发酵马铃薯浓汁，是由新鲜马铃薯采用低温提取和凝胶过滤层析法制备提取液过程中产生的滤渣与复合益生菌制备而来，经过发酵后马铃薯浓汁饮品不仅在营养价值方面得到了改善，同时在风味方面也有一定变化。本研究通过SPME-GC-MS技术确定出发酵前后马铃薯浓汁中的关键风味化合物，并对其进行主成分分析与聚类分析。采用雷达图对电子鼻发酵前后马铃薯浓汁中检测出的气味差异进行分析。

 

 

由表1可知3组样品中共检测出挥发性化合物57种，其中醇类22种、醛类6种、酸类4种、酯类8种、酮类9种、其他类8种。

 

醇类在FJ、HS以及WF样品中相对含量分别为26.36%、60.25%、13.32%。其中1-辛烯-3-醇、芳樟醇、α-松油醇为三组样品共有物质，芳樟醇是三组样品中相对含量最高的挥发性化合物，分别为FJ组（12%）、HS组（13.95%）、WF组（10.73%）。醛类物质在FJ、HS以及WF样品中相对含量为2.16%、1.43%、21.09%。并且WF组中醇类物质相对显著高于（P＜0.05）其它两组样品。苯甲醛、正辛醛、苯乙醛、壬醛作为三组样品共有物质。酸类物质样品FJ（1.21%）、HS（0.63%）和WF（1.53%）中相对含量并不太高，且在WF中相对含量显著高于（P＜0.05）其他两组。酯类物质主要在WF组样品中检出，相对含量为57.39%，显著高于（P＜0.05）FJ组（7.72%）与HS（1.45%）组。酮类物质在FJ和HS样品中相对含量分别为60.24%和21.72%，而WF样品中则并未检测到此类物质。其中2-壬酮为FJ于HS样品中共有且相对含量最高的物质，可以为发酵后的浓汁贡献花香与果香。其他挥发性物质在三组样品中共检出8种，其中3,5-二叔丁基苯酚为HS、FJ、WF样品共有挥发性化合物。

表1 发酵前后浓汁中挥发性风味物质含量

 

将FJ（发酵）、HS（后熟）、WF（未发酵）的浓汁样品进行GC-MS检测，挥发性化合物种类以及各类物质在样品中的占比见图1。由图1可知WF样品中共检测出5类挥发性化合物，分别为：醇（13.56%）、醛（21.48%）、酸（1.56%）、酯（58.44%）、其他（4.96%），其中主要挥发性物质为酯类；FJ样品中共检测出6类挥发性化合物，分别为醇（26.45%）、醛（2.17%）、酸（1.21%）、酯（7.75%）、酮（60.45%）、其他（1.98%），其中酮类为主要挥发性物质；HS样品中共检测出6类挥发性化合物，分别为醇（59.92%）、醛（1.42%）、酸（0.63%）、酯（1.44%）、酮（21.60%）、其他（14.99%），其中醇类为主要挥发性物质。

 

 

PCA是一种无监督的多元统计分析方法，对FJ、HS、WF样品所测得的57种挥发性物质相对含量进行PCA分析。如图2所示，PC1的贡献率为63.5%；PC2的贡献率为32.7%。两个主成分的累计贡献率为96.2%，说明此模型有效。WF、HS、FJ组样品在图中位置相距较远，由此可以说明发酵前后马铃薯浓汁中的化合物存在显著性差异。总体来看，样品组内散点分布集中，说明组内重复性比较好，样本数据具有相似性。所以采用GC-MS测定三组样品中的挥发性物质能够很好的证明马铃薯发酵前后在挥发性组分方面存在差异。PC1与葑醇（A6）、顺-9-十四碳烯醇（A16）、2-庚酮（E2）、大马士酮（E5）呈高度正相关。PC2与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）呈高度正相关。根据物质分布来看HS样品中挥发性化合物数量相较其它两组样品更为丰富，这说明经过发酵后的马铃薯浓汁在风味方面发生了明显变化。FJ阶段与WF阶段挥发性化合物数量几乎相同，其中WF样品主要挥发性化合物为醇、醛、酸、酯等，这些物质为浓汁本身提供了丰富的滋味，并且酸和醛在后期发酵过程中也为其他香气物质的形成奠定了基础。

 

 

聚类热图与动态Circos图都可以结合大量数据，以渐进色带和对应颜色标签的占比形式共同将检测得到的各挥发性化合物与三组样品的相关性直观的展现出来。结合图3、图4分析可知，在HS样品中醇类（A）物质相对含量及种类较多，其中包括芳樟醇（A4）、2-壬醇（A5）和2-十二烷醇（A12）等物质。FJ样品中酮类（E）物质相对含量与种类相较另外两组样品较多，主要包括：2-壬酮（E3）、2-十一酮（E4）等物质。WF样品中醛类（B）与酸类（C）物质占据主导，其中芳樟醇（A4）、苯乙醛（B3）等物质为浓汁本身提供了坚果香气与樱桃香气，并且酸类在其发酵过程中为其他风味物质的形成提供了前体物质。这一结果与表1及PCA分析一致。

 

在发酵前后的马铃薯浓汁中检测到多种挥发性物质，但其中只有部分物质对3组样品风味具有贡献，其余物质只是起到风味修饰作用。ROVA是评价挥发性物质对食品风味贡献的常用方法，一般认为ROVA≥1时对样品风味贡献较大，并且与食品的风味贡献呈正相关，当0.1≤ROVA＜1时在样品中对只是风味起到了修饰作用，ROAV＜0.1则对样品风味影响甚微。由表2可知，HS样品与FJ样品关键风味物质种类几乎一样，分别为14种和13种，其中2-壬酮和2-十一酮在两组样品种ROVA最大，是发酵后马铃薯浓汁中最重要的风味物质，分别呈现青草香、水果香和花香。反观WF样品中仅有7种关键风味物质，其中芳樟醇和苯乙醛是最重要的风味物质，主要贡献樱桃香、风信子香。

表2 马铃薯浓汁发酵前后关键风味物质ROAV分析结果

本实验通过对HS、FJ和WF样品中的挥发性化合物进行检测，共检测出挥发性化合物57种，其中醇类22种、醛类6种、酸类4种、酯类8种、酮类9种、其他类8种。对3组样品中挥发性化合物相对含量与种类进行PCA分析与聚类分析发现，HS组挥发性化合物数量较多，其中主要物质为芳樟醇、2-壬醇和2-十二烷醇等物质；FJ组主要挥发性化合物为2-壬酮、2-十一酮等物质；WF组挥发性化合物种类丰富，其中酸类物质与醛类物质占据主导，为后续风味物质的形成奠定了基础。通过ROAV值大小对浓汁发酵前后关键风味物质进行判定，发现HS与FJ样品中关键风味物质种类几乎一样，分别为14种和13种；反观WF样品中关键风味物质种类较少，仅有7种，这说明经过发酵后的马铃薯浓汁在关键风味物质方面具有显著性改善。