前言
“暖冬三件套”你都准备了什么？要我说，烤红薯必须拥有姓名！
甘薯又名地瓜、红薯、白薯、红苕、番薯，被称为蔬菜中的“保健之王”。香喷喷、甜糯糯的红薯，其风味也有许多门道。
本文采用气相色谱-离子迁移谱（GC-IMS）联用技术结合感官品评等手段，分析甘薯不同组分制备的甘薯风味剂的挥发性成分以及香味特征差异，并与烤制甘薯进行比较，研究甘薯块根不同组分对甘薯特征风味剂香气的贡献，为甘薯特征香气风味剂的研制提供基础。
实验方案
制备甘薯风味剂、烤制甘薯，进行低聚糖 HPLC 测定、挥发性物质的 GC-IMS 分析。
气相色谱-离子迁移谱联用仪
GC-IMS 测定条件: 色谱柱 FS-SE-54-CB-1(15 m ×0.53 mm，1 μm) ，柱温60 ℃，IMS 温度45 ℃，载气 N2，自动顶空进样，进样体积500 μL，孵育时间15 min，孵育温度70℃，进样针温度75℃，孵化转速500 r/min，分析时间20 min。流速: 初始 2 mL/min，保持 2 min后，在20 min内增至100 mL/min。IMS漂移气流量150 mL/min。
GC-IMS分析样品挥发性有机物指纹图谱差异分析采用仪器软件Gallery Plot插件；挥发有机物含量数据为样品2次重复进样的峰体积，并计算标准差。
01
甘薯皮层组织对烤制甘薯特征香气影响
将烤制甘薯用GC-IMS 分析，图1为烤薯芯(Ⅰ)和烤全薯(Ⅱ) 的指纹谱图，由图1可见，烤全薯相比薯芯(用锡纸包裹后) 烘烤产生的挥发性物质更丰富，并且糠醛、2，5-二甲基呋喃、5-甲基呋喃、2-乙酰呋喃等美拉德反应产物以及醛酮类化合物含量更高。
而烤薯芯中乙酸丁酯、乙酸乙酯等酯类物质含量较高。两者指纹图谱差异明显。经感官品评，烤全薯的甘薯特征香味更加浓郁，说明甘薯皮层部分对甘薯特征香气的形成至关重要。
图1 两种烤制甘薯的指纹谱图
02
酶解工艺对甘薯风味剂挥发性成分形成的影响
甘薯的特征香气成分是加工过程中形成的，麦芽糖是甘薯特征香味重要的前体物质。麦芽糖是甘薯块根的淀粉在加热过程中由β-淀粉酶降解产生的，生鲜甘薯中几乎不含。
本文在制备甘薯风味剂浸膏时借鉴甘薯淀粉生产工艺，生鲜甘薯分离去除淀粉，将得到的薯汁与薯渣合并，混合后分为3份(a、b、c) ，分别制备熟制薯汁，通过分析酶解对糖的影响及风味剂终产品中挥发性组分的异同来考察糖与甘薯风味物质形成的关系。
HPLC 分析结果显示(图2) ，不加酶样品 a 和添β-淀粉酶样品 b 糖的种类和浓度接近，样品 b 麦芽糖含量略高于样品 a，添加 α-淀粉酶的样品 c 麦芽糖和其他低聚糖含量明显高于样品 a。新鲜甘薯中β-淀粉酶活性较高，加入中温淀粉酶一方面有利于 β-淀粉酶发挥作用，从而产生更多麦芽糖，另一方面也有利于麦芽糖低聚糖产生。
图2 不同酶解工艺低聚糖 HPLC 谱图比较
样品 a、b、c 的指纹谱图如图3所示，从图3可以看出，3 个样品中挥发性物质的种类相似，部分化合物的浓度存在明显差异，样品c中的部分成分显著高于a、b 2个样品，由此推断还原糖的产生为生香物质的形成奠定了物质基础。
图3 不同的酶解工艺挥发物 GC-IMS 指纹谱图对比
03
甘薯块根不同组分制备的风味剂挥发性物质比较分析
实验将甘薯块根分割成不同组分: 样品A为全甘薯; 样品B为去皮层(0.5 cm) 甘薯芯; 样品C为 B样品分离而得的皮层组分。将3份样品制备甘薯风味剂，用GC-IMS分析各样品挥发性成分的定性定量信息。共检出64种化合物。
3组样品中每种挥发性成分的峰体积显示，样品B和C区别较明显，并且样品B中峰体积大的物质，在样品C中峰体积小，样品A中含量通常介于另两者之间，说明甘薯皮层部分和薯芯的挥发物含量存在较明显差异。这种差异在3组样品的 Gallery Plot 指纹谱图中的表现更加直观(图4) ，样品C的挥发性物质在数量和含量上都更占优势。3组样品的感官品评结果也显示甘薯皮层部分和全薯为原料的风味剂的风味与烤薯更为相似。
图4 甘薯块根不同组分制备的风味剂中挥发性化合物 Gallery Plot 指纹谱图
04
甘薯风味剂与烤薯挥发物成分分类比较
本文GC-IMS分析烤制去皮甘薯和带皮甘薯样品结果显示的其挥发物含量差别明显，带皮甘薯烤制挥发物中苯乙醛、2-乙酰基呋喃、糠醛、5-甲基糠醛、2，5-二甲基呋喃以及醛酮类化合物都高于去皮甘薯，特别是5-甲基糠醛比去皮甘薯高10倍以上。去皮甘薯中2-甲基丙酸甲酯、乙酸丁酯、甲基丙醇含量较高。感官品评结果显示带皮甘薯比去皮甘薯的甘薯特征香气更浓郁，去皮甘薯花果香更显著。3种甘薯风味剂的分析结果也显示以皮层为主要原料制备的风味剂挥发性物质更加丰富。感官品评中皮层制备风味剂香味与烤薯香味更相似一些。因此，说明甘薯皮层部分对甘薯特征香气形成的贡献值较大。
烤制甘薯的特征香气成分是在烤制过程中形成的，生鲜甘薯中的各种酶类对甘薯香气的形成至关重要，如文献报道采用微波加热烤制的甘薯香气大大减弱，因为微波升温速度快，酶易失活。生鲜甘薯中酶等活性物质多存在甘薯组织的维管束内汁液中，甘薯皮层部分维管束丰富，活性物质含量高，这可能是皮层对甘薯特征香气贡献值较高的原因。
实验结论
本文以生鲜甘薯为原料通过特定工艺制备了甘薯特征香气风味剂，采用 GC-IMS 分析技术对风味剂的挥发性成分进行了定性定量分析，并与烤制甘薯相比较。样品共检出 60余种挥发性物质，其中46种被定性，18种物质因为数据库限制没有被定性。这些成分在烤制甘薯和研制的甘薯风味剂中都有检出，但不同样品中的含量存在较明显差异。几种公认的烤制甘薯特征风味物质如麦芽酚和香叶酸甲酯风味剂中的含量与烤制甘薯相当，苯乙醛、2-戊基呋喃风味剂的含量高于烤制甘薯，只有 2-乙酰基呋喃在烤薯挥发物中含量明显高于风味剂。
不同样品挥发物Gallery Plot 指纹谱图比较和感官品评结果显示添加淀粉酶有利于风味物质的形成，甘薯皮层对甘薯特征香气的贡献率较大，对风味剂的制备是非常必要的。本文甘薯特征香气风味剂制备工艺简单不需要高温烤制过程，更适合规模化生产。
