干燥方式對(duì)鐵棍山藥片揮發(fā)性風(fēng)味成分的影響

龐凌云，詹麗娟，李家寅，潘思軼，李 瑜*

（1 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院 鄭州450002 2 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院 武漢 430070）

山藥是薯蕷科（Dioscoreaceae）薯蕷屬（Dioscorea）植物薯蕷的塊根，富含淀粉、蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)、尿囊素、薯蕷皂苷等各種營(yíng)養(yǎng)成分和功能成分，具有調(diào)理胃腸功能，增強(qiáng)免疫功能，抗氧化，降血糖，降血脂，抗突變，抗腫瘤等藥理作用[1-3]。其中盛產(chǎn)于河南焦作溫縣、武陟、沁陽(yáng)等地的懷山藥（Dioscorea opposita Thunb.）品質(zhì)極佳。鐵棍山藥作為懷山藥的優(yōu)良品種，其尿囊素、薯蕷皂苷、薯蕷皂苷配基等含量較高，素有“懷參”之稱(chēng)[4-5]。新鮮山藥的水分含量較高，且采收期相對(duì)集中，采收時(shí)常常因機(jī)械作用而造成損傷，且山藥的表皮非常薄，貯運(yùn)過(guò)程中易破損，環(huán)境濕度過(guò)高時(shí)，易出現(xiàn)發(fā)芽、霉變、腐敗等現(xiàn)象，不耐長(zhǎng)期貯藏[6]。干制是傳統(tǒng)的食品加工保藏方法之一，干燥山藥片是最常見(jiàn)的山藥干制品。山藥的風(fēng)味在干燥加工過(guò)程中會(huì)受到溫度、氧氣、酶等的影響而發(fā)生一系列的變化，最終影響產(chǎn)品品質(zhì)。目前測(cè)定揮發(fā)性風(fēng)味成分的方法有氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（GC-MS）、氣相色譜-離子遷移譜聯(lián)用技術(shù)（GC-IMS）、氣相色譜-嗅聞-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（GC-O-MS）和電子鼻等，常常結(jié)合頂空固相微萃取方法（HS-SPME）萃取樣品中的揮發(fā)性成分[7]。國(guó)內(nèi)外學(xué)者利用這些測(cè)定方法研究了干燥加工過(guò)程中產(chǎn)品風(fēng)味的變化。如馬琦等[8]利用電子鼻和HS-SPME-GC-MS 技術(shù)測(cè)定了4 種干燥方式制得的杏鮑菇香氣成分，發(fā)現(xiàn)干制品香氣成分差異較大。張毅航等[9]利用GC-IMS技術(shù)分析比較了熱風(fēng)干燥和真空冷凍干燥對(duì)猴頭菇不同部位風(fēng)味物質(zhì)的影響。Politowicz 等[10]利用HS-SPME-GC-MS 技術(shù)分析比較了4 種干燥方式制得的香菇香氣成分的差異。Dong 等[11]利用電子鼻和HS-SPME-GC-MS 探究了5 種干燥方式對(duì)咖啡豆風(fēng)味的影響。Farina 等[12]利用GC-MS 研究了微波干燥過(guò)程中不同品種枇杷風(fēng)味成分的變化。Song 等[13]通過(guò)HS-SPME-GC-MS、電子鼻和HS-SPME-GC-O 技術(shù)研究了5 種干燥方式對(duì)棗揮發(fā)性風(fēng)味成分的影響。目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于山藥在干燥加工過(guò)程中風(fēng)味變化的研究較少。本文選用熱風(fēng)干燥、微波干燥、真空干燥、真空冷凍干燥、聯(lián)合干燥5 種干燥方式分別處理，采用HS-SPMEGC-MS 和電子鼻技術(shù)測(cè)定所得山藥片的揮發(fā)性風(fēng)味成分，并結(jié)合主成分分析比較干燥方式對(duì)山藥片風(fēng)味的影響以及干燥過(guò)程中風(fēng)味的變化規(guī)律，為優(yōu)化干燥工藝參數(shù)，提升產(chǎn)品品質(zhì)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

1.1.1 試驗(yàn)材料 鐵棍山藥，產(chǎn)自河南省焦作市溫縣武德鎮(zhèn)馬馮藺村，選擇粗細(xì)均勻、個(gè)體完整、無(wú)機(jī)械性損傷的新鮮鐵棍山藥作為原材料。

1.1.2 試驗(yàn)儀器 7890A/5975C 型氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，美國(guó)Agilent 公司；50/30 μm DVB/CAR/PDMS（2 cm）型萃取頭，美國(guó)Supelco 公司；ZNCL-GS 磁力攪拌器，鄭州長(zhǎng)城科工貿(mào)有限公司；PEN 3.0 電子鼻，德國(guó)Airsense 公司；DH6-907385-Ⅲ恒溫鼓風(fēng)干燥箱，上海新苗醫(yī)療器械制造有限公司；DZ-2BC 真空干燥箱，天津市泰斯特儀器有限公司；WD900B Galanz 微波爐，順德市格蘭仕微波爐電器有限公司；LGJ-18S 真空冷凍干燥機(jī)，北京松源華興科技發(fā)展有限公司；DZKW-C恒溫水浴鍋、ST-04A 粉碎機(jī)，上海樹(shù)立儀器儀表有限公司；DHS20-A 烘干稱(chēng)量法水分測(cè)定儀，上海精密科學(xué)儀器有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 原料制備 熱風(fēng)干燥：稱(chēng)取山藥削皮洗凈，切為5 mm 的薄片，在85 ℃下漂燙護(hù)色5 min，撈出瀝干。干燥溫度60 ℃，每30 min 翻盤(pán)，烘至水分含量為6.34%，磨粉備用。

微波干燥：稱(chēng)取山藥削皮洗凈，切為6 mm 的薄片，在85 ℃下漂燙護(hù)色5 min，撈出瀝干。微波功率270 W，單位質(zhì)量微波功率13 W/g，每隔4 min 進(jìn)行翻盤(pán)，烘至水分含量為7.20%，磨粉備用。

真空干燥：稱(chēng)取山藥削皮洗凈，切為3 mm 的薄片，在85 ℃下漂燙護(hù)色5 min，撈出瀝干。干燥溫度65 ℃，真空度0.07 MPa，每30 min 翻盤(pán)，烘至水分含量為12.37%，磨粉備用。

真空冷凍干燥：稱(chēng)取山藥削皮洗凈，切為5 mm 的薄片，在85 ℃下漂燙護(hù)色5 min，撈出瀝干。在-80 ℃下預(yù)凍4 h，第1 階段-30 ℃干燥12 h，第2 階段-5 ℃干燥8 h，第3 階段15 ℃干燥14 h，第4 階段30 ℃干燥10 h，烘至水分含量為2.68%，磨粉備用。

真空冷凍干燥聯(lián)合熱風(fēng)干燥：稱(chēng)取山藥削皮洗凈，切為5 mm 的薄片，在85 ℃下漂燙護(hù)色5 min，撈出瀝干。預(yù)凍溫度-80 ℃，時(shí)間4 h；凍干第1 階段-30 ℃干燥12 h，第2 階段-5 ℃干燥3.5 h；熱風(fēng)干燥溫度60 ℃干燥4 h；烘至水分含量為4.93%，磨粉備用。

1.2.2 GC-MS 測(cè)定

1.2.2.1 揮發(fā)性風(fēng)味成分的提取 稱(chēng)取3 g 山藥粉密封于棕色頂空瓶中，在55 ℃水浴平衡20 min，將萃取頭扎入棕色頂空瓶中頂空吸附60 min，250 ℃解吸5 min，進(jìn)行GC-MS 測(cè)定。

1.2.2.2 GC 條件 色譜柱HP-5MS 毛細(xì)管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；載氣為氦氣；流量1 mL/min，不分流進(jìn)樣；程序升溫：起始溫度40 ℃，保持3 min，以3 ℃/min 升至80 ℃，保留1 min，再以5℃/min 升至150 ℃，保持1 min，再以10 ℃/min 升至240 ℃，保留5 min。

1.2.2.3 MS 條件 電子電離源；電子能量70 eV；離子源溫度230 ℃；接口溫度250 ℃；四極桿溫度150 ℃；質(zhì)量掃描范圍50～550 u。

1.2.2.4 揮發(fā)性風(fēng)味成分定性、定量測(cè)定 根據(jù)得到的總離子流色譜圖，采用NIST08.L 譜圖庫(kù)結(jié)合正反匹配度（大于800）對(duì)揮發(fā)性成分進(jìn)行定性，同時(shí)結(jié)合人工解析質(zhì)譜圖進(jìn)行確定。按面積歸一化法進(jìn)行定量，求得各揮發(fā)性風(fēng)味成分的相對(duì)含量并記錄其保留時(shí)間。

1.2.3 電子鼻的測(cè)定 采用PEN3.0 型電子鼻進(jìn)行測(cè)定，電子鼻由10 根金屬氧化傳感器組成，每根傳感器對(duì)應(yīng)1 類(lèi)或幾類(lèi)敏感性物質(zhì)，如表1 所示。稱(chēng)取15 g 山藥粉，用3 層保鮮膜將其密封于錐形瓶中，60 ℃水浴加熱30 min，插入電子鼻探頭吸取頂端空氣進(jìn)行測(cè)定，設(shè)置清洗時(shí)間為80 s，傳感器歸零時(shí)間為10 s，樣品準(zhǔn)備時(shí)間為5 s，分析采樣時(shí)間為80 s，氣體的進(jìn)樣流量為400 mL/min。傳感器響應(yīng)值在70 s 后基本穩(wěn)定，選擇75 s 處信號(hào)響應(yīng)值進(jìn)行分析。

表1 PEN3.0 型電子鼻的傳感器陣列及其性能描述Table 1 Sensor array of PEN 3.0 electronic nose and its main properties

1.2.4 數(shù)據(jù)處理 通過(guò)SPSS 16.0 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析，采用Origin 9.1 軟件繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 GC-MS 結(jié)果分析

2.1.1 不同干燥方式所得山藥片的揮發(fā)性風(fēng)味成分總離子流色譜圖 不同干燥方式制得的山藥片揮發(fā)性風(fēng)味成分總離子流色譜圖見(jiàn)圖1。

圖1 不同干燥方式制得的山藥片揮發(fā)性風(fēng)味成分總離子流色譜圖Fig.1 Total ion chromatogram of volatile compounds of yam slices processed by different drying methods

2.1.2 不同干燥處理的山藥片揮發(fā)性成分種類(lèi)及含量 不同干制方式制得的山藥片揮發(fā)性成分的GC-MS 分析結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 不同干制方式制得的山藥片揮發(fā)性成分的GC-MS 分析結(jié)果Table 2 GC-MS results of volatile compounds of yam slices processed by different drying methods

不同干燥方式制得的山藥片風(fēng)味物質(zhì)種類(lèi)及其相對(duì)含量見(jiàn)表3。

表3 不同干燥方式制得的山藥片揮發(fā)性風(fēng)味成分分類(lèi)比較Table 3 Comparison of volatile compounds of yam slices processed by different drying methods

經(jīng)GC-MS 測(cè)定5 種山藥片干制品中共檢測(cè)出95 種風(fēng)味物質(zhì)，其中熱風(fēng)干燥、微波干燥、真空干燥、真空冷凍干燥、聯(lián)合干燥所得山藥片分別檢測(cè)出42，46，36，44，48 種風(fēng)味物質(zhì)。由表3 可知，熱風(fēng)干燥山藥片中主要揮發(fā)性物質(zhì)有烴類(lèi)18 種（40.55%），苯類(lèi)7 種（33.56%），醛類(lèi)4 種（13.67%），酯類(lèi)5 種（4.95%）；微波干燥山藥片中主要揮發(fā)性物質(zhì)有烴類(lèi)13 種（33.82%），苯類(lèi)9 種（27.86%），醛類(lèi)7 種（16.71%），雜環(huán)化合物4 種（9.23%）；真空干燥山藥片中主要揮發(fā)性物質(zhì)有苯類(lèi)9 種（56.42%），烴類(lèi)13 種（26.06%），醛類(lèi)3 種（11.25%），酮類(lèi)3 種（4.12%）；真空冷凍干燥山藥片中主要揮發(fā)性物質(zhì)有烴類(lèi)18 種（48.34%），醛類(lèi)6 種（15.22%），酮類(lèi)4 種（13.68%），醇類(lèi)6 種（7.76%）；聯(lián)合干燥山藥片中主要揮發(fā)性物質(zhì)有烴類(lèi)18 種（38.60%），醛類(lèi)8 種（31.00%），酮類(lèi)4 種（12.27%），醇類(lèi)7 種（8.38%）。

綜合表2 和表3 數(shù)據(jù)分析得出，熱風(fēng)干燥、真空干燥、微波干燥所得山藥片中主要風(fēng)味物質(zhì)是烴類(lèi)、苯類(lèi)和醛類(lèi)，真空冷凍干燥、聯(lián)合干燥的主要風(fēng)味物質(zhì)是烴類(lèi)、醛類(lèi)和酮類(lèi)。此外微波干燥山藥片中還含有吡嗪類(lèi)化合物，賦予山藥片獨(dú)特的風(fēng)味。查閱各物質(zhì)的風(fēng)味閾值，結(jié)合相對(duì)含量，認(rèn)為壬醛、癸醛、2，6，10-三甲基十四烷、香葉基丙酮是山藥片中的主要風(fēng)味物質(zhì)。熱風(fēng)干燥山藥片中主要的風(fēng)味物質(zhì)有壬醛、4-乙基-癸烷、十四烷、1，2，4-三甲苯、1，2，4，5-四甲苯等，真空干燥山藥片中主要的風(fēng)味物質(zhì)有壬醛、十二烷、十四烷、1，2，4-三甲苯、1-甲基-3-（1-甲基丙基）-苯、五甲基苯等，微波干燥山藥片中主要的風(fēng)味物質(zhì)有苯甲醛、壬醛、十二烷、2，6，11-三甲基十二烷、五甲基苯、1-甲基-3-（1-甲基丙基）-苯、2，6，10-三甲基十四烷等，真空冷凍干燥山藥片中主要的風(fēng)味物質(zhì)有壬醛、十二烷、2，6，11-三甲基十二烷、十四烷、2，6，10-三甲基十四烷、3，5-辛二烯-2-酮等，聯(lián)合干燥山藥片中主要的風(fēng)味物質(zhì)有壬醛、癸醛、十五烷、十四烷、2，6，10-三甲基十四烷、3，5-辛二烯-2-酮等。

2.1.3 不同干燥處理的山藥片共有的香氣成分由表2 可以看出，不同干燥處理的山藥片共有的香氣成分有10 種，其中醛類(lèi)3 種，分別是己醛、壬醛、癸醛；烴類(lèi)有4 種，分別是3-亞甲基十三烷、十四烷、十六烷、2，6，10-三甲基十四烷；酮類(lèi)有2種，分別是甲基庚烯酮和香葉基丙酮；苯類(lèi)有1種，即萘。

2.1.4 不同干燥處理的山藥片特有的香氣成分通過(guò)不同干燥方式處理后的山藥片有各自特有的香氣成分，由表2 可知，熱風(fēng)干燥特有香氣有7種，包括有1，2，4，5-四甲苯（14.01%）、7-十四碳烯（1.62%）、1-碘代-2-甲基十一烷（1.21%）、4，11，11-三甲基l-8-亞甲基-二環(huán)十四醛-4-烯（1.29%）等。微波干燥特有香氣有11 種，包括有2，5-二甲基吡嗪（3.43%）、2-甲基嘧啶（2.13%）、3-乙基-2，5-二甲基吡嗪（1.85%）、2-乙基-6-甲基吡嗪（1.82%）、（Z）-2-壬烯醛（1.30%）、1-石竹烯（1.14%）等。真空干燥特有香氣有4 種，包括有苯并環(huán)庚烷（0.86%）、鄰苯二甲酸異辛酯（0.10%）等。真空冷凍干燥特有香氣有3 種，包括有1-十六烯（1.14%）、2-（八甲氧基）-乙醇（0.31%）、鄰苯二甲酸丁酯（0.14%）。聯(lián)合干燥特有香氣有7 種，包括有己基癸醇（3.06%）、十一醛（0.88%）、1，2-15，16-二聚氧十六烷（0.77%）、反式-2-十一烷-1-醇（0.57%）等。

2.1.5 不同干燥處理對(duì)山藥片香氣成分的影響

2.1.5.1 醛類(lèi) 醛類(lèi)物質(zhì)在山藥片中含量較高，氣味閾值較低，對(duì)總體風(fēng)味形成的貢獻(xiàn)較大。短鏈的醛類(lèi)物質(zhì)來(lái)自脂肪的氧化和降解，具有脂香氣味[14]。由表3 可以看出，聯(lián)合干燥山藥片中的醛類(lèi)物質(zhì)種類(lèi)較多且相對(duì)含量高達(dá)31.00%，真空干燥的種類(lèi)較少且相對(duì)含量最低，僅為11.25%。5 種干燥方式制得的山藥片中均含有己醛、壬醛、癸醛。由表2 可知，山藥片經(jīng)聯(lián)合干燥后壬醛、癸醛和己醛相對(duì)含量最高，分別為11.66%，8.78%，3.85%，壬醛具有柑橘、玫瑰等香味，己醛具有青草香味，癸醛具有橘香、花香、甜香和蠟香[15]，可賦予山藥片清香的風(fēng)味。微波干燥山藥片中苯甲醛相對(duì)含量最高，為5.07%，其具有特殊杏仁香味，可以賦予微波干燥的山藥片脂香風(fēng)味。高琦等[16]在干燥山藥片中也檢測(cè)到己醛、壬醛和苯甲醛等醛類(lèi)物質(zhì)。

2.1.5.2 烴類(lèi) 在山藥片中檢測(cè)到的烴類(lèi)物質(zhì)種類(lèi)最多，其風(fēng)味閾值較高，對(duì)山藥整體風(fēng)味貢獻(xiàn)不大，而含量較高，有些是生成雜環(huán)化合物的重要中間體[17]，有助于提升山藥片的整體風(fēng)味。真空冷凍干燥山藥片中烴類(lèi)物質(zhì)相對(duì)含量最高，其中十二烷、十四烷、2，6，11-三甲基十二烷和2，6，10-三甲基十四烷相對(duì)含量分別高達(dá)7.21%，7.26%，10.18%，11.84%。真空干燥后烴類(lèi)物質(zhì)相對(duì)含量最低。烯烴類(lèi)物質(zhì)風(fēng)味比較獨(dú)特，如熱風(fēng)干燥山藥片中含有1.12%的D-檸檬烯，可賦予山藥片橙子香氣和檸檬香氣[18]。Gramshaw 和Osinowo[19]在煮熟山藥中也檢測(cè)到含量為1.1%的檸檬烯。

2.1.5.3 酯類(lèi) 酯類(lèi)物質(zhì)能夠賦于食品一種醚香和甜的水果香氣，常溫下短鏈的酯類(lèi)揮發(fā)性較強(qiáng)，風(fēng)味閾值又較低，因此對(duì)風(fēng)味貢獻(xiàn)較大。熱風(fēng)干燥、真空冷凍干燥和聯(lián)合干燥山藥片中酯類(lèi)物質(zhì)相對(duì)含量較高且比較接近，其中真空冷凍干燥和聯(lián)合干燥山藥片中甲氧乙酸，2-四癸酯含量分別高達(dá)3.55%和2.92%，熱風(fēng)干燥山藥片中二氯乙酸，4-四癸酯含量高達(dá)2.07%，可賦予山藥片一定的水果香味。而真空干燥和微波干燥酯類(lèi)含量相對(duì)較低。

2.1.5.4 酮類(lèi) 短鏈酮類(lèi)具有焦香香氣和脂香，長(zhǎng)鏈酮類(lèi)則具有花香香氣。酮類(lèi)化合物主要通過(guò)脂質(zhì)氧化加熱生成。5 種干燥方式所得山藥片中均含有甲基庚烯酮和香葉基丙酮，香葉基丙酮具有果香、青香、木香、蠟香[20]，甲基庚烯酮?jiǎng)t具有青香、柑橘香氣。真空冷凍干燥和聯(lián)合干燥山藥片中酮類(lèi)物質(zhì)相對(duì)含量較高，熱風(fēng)干燥最低。真空冷凍干燥山藥片中3，5-辛二烯-2-酮相對(duì)含量高達(dá)6.26%，可賦予山藥片脂肪味、蘑菇味。

2.1.5.5 醇類(lèi) 醇類(lèi)物質(zhì)風(fēng)味閾值高于醛酮類(lèi)，直鏈飽和醇的香味對(duì)山藥風(fēng)味貢獻(xiàn)較小，然而隨著碳鏈增長(zhǎng)和濃度增加，香味逐漸增加，可產(chǎn)生脂肪香、清香和木香等風(fēng)味；不飽和醇風(fēng)味閾值較低，對(duì)整體風(fēng)味貢獻(xiàn)大[21]。聯(lián)合干燥和真空冷凍干燥山藥片中，醇類(lèi)物質(zhì)相對(duì)含量較高。熱風(fēng)干燥山藥片中，1-辛烯-3-醇相對(duì)含量高達(dá)1.93%，其風(fēng)味閾值較低，呈現(xiàn)出蘑菇氣味。Chen 等[22]在鮮山藥中也檢測(cè)出含量高達(dá)15%的1-辛烯-3-醇。其在干燥加工中易揮發(fā)而造成含量下降。1-十六烷醇又稱(chēng)棕櫚醇，略有香味，常用于制作香料、化妝品等，在真空冷凍干燥山藥片中相對(duì)含量高達(dá)2.25%。己基癸醇略有香味，常用于化妝品中，在聯(lián)合干燥山藥片中相對(duì)含量高達(dá)3.06%。

2.1.5.6 其它類(lèi)物質(zhì) 揮發(fā)性低級(jí)脂肪酸一般具有腥臭味，所以少量酸類(lèi)物質(zhì)的形成會(huì)降低山藥的香氣質(zhì)量。微波干燥和熱風(fēng)干燥山藥片產(chǎn)生的風(fēng)味物質(zhì)中不含酸類(lèi)物質(zhì)，真空干燥和真空冷凍干燥山藥片中酸類(lèi)物質(zhì)的相對(duì)含量分別為0.16%和5.30%，而聯(lián)合干燥的相對(duì)含量?jī)H為1.75%，因此與真空冷凍干燥相比，聯(lián)合干燥可有效減少酸類(lèi)物質(zhì)的生成。此外，在真空冷凍干燥山藥片中，還檢測(cè)到相對(duì)含量為3.54%的叔十六硫醇。

雜環(huán)化合物風(fēng)味閾值較低，對(duì)山藥整體風(fēng)味貢獻(xiàn)較大。微波干燥山藥片中雜環(huán)化合物相對(duì)含量高達(dá)9.23%，其中檢測(cè)到3 種吡嗪類(lèi)化合物，3-乙基-2，5-二甲基吡嗪具有堅(jiān)果香和可可味，2，5-二甲基吡嗪具有烤堅(jiān)果味，從而整體上賦予山藥片烤堅(jiān)果和烘焙香味。Lasekan 和Teoh[23]在烤山藥中也發(fā)現(xiàn)了2-甲基吡嗪、2-乙基吡嗪和2-乙基-3，5 二甲基吡嗪等3 種吡嗪類(lèi)化合物。通常Strecker 降解反應(yīng)過(guò)程中二羰基化合物與氨基酸反應(yīng)生成的α-氨基羰基化合物是生成吡嗪的前體物質(zhì)[24]。微波干燥過(guò)程由于局部溫度較高而發(fā)生美拉德反應(yīng)，生成了較多的吡嗪類(lèi)化合物而使山藥片風(fēng)味獨(dú)特。由于干燥溫度較低，真空冷凍干燥過(guò)程中難以產(chǎn)生吡嗪類(lèi)化合物，然而在干燥過(guò)程中產(chǎn)生了少量的2-戊基呋喃，其具有果香、青香、豆香。Guo 等[25]在鮮山藥中也檢測(cè)出了2-戊基呋喃。

2.1.6 山藥片香氣品質(zhì)評(píng)價(jià)模型的建立

2.1.6.1 主成分分析結(jié)果 對(duì)GC-MS 結(jié)果進(jìn)行了主成分分析，各主成分的特征值和貢獻(xiàn)率見(jiàn)表4。

表4 各主成分的特征值和貢獻(xiàn)率Table 4 Eigenvalues，contribution of principal components

由表4 可以看出，第一主成分和第二主成分的貢獻(xiàn)率分別為66.014%和17.789%，2 個(gè)主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率為83.803%，說(shuō)明2 個(gè)主成分包括了5 種干燥方式所得山藥片揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的大部分信息。第一主成分的貢獻(xiàn)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于第二主成分的貢獻(xiàn)率，表明不同干燥方式所得山藥片的風(fēng)味差異主要由第一主成分決定。

旋轉(zhuǎn)后成分載荷矩陣結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 旋轉(zhuǎn)后成分載荷矩陣Table 5 Rotated loading matrix of components

由表5 可知，醇類(lèi)、酮類(lèi)對(duì)第一主成分的貢獻(xiàn)率最大，酯類(lèi)和烴類(lèi)對(duì)第二主成分的貢獻(xiàn)率最大。而醚類(lèi)和苯類(lèi)與第一主成分呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，雜環(huán)化合物和苯類(lèi)與第二主成分呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。

2.1.6.2 評(píng)價(jià)模型的建立 表5 載荷矩陣中的各主成分載荷向量并不是各主成分對(duì)應(yīng)的模型系數(shù)，各主成分系數(shù)的計(jì)算方法為載荷向量除以對(duì)應(yīng)特征值的算術(shù)平方根[26]。經(jīng)計(jì)算后建立了2 個(gè)主成分的函數(shù)表達(dá)式，其中F1和F2分別表示第一和第二主成分。

各主成分的得分是對(duì)應(yīng)的因子得分乘以對(duì)應(yīng)特征值的算術(shù)平方根[27]，再以各主成分的貢獻(xiàn)率對(duì)其得分進(jìn)行加權(quán)，最終建立山藥片香氣品質(zhì)評(píng)價(jià)的模型為F=0.7888F1+0.2123F2。根據(jù)公式計(jì)算得到的各干燥方式制得山藥片的香氣綜合得分見(jiàn)表6。

表6 山藥片香氣品質(zhì)的綜合得分Table 6 Comprehensive score of aroma quality of yam slices

由表6 可以看出，第一主成分中，聯(lián)合干燥制得的山藥片得分最高，其次為微波干燥制得的山藥片；第二主成分中，真空冷凍干燥制得的山藥片得分最高，其次為熱風(fēng)干燥制得的山藥片。聯(lián)合干燥方式制得的山藥片綜合得分最高，其次為真空冷凍干燥、微波干燥、熱風(fēng)干燥、真空干燥。因此聯(lián)合干燥制得的山藥片香氣品質(zhì)最好，真空冷凍干燥、微波干燥、熱風(fēng)干燥、真空干燥次之，采用聯(lián)合干燥加工山藥片可更好地保持山藥片的香氣品質(zhì)。

2.2 電子鼻結(jié)果分析

5 種干燥方式所得山藥片的電子鼻雷達(dá)圖見(jiàn)圖2。

圖2 5 種干燥方式所得山藥片的電子鼻雷達(dá)圖Fig.2 Radar diagram of electronic nose for yam slices processed by five drying methods

由圖2 可以看出，山藥片W1W（含硫化合物）和W5S（含氮化合物）的響應(yīng)值最高，且不同干燥方式所得樣品間差異比較大，說(shuō)明這兩種傳感器檢測(cè)出的樣品揮發(fā)性成分相差較大，W1W 傳感器的響應(yīng)值中微波干燥樣品最高，為3.3400，聯(lián)合干燥樣品最低，為2.2199；W5S 傳感器的響應(yīng)值中真空冷凍干燥樣品最高，為1.9851，熱風(fēng)干燥樣品最低，為1.3898。其次為W1S（烷類(lèi)）和W2S（醇、部分芳香型化合物），響應(yīng)值分別為1.1177～1.3511和1.0464～1.2344。其它6 種傳感器的響應(yīng)值差別不大，且不同干燥方式所得樣品間幾乎重疊，說(shuō)明這6 種傳感器檢測(cè)出的樣品揮發(fā)性成分基本相同。相對(duì)來(lái)說(shuō)，10 種傳感器檢測(cè)出熱風(fēng)干燥、真空干燥和聯(lián)合干燥樣品的響應(yīng)值差別不大，說(shuō)明這3 種干燥方式所得山藥樣品的揮發(fā)性成分相似。

5 種干燥方式所得山藥片的揮發(fā)性風(fēng)味主成分分析結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖3 5 種干燥方式所得山藥片主要揮發(fā)性成分的主成分分析Fig.3 PCA of main volatile components of yam slices processed by five drying methods

由圖3 可以看出3 個(gè)主成分的貢獻(xiàn)率分別為54.493%，20.154%，15.842%，累計(jì)貢獻(xiàn)率為90.489%，說(shuō)明3 個(gè)主成分包括了5 種干燥方式所得山藥片揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的大部分信息。第一主成分的貢獻(xiàn)率遠(yuǎn)大于其它2 個(gè)主成分的貢獻(xiàn)率，表明不同干燥方式的山藥片的風(fēng)味差異主要由第一主成分決定。5 種干燥方式處理后的山藥片風(fēng)味分布在不同的位置，盡管存在部分重合，但也表現(xiàn)出一定的分離趨勢(shì)，說(shuō)明不同干燥方式處理后的山藥風(fēng)味存在一定的差異。從第一主成分角度看，真空冷凍干燥、聯(lián)合干燥樣品處于正向端，熱風(fēng)干燥、真空干燥、微波干燥樣品處于負(fù)向端；從第二主成分角度看，真空冷凍干燥、微波干燥樣品處于正向端，真空干燥、熱風(fēng)干燥、聯(lián)合干燥樣品處于負(fù)向端。綜上所述，真空冷凍干燥與其它干燥方式的山藥片距離較遠(yuǎn)，說(shuō)明真空冷凍干燥處理的山藥片樣品在風(fēng)味上與其它干燥方式的山藥片有較大差異；熱風(fēng)干燥、真空干燥樣品有部分重疊，說(shuō)明這兩種干燥方式所得樣品風(fēng)味具有一定的相似性。

旋轉(zhuǎn)后成分載荷矩陣結(jié)果見(jiàn)表7。

表7 旋轉(zhuǎn)后成分載荷矩陣Table 7 Rotated loading matrix of components

由表7 可知，芳香族化合物、氨類(lèi)和烷烴對(duì)第一主成分的貢獻(xiàn)率最大，含氮化合物和含硫化合物對(duì)第二主成分的貢獻(xiàn)率最大，氫化物、烷類(lèi)和脂肪類(lèi)對(duì)第三主成分的貢獻(xiàn)率最大。從第一主成分來(lái)看，真空冷凍干燥山藥片與其它干燥方式山藥片的風(fēng)味差異主要是芳香族化合物、氨類(lèi)、烷烴；從第二主成分來(lái)看，真空冷凍干燥山藥片與其它干燥方式山藥片的風(fēng)味差異主要是含氮化合物、含硫化合物。

通過(guò)電子鼻分析可以看出，真空冷凍干燥山藥片與其它干燥方式山藥片的風(fēng)味差異主要是含氮化合物、含硫化合物；熱風(fēng)干燥和真空干燥山藥片的風(fēng)味在醇、部分芳香族化合物上有相似性。這與GC-MS 所檢測(cè)的結(jié)果一致。

3 討論

采用GC-MS 測(cè)定分析得出山藥片中的主要風(fēng)味物質(zhì)為壬醛、癸醛、2，6，10-三甲基十四烷、香葉基丙酮等。而Chen 等[22]測(cè)定分析了11 種鮮山藥的風(fēng)味物質(zhì)，認(rèn)為醇類(lèi)（如1-辛烯-3-醇）和醚類(lèi)（如茴香腦）是共有的香氣成分；Lasekan 和Teoh[23]認(rèn)為烤山藥中的主要香氣成分是2-乙酰呋喃、2-乙酰吡咯、2-甲基吡嗪等；Gao 等[28]認(rèn)為真空冷凍干燥、熱風(fēng)干燥、真空干燥和變溫壓差膨化干燥4種干燥方式所得山藥片的主要香氣成分為腈類(lèi)和醛類(lèi)。各研究結(jié)果差異較大，分析認(rèn)為一方面是由于山藥品種不同，各品種間風(fēng)味有一定的差異；另一方面是由于采用了不同的干燥方式，加工過(guò)程中溫度、環(huán)境氧氣含量等的差異影響了產(chǎn)品的最終風(fēng)味。

山藥中含有豐富的淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪、糖類(lèi)物質(zhì)，這些物質(zhì)在干燥加工中，特別是高溫條件下，極易發(fā)生氧化分解等反應(yīng)，最終形成山藥特有的風(fēng)味。5 種干燥方式制得的山藥片的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)主要包括醛類(lèi)、烴類(lèi)、酮類(lèi)、醇類(lèi)、酯類(lèi)、苯類(lèi)和雜環(huán)化合物等，干燥方式對(duì)山藥片風(fēng)味影響較大，其主要風(fēng)味物質(zhì)及相對(duì)含量均差異較大。分析原因可能是由于干燥加工處理中脂肪不同程度的氧化降解造成的。由于熱風(fēng)干燥的干燥時(shí)間長(zhǎng)，脂肪氧化分解程度高。真空干燥中脂肪仍存在不同程度的氧化降解，然而由于環(huán)境氧氣濃度低，氧化程度較弱。微波干燥雖然處理時(shí)間短，但溫度較高，在一定程度上加速了不飽和脂肪酸鏈鍵斷裂，加速了脂肪氧化，生成較多的烴類(lèi)、醛類(lèi)等風(fēng)味物質(zhì)[29]。真空冷凍干燥能最大程度保留山藥原有風(fēng)味，然而主要風(fēng)味物質(zhì)酮類(lèi)的生成途徑尚不明確。不同干燥方式對(duì)山藥片特征風(fēng)味物質(zhì)的影響及形成機(jī)理仍有待深入研究。

4 結(jié)論

1）經(jīng)GC-MS 鑒定和分析了5 種干燥方法制得的山藥片的風(fēng)味成分，共檢測(cè)出95 種物質(zhì)，主要包括烴類(lèi)、醛類(lèi)、酮類(lèi)、醇類(lèi)、酯類(lèi)、苯類(lèi)和雜環(huán)化合物等。壬醛、癸醛、2，6，10-三甲基十四烷、香葉基丙酮是山藥片中的主要風(fēng)味物質(zhì)。熱風(fēng)干燥、真空干燥、微波干燥所得山藥片中主要揮發(fā)性物質(zhì)有烴類(lèi)、苯類(lèi)和醛類(lèi)；真空冷凍干燥、聯(lián)合干燥所得山藥片主要揮發(fā)性物質(zhì)有烴類(lèi)、醛類(lèi)和酮類(lèi)。根據(jù)主成分分析法建立了山藥片香氣品質(zhì)評(píng)價(jià)模型，得出聯(lián)合干燥方式制得的山藥片的綜合得分最高，香氣品質(zhì)最好，其次為真空冷凍干燥、微波干燥、熱風(fēng)干燥、真空干燥。

2）電子鼻檢測(cè)結(jié)果表明，5 種干燥方式制得的山藥片風(fēng)味存在一定的差異，其中熱風(fēng)干燥和真空干燥所得山藥片的風(fēng)味在醇、部分芳香族化合物上具有相似性，真空冷凍干燥山藥片與其它干燥方式山藥片的風(fēng)味差異主要是含氮化合物、含硫化合物。這與GC-MS 的分析結(jié)果一致。5 種干燥方式制得的山藥片整體風(fēng)味具有較大差異。