過度蒸煮對馬鈴薯風味化合物組成的影響

趙 兵，張 敏,*，梁 杉

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

過度蒸煮對馬鈴薯風味化合物組成的影響

趙 兵1,2，張 敏1,2,*，梁 杉1,2

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

采用固相微萃取結合氣相色譜-質譜聯用儀及嗅聞技術對蒸煮30～180 m in時間內的馬鈴薯產品風味物質進行測定，分析過度蒸煮對馬鈴薯感官品質及風味的影響規律，在不同的蒸煮時間內分別檢測到39、26、23、21、21、21 種風味物質。隨著蒸煮時間的延長，馬鈴薯由開始的肉黃色逐漸變暗，且不良風味不斷增強；使馬鈴薯產品具有香味的己醛、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-癸二烯醛等物質含量逐漸降低。隨蒸煮時間延長，馬鈴薯的特征風味物質甲硫基丙醛含量沒有顯著變化，此外，受其他關鍵風味物質減少的影響，甲硫基丙醛增加了馬鈴薯產品整體風味的刺激性。

馬鈴薯；蒸煮；風味物質；氣相色譜-質譜

馬鈴薯是世界上少有的兼具糧食與蔬菜特點的農作物，因其營養物質豐富，有“營養之王”的美譽，在很多國家作為主食的食用歷史非常悠久。聯合國糧農組織將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]。

熟制馬鈴薯的風味物質是由鮮馬鈴薯中的糖、氨基酸、核糖核酸和脂質等風味前體物質轉化而成[1-5]。烹飪期間，風味前體物質發生美拉德反應后生成的產物、糖、脂質及核糖核酸的降解產物以及Strecker降解反應物質對馬鈴薯產品風味均具有重要作用[4-6]。由于馬鈴薯品種、栽種培養技術、儲存和烹飪方法的多樣性以及風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味物質存在較大差異[3]。

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

不良風味對馬鈴薯加工過程和馬鈴薯產品品質具有直接影響。Josephson[6]、Lindsay[13]和Petersen[14]等認為馬鈴薯的不良風味由烯醇類、順-4-庚烯醛或吡嗪含量的增加造成。此外Petersen等[15]發現8種醛類物質對馬鈴薯的不良風味具有潛在作用。

本研究通過對馬鈴薯鮮薯進行不同程度的蒸煮處理，利用氣相色譜-質譜（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）聯用儀并結合嗅聞技術分析產品風味化合物的變化，以期為今后深入了解馬鈴薯風味的化學本質及馬鈴薯產品加工提供一定理論依據和科學參考。

1 材料與方法

1.1 材料

市售新鮮馬鈴薯各主要成分質量分數分別為淀粉17.56%、蛋白質1.27%、脂肪0.38%、水分79.22%。

1.2 儀器與設備

GC-M S聯用儀（配有電子電離源及N IST 11數據庫）、手動固相微萃取裝置、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 樣品預處理

新鮮馬鈴薯樣品的制備：馬鈴薯清洗、人工去皮、切丁（0.5 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樣口老化，老化溫度250 ℃，時間10 m in。快速稱取5 g上述樣品并加入1 μL質量濃度為0.816 μg/μL的2-甲基-3-庚酮作為內標物于25 m L頂空瓶內，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 ℃的進樣口中解吸5 m in，進行GC-MS分析。

1.3.3 感官評價

將蒸煮好的馬鈴薯放入保溫瓶內，維持恒溫（25 ℃），蒸煮后的樣品經15 位經訓練的評價員進行評定記分。風味強度為1～10分，樣品按強度逐漸增強順序進行評價。每種風味強度以15 名評價員評分的平均值記分。

1.3.4 GC-MS分析條件

色譜柱采用DB-WAX 毛細管色譜柱。載氣為氦氣，流速為1.2 m L/m in，不分流進樣。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 ℃，質量掃描范圍m/z 55～500。

1.4 數據處理

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

化合物定量分析：采用面積歸一化法計算各成分的出峰面積相對比例。根據對馬鈴薯中揮發性香氣化合物進行分離鑒定時添加內標的量，和揮發性香氣化合物的色譜峰面積與內標的色譜峰面積進行比較，計算出每一種揮發性香氣化合物相對于內標的量，化合物含量計算公式見下式：

式中：C為未知化合物的質量濃度/（μg/μL）；Ci為內標物的質量濃度/（μg/μL）；Sj為未知化合物的峰面積；Si為內標物的峰面積。

2 結果與分析

2.1 蒸煮時間對馬鈴薯產品感官品質的影響

圖1 馬鈴薯在不同蒸煮時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；隨著蒸煮時間延長，產品顏色逐漸變暗，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發生酶促反應，在蒸煮過程中會有非酶促反應，馬鈴薯產品外觀出現變暗現象[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，綠原酸發生氧化引起馬鈴薯顏色變暗[16-18]。

由圖2可知，隨著蒸煮時間的延長，馬鈴薯產品的風味也發生顯著的變化。在30 m in時產品有令人愉悅的清香味、果香味、甜香味及馬鈴薯香味，并隨著蒸煮時間的延長，香味強度逐漸下降，在120 m in時已幾乎嗅聞不到；刺激性氣味、霉味、烤味、土味等不良風味，隨著蒸煮時間延長，強度逐漸增加。

2.2 蒸煮時間對馬鈴薯風味物質的影響

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

Petersen等[15]發現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%。本研究中，蒸煮30 m in時產品醛類物質占總物質含量的80.84%，蒸煮到180 m in時只占總風味物質的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 種物質對蒸煮馬鈴薯的不良風味具有潛在作用。本研究中，戊醛在蒸煮30 m in時含量很低，未達到其閾值，對馬鈴薯風味無貢獻作用，在蒸煮30 m in后檢測不到該物質。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時含量均達到閾值，使產品具有清香、果香、甜香、脂香等香氣；隨著蒸煮時間延長，這些醛類物質含量明顯下降，對整體風味不再有貢獻作用。

表1 不同蒸煮時間的馬鈴薯風味物質含量Table 1 Contents of flavor com pounds in potato cooked for different periods of time

圖3 不同種類物質相對含量隨蒸煮時間變化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間的延長而增加。由于苯甲醛閾值較大，蒸煮180 m in時依舊未達到閾值，對馬鈴薯產品風味無貢獻作用；糠醛（苦杏仁味）在蒸煮30 m in時含量很低，未達到其閾值，但在蒸煮60 m in時含量已超過閾值，開始對整體風味起到貢獻作用；苯乙醛含量在蒸煮30 m in時達到閾值，始終對整體風味起到貢獻作用。糠醛和苯乙醛對馬鈴薯不良風味的潛在作用，還需進一步探究。

馬鈴薯的特征風味物質甲硫基丙醛[10]含量并未隨蒸煮時間發生明顯變化（P＞0.05）。感官評定中，在蒸煮到120 m in時產品開始具有非常強烈的刺激性馬鈴薯味。由于甲硫基丙醛閾值很低，而其他對馬鈴薯具有貢獻作用的風味物質含量下降明顯，此時甲硫基丙醛對不良風味具有決定作用。

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

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隨著蒸煮時間的延長，含量減少或檢測不到。由于這些物質含量較低并未達到其嗅聞閾值，對馬鈴薯的風味未起到貢獻作用。

3 討 論

雖然在熟馬鈴薯中檢測到上百種風味化合物，但對整體風味起到關鍵作用的物質卻很少，如3-烷基-2-甲氧基吡嗪等吡嗪類物質造成馬鈴薯具有土味[23-26]。GC-MS方法難以考量由揮發性化合物的協同和拮抗相互作用產生的感官效應[3]，只能對分離出的風味物質進行定性定量分析，結合感官評定每種物質的風味強度，才能客觀地評價產品的真實風味。研究表明，甲硫基丙醛在具有適度的稀釋濃度時具有馬鈴薯的香氣[13]，在本研究中，由于甲硫基丙醛閾值較低，均能嗅聞到強烈的馬鈴薯味并具有刺激性，但在蒸煮時間30 m in和60 m in時馬鈴薯的整體感官中，馬鈴薯的刺激味并不明顯，整體風味具有良好的感官品質。這應該與己醛、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-癸二烯醛等風味物質具有的清香、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。隨著蒸煮時間延長，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-癸二烯醛等風味物質含量降低，馬鈴薯產品的整體感官中刺激性氣味明顯增強。

其他物質如烴類、噻唑、酯類及含氮化合物等物質，雖然對整體風味并未起到決定性作用，但有研究表明這些物質可能會對馬鈴薯的整體香氣起到提升或降低的作用[27-30]。在本研究中發現，隨蒸煮時間延長，風味化合物種類和含量發生顯著變化；醛類物質含量減少，烴類物質含量增加，呋喃類物質呈先增加后減少趨勢。在進一步的深入研究中可通過降低大量揮發性物質得到少量必需化合物，簡化復雜基質，分析對馬鈴薯整體風味起到決定作用的風味化合物以及這些物質之間的相互關系。鄰苯二甲酸二丁酯、2-戊基呋喃等物質在馬鈴薯產品風味中的作用機制，有待進一步深入研究。

4 結 論

鮮馬鈴薯經30、60、90、120、150、180 m in不同時間蒸煮后分別檢測到39、26、23、21、21、21 種風味物質。隨蒸煮時間延長，馬鈴薯產品的顏色逐漸變暗，不良風味強度不斷增強。經檢測，馬鈴薯的揮發性風味化合物種類和含量隨蒸煮時間不同發生明顯變化。使馬鈴薯產品具有清香、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，隨蒸煮時間延長含量降低；馬鈴薯的特征風味物質甲硫基丙醛，隨蒸煮時間增加含量變化不顯著，但受到其他關鍵風味物質含量減少的影響，產品中甲硫基丙醛產生的刺激性風味逐漸增強。

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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. 過度蒸煮對馬鈴薯風味化合物組成的影響[J]. 食品科學, 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

北京市科委重大項目（D17110500190000）；北京市教委科技創新服務能力建設項目（19005757039）

趙兵（1992—），男，碩士研究生，研究方向為糧食、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，研究方向為糧食、油脂與植物蛋白工程。E-mail：xzm7777@sina.com