3種鮮藕的質構特性及風味物質測定與評價

韓小苗 - 羅 慶 吳蘇喜 -

(1. 長沙理工大學化學與生物工程學院，湖南 長沙 410114；2. 廣西百色食品藥品檢驗所，廣西 百色 533000) (1. School of Chemical and Biological Engineering, Changsha University of Science and Technology, Changsha, Hunan 410114, China; 2. Guangxi Baise Food and Drug Inspection Institute, Baise, Guangxi 533000, China)

3種鮮藕的質構特性及風味物質測定與評價

韓小苗1HANXiao-miao1羅 慶2LUOQing2吳蘇喜1WUSu-xi1

(1. 長沙理工大學化學與生物工程學院，湖南 長沙 410114；2. 廣西百色食品藥品檢驗所，廣西 百色 533000) (1.SchoolofChemicalandBiologicalEngineering,ChangshaUniversityofScienceandTechnology,Changsha,Hunan410114,China; 2.GuangxiBaiseFoodandDrugInspectionInstitute,Baise,Guangxi533000,China)

為尋求適合蓮藕食品生產的優良鮮藕品種，測定了湖北3個蓮藕品種的理化特性，并利用質構儀、GC-MS和電子鼻研究其質構特性和風味物質。結果表明，3個品種之間的理化特性除了總纖維含量外均有顯著差異，鄂蓮5號的質構特性優于鄂蓮3號和4號；GC-MS檢測出鄂蓮3號、4號、5號的風味物質分別為35，28，40種，主要是酯類、烷烴類和芳香烴類，其中鄂蓮4號的28種風味成分是3個蓮藕品種共有的；鄂蓮5號的風味物質種類和含量明顯多于鄂蓮3號和4號，特別是酯類物質含量較多，占總檢出物質的68.8%；電子鼻檢測出3種蓮藕的主成分差異與 GC-MS 檢測出3種蓮藕的風味物質差異結果具有一致性。綜合評價得出，鄂蓮5號是3個蓮藕品種中較為優良的品種，較適合作為口感醇厚、風味柔和的蓮藕食品生產原料。

蓮藕； 風味物質；質構特性；GC-MS；電子鼻；主成分分析

蓮藕既是一種蔬菜又兼有水果特性，集營養和保健于一體。中國蓮藕的種植面積大，僅湖北省就超過了6.31×104hm2[1]。蓮藕因其獨特風味而深受消費者的喜愛，也吸引了國內外學者對蓮藕的廣泛研究。目前研究主要集中在蓮藕護色[2]、保鮮[3-5]、干燥[6]和生物活性物質提取及其抗氧化活性研究[7-8]等方面。而有關蓮藕風味物質的研究才剛剛起步。劉軍波等[9]利用電子鼻研究藕粉汁與鮮藕汁的風味物質差異，發現兩者的揮發性風味物質種類保持了協調一致，但藕粉汁的熱敏性風味物質略低于鮮藕汁。張文君等[10]利用固相微萃取—氣質聯用技術分析藕夾揮發性風味物質，從藕夾中共檢出53 種化合物，主要為醛類、含硫化合物、酯類、酮類以及呋喃類化合物。而對于直接影響蓮藕食品口感和風味的新鮮蓮藕的風味研究還未見報道。

目前較為先進的食品風味分析技術有氣相色譜法、 液相色譜法、色-質聯用法、電子鼻檢測、 頂空分析等。其中較為常用的風味研究技術是氣質聯用技術、電子鼻測定技術。Yanga Wenjian等[11]通過HS-SPME-GC-MS和電子鼻研究熱風干燥對金針菇揮發性化合物的影響。顏廷才等[12]利用氣質聯用和電子鼻評價4個品種葡萄采后品質和揮發性物質的變化。Giovanni Pacioni等[13]借助氣質聯用和電子鼻對商業松露油進行成分分析。Cheng Huan等[14]利用GC-MS-O和電子鼻技術，結合主成分分析，成功區分了不同品種楊梅。但是利用氣質聯用和電子鼻協同對新鮮蓮藕的風味研究還未見涉及。同時，質構特性也是影響食品口感品質的一個重要指標，但是目前對鮮藕質構特性的研究卻鮮有報道。本研究擬采用質構儀和氣質聯用儀、電子鼻等先進分析儀器，研究湖北省3個栽培的優質蓮藕品種的理化性質、質構特性和風味物質組成，并比較不同品種蓮藕的品質差異，旨在為蓮藕食品生產尋求品質優良的蓮藕原料品種。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

鮮藕樣本：鄂蓮3號、鄂蓮4號和鄂蓮5號，湖北菱湖尚品洪山菜薹農業發展有限公司；

榨汁機：HR2004型，飛利浦電子香港有限公司；

手動折光儀：PR-32α型，上海雙旭電子有限公司；

質構儀：CT-3型，北京聯合科力科技有限公司；

GC-MS儀器：安捷倫7890A型，南京利爾實驗儀器設備有限公司；

氮吹儀：N-EVAP 111型，美國Organomation公司；

便攜式電子鼻：PEN3 型，德國 Airsense 公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 pH值的測定 按GB 10468—89執行。

1.2.2 水分含量的測定 按GB 8858—88執行。

1.2.3 揮發性酸度的測定 按GB 10467—89執行。

1.2.4 可溶性固形物含量的測定 采用手持折光儀測定。

1.2.5 可溶性膳食纖維含量的測定 按GB 5009—88執行。

1.2.6 質構特性的測定 采用質構儀測定。參數設置：采用TPA模式，P/45探頭，觸發力100 g，預壓速度10.0 mm/s，下壓速度0.5 mm/s，壓后上行速度10.0 mm/s，兩次壓縮中間停頓5 s，受壓變形35%。

1.2.7 GC-MS測定風味物質

(1) 風味物質提取：將新鮮蓮藕去皮切丁，準確稱取200 g蓮藕和60 g氯化鈉，放入榨汁機中，一起攪拌成泥狀。準確稱取50 g藕泥分別放入3個帶蓋螺口瓶中，再分別加入內標鄰二氯苯溶液(0.26 mg/mL)10 μL；將其混勻。然后，分別加入正戊烷/二氯甲烷(體積比2∶1)30 mL。震蕩1 h，過濾；取濾液放入-80 ℃冰箱中冰凍40 min。再將冰凍好的濾液迅速轉移至150 mL的錐形瓶中，加入適量的無水硫酸鈉，搖晃10 min，再靜置30 min。將再一次過濾的濾液轉移至帶蓋錐形瓶中，使用氮吹儀將濾液吹至0.5 mL，得到蓮藕的風味物質提取液。

(2) 氣相色譜條件設置：分離柱為DB-5色譜柱(30 m×0.5 mm×0.5 mm)，起始溫度40 ℃，保持 5 min，然后，以 5 ℃/min 升溫至 70 ℃，保持 5 min，再以 2 ℃/min 升溫至 90 ℃，保持 3 min，再以 3 ℃/min 升溫至 180 ℃，保持 3 min，最后，以 5 ℃/min 升溫至 240 ℃，保持10 min。汽化室溫度：250 ℃；載氣：He；流速：1 mL/min；分流比：10∶1。

(3) 質譜條件設置：電離方式為EI；電子能量70 eV；離子源溫度200 ℃；發射電流200 μA；接口溫度250 ℃；檢測電壓350 V。

(4) 進樣檢測：用微量注射器取1 μL風味物質提取液，從GC-MS儀器進樣口注入，按預定操作規程進行測定。

1.2.8 電子鼻測定蓮藕風味物質 樣品處理：將蓮藕用榨汁機攪拌成泥，稱取20 g至50 mL頂空瓶中，放置20 min待測，每種蓮藕測3個平行。儀器設定：傳感器清洗時間 60 s，自動調零時間 10 s，樣品準備時間 5 s，樣品測試時間 60 s，樣品測定間隔時間 1 s，內部流量300 mL/min，進樣流量300 mL/min。選取測定過程中趨于穩定的第 51～55 s數據用于后續分析，而且每次測量前后，傳感器都要進行清洗和標準化。采用電子鼻 Winmuster 分析軟件對數據進行分析。

2 結果與分析

2.1 3種蓮藕的理化性質和膳食纖維

3種蓮藕的理化性質和膳食纖維含量測定結果見表1。由表1可知，3個品種除總膳食纖維無顯著性差異外，其他指標均有顯著性差異。其中鄂蓮5號的水分含量高、酸度低、可溶性固形物高、膳食纖維含量也較高。

2.2 3種蓮藕的質構特性

由表2可知，3種蓮藕的硬度、黏著性、膠性、咀嚼性均有顯著性差異；彈性、凝聚性、回復性則無顯著性差異。質構特性是模仿口腔的咀嚼運動，其中硬度、黏著性、膠性、咀嚼性是食物咀嚼口感的重要指標。根莖類的食品硬度大與淀粉含量高有關，膠性與硬度呈正相關，它們均可以提高蓮藕蒸煮后的口感。咀嚼性越大則消耗的能量也越大，所以咀嚼性大的食物則會影響咀嚼的口感。鄂蓮5號的硬度大、黏著性小、膠性大、咀嚼性適中，這些質構特性優于鄂蓮3號和4號。

表1 3種蓮藕的理化性質和膳食纖維含量比較?Table 1 Comparing physicochemical properties and dietary fiber content among the three varieties of lotus root

? a, A表示鄂蓮4號、鄂蓮5號與鄂蓮3號的方差分析(A為P<0.01，a為P<0.05)；B表示鄂蓮5號與鄂蓮4號的方差分析(P<0.01)。

表2 3種蓮藕的質構特性比較Table 2 Comparing textual properties among the three varieties of lotus root

? a, A表示鄂蓮4號、鄂蓮5號與鄂蓮3號的方差分析(A為P<0.01，a為P<0.05)；B表示鄂蓮5號與鄂蓮4號的方差分析(P<0.01)。

2.3 GC-MS測定蓮藕的風味物質

采用GC-MS聯用技術對蓮藕提取物進行測定分析，結果見圖1。

由圖1可知，3種蓮藕的總離子色譜圖有明顯差異，鄂蓮5號的風味物質峰明顯多于其他2個品種。三者的風味物質豐度也有明顯差異。

將圖1中各未知物質的質譜圖信息與質譜標準數據庫的已知物質進行比對，發現：鄂蓮3號共得到35種揮發性化合物，包括17種芳香烴、11種烷烴、4種酯類、2種氯代物、1種環狀八元硫；鄂蓮4號共得到28種揮發性化合物，包括12種芳香烴、10種烷烴、3種酯類、2種氯代物、1種環狀八元硫；鄂蓮5號共得到40種揮發性化合物，包括17種芳香烴、16種烷烴、4種酯類、2種氯代物、1種環狀八元硫，見表3。

圖1 3種蓮藕提取液的總離子色譜圖Figure 1 Total ion chromatograms of No.3, No.4 and No.5’s extract表3 3種蓮藕的風味物質及其相對含量Table 3 Flavor compounds and their contents of the three varieties of lotus root

%

由表3可知，鄂蓮5號含有40種可以定量的風味物質，鄂蓮3號含有35種風味物質，而鄂蓮4號只有28種風味物質。其中，在酯類方面，鄂蓮5號中檢出4種酯類，占總檢出物質的68.8%，鄂蓮3號檢出4種酯類，占總檢出物質的65.48%，鄂蓮4號只檢出3種酯類(未檢出十四酸甲酯)，占總檢出物質的64.18%；酯類物質是食物甘甜和芳香的主要貢獻者，其種類與含量能明顯影響食物的風味品質。鄂蓮4號的蒸煮香味劣于鄂蓮5號和3號，可能與十四酸甲酯缺乏有關。在烷烴類方面，鄂蓮5號檢出16種烷烴，占總檢出物質的17.83%，鄂蓮3號檢出11種烷烴，占總檢出物質的15.59%，鄂蓮4號檢出10種烷烴，占總檢出物質的22.07%；3種蓮藕的烷烴類含量存在差異，鄂蓮5號檢出的烷烴類物質最多，但含量與鄂蓮3號烷烴類物質相近；鄂蓮4號的烷烴種類最少，但是含量高于其他2種蓮藕。在芳香烴類方面，鄂蓮5號檢出17種芳香烴，占總檢出物質的12.15%，鄂蓮3號檢出17種芳香烴，占總檢出物質的17.10%，鄂蓮4號檢出12種芳香烴，占總檢出物質的12.34%；鄂蓮3號的芳香烴種類與鄂蓮5號相同，但含量更多；鄂蓮4號的芳香烴種類明顯少于鄂蓮5號和3號。

綜合以上理化性質、質構特性和風味物質分析可見，鄂蓮5號的綜合品質優于鄂蓮3號和4號；3種蓮藕的風味成分主要是酯類、烷烴類和芳香烴類等，其酯類中含量最多的是鄰苯二甲酸二丁酯，占總檢測物質含量的60%左右。可見，鄰苯二甲酸二丁酯是蓮藕的主要風味成分。

2.4 電子鼻分析蓮藕的風味成分

2.4.1 電子鼻傳感器陣列描述 PEN3 型便攜式電子鼻包括10 個金屬氧化物傳感器陣列，可以分析不同的揮發性成分，傳感器陣列及其性能描述見表 4。

2.4.2 主成分分析 由圖2可知，數據采集點所在的橢圓區域在圖中有特定的分布區域且互不重疊，說明主成分分析法適用于不同品種蓮藕揮發性物質分析[15]。第一主成分的貢獻率為99.32%，第二主成分的貢獻率為 0.34%，二者的總貢獻率為 99.66%，所受干擾較小，可以將不同品種蓮藕完全分開。

表4 PEN3 型電子鼻標準傳感器陣列與性能描述Table 4 Standard sensor arrays and performance specification in electronic nose PEN3

3個品種蓮藕橢圓區域在 PC1 軸差異較大，PC2軸差異不明顯，表明電子鼻區分這3種蓮藕主要是第一主成分起作用[16]。根據氣質聯機測得的各揮發性物質相對含量分析，可能是蓮藕中的酯類物質相對含量差異造成的。其中鄂蓮3號橢圓區域位于其他品種區域的略下方，可能是3種蓮藕中的烷烴類含量差異的緣故。

圖2 3種蓮藕的揮發性物質主成分分析Figure 2 Principal component analysis for the volatile substances of three varieties of louts

2.4.3 雷達圖譜分析 由圖3可知，電子鼻的10個傳感器對不同品種的蓮藕揮發性物質均有響應，且不同傳感器的響應各不相同，表明利用PEN3電子鼻系統區分不同品種蓮藕具有一定可行性[17]。S2、S5、S7、S9傳感器的相對電阻率(G/G0)值較其他傳感器更高，表明氮氧化物、烷烴類、芳香類及有機硫化物等蓮藕揮發性成分對傳感器較靈敏[18]。傳感器S4、S10響應值變化不大，說明蓮藕中不產生或很少產生氫氣除甲烷外的烷烴類氣體[19]。3種蓮藕的雷達圖譜(圖3)具有相似的變化趨勢和形狀，說明它們揮發性物質的組成主體風味成分相近；但也存在一定差異，主要體現在S2(氮氧化合物)、S5(烷烴、芳香類化合物)、S7(硫化物)、S9(芳香族化合物)號傳感器上。這與氣質聯用測定蓮藕中的酯類、芳香烴類、烷烴類含量有差異的結果相吻合。

3 結論

(1) 結合理化成分、質構特性和風味物質進行綜合評價，鄂蓮5號的綜合性能好于鄂蓮3號和4號，是3個蓮藕品種中較為優良的蓮藕品種，特別是其風味物質種類和含量最多，這為開發生產口感醇厚、風味柔和的蓮藕食品提供了原料選擇依據。

圖3 3種蓮藕的揮發性物質的雷達圖Figure 3 Radars charts of the volatile substances of three varieties of louts

(2) 3種蓮藕的風味成分主要是酯類、烷烴類和芳香烴類，特別是酯類物質含量較多，占總檢出物質的65%左右，鄂蓮5號鮮藕的風味物質中酯類物質含量甚至達68.8%。

(3)蓮藕的酯類風味物質主要是鄰苯二甲酸二丁酯，其含量達總風味物質的58%～65%。由于鄰苯二甲酸二丁酯是一種常見的增塑劑，雖然其對身體基本無傷害，但是禁止在食品中添加。其來源以及是否會對蓮藕制品的安全構成威脅還需要進一步研究。

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Evaluationoftexturalpropertiesandflavorsubstancesofthreevarietiesoffreshlotusroot

Phy-chemical properties and flavor substances of the three varieties of Hubei lotus root were studied by electronic nose and GC-MS. The results showed that there were significant differences in the physical and chemical properties except the total fiber content among the three hybrid varieties, and texture properties of the hybrid variety NO.5 of lotus root were better than the hybrid varieties NO.3 and NO.4. Detection of flavor substances showed that 40 kinds of flavor substances were detected in NO.5, that 35 kinds of flavor substances were detected in NO.3, that 28 kinds of flavor substances were detected in NO.4. About the detected flavors, 28 are common among the three lotus varieties, which are mainly esters, alkanes and aromatic hydrocarbons. The number and content of flavor substances in NO.5 were significantly higher than those in NO.4 and NO.3, especially the more material content of esters, accounting for 68.8% of the total detected substances. The volatile substances of lotus root by electronic nose was consistent with the result of different flavors of lotus root detected by GC-MS. The comprehensive evaluation showed that hybrid variety NO.5 of lotus root was good quality lotus root.

lotus root; flavor substance; texture properties; GC-MS; electronic nose; principal component analysis

湖南省科技計劃項目(編號：2016NK2136)

韓小苗，女，長沙理工大學在讀碩士研究生。

吳蘇喜(1965-)，男，長沙理工大學教授，博士。

E-mail:wusuxi@126.com

2017—05—06

10.13652/j.issn.1003-5788.2017.09.013