不同配方马铃薯(洋芋)鱼鱼营养品质及关键风味物质分析

孙俪娜, 祁岩龙, 刘峰娟, 徐艳文, 于 洋, 张忆洁

(新疆农业科学院农业机械化研究所1，乌鲁木齐 830091) (新疆农业科学院综合试验场2，乌鲁木齐 830000) (新疆农业科学院农业质量标准与检测技术研究所3，乌鲁木齐 830000)

马铃薯(SolanumtuberosumL.)，属茄科，一年生草本植物，块茎可供食用，是全球第四大重要的粮食作物，仅次于小麦、稻谷和玉米[1]。马铃薯又名土豆、洋芋、洋山芋、洋芋头、香山芋、洋番芋、山洋芋、阳芋、地蛋等。从能量供给角度，脱水马铃薯及马铃薯全粉能量密度分别为344、355 kcal/100 g，与稻米、小麦及玉米相当(347、339、350 kcal/100 g)[2]。除此之外，马铃薯富含蛋白质、氨基酸及多种维生素、矿物质，尤其是其维生素含量是所有粮食作物中最全的，在欧美国家特别是北美，马铃薯早就成为第二主食[3]。我国是马铃薯生产第一大国和消费大国，自2015年国家提出了马铃薯主食化战略以来，马铃薯主食开发在产品类型、加工工艺、配套设备方面取得显著成效[4-6]。在我国新疆、甘肃等西部地区马铃薯鱼鱼(洋芋鱼鱼)是当地的特色主食制品，其加工工艺流程为将马铃薯洗净去皮后制浆，再添加小麦面粉等辅料，揉制成面团，再加工成两端稍尖且中间圆柱状的马铃薯主食制品[7]，添加调料烹饪后食用[8]，具有显著的地方马铃薯特色主食代表性。洋芋鱼鱼加工以手工作坊制作为主，存在质量参差不齐，成本高，产业发展支撑不足；种类单一；缺少保质技术，流通范围小，特色马铃薯主食名片“走出去”难等问题。由于马铃薯不含面筋蛋白质，不能形成面筋网络结构，导致原薯在面制品加工过程中容易出现黏度大、难成形、蒸煮损失大等问题[9]。目前，洋芋鱼鱼的制作主要为作坊式，在制作过程中为了改善洋芋鱼鱼成型效果、耐蒸煮性，常加入一定比例的小麦粉，但针对洋芋鱼鱼加工工艺及其营养品质和风味的相关研究鲜有报道。

本研究针对洋芋鱼鱼制作过程中成型难、耐煮性差、风味口感欠佳、产品种类单一等问题，在鱼鱼制作过程中添加小麦粉、糯米粉、玉米粉、黄豆粉，并对不同配方制成的洋芋鱼鱼营养品质及风味特性进行系统研究，为洋芋鱼鱼实现工业化生产提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

马铃薯由新疆农业科学院综合试验场吉木萨尔县马铃薯种植基地提供，品种为费乌瑞它；小麦粉、糯米粉、玉米粉、黄豆粉。

1.2 仪器与设备

HHS 116-S数显恒温水浴锅，HD 200高速多功能粉碎机，G 1701BA 气相色谱-质谱联用仪气质联用仪，L-8900全自动氨基酸分析仪，ZS-500 原薯制浆机，MT-60Ⅱ 单辊压面机，CY-300 洋芋鱼鱼模压成型机，ZF-500 振动筛分机。

1.3 方法

1.3.1 洋芋鱼鱼的制作

1.3.1.1 洋芋鱼鱼制作流程

马铃薯经清洗、去皮、打浆、和面、压面、机械成型、包装、速冻，制成成品。

1.3.1.2 洋芋鱼鱼制作方法

取新鲜马铃薯清洗去除泥沙、杂质，去皮后投入原薯制浆机中调节转速为200 r/min将马铃薯打磨成浆，按照表1中所示将马铃薯浆与其他成分按比例混合。搅拌和成面团，注意混合前将马铃薯浆搅拌均匀避免分层。将和好的面团用擀面杖整理后放入压面机，压制两次后将面片放在洋芋鱼鱼模压成型机上进行模压，即得机械成型的洋芋鱼鱼，如图1所示，包装速冻后于-18 ℃储藏，待测。

表1 不同配方洋芋鱼鱼配比

图1 机械成型的洋芋鱼鱼

1.3.1.3 煮制处理

在3 L沸水中加入200 g洋芋鱼鱼，煮制8 min后捞出，浸入室温下的凉水浸泡10 s后捞出。

1.3.2 基本成分测定

蛋白质测定：参照GB 5009.5—2016《食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定》。脂肪测定：参照GB 5009.6—2016《食品安全国家标准 食品中脂肪的测定》。碳水化合物测定：参照GB/T 10782—2006《食品中总糖含量测定》。膳食纤维测定：参照GB 5009.88—2014《食品中膳食纤维的测定》。钾、钠的测定：参照GB 5009.91—2017《食品安全国家标准 食品中钾、钠的测定》。钙的测定：参照GB 5009.92—2016 《食品安全国家标准 食品中钙的测定》。磷的测定：参照GB/T 5009.87—2003 《食品安全国家标准 食品中磷的测定》。灰分测定：参照GB 5009.4—2016 《食品安全国家标准 食品中灰分的测定》。干物质测定：参照吕长文等的方法[10]。氨基酸测定：参照GB 5009.124—2016《食品安全国家标准 食品中氨基酸的测定》。

1.3.3 挥发性风味物质测定

使用固相微萃取分离技术，通过GC-MS系统鉴定出挥发性化合物。将2.0 g样品在小瓶中加热至60 ℃，并用65 μm聚二甲基硅氧烷SPME纤维对顶部空间进行采样40 min。

色谱条件：进样温度为200 ℃，柱箱温度在40 ℃保持1 min，以6 ℃/min的速度升至160 ℃，然后以10 ℃/min的速度升至250 ℃扫描模式用于检测40～400m/z原子质量单位范围内的所有化合物。

通过比较获得的质谱数据与NIST库中的质谱数据，验证了挥发性化合物的鉴定。挥发性化合物的含量表示为相对峰面积。

1.3.4 感官分析方法

参照邹淑萍等[11]和王绍帆等[12]的方法，略作改动。由10名食品专业人员分别进行品尝，对不同配方洋芋鱼鱼的外形(耐煮性)、色泽、风味、硬度、咀嚼性进行综合评价打分，总分100分，取10人平均值形成最终感官评价分值，见表2。

表2 洋芋鱼鱼感官评价标准

1.3.5 数据统计与分析

数据分析采用SPSS 20.0软件进行统计分析，显著水平(P<0.05)。以不同小写字母(a、b、c)表示其差异性，相同字母表示差异不显著。相关图表采用Excel 2010绘制。

2 结果与分析

2.1 不同配方洋芋鱼鱼营养成分分析

由表3可知，不同配方的洋芋鱼鱼营养成分含量有所区别，蛋白含量以黄豆粉洋芋鱼鱼最高，洋芋鱼鱼最低，这与黄豆中含有较高蛋白质含量有一定关系。碳水化合物含量以玉米粉洋芋鱼鱼最高，黄豆粉洋芋鱼鱼最低，这与玉米的高淀粉含量特性有关。脂肪和膳食纤维含量以黄豆粉洋芋鱼鱼最高，糯米粉洋芋鱼鱼最低。

2.2 不同配方洋芋鱼鱼氨基酸组成

不同氨基酸具有不同的呈味特性[13]，氨基酸的组成可以在某种程度上影响洋芋鱼鱼的风味。同时在后期烹饪过程中蒸煮等高温处理会使洋芋鱼鱼的氨基酸可能与碳水化合物发生美拉德反应，生成类黑精、还原酮及挥发性杂环化合物，这些物质是食品色泽和风味的主要来源[14]。由表4可知，5种配方洋芋鱼鱼包含16种氨基酸，其中有7种为必需氨基酸。氨基酸不同体现出不同的呈味特性，由图2可知，5种配方洋芋鱼鱼中含有4种鲜味氨基酸，6种甜味氨基酸，6种苦味氨基酸，总体来看鲜味氨基酸在四种配方的洋芋鱼鱼中含量相对较高。按氨基酸总量从大到小依次为：黄豆粉洋芋鱼鱼、洋芋鱼鱼、小麦粉洋芋鱼鱼、糯米粉洋芋鱼鱼、玉米粉洋芋鱼鱼。从氨基酸组成看，黄豆粉洋芋鱼鱼的呈味氨基酸组成更丰富。

表3 不同配方生制洋芋鱼鱼营养组成

表4 不同配方生制洋芋鱼鱼氨基酸含量/g/100 g

图2 不同配方生制洋芋鱼鱼中呈味氨基酸含量对比

2.3 挥发性风味物质

对生制的及煮制后的洋芋鱼鱼、小麦洋芋鱼鱼、糯米洋芋鱼鱼、玉米洋芋鱼鱼产品的挥发性风味物质通过SPME-GC-MS进行定性分析。表5为各个挥发性化合物的相对峰面积。

如表5所示，生制的洋芋鱼鱼与煮制后的洋芋鱼鱼的挥发性风味物质组成大不相同，这些挥发性风味物质共同构成了洋芋鱼鱼的整体风味。生制的洋芋鱼鱼产品中检测到共38种挥发性成分，其中包括醇类(318.56%)、烷烃(69.21%)、酮类(39.85%)、醛类(39.14%)、杂环类及其他的挥发性成分(27.48%)、酯类(26.94%)、炔烃(10.00%)、烯烃(3.27%)、酸类(2.61%)等，由此可见，醇类、烷烃、酮类、醛类是构成洋芋挥发性风味的主要成分，这与王绍帆等[12]的结论基本一致。生制的小麦洋芋鱼鱼中共检测出40种挥发性成分，其中包括烷烃(171.98%)、醛类(87.97%)、醇类(62.46%)、酮类(39.75%)、酯类(21.03%)、杂环类及其他的挥发性成分(20.83%)、酸类(3.26%)、烯烃(2.24%)、炔烃(1.29%)等，由此可见，由于在洋芋鱼鱼中添加了小麦粉，因此该产品的挥发性成分较生制的纯洋芋鱼鱼产品有所不同，其中醛类、烷烃化合物的占比增加，其中戊醛为新增的成分。许柠等[15]对小麦挂面特征风味化合物分析，结果表明生-小麦挂面的挥发性化合物共有16种，其中烷烃类7种，醛类4种，这两类化合物是小麦的特征风味化合物主要的主要贡献成分。因此，在添加了小麦粉的洋芋鱼鱼中醛类和烷烃类化合物明显增加，由于鱼鱼的配料成分中增加了小麦粉，因此挥发性物质也有所增加，说明添加小麦粉使鱼鱼的挥发性风味化合物组成更加丰富。生制的糯米洋芋鱼鱼中共检测到44种挥发性成分，其中包括醛类(125.40%)、烷烃(168.33%)、醇类(60.65%)、酯类(53.60%)、酮类(35.06%)、杂环类及其他的挥发性成分(22.56%)、酸类(9.93%)、烯烃(2.40%)、炔烃(1.11%)等，由于制作时添加了糯米粉，鱼鱼中醛类、酯类化合物明显增多，醇类、炔烃有所减少，徐睿[16]等研究了焙烤糯米粉的关键风味物质，其中对未烘烤的糯米粉的挥发性风味物质进行了检测，结果显示，醛类和酯类是其挥发性成分的主要构成，这与本研究的结果较为一致。生制的玉米洋芋鱼鱼中共检测到30种挥发性成分，其中包括醇类(91.61%)、烷烃(48.81%)、醛类(20.90%)、酮类(15.80%)、酯类(14.81%)、杂环类及其他的挥发性成分(7.78%)、烯烃(1.02%)等。李云峰[17]等研究发现甜玉米中挥发性物质的相对含量以烷烃类和酯类最高，为主要挥发性物质，但不同品种之间存在差异。生制的黄豆洋芋鱼鱼中共检测出10种挥发性成分，其中包括烷烃(158.66%)、醇类(12.11%)、醛类(12.08%)、酮类(7.21%)、杂环类及其他的挥发性成分(4.00%)等。

表5 洋芋鱼鱼挥发性风味物质

煮制8 min后，不同配方的洋芋鱼鱼的挥发性成分有所减少。煮制后的洋芋鱼鱼中检测到共28种挥发性成分，其中包括烷烃(187.28%)、醇类(110.53%)、醛类(79.42%)、杂环类及其他的挥发性成分(33.17%)、酮类(30.00%)、炔烃(5.15%)、烯烃(3.93%)、酯类(2.47%)等。煮制后的小麦洋芋鱼鱼中检测到共21种挥发性成分，其中包括烷烃(108.94%)、醛类(66.72%)、杂环类及其他的挥发性成分(60.71%)、酮类(41.70%)、醇类(35.39%)、烯烃(7.47%)等。煮制后的糯米洋芋鱼鱼中检测到共18种挥发性成分，其中包括烷烃(96.60%)、杂环类及其他的挥发性成分(71.36%)、醛类(66.81%)、酮类(25.75%)、醇类(16.45%)、烯烃(8.99%)、酸类(2.61%)等。煮制后的玉米洋芋鱼鱼中检测到共14种挥发性成分，其中包括烷烃(55.28%)、杂环类及其他的挥发性成分(51.29%)、醛类(36.91%)、醇类(20.99%)、酮类(15.71%)、烯烃(6.34%)等。煮制后的黄豆洋芋鱼鱼共检测出14种挥发性成分，其中包括烷烃(67.27%)、醛类(38.72%)、杂环类及其他的挥发性成分(23.93%)、酮类(7.22%)、醇类(5.92%)、炔烃(3.06%)、酯类(2.47%)、烯烃(2.17%)等。

图3 不同配方洋芋鱼鱼中挥发性成分的组成

由图3可知，经过煮制处理后不同配方的洋芋鱼鱼的挥发性成分有所减少，其中以醇类、酸类组分的减少最为明显，酯类有所增加，可能在高温条件下醇类物质可以和酸类物质发生酯化反应，生成具有果香气味的酯类物质[18]。

2.4 挥发性风味物质聚类分析

不同配方的洋芋鱼鱼中的挥发性成分组成比较复杂，为了更加直观地对比不同配方洋芋鱼鱼中挥发性风味成分组成，通过聚类分析将挥发性组成相近的进行类群分组。结果如图4所示，生制的5种洋芋鱼鱼和煮制的洋芋鱼鱼共分为5个类群：第1类为生制洋芋鱼鱼，第2类为生制小麦洋芋鱼鱼，第3类为生制糯米洋芋鱼鱼，第4类为生制玉米洋芋鱼鱼，其他为第5类。

注：生1为生制洋芋鱼鱼；生2为生制小麦洋芋鱼鱼；生3为生制糯米洋芋鱼鱼；生4为生制玉米洋芋鱼鱼；生5为生制黄豆洋芋鱼鱼；煮1为煮制洋芋鱼鱼；煮2为煮制小麦洋芋鱼鱼；煮3为煮制糯米洋芋鱼鱼；煮4为煮制玉米洋芋鱼鱼；煮5为煮制黄豆洋芋鱼鱼。图4 不同配方洋芋鱼鱼挥发性成分聚类分析

2.5 挥发性风味物质PCA分析

根据挥发性物质的组成特性通过聚类分析可将具有相似风味的鱼鱼进行类群划分，共分5类。但对不同配方的鱼鱼风味主要贡献成分尚不明确，因此采用主成分分析进行阐释。经PCA分析提取出7个主成分，PC1的方差贡献率为36.251%，PC2的方差贡献率为24.412%，PC3的方差贡献率为14.447%，PC4的方差贡献率为8.600%，PC5的方差贡献率为6.725%，PC6的方差贡献率为5.573%，PC7的方差贡献率为2.101%，7 个主成分累计贡献率为98.109%，表明原始变量的绝大部分信息可以由这7个主成分解释，见表6。

表6 主成分特征值及方差贡献率

由表7可知，(Z)-2-丁烯酸2-甲基-2-甲基-2-丙烯基酯、(Z)-2-庚烯醛、3-乙基环戊酮、(E)-3-辛烯-1-醇、己酸可以由PC1解释。3,5,5-三甲基 -1-己醇、2-戊酮、庚酸乙酯、(Z)-11-十六碳烯酸、己醛、己酸乙酯、壬醛、壬酸乙酯、辛醛、辛酸甲酯、五氟丙酸辛基酯、2-甲氧基-戊烷、三甲氧基甲基-硅烷可以由PC2解释。1-癸炔、2-乙基-1-己醇、1-辛烯-3-醇、(E)-2,4-癸二烯醛、2-庚酮、3-羟甲基-2-壬酮、(E)-壬烯醛、2-辛酮、(E)-2-辛烯醛、3-辛酮、3-辛烯-2-酮、6-甲基-5-庚烯-2-酮、3-甲基-6-(1-甲基乙基)-环己烯、辛基-环丙烷、N，N-二甲基-甲酰胺、2-戊基-呋喃、辛酸甲酯、五氟丙酸辛基酯、1,3-二甲氧基-丙烷可以由PC3解释。(E)-2,4-癸二烯醛、(E)-2-庚烯-1-醇、2-辛酮、(E)-2-辛烯-1-醇、3-甲基-6-(1-甲基乙基)-环己烯、2-戊基-呋喃、(Z)-11-十六碳烯酸、己醛、壬醛、辛酸乙酯可以由PC4解释。1-庚醛、1-辛醇、2-庚酮、3-羟甲基-2-壬酮、6-甲基-5-庚烯-2-酮、乙酸己酯、3-甲基-6-(1-甲基乙基)-环己烯、辛基-环丙烷、2-戊基-呋喃、3-苯基-呋喃、壬醛、辛酸乙酯、辛酸甲酯、五氟丙酸辛基酯、戊醛、2-甲氧基-戊烷可以由PC5解释。1-癸炔、1-庚醛、1-己醇、2-乙基-1-己醇、1-辛醇、1-辛烯-3-醇、(E)-2,4-癸二烯醛、3-羟甲基-2-壬酮、3-辛酮、乙酸己酯、1-甲氧基-2-甲基-丁烷、辛基-环丙烷可以由PC6解释。2-辛酮、3-甲基-6-(1-甲基乙基)-环己烯、N，N-二甲基-甲酰胺、2-戊基-呋喃、3-苯基-呋喃、十六烷酸乙酯、辛酸甲酯可以由PC7解释。以方差贡献率为权重，将主成分得分与其相乘求和得到不同配方洋芋鱼鱼挥发性风味评价模型：

表7 旋转成分矩阵

F=0.362 5F1+0.244 1F2+0.144 5F3+0.086 0F4+0.067 3F5+0.055 7F6+0.021 0F7

式中：F为不同配方洋芋鱼鱼综合得分；F1～F7分别为每个主成分得分。

将旋转成分矩阵参数代入式(1)，可得到50种挥发性成分对鱼鱼风味的贡献系数(表7)，由此可知对鱼鱼风味起贡献作用的主要挥发性物质为：(E)-2,4-癸二烯醛、(E)-2-庚烯-1-醇、3-羟甲基-2-壬酮、(E)-壬烯醛、2-辛酮、(E)-2-辛烯-1-醇、2-戊酮、6-甲基-5-庚烯-2-酮、3-甲基-6-(1-甲基乙基)-环己烯、2-戊基-呋喃、3-亚甲基-庚烷、庚酸乙酯、(Z)-11-十六碳烯酸、己醛、己酸乙酯、壬醛、壬酸乙酯、辛醛、辛酸甲酯、三甲氧基甲基-硅烷。

2.6 感官分析

如图5所示，可以看出洋芋鱼鱼的感官评价最差，可能由于洋芋鱼鱼的主要成分是马铃薯，缺少蛋白网格结构，产品成型性较差，在耐煮性、咀嚼性、硬度方面感官评价最差。因此，其感官评价结果不做对比参考。其余4个配方洋芋鱼鱼在外形(耐煮性)、色泽、咀嚼性方面以糯米粉洋芋鱼鱼得分最高，风味和硬度以小麦粉洋芋鱼鱼得分最高，玉米粉洋芋鱼鱼的硬度得分最低，同时其外观(耐煮性)、咀嚼性得分也是最低，这可能是因为玉米粉的含的面筋蛋白质少[19]，含大量直链淀粉，黏着性差[20]，制作鱼鱼成型较差，且相比其他配方鱼鱼制品有较强的颗粒感。黄豆粉洋芋鱼鱼的色泽和风味得分最低，这可能由于黄豆粉颜色为黄褐色，使洋芋鱼鱼的颜色加深，加上黄豆的豆腥味[21]使其鱼鱼制品风味受影响。4种洋芋鱼鱼的感官评价总得分分别为：糯米粉洋芋鱼鱼48.1、小麦粉洋芋鱼鱼47.3、玉米粉洋芋鱼鱼44.8、黄豆粉洋芋鱼鱼44.8，洋芋鱼鱼21.9，因此，糯米粉洋芋鱼鱼和小麦粉洋芋鱼鱼感官评价较优。

图5 不同配方洋芋鱼鱼感官得分雷达图

3 结论

从营养成分组成来看，4种配方的洋芋鱼鱼营养成分组成有所差异，黄豆粉洋芋鱼鱼蛋白和膳食纤维含量最高，碳水化合物含量最低，营养构成更合理。4种洋芋鱼鱼均含有16种氨基酸，黄豆洋芋鱼鱼的氨基酸总量最大，但由于不同氨基酸的呈味特性不同，黄豆洋芋鱼鱼的呈味特征更加明显。挥发性风味物质组成对产品的风味起到关键作用，对鱼鱼风味起贡献作用的主要挥发性物质为烷烃、醇类、醛类及杂环化合物。煮制对洋芋鱼鱼中挥发性风味物质影响较大，煮制后不同配方的洋芋鱼鱼的挥发性成分有所减少，其中以醇类、酸类组分的减少最为明显。感官评价以糯米粉洋芋鱼鱼和小麦粉洋芋鱼鱼较优。

洋芋鱼鱼作为一种具有地方特色的马铃薯主食化的产品在其制作工艺及营养搭配方面还需进一步研究，针对其加工工艺结合机械化加工设备还需进行优化。