥水平、成熟期長短、生產環境、貯藏條件及加工方法等因素也在很大程度上影響了風味化合物含量和感官品質［4-5］。

當今，馬鈴薯的風味對消費者而言越來越重要［5］，其作為一個基本的品質指標，在市場馬鈴薯產品飽和的情況下，成為消費者購買馬鈴薯時首要考慮的方面。

1 馬鈴薯味道的研究進展

人類的味覺感受器能夠感知苦、酸、甜、咸和鮮味。味道主要指食物入口后的味覺感受，主要由一些沒有揮發性的風味物質所引起，如核苷酸、谷氨酸和游離氨基酸等。

核苷酸被認為是風味增強劑的前體，是一種與優良風味有關的鮮味化合物［4］。存在于馬鈴薯中的主要鮮味化合物是5'-核苷酸（包括腺苷-5'-單磷酸（adenosine-5'-monophosphate，AMP）和鳥苷-5'-單磷酸（guanosine-5'-monophosphate，GMP））和氨基酸（天冬氨酸和谷氨酸）［1］。在鮮薯中核苷酸的含量很低，但是在烹飪期間，當塊莖受熱后，5'-核苷酸就會通過核糖核酸（ribonucleic acid，RNA）的水解而被釋放出來。蒸、煮熟的富利亞栽培種（S. phureja group cultivars）（南美洲地方品種）含有較高含量的谷氨酸鹽和GMP，在嘗味實驗（taste tests）中富利亞栽培種比普通栽培種獲得更高的可接受分數［6］。GMP和AMP化合物與谷氨酸鹽一起顯示出強烈的協同效應，食品技術專家已經將這一效應用于食品的開發［7］。這種氨基酸和核苷酸相互作用的產物被認為是煮馬鈴薯風味形成的主要原因［8］。除此之外，Behrens等［9］還對核苷酸、有機酸、美拉德反應副產物、核酸衍生物、氨基酸衍生物及多肽在馬鈴薯中的含量進行了描述，發現核苷酸的含量和類型也隨著品種的不同而變化［9］。

另外，馬鈴薯中呈味氨基酸的含量也是一般糧食作物所不能比擬的［10］。在馬鈴薯中較高含量的呈味氨基酸（天冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸和丙氨酸等），使得馬鈴薯味道鮮美［11］。馬鈴薯中的鮮味化合物主要是谷氨酸、天冬氨酸、鳥苷酸和腺苷酸［3，12］。谷氨酸糖復合物也有助于鮮味特性的發揮［13］。

馬鈴薯塊莖還含有葡萄糖、果糖和蔗糖等糖類物質。Jansky等［14］研究發現烤馬鈴薯中的甜味與其優良風味有著極大的相關性。同時，蔗糖和還原糖的水平也被認為是馬鈴薯風味屬性的重要組成因素［15］。

氨基酸的脫氨基、糖的不完全氧化、抗壞血酸及多酚酸能夠生成有機酸［16-17］。有機酸決定馬鈴薯的酸度，Sinden等［18］研究發現當塊莖中含有120 mg/100 g鮮薯的綠原酸時，部分風味評價人員能感受到輕微的酸味。但Vainionpaa等［15］認為有機酸普遍不被考慮為主要的風味成分。

苦味是人們所不愿接受的一種風味。在進化過程中，馬鈴薯逐步形成一種阻止被消費的機制，原因就是在野生型馬鈴薯塊莖中產生一種有毒的糖苷生物堿來抵抗害蟲和疾病以提供自我保護，這種糖苷生物堿則具有強烈的苦味［19］。雖然通過馴化培養了一些苦味較輕的馬鈴薯品種，但它們仍是含有糖苷生物堿［20］。在商業馬鈴薯栽培種中主要的糖苷生物堿是α-茄堿（α-solanine）和α-卡茄堿（α-chaconine）［21］。糖苷生物堿主要集中在塊莖的表皮，因此，連同表皮一起食用時，小塊莖的馬鈴薯可能比大塊莖的苦味要強烈［5］。雖然在新育的馬鈴薯品種中允許糖苷生物堿的上限含量是20 mg/100 g鮮薯，但是當其含量超過14 mg/100 g鮮薯時就能感受到苦味［18］。當糖苷生物堿含量低于10 mg/100 g鮮薯時，糖苷生物堿則可能對風味產生積極的作用［22］。另外，Mondy等［23］報道了酚類化合物含量與苦/澀味成正相關關系。然而，Sinden等［18］的研究并沒有發現酚的含量和苦味有顯著的相關性。

2 馬鈴薯香味的研究進展

在煮熟的馬鈴薯中含有一系列復雜的香味成分。研究發現228 種揮發性化合物作用于烤馬鈴薯的風味［24］。楊妍等［8］從新鮮馬鈴薯泥中檢測出47 種揮發性風味化合物，在冷藏24 h后的馬鈴薯泥中檢測出37 種。最重要的香味化合物是在馬鈴薯加熱期間由脂質降解、美拉德反應和糖降解所產生［25］。

在馬鈴薯烤制過程中，馬鈴薯產生一系列復雜的揮發性化合物，包括脂質降解產物、美拉德反應產物、含硫化合物和甲氧基吡嗪［25］。吡嗪被認為是其中最重要和最典型的烤馬鈴薯風味組分［26］。在烤馬鈴薯［27］和馬鈴薯片［28］中吡嗪含量和感官品質具有極顯著的正相關關系。吡嗪是通過美拉德反應產生的香味成分，但是美拉德反應也是引起炸薯條和薯片顏色變深的原因：這主要是還原糖（葡萄糖和果糖）與氨基酸在高溫下相互作用所造成的。然而工業標準則是要求獲得淺色的薯片。雖然有偏向淺色薯片的視覺傾向，但是被蒙上眼睛的食味評價小組成員都選擇了更具味道和氣味的深色薯片［28］。

甲氧基吡嗪是游離氨基酸的產物并且具有輕微的泥土香味。它們可能不是美拉德反應的產物，而是原本存在于塊莖中的，因為研究發現煮熟的馬鈴薯中比烤熟馬鈴薯中擁有更高的甲氧基吡嗪含量［25］。削去馬鈴薯表皮造成的細胞損傷也可能導致甲氧基吡嗪的產生。另外甲氧基吡嗪也可能是由土壤微生物（Pseudomonas taetrolens）產生，然后被塊莖吸收［26］。甲氧基吡嗪具有較高的香氣沖擊值［29］。因此，即使它的存在量很低，在食用的時候也能被檢測到。所以甲氧基吡嗪微小的含量改變都可能對風味有較大的影響。

與烤馬鈴薯形成對比，煮馬鈴薯的水分損失較低，并且在加熱過程中塊莖內部的溫度未超過100 ℃。煮馬鈴薯主要的香氣成分包括：甲硫基丙醛、脂肪醇、乙醛、硫醇、硫化物和甲氧基吡嗪［30］。煮馬鈴薯比烤馬鈴薯含有更高的脂質降解產物，因為煮馬鈴薯在切片過程中為脂氧合酶與底物接觸提供了更多的機會［25］。另外，在煮馬鈴薯期間塊莖組織是逐步被加熱的，從而為脂氧合酶氧化脂質提供了更多的時間。因此，煮熟的馬鈴薯中脂質衍生的風味成分包含了酶氧化和熱降解兩種產物。而烤馬鈴薯中主要香味成分是熱降解產物。另外一種對煮馬鈴薯香味有貢獻的物質是脂質氧化產物庚醛（c4-heptanal）［31］，低濃度時產生一種泥土的芳香；但是，研究發現在因貯藏而脫水的馬鈴薯中含有高濃度的庚醛，而這種高濃度的庚醛導致馬鈴薯塊莖產生一種陳腐的風味。因此，脂質氧化產生的醛類與冷藏后再煮熟的馬鈴薯不良風味有關［32］。

Petersen等［32］研究表明，戊醛、己醛、壬醛、（E）-2-辛烯醛、（E，E）-2，4-庚二烯醛、（E）-2-壬烯醛、（E，E）-2，4-壬二烯醛、（E，E）-2，4-癸二烯醛對蒸煮馬鈴薯的不良風味具有潛在的作用。另外馬鈴薯的不良風味還與乙烯醛、正戊基呋喃和癸烯醛的存在有強烈的相關性［33］。Petersen等［32］檢出醛類物質在貯藏蒸煮馬鈴薯中的含量占總檢出物質的94.40%，這是由于在蒸煮階段，亞油酸及亞麻酸在脂肪氧合酶的作用下生成醛類及烯醛類物質。Josephson等［31］發現，經過蒸煮的馬鈴薯（E，E）-2，4-癸二烯醛的含量降低，（E）-2-辛烯醛含量適中，而己醛含量大大增加。楊妍等［8］在新鮮馬鈴薯泥檢測出己醛的含量為61.39%，4 ℃貯藏24 h的馬鈴薯泥中己醛含量為81.70%，表明己醛對馬鈴薯的不良風味具有重要作用。

甲硫基丙醛也是重要的揮發性化合物，是通過Strecker降解反應形成的，是美拉德反應產物與蛋氨酸相互作用的中間產物。在“Russet Burbank”品種中轉入一個能增強蛋氨酸生物合成的基因，結果轉基因植株中甲硫基丙醛的含量比未轉基因的植株高2～4 倍［34］。然而，甲硫基丙醛的含量同樣隨栽培品種和生產壞境而變化［25，29］。

3 馬鈴薯質地的研究進展

質地是馬鈴薯塊莖最重要的品質屬性之一，也是容易被消費者所識別的風味組分。主要是由栽培品種決定的，但也受生產環境和貯藏條件的影響。雖然馬鈴薯的質地是一個復雜的性狀，但是許多變化可以通過測定塊莖的粉質程度或蠟質程度來解釋［35］。粉質性的馬鈴薯在口感上呈現出干燥和顆粒感，而蠟質性的馬鈴薯則呈現濕潤和黏性感。研究發現粉質程度與干物質含量有關［14，36］。然而，干物質含量不能完全解釋粉質性。在一項感官分析研究中，栽培品種“Ontario”被確定為比其他栽培品種的粉質感差，但總干物質含量卻與其他栽培品種相當［37］。

鮮薯中淀粉粒的大小和結構也與馬鈴薯的質地特性相關［38］。烹飪期間淀粉糊化膨脹產生的壓力使細胞擴大。每個塊莖細胞被糊化淀粉占有的比例影響質地的濕潤感［39］。大量的糊化淀粉與粉質有關，而含有少量淀粉（有更多吸水的疏松組織）的細胞則產生一個蠟質結構［39-40］。在后者的細胞中，疏松組織吸附的水分在咀嚼時會被釋放，從而在感官上產生一種濕潤口感。在粉質型品種中咀嚼時因凝膠淀粉保留了水分，從而產生干燥的口感。另外，研究表明細胞尺寸與粉質性有關，粉質感較高的塊莖比粉質感低的塊莖的淀粉更多，細胞也更大［38］。

細胞壁特性也能影響馬鈴薯的質地［39-41］。果膠甲基酶活性是烹飪期間產生穩固結構的重要依據。這種穩固結構是通過中間層交聯果膠產生的［38］。栽培品種細胞壁密度、中間層及細胞壁溶解程度對質地也存在影響［35］。Jarvis等［41］發現粉質感栽培品種“Irene”每個細胞表面區域比非粉質感的品種“Nicola”擁有更多的細胞壁材料。同時，粉質感栽培品種“Russet Burbank”細胞壁和中間層的厚度比蠟質栽培品種“Red Pontiac”要厚。細胞壁和中間層的厚度與高強度果膠物質有關，消除了外界的剪切力而更加堅韌不易被破壞，從而產生微粒狀的口感。塊莖組織中細胞的聚凝度和黏合度也能影響馬鈴薯的質地，粉質感與這兩個因素呈現顯著的負相關性［42］。

4 馬鈴薯生長環境和貯藏環境對風味影響的研究

馬鈴薯的感官品質也可能受到生產環境的影響。塊莖中甲硫基丙醛的含量隨著生產環境的不同而變化［6，25］。因為甲硫基丙醛的前體物蛋氨酸是含硫氨基酸，表明在生產過程中硫素使用的變化可能導致甲硫基丙醛含量產生差異［6］。與此類似，在生產中鉀肥的運用可能影響產品的鮮味強度，因為鉀鹽的含量與馬鈴薯的鮮味有關［43］。甲氧基吡嗪可能是由土壤微生物產生，然后被塊莖所吸收，因此土壤微生物群可以影響馬鈴薯的風味［26］。在一項對3 個英國栽培品種研究中，生產地點對質地的影響比品種的影響更為強烈［5］。

馬鈴薯的不良風味可能也受生產環境的影響，氮素水平的增加引起感官品質的降低，可能是由于產生了具有辛辣味的酰胺和胺類［14，44］。Daniels-Lake等［45］研究發現在煮熟的馬鈴薯中產生一種發霉的味道，這種味道是由于三氯苯甲醚（2，4，6-trichloroanisole，TCA）的存在引起的。然而TCA是馬鈴薯中未知的代謝物，研究發現用殺蟲劑處理過的土壤種植的馬鈴薯塊莖中TCA含量會顯著升高。

在惡劣的條件下生長，和在強烈光照下收獲、貯藏及銷售，會引起馬鈴薯中糖苷生物堿含量的增加［19］。另外在收獲期間受到挫傷也可能導致糖苷生物堿和綠原酸的含量增加，糖苷生物堿和綠原酸可能對苦味有作用［2］。

感官品質隨著馬鈴薯塊莖貯藏條件的差異而變化。一項感官分析研究發現在5.5 ℃溫度條件下貯藏6 個月的馬鈴薯比新鮮馬鈴薯粉質感更強、味道更好、更甜［14］，且還減弱了不良風味的水平［44］。True等［37］注意到在新鮮馬鈴薯中風味參數的排名中，“Russet Burbank”品種排名高于“Ontario”品種，但在8.2 ℃貯藏6 個月后的塊莖中并沒有發現這個差異。

馬鈴薯在低溫貯藏間脂肪氧合酶活性增加；但是當塊莖被煮熟然后冷凍時，不良風味產物（如醛類）的濃度降低［47］；低溫貯藏期間還原糖和游離氨基酸的含量增加［48］；同樣，低溫貯藏期也會使吡嗪的含量增加［29］。另外，美拉德反應衍生的谷氨酸糖復合物（作為鮮味化合物）在貯藏期間也被期待隨著糖的積累而增加。

5 結 語

馬鈴薯的風味受到品種、生產環境及貯藏環境的影響。到目前為止關于馬鈴薯風味的研究已取得一定進展，但仍然沒有一項可供食味評價的參考標準。我國已經提出了馬鈴薯的主糧化，因此建立馬鈴薯風味評價體系是很有必要的。

風味是馬鈴薯的一個重要的銷售特性。但是歷史上馬鈴薯育種主要集中在產量及馬鈴薯的營養價值等方面，并沒有針對優質風味馬鈴薯的選育。提高優良風味馬鈴薯品種的開發，能夠增加消費者對馬鈴薯及其產品的興趣，起到刺激消費的作用。

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Advances in Potato Flavor

GONG Xingwang， GUO Huachun*
（Tuber and Root Crops Research Institute， College of Agronomy and Biotechnology， Yunnan Agricultural University，Kunming 650201， China）

Potato plays an important role in people's daily life and health. Potato flavor is a vital component of potato quality， and it mainly consists of aroma， taste and texture. The aroma is always determined by volatile flavor compounds such as pyrazine， heptaldehyde and hexanal. The taste of potato is mainly determined by non-volatile compounds such as nucleotides and amino acids， and the texture is associated with dry matter content and starch content in potato. In addition，potato flavor is highly related to the potato growing conditions and storage environment. This article mainly focuses on the recent progress in understanding aroma， taste and texture of potato.

potato； flavor； volatile flavor compounds； texture

10.7506/spkx1002-6630-201609048

TS201.2

A

1002-6630（2016）09-0264-05

龔興旺， 郭華春. 馬鈴薯風味的研究進展［J］. 食品科學， 2016， 37（9）： 264-268. DOI：10.7506/spkx1002-6630-201609048. http：//www.spkx.net.cn

GONG Xingwang， GUO Huachun. Advances in potato flavor［J］. Food Science， 2016， 37（9）： 264-268. （in Chinese with English abstract） DOI：10.7506/spkx1002-6630-201609048. http：//www.spkx.net.cn

2015-06-14

國家馬鈴薯產業技術體系項目（CARS-10-P21）；云南省重大馬鈴薯種業專項（2013ZA007）；國家自然科學基金地區科學基金項目（31271774）

龔興旺（1989—），男，碩士研究生，研究方向為生物化學與分子生物學。E-mail：xw_gong520@126.com

*通信作者：郭華春（1963—），男，教授，博士，研究方向為薯類作物。E-mail：ynghc@126.com