趙宇慈，劉琳，段文圣，曾凡逵，石瑛，張海，劉剛*

（1.中國科學院蘭州化學物理研究所，甘肅蘭州 730030）（2.中國科學院大學，北京 100049）（3.蘭州理工大學生命科學與工程學院，甘肅蘭州 730050）（4.東北農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院，黑龍江哈爾濱 150006）（5.張家口弘基農(nóng)業(yè)科技開發(fā)有限公司，河北張家口 076550）

馬鈴薯（Solanum tuberosum）又名土豆、洋芋等，是世界上僅次于小麥、水稻和玉米的第四大糧食作物[1]，是一種營養(yǎng)成分較全面的食物資源。馬鈴薯全粉主要成分是淀粉且淀粉顆粒大，含有天然磷酸基團，吸水、吸油性能良好，礦物質(zhì)元素含量豐富[2]。它能夠提供特殊的口感和香氣，是馬鈴薯的主要深加工產(chǎn)品之一，是一種優(yōu)質(zhì)的食品原料[3,4]。馬鈴薯全粉包括生全粉和熟全粉，熟全粉可根據(jù)其形態(tài)分為顆粒全粉和雪花全粉（下述文章中稱其為雪花粉）[5]。顆粒全粉采用熱風干燥工藝生產(chǎn)，產(chǎn)品呈顆粒狀。雪花粉采用滾筒干燥工藝生產(chǎn)，產(chǎn)品呈雪花狀。

馬鈴薯雪花粉被廣泛應用于方便土豆泥、復合薯條（片）、快餐（或速凍）食品、膨化食品、嬰兒食品，是國際上流行的多種休閑保健食品原料，在我國食品工業(yè)上的應用也日益廣泛。馬鈴薯雪花粉的開發(fā)與應用對廣大馬鈴薯產(chǎn)區(qū)具有十分重要的經(jīng)濟和社會效益。土豆泥產(chǎn)品是家庭和餐飲機構(gòu)中馬鈴薯方便食品的重要組成部分，中西餐中都很常見，深受廣大消費者的喜愛。目前土豆泥工業(yè)化生產(chǎn)還處于初級階段，具備較大的市場空間與市場價值[6]。方便土豆泥的主要成分是雪花粉，加入調(diào)味品制成配方土豆泥粉，食用時只需簡單加熱水攪勻即可。市場上用于生產(chǎn)馬鈴薯全粉的品種主要是大西洋（來源于美國于，1978年引入我國），其次是夏波蒂（1980年加拿大育成，1987年從美國引進我國試種），目前市場供應的用于制作土豆泥的雪花粉品種主要為大西洋。馬鈴薯新品種“東農(nóng)310”（審定編號為國審薯 2015004）是我國東北農(nóng)業(yè)大學以尼古林斯基（俄羅斯品種）為母本和Ns混（新型栽培種混合花粉）為父本雜交而成，可實現(xiàn)4 t原料薯生產(chǎn)1 t全粉[7]，在替代國外馬鈴薯品種應用于馬鈴薯全粉及方便土豆泥加工方面具有很大的潛力。

本研究的目的是以大西洋雪花粉為對照，評價東農(nóng)310馬鈴薯雪花粉在方便土豆泥加工中的應用，具體包括營養(yǎng)物質(zhì)、質(zhì)構(gòu)、揮發(fā)性風味物質(zhì)和感官評價等，為東農(nóng)310馬鈴薯雪花粉在土豆泥中的應用提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

兩個品種（東農(nóng) 310、大西洋）馬鈴薯雪花粉來自張家口弘基農(nóng)業(yè)科技開發(fā)有限責任公司；QSJ-B02R1攪拌機，小熊電器；LA8080氨基酸分析儀，日本株式會社日立高新技術(shù)科學；X-Rite Ci 7800色度儀，Anderson & Vreeland，Inc.Corporate Headquarters，美國；TA.XTC-18質(zhì)構(gòu)分析儀，上海保圣實業(yè)發(fā)展有限公司；GC-MS QP2010 PIUS氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀，日本島津公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品制備

將兩個不同品種商業(yè)馬鈴薯雪花粉進行研磨，過100目篩子，制備樣品東農(nóng) 310雪花粉（Potato flakes-Dongnong 310，PF-DN310）和雪花粉大西洋（Potato flakes-Atlantic，PF-AT）

將不同品種的馬鈴薯雪花粉與水（超純水加熱至95 ℃，所在地區(qū)海拔1 500 m左右，水沸點為95 ℃），按17.5 g雪花粉比70 mL水比例混合，攪拌機混勻50 s，制備樣品東農(nóng) 310土豆泥（Mashed Potato-Dongnong 310，MP-DN310）和大西洋土豆泥（Mashed Potato-Atlantic，MP-AT）。將處理好的樣品進行檢測。購買商品調(diào)味土豆泥粉（Commercial Flavored Potato，CMP，商品調(diào)味土豆泥粉配料為馬鈴薯雪花全粉、全脂乳粉、植脂末、食用鹽、食品添加劑等），（上海味好美食品有限公司），商品調(diào)味土豆泥粉按比例（17.5 g雪花粉添加70 mL水）混合處理進行質(zhì)構(gòu)對比測試。

1.2.2 雪花粉營養(yǎng)成分及吸水性測定

樣品的干物質(zhì)含量按照許丹[8]的方法進行測定。蛋白含量測定采用凱氏定氮法，將測定的含氮總量乘以6.25即為樣品中的蛋白含量?？偟矸酆繙y定方法為參照GB 5009.9-2016第二法。磷、鐵、鈣、鎂、鉀礦物質(zhì)元素分別依照 GB 5009.87-2016、GB 5009.90-2016、GB 5009.92-2016、GB 5009.241-2017、GB5009.91-2017方法進行測定。

稱取1.00 g左右樣品（m0）放入已知質(zhì)量的離心管（m1）中，加入50 mL蒸餾水，30 ℃水浴條件下攪拌30 min，冷卻，充分離心，稱取離心管及沉淀物總質(zhì)量（m2），按公式（1）計算吸水性。

式中：

J水——吸水性，g/g；

m0——樣品質(zhì)量，g；

m1——離心管質(zhì)量，g；

m2——離心管及沉淀物總質(zhì)量，g。

1.2.3 雪花粉色度檢測

用X-Rite Ci 7800色度儀（Anderson & Vreeland，Inc.Corporate Headquarters，F(xiàn)airfield，美國）測定兩種商品馬鈴薯雪花粉色度，使用L*、a*、b*空間法表示，每個樣品測定5次。根據(jù)國際照明委員會（CIE）1976，參數(shù)L*、a*、b*分別表示顏色亮度值、紅綠色度和黃藍色度。L*值表示亮度和白度，a*值表示紅綠度，越大則越紅；b*值表示黃藍度，越大則越黃。

1.2.4 土豆泥質(zhì)構(gòu)檢測

用質(zhì)構(gòu)分析儀 TA.XTC-18對土豆泥進行粘性擠壓測試，在室溫下進行檢測，探頭為TA/0.5 S球形探頭，觸發(fā)力為5 gf，測試速度為1 mm/s，探頭下壓位移為 5 mm，每個樣品進行4次平行實驗，所測指標為最大正力、最大負力、正面積、負面積。所采集的數(shù)據(jù)用TA-XTC-18質(zhì)構(gòu)儀自帶軟件進行統(tǒng)計計算。質(zhì)構(gòu)結(jié)果中最大正力表示探頭與土豆泥接觸過程中樣品對探頭的作用表現(xiàn)出的最大抵抗力，可表示其硬度，該值越小則樣品越松軟。面積為探頭對樣品作用時做的功，面積越大則探頭在下壓過程中所需要做功也越多。曲線的負值區(qū)域，是探頭返回過程中一部分樣品被探頭帶起造成的。最大負力表明了樣品的粘聚性，負面積為探頭對樣品作用時做的功。

1.2.5 香氣成分檢測

固相萃取（SPE）：分別稱取8 g樣品，加入13.5 mL飽和 NaCl溶液充分攪拌。然后將勻漿放入裝有磁力攪拌轉(zhuǎn)子的40 mL頂空小瓶中，并用蓋子密封。再將樣品在40 ℃下平衡加熱20 min。將活化的萃取柱置于頂空瓶中，40 ℃萃取40 min進行GC-MS分析。GC-MS QP2010 PIUS配備安捷倫INNOWAX毛細管色譜柱 （60 m×0.25 mm，0.5 μm，美國），高純氦氣（純度≥99.999%）作為載氣，流速為1 ml/min。分流進樣模式（20:1），采用的溫度程序最初是60 ℃保持1 min，然后以20 ℃/min的速率升高到180 ℃，然后以25 ℃/min的速度升溫至230 ℃并保持5 min，進樣口溫度為200 ℃，在70 eV離子源（Electron Impact，EI）電子轟擊下記錄質(zhì)譜。輸送線和離子源溫度分別為200和230 ℃。質(zhì)譜使用質(zhì)量范圍35~500m/z。質(zhì)譜掃描圖譜與數(shù)據(jù)庫對比，采用氣相色譜峰面積歸一化法定量計算出各香氣成分樣品中的相對含量。本研究只分析匹配度大于80%的組分。

ROAV（揮發(fā)性風味成分相對風味活度值）測定，采用ROAV評價各揮發(fā)性風味成分對總體風味的貢獻程度。定義對樣品風味貢獻最大的組分ROAVmax=100，其他香氣成分ROAV計算公式為（2）：

式中：

c——各揮發(fā)性風味物質(zhì)的相對含量，%；

T——各揮發(fā)性風味物質(zhì)的氣味閾值，μg/kg；

cmax——貢獻最大組分的相對含量，%；

Tmax——貢獻最大組分對應的閾值，μg/kg。

ROAV≥1，則該揮發(fā)性風味物質(zhì)為該樣品的主體風味成分，且在一定范圍內(nèi)，ROAV越大說明該成分對樣品總體風味貢獻越大；0.1≤ROAV＜1，則揮發(fā)性風味物質(zhì)對樣品風味有修飾作用。

1.2.6 感官評價

感官品質(zhì)評價方法：組織從事食品評價工作專家10人，6女4男，年齡為26~56歲。分別對其對外觀、氣味、味覺（甜、酸、咸、苦）、泥土味、粉狀質(zhì)地、松軟感進行滿分為5分制的評價[9]，評分標準見表1。

表1 感官品質(zhì)評價標準Table 1 The criteria of sensory quality evaluation

1.2.7 統(tǒng)計分析

以上實驗均重復3次，采用SPSS Statistics 23.0軟件對數(shù)據(jù)進行顯著性分析，采用 Duncan檢驗，顯著性水平設(shè)為：p＜0.05。數(shù)據(jù)以平均值±標準差表示。堆積柱狀圖用Origin 2018繪制。

2 結(jié)果與討論

2.1 雪花粉營養(yǎng)成分、吸水性及外觀分析

東農(nóng)310雪花粉的干物質(zhì)、蛋白含量和淀粉含量分別為90.12 g/100 g、7.06 g/100 g和73.36 g/100 g，變異系數(shù)分別為1.48%、8.84%和7.49%，都略低于大西洋（見表2）。

表2 雪花粉外觀營養(yǎng)成分、吸水性及顏色Table 2 The nutrition , water absorption and the CIE L*, a*and b* lab scale values of different varieties potato flakes

東農(nóng) 310雪花粉中礦物質(zhì)元素磷含量為226.00 g/100 g，遠高于大西洋雪花粉的135.00 g/100 g，變異系數(shù)為35.65%，差異極顯著（p＜0.01）；東農(nóng)310雪花粉中鐵、鎂、鉀的含量分別為 24.84 mg/kg、1 092.07 mg/kg和5 076.80 mg/kg，同樣高于大西洋雪花粉中鐵、鎂、鉀的含量，大西洋雪花粉中的含量分別為18.31、815.91和4 393.40 mg/kg，兩個品種馬鈴薯雪花粉相關(guān)指標變異系數(shù)的范圍為 10.21%~21.37%。東農(nóng)310雪花粉中鈣的含量為129.23 mg/kg，大西洋雪花粉為147.64 mg/kg，變異系數(shù)為9.40%，大西洋雪花粉中鈣的含量略高于東農(nóng)310中鈣的含量。

大西洋雪花粉的吸水性為8.91 g/g，高于東農(nóng)310的吸水性7.09 g/g，影響土豆泥的狀態(tài)。東農(nóng)310雪花粉干物質(zhì)含量為90.12 g/100 g，則含水量為9.88 g/100 g，大西洋雪花粉為92.02 g/100 g，則含水量為7.98 g/100 g。由于其自身含水量較高，則其吸水效果略差。

從顏色檢測結(jié)果來看，兩種雪花粉的L*差異不大，所以其亮度和白度基本一致。東農(nóng)310雪花粉和大西洋雪花粉的a*值都為負值，即其都發(fā)綠，且東農(nóng)310比大西洋更綠一些。東農(nóng)310雪花粉的b*值為10.4，大西洋為9.47，所以東農(nóng)310更黃一些。

從表2還可以看出，東農(nóng)310的干物質(zhì)、蛋白、淀粉含量均低于大西洋。但是所檢測礦物質(zhì)元素除了鈣以外，磷、鐵、鎂、鉀的含量都高于大西洋。所以，東農(nóng)310雪花粉相對于大西洋雪花粉作為土豆泥的原料更有益于人體補充所需的礦物質(zhì)元素。

2.2 質(zhì)構(gòu)分析

由表3可知，東農(nóng)310最大正力為37.2 gf、正面積為 116.95 gf，大西洋為 47.18 gf、正面積為149.49 gf·sec，對比土豆泥為 52.49 gf、正面積為159.96 gf·sec。而相同處理方式下，東農(nóng)310最松軟，大西洋和對比土豆泥的堅固度相差不大。東農(nóng)310土豆泥的最大負力為14.76 gf、負面積為15.14 gf·sec，大西洋土豆泥為最大負力為 25.45 gf、負面積為40.52 gf·sec，作為對比的商品調(diào)味土豆泥的最大負力為26.49 gf、負面積為40.09 gf·sec。大西洋和對比土豆泥的粘聚性基本一致，而東農(nóng)310的粘聚性低，原因為東農(nóng)310雪花粉的吸水性低于大西洋，在其復水過程中，添加相同比例的水，大西洋吸收的水分更多，則其半固體狀態(tài)會更加濃稠一些。相同比例的雪花粉和水制成的土豆泥，質(zhì)構(gòu)特性方面大西洋更接近于市售土豆泥。以東農(nóng)310雪花粉制作方便土豆泥，適當提高雪花粉的添加量即可。

表3 土豆泥質(zhì)構(gòu)粘性擠壓測試結(jié)果Table 3 Mashed potato texture sticky squeeze test results

2.3 香氣成分分析

2.3.1 揮發(fā)性風味物質(zhì)相對含量分析

土豆泥揮發(fā)性風味物質(zhì)相對含量和數(shù)量見表4，其中東農(nóng)310共檢測出37種風味物質(zhì)，大西洋共檢測出34種風味物質(zhì)。兩種土豆泥共檢測出43種揮發(fā)性風味物質(zhì)，其中酯類2種、烯烴類3種、烷烴類12種、酮類5種、醛類13種、呋喃類1種、醚類1種、醇類6種。由圖1可知，兩種土豆泥所檢出揮發(fā)性風味物質(zhì)含量由多到少為醛類、烷烴類、醇類，且揮發(fā)性羥基化合物醛類物質(zhì)能產(chǎn)生濃郁香味[10]。其余類別揮發(fā)性風味物質(zhì)含量低且相差不大。

圖1 土豆泥揮發(fā)性風味物質(zhì)成分種類占總量的百分比Fig.1 Types and percentages of volatile flavor components in different mashed potatoes

東農(nóng)310土豆泥檢出13種醛類物質(zhì)，所含百分比為59.98%，而大西洋土豆泥檢測出10種醛類物質(zhì)，所含百分比為49.76%，且閾值較低對土豆泥整體的風味影響較大。兩種土豆泥共有的揮發(fā)性風味物質(zhì)有11種，分別為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。東農(nóng)310土豆泥中檢測出含量最高的醛類物質(zhì)為2-丁基-2-辛烯醛，該物質(zhì)也是所有檢測到的揮發(fā)性物質(zhì)中含量最高的，相對含量為 23.5%，其次是正己醛，含量為23.39%。大西洋檢出含量最高的揮發(fā)性物質(zhì)含量最高的為正己醛（20.18%），其次是2-丁基-2-辛烯醛。正己醛2-丁基-2-辛烯醛為一種具有果香、青香、甜香、成熟的果汁香味的揮發(fā)性風味物質(zhì)。異戊醛、8-甲基庚醛、苯乙醛為東農(nóng)310特有醛類香氣成分。

東農(nóng)310土豆泥中所檢測出烷烴類揮發(fā)性風味化合物共 8種，占所有揮發(fā)性風味物質(zhì)相對含量的15.09%。大西洋檢測出烷烴共 10種，占所有揮發(fā)性風味物質(zhì)相對含量的22.9%。由于烷烴的香味閾值都很高[11]，且僅對土豆泥的香氣起修飾作用，因此兩種土豆泥烷烴類風味化合物的差異對土豆泥的整體風味影響不大。

土豆泥中共檢測出醇類6種，東農(nóng)310土豆泥共檢測出5種，大西洋土豆泥同樣檢出5種。其中正戊醇（酒香、果香、面包香）、2-丁基-1-辛醇（植物香氣）[10]、1-辛烯-3-醇（泥土味、蘑菇香、青香）[12]、3，5-壬二烯-2-醇為兩種土豆泥共有的揮發(fā)性香氣成分。其中大西洋中檢測出的2-丁基-1-辛醇含量比東農(nóng)310高很多。2-十六醇和4,8-二甲基-1-壬醇分別為東農(nóng)310和大西洋所特有的香氣成分。

酯類、呋喃類、酮類、醚類、烯烴類兩種土豆泥含量都較低且含量相差并不大，如圖1和表4所示。油酸己酯（相對含量為0.90%）、2-甲基-1-十五烯（相對含量為0.13%）、3,5-辛二烯酮（相對含量為2.08%，草香、果香、奶香[13]）為東農(nóng)310所檢出特有的香氣成分成分。5-乙基-3-庚-2-酮為大西洋土豆泥所檢出特有的香氣成分。其余揮發(fā)性香氣成分為共有，且含量相差不大。兩種土豆泥的總離子流色譜圖見圖2。

圖2 土豆泥揮發(fā)性風味物質(zhì)的總離子流圖Fig.2 Total ion chromatogram of aroma compounds in different mashed potatoes

表4 土豆泥揮發(fā)性風味物質(zhì)相對含量Table 4 Relative content of volatile flavor substances in different mashed potatoes

續(xù)表4

2.3.2 揮發(fā)性風味物質(zhì)ROAV值分析

風味成分是評價土豆泥品質(zhì)的重要指標[14]。揮發(fā)性風味物質(zhì)對馬鈴薯風味特征的貢獻是由其相對含量和香氣閾值決定的。揮發(fā)性風味物質(zhì)含量的高低并不能完全決定其對馬鈴薯風味貢獻大小[15]。不同品種的土豆泥可以檢測出多種揮發(fā)性風味物質(zhì)，但是只有其中一部分對馬鈴薯的整體風味有貢獻，剩余部分只起到修飾和協(xié)同作用。

本研究中，東農(nóng)310土豆泥和大西洋土豆泥中的正己醛含量最高，對樣品的香氣的貢獻最大，定義正己醛為ROAVmax=100；其他成分的ROAV值見表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，且其閾值較低，為兩種土豆泥檢出物質(zhì)中的關(guān)鍵性香氣物質(zhì)。戊醛在東農(nóng)310土豆泥檢出香氣成分中ROAV值為0.77，大西洋中ROAV值為1.13，所以此成分在東農(nóng)310土豆泥的風味中起修飾作用，而在大西洋的風味中起關(guān)鍵性作用。0.1≤ROAV＜1的成分有2-庚酮，這對土豆泥的風味起修飾作用。ROAV＜0.1的成分為乙酸丁酯、正十六烷、苯甲醛、正戊醛、丙酮，對整體風味貢獻最小。

表5 土豆泥揮發(fā)性風味物質(zhì)的香氣閾值及 ROAV 值Table 5 Aroma threshold and ROAV value of volatile flavor compounds in different mashed potatoes

醛類物質(zhì)、烷烴物質(zhì)在兩種土豆泥中的相對含量均超過70%，東農(nóng)310中醛類物質(zhì)更多一些，由于其氣味閾值低，ROAV值高，在整體風味中貢獻率會高，所以，其風味更濃郁一些。感官評價中氣味分數(shù)更高一些，具體見感官評價結(jié)果。

2.4 感官評價

感官評價很大程度上是基于個人判斷和主觀定性評估，其結(jié)果雖然不是絕對的，但可以反映出消費者的偏好。如表6所示，氣味評價中東農(nóng)310土豆泥的得分更高。品嘗口味中東農(nóng)310土豆泥的甜味和酸味更濃一些，大西洋土豆泥的苦味和咸味更濃一些。泥土味是馬鈴薯特色風味的一部分，不像在飲用水、魚中被認為“泥土味”是不良風味，土豆泥中是一種積極的風味[17,18]。土豆泥的松軟度上，東農(nóng)310分數(shù)更高，松軟更受歡迎，但其外觀分數(shù)較低。

表6 土豆泥感官品質(zhì)評價Table 6 Evaluation of sensory quality of mashed potato

3 結(jié)論

通過東農(nóng)310雪花粉在方便型土豆泥中應用的探索性分析，可知東農(nóng)310雪花粉的干物質(zhì)、蛋白、淀粉含量分別為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。礦物質(zhì)元素鈣含量為129.23 mg/kg，略低于大西洋雪花粉中鈣的含量147.64 mg/kg。但磷的含量為226.00 g/100 g遠高于大西洋雪花粉中磷的含量135.00 g/100 g，并且東農(nóng)310雪花粉中鐵、鎂、鉀的含量分別為24.84、1 092.07和5 076.80 mg/kg高于大西洋雪花粉中鐵、鎂、鉀的含量，營養(yǎng)豐富。東農(nóng)310雪花粉顏色外觀與大西洋相比，白度基本一致，黃綠色較深。東農(nóng)310雪花粉吸水性較低，與其自身含水量有關(guān)。

當添加相同比例雪花粉時，東農(nóng)310土豆泥質(zhì)地更軟且粘聚度低，感官評價更適口。其比例略提高則質(zhì)地會接近市售土豆泥粉所制土豆泥。

GC-MS香氣成分檢測，東農(nóng)310土豆泥揮發(fā)性風味物質(zhì)檢測到醛類物質(zhì)相對含量為59.98%、烷烴類物質(zhì)相對含量為15.09%，大西洋土豆泥中檢測兩種物質(zhì)相對含量分別為49.76%，22.9%，醛類和烷烴類相對含量之和高于70%，且其余組分含量及種類差別不大。而醛類物質(zhì)的氣味閾值較高，烷烴類物質(zhì)氣味閾值較低，所以，醛類物質(zhì)對整體風味影響較大，其風味更濃郁。

綜上所述，東農(nóng)310雪花粉適用于方便型土豆泥加工。