傳統(tǒng)四川泡菜中揮發(fā)性成分分析*

徐丹萍，蒲彪，陳安均，卓志航，楊嵐清，張楠

1(四川農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，四川雅安，625014) 2(四川農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院，四川雅安，625014)

傳統(tǒng)泡菜在中國(guó)歷史悠久，人均消費(fèi)量大，風(fēng)味獨(dú)特，揮發(fā)性成分多樣，其種類及含量除了受到微生物種類和數(shù)量、發(fā)酵時(shí)間、發(fā)酵溫度、發(fā)酵方式等因素的影響［1-2］，與泡菜原料種類關(guān)系密切。目前，對(duì)自然發(fā)酵泡菜、純種發(fā)酵泡菜的揮發(fā)性成分種類及差異研究相對(duì)較多［3-4］，而對(duì)四川傳統(tǒng)老泡菜水發(fā)酵泡菜研究相對(duì)欠缺。研究不同原料泡菜中揮發(fā)性成分種類及差異，對(duì)于四川泡菜風(fēng)味的后續(xù)深入研究具有一定意義。

本實(shí)驗(yàn)采用頂空固相微萃取(HS-SPME)結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(GC-MS)技術(shù)對(duì)不同原料的傳統(tǒng)四川泡菜中揮發(fā)性成分進(jìn)行檢測(cè)，并采用主成分分析法(PCA)對(duì)揮發(fā)性成分的差異性進(jìn)行分析。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

蘿卜(A)、芥菜(B)、甘藍(lán)(C)、黃瓜(D)、芹菜(E)，均購(gòu)于當(dāng)?shù)剞r(nóng)貿(mào)市場(chǎng)。選擇新鮮、色澤正、無(wú)蟲(chóng)害、無(wú)腐爛的蔬菜作為原料。

老泡菜水，來(lái)自于本實(shí)驗(yàn)室，已培養(yǎng)2年、各指標(biāo)相對(duì)穩(wěn)定。

1.2 儀器與設(shè)備

Agilent 7890A-5975C氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀［配有HP-5MS彈性石英毛細(xì)管柱(30 m×0.25 mm，0.25 μm)］，美國(guó)安捷倫公司;Supleco固相微萃取裝置(65 μm DVB/PDMS)，美國(guó) Supelco 公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品處理

蔬菜原料經(jīng)整理、清洗、瀝干、切分、殺菌之后裝入5 L陶土壇，蔬菜和老泡菜水以1∶3的質(zhì)量比加入老泡菜水，密封發(fā)酵。

當(dāng)泡菜酸度達(dá)到0.5%后，取出，進(jìn)行感官評(píng)價(jià)及揮發(fā)性成分檢測(cè)。

1.3.2 感官評(píng)價(jià)

10名經(jīng)過(guò)感官品評(píng)培訓(xùn)和訓(xùn)練的感官評(píng)價(jià)人員從視覺(jué)、嗅覺(jué)、味覺(jué)和口感4個(gè)方面對(duì)不同原料的泡菜進(jìn)行感官評(píng)分。感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如表1。

1.3.3 揮發(fā)性物質(zhì)檢測(cè)

取切碎后的樣品5g于15 mL頂空進(jìn)樣瓶中，密封。43℃水浴加熱30 min后，將萃取頭插入到頂空進(jìn)樣瓶中吸附30 min。拔出萃取頭插入到GC-MS儀氣相色譜進(jìn)樣口，250℃條件下解析5 min。

1.3.4 GC-MS分析條件

色譜條件:色譜柱為HP-5MS(30 m×0.25 mm，0.25 μm)彈性石英毛細(xì)管柱;柱溫程序升溫參考Tripathi［5］等的方法并作優(yōu)化:初始溫度36℃，保持3 min，15℃/min升至190℃，保持1 min，5℃/min升至230℃，保持5 min;不分流。

表1 泡菜感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory evaluation standards of Paocai

質(zhì)譜條件:電子轟擊離子源(EI)，電子能量70 eV，離子源溫度230℃，接口溫度280℃，質(zhì)量掃描范圍:m/z 50～550 amu。

1.3.5 數(shù)據(jù)處理

定性:檢測(cè)的未知化合物與NIST.11 library相匹配，對(duì)匹配度大于800(最大值為1 000)的鑒定結(jié)果予以確認(rèn);利用C7～C30作為混標(biāo)計(jì)算各化合物的保留指數(shù)(retention index，RI)，結(jié)合文獻(xiàn)報(bào)道對(duì)化合物進(jìn)行定性。

定量:以峰面積歸一化法確定不同原料中各化合物的相對(duì)含量。

對(duì)得到的揮發(fā)性成分采用SPSS統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行主成分分析(principal component analysis，PCA)［6］，通過(guò)綜合分值的高低對(duì)不同原料泡菜揮發(fā)性物質(zhì)差異進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 泡菜感官評(píng)價(jià)結(jié)果

對(duì)不同原料的泡菜進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，評(píng)分結(jié)果如表2。

表2 泡菜感官評(píng)分結(jié)果Table 2 Sensory evaluation of Paocai

從表2中可以看出樣品的感官評(píng)分結(jié)果從大到小依次是:C、B、A、D、E，即以甘藍(lán)、芥菜和蘿卜為原料的泡菜風(fēng)味相對(duì)較好。

2.2 不同原料泡菜揮發(fā)性成分檢測(cè)結(jié)果

不同原料泡菜中揮發(fā)性物質(zhì)種類及相對(duì)含量檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。

表3 不同原料泡菜中揮發(fā)性成分及相對(duì)含量測(cè)定結(jié)果Table 3 Volatile components and their relative contents in Paocai of different raw materials

注:“-”表示未檢出，“MS”表示利用數(shù)據(jù)庫(kù)比對(duì)鑒定，“RI”表示通過(guò)計(jì)算化合物保留指數(shù)與文獻(xiàn)報(bào)道比對(duì)鑒定。

5種原料泡菜中共檢出化合物80種，其中酯類14種、醛類17種、酮類4種、醇類10種、烷烴類5種、萜類16種、芳香族化合物8種、含硫化合物2種、雜環(huán)化合物4種。

泡蘿卜中檢出化合物共38種，其中酯類9種、萜烯類8種、醛類6種、芳香族化合物5種、醇類4種、烷烴類3種、含硫化合物2種、雜環(huán)化合物1種，未檢出酮類物質(zhì)。酯類(69.572%)相對(duì)含量最高，其中1-異硫代氰酸丁酯、異硫氰酸乙酯的相對(duì)含量在10%以上，可能對(duì)泡蘿卜風(fēng)味具有重要影響。張冬梅［7］研究對(duì)泡蘿卜中揮發(fā)性成分進(jìn)行檢測(cè)分析，得到了酯類成分含量最高的結(jié)論。

泡芥菜中檢出化合物共23種，其中醛類7種、酯類6種、醇類4種，萜類、芳香族化合物各2種，酮類、雜環(huán)化合物各1種，未檢出烷烴類化合物。酯類(90.208%)相對(duì)含量最高，其中異硫氰酸烯丙酯、異硫氰酸苯乙酯的相對(duì)在10%以上。徐俐［8］等對(duì)高鹽腌制芥菜揮發(fā)性成分分析，發(fā)現(xiàn)硫甙降解產(chǎn)物是主要的揮發(fā)性成分，其中異硫氰酸烯丙酯相對(duì)含量最高，與本試驗(yàn)得到的結(jié)果相似。

泡甘藍(lán)中檢測(cè)出化合物共24種，其中醇類6種、酯類5種、醛類4種、芳香族化合物3種、酮類2種，烷烴類、萜類、含硫化合物和雜環(huán)化合物個(gè)1種。酯類(65.769%)相對(duì)含量最高，是十字花科植物的主要揮發(fā)性成分［9］，相對(duì)含量在10%以上的物質(zhì)是異硫氰酸烯丙酯和異硫氰酸苯乙酯。

泡黃瓜中檢測(cè)出化合物共22種，其中醛類11種，醇類、烷烴類、萜類、芳香族化合物各2種，酯類、酮類、雜環(huán)化合物各1種。醛類(91.638%)相對(duì)含量最高，其中反式-2，6-壬二醛的相對(duì)含量達(dá)到83.370%，這種物質(zhì)也是黃瓜的特征性風(fēng)味物質(zhì)［10］。

泡芹菜中檢測(cè)出化合物共24種，其中萜類12種、芳香族化合物5種，醛類、酮類、雜環(huán)化合物各2種，醇類1種，未檢出酯類、烷烴類及含硫化合物。萜類(89.139%)化合物相對(duì)含量最高，右旋萜二烯、γ-萜品烯相對(duì)含量大于10%。楊敏［11］對(duì)芹菜原料進(jìn)行SPME-GC/MS研究發(fā)現(xiàn)，芹菜中含有較多的烯烴成分(尤其是萜烯類)。泡芹菜中的萜烯類可能主要來(lái)源于芹菜原料。

對(duì)5種不同原料的泡菜中揮發(fā)性物質(zhì)相對(duì)含量進(jìn)行比較，泡芥菜中酯類成分相對(duì)含量最高，達(dá)到90.208%;泡黃瓜中醛類、雜環(huán)化合物相對(duì)含量最高，達(dá)到91.638%、0.713%;泡甘藍(lán)中酮類、醇類、芳香族化合物相對(duì)含量最高，為 2.768%、7.405%和11.255%;泡蘿卜中烷烴類、含硫化合物相對(duì)含量最高，為1.877%、5.740%;泡芹菜種萜類相對(duì)含量最高，達(dá)到89.139%。

5種原料的泡菜中檢測(cè)出的酯類化合物主要為異硫氰酸酯，異硫氰酸酯具有辛辣味味，閾值低。蘿卜、芥菜、甘藍(lán)泡菜中的部分硫氰酸酯類成分來(lái)自于蔬菜原料［9］，部分來(lái)自于微生物及酶類作用。5種不同原料泡菜種檢測(cè)出酯類成分差異巨大，說(shuō)明泡菜原料種類對(duì)風(fēng)味影響較大;醛類分為飽和和不飽和醛，一般烯醛有奶酪香、果香味，飽和醛味道辛辣刺激［13］。醛類的微量存在即對(duì)風(fēng)味具有重要影響，因此醛類是構(gòu)成泡菜獨(dú)特風(fēng)味的重要成分;酮類具有甘草氣息，2-壬酮等酮類成分能夠賦予泡菜清香氣味［14］;醇類具有香甜花香味，雖然閾值高，然而醇類的存在對(duì)酯類、醛類等成分的生產(chǎn)不可或缺;烷烴類一般閾值高、對(duì)風(fēng)味貢獻(xiàn)小，不是泡菜主體風(fēng)味成分;萜類廣泛存在于植物體內(nèi)，閾值低，具有特殊氣味，被用于香料合成等方面［15］。泡蘿卜和泡芹菜中檢出的4-萜烯醇、α-松油醇、芳樟醇等萜醇類物質(zhì)呈現(xiàn)獨(dú)特的香味，對(duì)泡菜風(fēng)味貢獻(xiàn)大［16］;分子中含有苯環(huán)的化合物一般具有芳香氣味。本實(shí)驗(yàn)中檢出的含有苯環(huán)的芳香族化合物數(shù)量最多，說(shuō)明其對(duì)泡菜風(fēng)味的形成具有重要影響。苯甲醛、苯乙醛等具有玫瑰花香、蜂蜜香，可能來(lái)源于泡菜乳酸菌對(duì)氨基酸的代謝［17］。含硫化合物中二甲基二硫和二甲基三硫閾值低，是泡菜的主體風(fēng)味之一［18］;雜環(huán)化合物也具有較低的閾值，其中吡嗪、呋喃等具有堅(jiān)果香等溫和的香味，雜環(huán)化合物的存在對(duì)泡菜整體風(fēng)味的形成具有協(xié)同作用［19］。

甘藍(lán)、芥菜、蘿卜是四川地區(qū)常用的泡菜原料，以這三種蔬菜作為原料的泡菜感官評(píng)分相對(duì)較高。異硫氰酸戊酯、異硫氰酸苯乙酯、苯甲醛、壬醛、癸醛、右旋萜二烯、萘是泡甘藍(lán)、泡芥菜和泡蘿卜的共有成分，說(shuō)明這7種揮發(fā)性物質(zhì)是形成泡菜獨(dú)特風(fēng)味的重要物質(zhì)。

3 結(jié)論

HS-SPME結(jié)合GC-MS能夠較好地對(duì)四川泡菜中揮發(fā)性成分進(jìn)行檢測(cè)。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)對(duì)5種不同原料的泡菜揮發(fā)性成分進(jìn)行檢出分析，共得到揮發(fā)性成分80種，不同原料泡菜之間揮發(fā)性成分差異較大。酯類、醛類、酮類、醇類、萜類、芳香族化合物、含硫化合物及雜環(huán)化合物對(duì)泡菜風(fēng)味形成具有重要影響。其中酯類是泡蘿卜、泡芥菜和泡甘藍(lán)中的特征性揮發(fā)性成分，醛類、萜烯類分別是泡黃瓜、泡芹菜的特征性揮發(fā)性成分。異硫氰酸戊酯、異硫氰酸苯乙酯、苯甲醛、壬醛、癸醛、右旋萜二烯和萘是形成四川泡菜獨(dú)特風(fēng)味的重要揮發(fā)性物質(zhì)。

［1］ 顧金華.泡菜微生態(tài)研究及優(yōu)良接種劑的研制［D］.南京:南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，2011.

［2］ 周相玲，胡安勝，王彬，等.人工接種泡菜與自然發(fā)酵泡菜風(fēng)味物質(zhì)的對(duì)比分析［J］.中國(guó)釀造，2011(1):159-160.

［3］ 朱文嫻，周相玲，張惠，等.人工接種泡菜的風(fēng)味研究［J］.食品工業(yè)科技，2007，28(11):108-110.

［4］ 蔣麗，王雪瑩，楊洲，等.自然發(fā)酵與接種發(fā)酵泡菜香氣成分分析［J］.食品科學(xué)，2011，32(22):276-279.

［5］ Tripathi J，Chatterjee S，Gamre S，et al.Analysis of free and bound aroma compounds of pomegranate(Punica granatum L.)［J］.LWT-Food Science and Technology，2014，59(1):461-466.

［6］ 袁志發(fā).多元統(tǒng)計(jì)分析［M］.北京:科學(xué)出版社，2009:219-241.

［7］ 張冬梅.接種發(fā)酵蘿卜及揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的研究［D］.武漢:華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，2011.

［8］ 徐俐，胡伯凱，吳康云，等.八種高鹽腌制芥菜揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的對(duì)比分析［J］.食品與機(jī)械，2013，29(5):10-14.

［9］ Mithen R，Armah C，Traka M.Cruciferous vegetables and biological activity of isothiocyanates and indoles［M］.Netherlands:Springer Netherlands，2011:1-30.

［10］ Cho M J，Buescher R.Degradation of cucumber flavor aldehydes in juice［J］.Food Research International，2011，44(9):2 975-2 977.

［11］ 楊敏.SPME-GC/MS聯(lián)用技術(shù)在部分蔬菜揮發(fā)性成分分析中的應(yīng)用研究［D］.蘭州:甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)，2008.

［12］ 鐘成，黃奕雯，賈士儒，等.基于主成分分析、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)啤酒感官評(píng)價(jià)的預(yù)測(cè)［J］.食品與發(fā)酵工業(yè)，2013，39(3):48-51.

［13］ Adams T B，Lucas Gavin C，Taylor S C，et al.The FEMA GRAS assessment of α，β-unsaturated aldehydes and related substances used as flavor ingredients［J］.Food and Chemical Toxicology，2008，46(9):2 935-2 967.

［14］ WANG K，Arntfield S D.Binding of carbonyl flavours to canola，pea and wheat proteins using GC/MS approach［J］.Food Chemistry，2014，157(15):364-372.

［15］ Tackenberg M W，Marmann A，Thommes M，et al.Orange terpenes，carvacrol and α-tocopherol encapsulated in maltodextrin and sucrose matrices via batch mixing［J］.Journal of Food Engineering，2014，135:44-52.

［16］ 王金菊，崔寶寧，張治洲.泡菜風(fēng)味形成的原理［J］.食品研究與開(kāi)發(fā)，2008，29(12):163-166.

［17］ G?nzle M，Gobbetti M.Physiology and Biochemistry of Lactic Acid Bacteria［M］.New York:Springer US，2013:194-198.

［18］ 陳功，張其圣，余文華，等.四川泡菜揮發(fā)性成分及主體風(fēng)味物質(zhì)的研究(二)［J］.中國(guó)釀造，2010(12):19-23.

［19］ Ozolina V，Kunkulberga D，Cieslak B，et al.Furan derivatives dynamic in rye bread processing［J］.Procedia Food Science，2011(1):1 158-1 164.