不同烘烤時間及溫度對冀粉1號香氣成分、質構及感官的影響

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(1.河北科技大學生物科學與工程學院,河北石家莊 050018;2.河北省農林科學院糧油作物研究所/河北省作物遺傳育種實驗室,河北石家莊 050035)

甘薯含有豐富的營養物質如膳食纖維、黃酮、DHEA、綠原酸等,同時具有降低血糖血脂,抗癌抗氧化等功效[1-3],是世界衛生組織推薦的最佳健康食品和長壽食物。烘烤甘薯具有濃郁的香味,口感香甜軟糯,受到消費者青睞。甘薯中淀粉、蛋白質等不溶于甲醇和二氯甲烷的組分是甘薯香味形成的重要底物[4]。而甘薯烘烤過程中主要的反應途徑為美拉德褐變和焦糖化反應[5],同時還有一些脂肪氧化產物、糖苷萜類的熱釋放、脂類及類胡蘿卜素降解及部分酶促反應等[6-10]。

國內關于甘薯的研究主要集中于淀粉、貯藏、功能性等方面。烘烤甘薯品質評價及香氣組分方面研究較少,多集中于板栗、堅果、玉米等方面,如羅鳳蓮等[11]研究了烹制對板栗揮發性物質的影響;僅李臣等[4]研究了甘薯貯藏期香氣及營養物質的變化。國外對于烘烤品質的研究多數為烤土豆的研究,如Maria等[12]研究了微波、烘烤、油炸等不同加工方式對土豆香氣成分的影響;Maria等[13]還研究了不同品種土豆果肉及表皮的香氣物質等。關于甘薯的文獻僅涉及到烘烤甘薯中糖類的變化規律[7]及反應途徑等研究。此類文獻僅比較了烘烤、油炸、蒸煮等不同烘烤方式對甘薯的影響,未從溫度、時間等烘烤條件方面評價烘烤甘薯的品質。

烘烤甘薯整體口感的好壞不但受品種的影響,也受到烘烤溫度、烘烤時間的影響。本實驗綜合香氣成分、質構、感官三方面探究了不同烘烤條件對冀粉1號烘烤品質的影響,探討了冀粉1號最佳烘烤條件,為開展甘薯塊根工廠化烘烤提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

測試甘薯品種為冀粉1號,來自于河北省農林科學院堤上試驗站。受試薯塊均在10月份成熟收獲期采摘,且選取紡錘形、無蟲眼、大小適中、質量相近的新鮮薯塊。

57348-U頂空固相微萃取器纖維頭 SUPELCO公司;5975/7820 GC-MS 美國Agilent公司;色譜柱Agilent 19091s-433 美國Agilent公司;TVT-300XP質構儀 TexVol公司;JF-168烤箱 北京富佳偉業機械制造有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品的制作 選取紡錘形、無蟲眼、大小適中、重量相近的鮮薯(300±10) g,洗凈晾干,包上錫紙,放于烤箱中分別進行烘烤。通過前期預實驗得出,溫度低于200 ℃或時間小于1 h的條件下,薯塊均未烤熟;溫度高于250 ℃或時間大于2 h的條件下,薯塊過度烘烤導致外部焦糊。由此設置如下五種不同烘烤條件:200 ℃烘烤1 h(F1)、200 ℃烘烤2 h(F2)、200 ℃烘烤3 h(F3)、150 ℃烘烤2 h(F4)、250 ℃烘烤2 h(F5)。

1.2.2 質構測定 烘烤完畢后立刻切成10 mm厚度的薯塊,取甘薯中部薯塊進行質構測定。使用TVT-300XP質構儀測定樣品的硬度、彈性、粘附性、咀嚼性、回復性、內聚性、膠黏性。探頭型號為P-Cy35S。采用TPA方法測試樣品,測前速度為20 mm/s,測試速度為20 mm/s,測后速度為20 mm/s,觸發力為100 g,壓縮比為30%,測定間隔時間為1 s。獲得的質構數據均取重復實驗的平均值。

部分測定指標定義:咀嚼性即膠黏性×彈性。內聚性即使用探頭模擬牙齒之間的壓縮力,計算其在破裂前的形變力即為內聚性。膠黏性=硬度×內聚性,該值表示咀嚼半固體食品至可吞咽狀態時所需的能量。

1.2.3 感官評定 參考薛冠煒等[14]研究方法并進行改進。感官評定小組由河北省農林科學院糧油作物研究所甘薯室的10個工作人員組成,盲評不同品種、不同烘烤條件的甘薯。各受試品種烘烤完畢后立即切成均勻大小薯塊給評定小組評價。評定過程中成員不得相互交流,品嘗的樣品不可吞咽,吐出后用清水漱口。感官評價指標包括硬度可接受度、纖維感、黏度、甜度、甘薯特征風味比重及整體口感。

表1 甘薯感官評價標準Table 1 Sensory evaluation standard of sweet potato

1.2.4 頂空固相微萃取 取剛烘烤完成的甘薯樣品迅速用洗凈的研缽搗成糊狀,準確稱取3 g,裝入20 mL頂空萃取瓶中。將復合萃取頭扎入頂空萃取瓶中,萃取纖維頭暴露在瓶內樣品上部頂空中,70 ℃萃取50 min。

1.2.5 揮發性成分鑒定 采用GC-MS測定風味成分的方法。將萃取針打入前進樣口,250 ℃解析附5 min。色譜柱為Agilent 19091s-433,載氣為氦氣。采用不分流進樣模式,階段程序升溫過程為:起始溫度為40 ℃,保持12 min;3 ℃/min升溫速率升至108 ℃,保持2 min;再以5 ℃/min升至250 ℃。質譜條件:離子化方式為EI;離子源溫度為230 ℃;掃描質量數范圍為45～550 m/z。

各組分的相對含量使用峰面積歸一法進行定量計算;定性采用GC-MS譜圖檢索與NIST11 質譜庫標準譜圖進行比較,取匹配度大于等于80的組分。

1.3 數據處理

本實驗數據使用Excel整理,SPSS 21.0進行數據分析,OriginPro 8進行圖表制作。GC-MS譜圖檢索與NIST11質譜庫標準譜圖進行比較,取匹配度大于等于80的組分。各組分的相對含量使用峰面積歸一法計算,平行測定3次取平均值。

2 結果與分析

2.1 不同烘烤條件對質構的影響

對不同烘烤條件烘烤的冀粉1號進行質構分析,分別從硬度、膠黏性、咀嚼性、彈性、內聚性、粘附性、回復性七個指標考察了冀粉1號質構變化,結果如表2所示。隨著烘烤溫度的增加,硬度、咀嚼性、膠黏性、彈性及內聚性均呈現先下降后上升的趨勢。Nakamura等[10]研究表明,烘烤時隨著溫度升高,淀粉顆粒開始糊化進而體積膨大,對細胞壁產生了壓力,使細胞壁破壞。細胞間層逐步松散,使甘薯質地變軟。由于薯塊組織結構在高溫下被破壞,因此甘薯硬度下降。200 ℃烘烤2 h條件下的薯塊硬度小于250 ℃烘烤2 h條件下的薯塊。結合其品種特性推測,由于冀粉1號干率較高,在過高的溫度下導致水分散失過多,從而導致硬度上升。

表3 甘薯綜合感官評價Table 3 Comprehensive sensory evaluation of sweet potato

隨著烘烤時間的增加,硬度、膠黏性、彈性及內聚性均呈現先下降后上升的趨勢,這與烘烤溫度條件下的趨勢大致相同?；貜托灾笜穗S著烘烤時間的增加呈上升趨勢,粘附性隨著烘烤時間的增加呈先上升后下降的趨勢,與烘烤溫度條件下的趨勢類似。

綜合烘烤溫度及烘烤時間的質構指標特性可看出,200 ℃烘烤1 h條件下受試品種硬度及彈性最大,200 ℃烘烤2 h條件下硬度及彈性最小?；貜托灾笜说内厔菖c硬度、膠黏性、彈性、內聚性這四個指標的趨勢均相反。薛冠煒等[14]研究表明,烤薯口感與質構特性中的內聚性、咀嚼性及膠黏性均呈負相關;烤薯口感越好,這三個指標的值越低。本實驗中不同溫度條件下,200 ℃ 2 h時烤薯的咀嚼性最低;不同時間及溫度烘烤條件下,200 ℃ 2 h時烤薯的內聚性、膠黏性均為最低,綜上得出,200 ℃ 2 h下冀粉1號的口感最好。

2.2 感官評價

對兩種不同烘烤條件下烘烤的甘薯進行感官評價,結果如表3所示。由表3可得,隨著烘烤溫度的增加,冀粉1號的薯肉硬度可接受度呈上升趨勢。隨著烘烤時間的增加,硬度可接受度呈現先增加后減小的趨勢。黏度和甜度總體上隨著烘烤時間或溫度的增加呈現上升趨勢。甘薯的特征風味口感也隨著溫度或時間的增加而增長。甘薯的整體口感隨著烘烤溫度的增加呈現上升的趨勢。Chan等[15]研究發現,甘薯的甜度被認為是影響甘薯感官風味特征最重要的因素。這與本實驗得到的結果吻合。由此得出,甜度可作為判斷甘薯整體口感的重要指標之一。觀察可發現受試品種在烘烤時間梯度條件下感官甜度最大值與烘烤溫度梯度條件下感官甜度最大值相等。Chan等[15]研究表明,蔗糖的降解與烘烤溫度有關。由此推測烘烤溫度影響甘薯中催化糖生成的相關酶活性,從而影響甘薯中糖的轉化。感官評價各指標呈現明顯規律性,可推斷烘烤溫度及時間的變化對甘薯口感有較大影響。

由表3得出,烘烤時間為2 h時,冀粉1號口感最佳;烘烤溫度為250 ℃時,冀粉1號口感最佳。冀粉1號烘烤后呈現出沙粉質口感,水分較少。此口感與其他烘烤型品種如普32、煙25等軟黏,水分較多的口感有明顯差異[24],是一種具有特點的甘薯。因此適合作為鮮食烘烤型甘薯。

2.3 不同烘烤條件對香氣成分的影響

表4 冀粉1號主要香氣成分Table 4 The main aroma components of Jifen No.1

續表

表4列出了冀粉1號主要的香氣成分。由表4可得,冀粉1號在不同烘烤條件下共有香氣組分為吡啶、苯甲醛、右旋萜二烯、苯乙醛、萜品烯、萜品油烯、芳樟醇、壬醛、α-松油醇、橙花醇、對異丙基苯甲醇、紫蘇醇、4-乙烯基-2-甲氧基苯酚、大馬士酮、α-石竹烯、十七烷、十八烷、棕櫚酸甲酯。苯甲醛具有特殊杏仁味道和果香味[16],壬醛具有強烈油脂氣息,經稀釋后有甜香及果香。芳樟醇具有鈴蘭香,且可能是亞油酸氫過氧化物的降解產物[17]。苯乙醛稀釋后具有水果香甜氣息[18]。4-乙烯基-2-2-甲氧基苯酚即對乙烯基愈創木酚,呈現出辛香、丁香、發酵香的混合氣味[16]?？啡┚哂薪固?、木香、烘烤面包等綜合香氣[19-20]。反式-2-壬烯醛具有脂肪、甜瓜、蠟香的混合氣味[21]。

冀粉1號在不同烘烤條件下具有獨有香氣成分,如癸醛(F5)、苯乙醇(F1)、5-甲基呋喃醛(F5)、α-己基肉桂醛(F3)、辛酸乙酯(F5)、百里香酚(F2)等。癸醛經稀釋后有橘子香氣,略帶有油脂香氣[11]。冀粉1號中含有巴倫西亞橘烯,此烯類物質是橙汁中的特征風味物質[22]。

將表4中各烘烤條件的香氣成分分類并比較其相對含量,如圖1所示。由圖1可得,在不同烘烤條件下,冀粉1號中醛類、醇類、酚類物質相對含量占總香氣組分比重均較大。隨著烘烤時間的增加,醛類物質的相對含量呈上升趨勢;烷烴類物質的相對含量也呈現上升趨勢,但總體變化不大;酚類物質呈現先增加,后減少的趨勢;酯類物質呈現先減少后增加的趨勢;酮類、醇類、烯烴呈現先增加后減少的趨勢,但總體變化不大。在烘烤溫度增加的條件下除烯烴類物質隨溫度增加呈現上升趨勢外,各類香氣組分相對含量變化與時間變化條件下的趨勢類似。向小樂等[17]研究表明,醛類物質是由不飽和脂肪酸在高于60 ℃條件下氧化或經過Strecker氧化產生的,閾值較低,對甘薯風味形成的貢獻較大。李來好等[23]在研究中表明,醛類物質具有與其他物質重疊的風味效應。不飽和醇的風味閾值較低,對甘薯香氣的產生具有一定作用[24]。飽和烷烴一般無氣味或氣味微弱,可以忽略其對甘薯香氣的貢獻[11]。而芳香烴類風味組分因為香氣閾值較低,因此可以對甘薯香味起到增效作用[25]。綜合圖1及表4分析可得,糠醛在200 ℃烘烤1 h、150 ℃烘烤2 h條件下不存在,推測隨著時間、溫度的上升,糠醛由甘薯中其它成分轉化形成。羅章等[20]研究表明,糠醛是美拉德反應的產物,這與本實驗結果相吻合。150 ℃烘烤2 h條件下醇種類最多,可能隨著時間及溫度的變化醇類物質轉化成了醛等其他物質?？反純H在150 ℃烘烤2 h、200 ℃烘烤1 h中不存在,可能是溫度上升、時間延長其他物質轉化成了糠醇。香葉醇僅在200 ℃烘烤1 h中沒有,可能由于200 ℃烘烤1 h條件下烘烤時間太短未轉化成此物質。

圖1 香氣組分相對含量比較Fig.1 Comparison of relative content of aroma components注:不同小寫字母代表不同樣品間差異顯著(P<0.05)。

3 結論

通過質構、感官評價及GC-MS對不同烘烤條件下的冀粉1號甘薯進行了測定。通過對甘薯質地分析得出,硬度、膠黏性、彈性及內聚性隨著溫度或時間的增加均呈現先下降后上升的趨勢。通過感官評價分析得出,甜度可作為判斷甘薯整體口感的重要指標,其隨著烘烤溫度及時間的增加呈現上升的趨勢。通過GC-MS分析得出19種共有香氣成分,并分析了不同烘烤條件下各香氣組分的變化規律及對風味的影響。分析得出,醛類、醇類、酚類物質相對含量占總香氣組分比重均較大,且醛類物質的相對含量在烘烤中呈上升趨勢,從而影響甘薯風味。

烘烤條件為200 ℃,2 h時,冀粉1號的內聚性、膠黏性均為最低,口感最好;且感官評價得分較高、香氣成分豐富。綜合質構、香氣成分和感官評價指標得出,冀粉1號適合作為鮮食烘烤型甘薯,且200 ℃,2 h為其最佳烘烤條件。