發酵馬鈴薯濃汁，是由新鮮馬鈴薯采用低溫提取和凝膠過濾層析法制備提取液過程中產生的濾渣與復合益生菌制備而來，經過發酵后馬鈴薯濃汁飲品不僅在營養價值方面得到了改善，同時在風味方面也有一定變化。本研究通過SPME-GC-MS技術確定出發酵前后馬鈴薯濃汁中的關鍵風味化合物，并對其進行主成分分析與聚類分析。采用雷達圖對電子鼻發酵前后馬鈴薯濃汁中檢測出的氣味差異進行分析。

 

 

由表1可知3組樣品中共檢測出揮發性化合物57種，其中醇類22種、醛類6種、酸類4種、酯類8種、酮類9種、其他類8種。

 

醇類在FJ、HS以及WF樣品中相對含量分別為26.36%、60.25%、13.32%。其中1-辛烯-3-醇、芳樟醇、α-松油醇為三組樣品共有物質，芳樟醇是三組樣品中相對含量最高的揮發性化合物，分別為FJ組（12%）、HS組（13.95%）、WF組（10.73%）。醛類物質在FJ、HS以及WF樣品中相對含量為2.16%、1.43%、21.09%。并且WF組中醇類物質相對顯著高于（P＜0.05）其它兩組樣品。苯甲醛、正辛醛、苯乙醛、壬醛作為三組樣品共有物質。酸類物質樣品FJ（1.21%）、HS（0.63%）和WF（1.53%）中相對含量并不太高，且在WF中相對含量顯著高于（P＜0.05）其他兩組。酯類物質主要在WF組樣品中檢出，相對含量為57.39%，顯著高于（P＜0.05）FJ組（7.72%）與HS（1.45%）組。酮類物質在FJ和HS樣品中相對含量分別為60.24%和21.72%，而WF樣品中則并未檢測到此類物質。其中2-壬酮為FJ于HS樣品中共有且相對含量最高的物質，可以為發酵后的濃汁貢獻花香與果香。其他揮發性物質在三組樣品中共檢出8種，其中3,5-二叔丁基苯酚為HS、FJ、WF樣品共有揮發性化合物。

表1 發酵前后濃汁中揮發性風味物質含量

 

將FJ（發酵）、HS（后熟）、WF（未發酵）的濃汁樣品進行GC-MS檢測，揮發性化合物種類以及各類物質在樣品中的占比見圖1。由圖1可知WF樣品中共檢測出5類揮發性化合物，分別為：醇（13.56%）、醛（21.48%）、酸（1.56%）、酯（58.44%）、其他（4.96%），其中主要揮發性物質為酯類；FJ樣品中共檢測出6類揮發性化合物，分別為醇（26.45%）、醛（2.17%）、酸（1.21%）、酯（7.75%）、酮（60.45%）、其他（1.98%），其中酮類為主要揮發性物質；HS樣品中共檢測出6類揮發性化合物，分別為醇（59.92%）、醛（1.42%）、酸（0.63%）、酯（1.44%）、酮（21.60%）、其他（14.99%），其中醇類為主要揮發性物質。

 

 

PCA是一種無監督的多元統計分析方法，對FJ、HS、WF樣品所測得的57種揮發性物質相對含量進行PCA分析。如圖2所示，PC1的貢獻率為63.5%；PC2的貢獻率為32.7%。兩個主成分的累計貢獻率為96.2%，說明此模型有效。WF、HS、FJ組樣品在圖中位置相距較遠，由此可以說明發酵前后馬鈴薯濃汁中的化合物存在顯著性差異。總體來看，樣品組內散點分布集中，說明組內重復性比較好，樣本數據具有相似性。所以采用GC-MS測定三組樣品中的揮發性物質能夠很好的證明馬鈴薯發酵前后在揮發性組分方面存在差異。PC1與葑醇（A6）、順-9-十四碳烯醇（A16）、2-庚酮（E2）、大馬士酮（E5）呈高度正相關。PC2與2-丙基-1-戊醇（A3）、2-甲基-1-十六醇（A10）、十九烷醇（A13）、3,7,11-三甲基-1-十二烷醇（A18）、1-甲氧基壬烷（F1）呈高度正相關。根據物質分布來看HS樣品中揮發性化合物數量相較其它兩組樣品更為豐富，這說明經過發酵后的馬鈴薯濃汁在風味方面發生了明顯變化。FJ階段與WF階段揮發性化合物數量幾乎相同，其中WF樣品主要揮發性化合物為醇、醛、酸、酯等，這些物質為濃汁本身提供了豐富的滋味，并且酸和醛在后期發酵過程中也為其他香氣物質的形成奠定了基礎。

 

 

聚類熱圖與動態Circos圖都可以結合大量數據，以漸進色帶和對應顏色標簽的占比形式共同將檢測得到的各揮發性化合物與三組樣品的相關性直觀的展現出來。結合圖3、圖4分析可知，在HS樣品中醇類（A）物質相對含量及種類較多，其中包括芳樟醇（A4）、2-壬醇（A5）和2-十二烷醇（A12）等物質。FJ樣品中酮類（E）物質相對含量與種類相較另外兩組樣品較多，主要包括：2-壬酮（E3）、2-十一酮（E4）等物質。WF樣品中醛類（B）與酸類（C）物質占據主導，其中芳樟醇（A4）、苯乙醛（B3）等物質為濃汁本身提供了堅果香氣與櫻桃香氣，并且酸類在其發酵過程中為其他風味物質的形成提供了前體物質。這一結果與表1及PCA分析一致。

 

在發酵前后的馬鈴薯濃汁中檢測到多種揮發性物質，但其中只有部分物質對3組樣品風味具有貢獻，其余物質只是起到風味修飾作用。ROVA是評價揮發性物質對食品風味貢獻的常用方法，一般認為ROVA≥1時對樣品風味貢獻較大，并且與食品的風味貢獻呈正相關，當0.1≤ROVA＜1時在樣品中對只是風味起到了修飾作用，ROAV＜0.1則對樣品風味影響甚微。由表2可知，HS樣品與FJ樣品關鍵風味物質種類幾乎一樣，分別為14種和13種，其中2-壬酮和2-十一酮在兩組樣品種ROVA最大，是發酵后馬鈴薯濃汁中最重要的風味物質，分別呈現青草香、水果香和花香。反觀WF樣品中僅有7種關鍵風味物質，其中芳樟醇和苯乙醛是最重要的風味物質，主要貢獻櫻桃香、風信子香。

表2 馬鈴薯濃汁發酵前后關鍵風味物質ROAV分析結果

本實驗通過對HS、FJ和WF樣品中的揮發性化合物進行檢測，共檢測出揮發性化合物57種，其中醇類22種、醛類6種、酸類4種、酯類8種、酮類9種、其他類8種。對3組樣品中揮發性化合物相對含量與種類進行PCA分析與聚類分析發現，HS組揮發性化合物數量較多，其中主要物質為芳樟醇、2-壬醇和2-十二烷醇等物質；FJ組主要揮發性化合物為2-壬酮、2-十一酮等物質；WF組揮發性化合物種類豐富，其中酸類物質與醛類物質占據主導，為后續風味物質的形成奠定了基礎。通過ROAV值大小對濃汁發酵前后關鍵風味物質進行判定，發現HS與FJ樣品中關鍵風味物質種類幾乎一樣，分別為14種和13種；反觀WF樣品中關鍵風味物質種類較少，僅有7種，這說明經過發酵后的馬鈴薯濃汁在關鍵風味物質方面具有顯著性改善。