5種蔬菜中風味物質成分分析

袁華偉 尹禮國 徐洲

摘要：以5種蔬菜為原料，采用固相微萃取方法提取風味物質，然后用氣相色譜-質譜進行定性定量分析其風味物質成分，通過對萃取溫度和時間的選擇來優化其試驗條件。從蘿卜（Raphanus sativus）、豇豆（Vigna unguiculata）、白菜（Brassica chinensis）、榨菜（Brassica juncea var. tumida）、蕪菁（Brassica juncea var. megarrhiza）中分別檢測到19、21、15、7、9種風味物質。結果表明，不同的蔬菜具有不同的風味物質成分，包括酯類、萜烯類、醚類、酮類和酸類等。蘿卜、豇豆、蕪菁中的主要風味物質分別為4-（甲硫基）-3-丁烯基異硫氰酸酯、乙酸葉醇酯、異硫氰酸苯乙酯，分別占61.14%、55.00%、56.45%;白菜、榨菜中的主要風味物質為異硫氰酸烯丙酯，分別占75.97%、62.00%。研究結果可為評價蔬菜的風味提供參考，為蔬菜生產加工提供理論依據。

關鍵詞：固相微萃取;氣相色譜串聯質譜法;風味物質;蔬菜

中圖分類號： TS255.1 文獻標志碼： A 文章編號：1002-1302（2019）01-0192-05

蔬菜與人們的生活息息相關，它不僅豐富了人們的飲食生活，更成為人們攝取營養的重要途徑，也是食品加工業的原材料[1]。不同品種的蔬菜香味差異較大，蔬菜的香味可以客觀反映其成熟程度和風味特點，是評價蔬菜風味品質的重要指標[2]。蔬菜中的風味物質是由不同揮發性成分組成的混合物，主要包括酯類、醛類、酮類、醇類、萜烯類以及含硫化合物等，蔬菜散發出的香味是由其中含有的各種具有芳香氣味的化學物質共同作用的結果[3-4]。

蔬菜的風味物質是影響其香氣的重要因素，目前對蔬菜風味的研究還較少，主要是針對產品生產工藝和加工產品的風味而進行的[5-10]，缺乏對蔬菜風味的品質評定標準，不利于蔬菜的規模化種植及加工生產。研究蔬菜揮發性香氣成分及主體風味物質，不僅可以了解蔬菜生長過程的物質代謝、生長環境、施肥處理對蔬菜風味成分種類及數量的影響，而且能夠找出影響蔬菜感官品質的內在因素[11]。這對提高蔬菜產品的質量和確定蔬菜的加工工藝都具有十分重要的意義。

對食品風味物質成分的分析較為常用的方法為頂空固相微萃取-氣質聯用方法[12-13]。固相微萃取（SPME）技術是一種新型的無溶劑樣品前處理技術，集萃取、濃縮、解吸于一體，可方便地與氣相色譜質譜聯用，能快速對各種試驗材料中揮發性成分進行高效提取且操作簡單，易與其他分析儀器聯用，是一種綠色、高效的樣品前處理技術，能夠快速、高效地進行樣品的提取、分離和分析[14-15]。固相微萃取已經被廣泛應用于雪里蕻[16]、韭菜[17]等不同植物樣品中香氣成分的分析。為了探索蘿卜、豇豆、白菜、榨菜、蕪菁等幾種蔬菜的獨特香氣成分，從風味化學角度解釋其香氣成分差異，本研究使用頂空固相微萃取結合氣相色譜-質譜（HS-SPME GC-MS）對5種蔬菜的香氣成分進行提取分析和鑒定，旨在通過分析它們的主要風味物質，找出不同蔬菜品種中的特征香氣成分，為評價蔬菜的風味提供參考，以及為蔬菜的生產加工提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

蘿卜（Raphanus sativus）、豇豆（Vigna unguiculata）、白菜（Brassica chinensis）、榨菜（Brassica juncea var. tumida）、蕪菁（Brassica juncea var. megarrhiza）均由四川省宜賓市翠屏區綠野蔬菜種植專業合作社提供。要求樣品新鮮、無腐爛變質，運送至實驗室后，洗凈晾干備用。

1.2 儀器與設備

5975C-7890A氣相色譜-質譜聯用儀（美國安捷倫公司）;65 μm PDMS/DVB（聚二甲基硅氧烷/二乙烯基苯）萃取頭，15 mL頂空鉗口樣品瓶，手動SPME進樣器（Supleco公司）;恒溫加熱磁力攪拌器78HW-1（浙江杭州儀表電機有限公司）。

1.3 試驗方法

1.3.1 頂空固相微萃取 樣品處理：稱取2.00 g搗碎的蔬菜，放入頂空樣品瓶中，加入5 mL超純水并搖勻，放置于恒溫磁力攪拌器上，在不同溫度下水浴20 min，將萃取針放入樣品瓶中，在不同溫度條件下萃取不同的時間，然后把萃取頭退回，拔出萃取針。平衡與萃取過程中均進行磁力攪拌，攪拌速度為100 r/min。將萃取針插入氣相色譜儀進樣口，推出纖維頭，250 ℃熱解析5 min后，開始進行分析，老化萃取頭 20 min 后拔出萃取針。

萃取溫度的選擇：分別在40、45、50、55、60 ℃條件下萃取，經GC-MS檢測后通過比較色譜峰的總面積和數量確定最佳萃取溫度。

萃取時間的優化：在最優溫度條件下分別萃取10、15、20、25、30 min，經GC-MS檢測后通過比較色譜峰的總面積和數量確定最佳萃取時間。

1.3.2 GC-MS檢測 色譜條件：色譜柱為HP-5MS[5% Phenyl Methyl Silox（苯基-甲基聚硅氧烷），30 m×0.25 mm，0.25 μm]彈性石英毛細管柱。初始溫度為40 ℃，保持 3 min，5 ℃/min升溫至100 ℃，3 ℃/min升溫至175 ℃，10 ℃/min 升溫至215 ℃，保持 10 min，不分流。氣化室溫度為250 ℃。

質譜條件：電子轟擊離子源（EI），電子能量為70 eV，離子源溫度為230 ℃;接口溫度為250 ℃。質量掃描范圍：m/z為 35～400。

1.4 定性定量分析

定性：選擇NIST 11.L質譜數據庫對各色譜峰進行定性分析，篩除匹配度小于80%的物質，選擇匹配度最高的物質作為定性結果。通過CAS（美國化學會的下設組織化學文摘社）號在www.ichemistry.cn網站上查詢中英文名稱。

定量：用峰面積歸一化法確定不同原料中各化合物的相對百分比。

2 結果與分析

2.1 頂空固相微萃取條件的優化

2.1.1 萃取溫度的選擇 不同萃取溫度條件下5種蔬菜混合樣色譜分析結果如圖1所示。萃取溫度低于50 ℃時，色譜峰數量較少，這可能是蔬菜中的揮發性成分揮發速度慢導致的。萃取溫度升高時，萃取峰的數量也低于50 ℃條件下的有效峰數量，可能是溫度過高導致揮發性物質在萃取頭涂層中吸附量下降導致的。溫度對萃取頭的萃取效果有雙重影響，溫度升高時，有利于分析物在基質中的擴散，從而縮短萃取時間，但升高溫度也會使分析物在涂層中的分配系數降低，導致吸附量減小，影響萃取頭的靈敏度。在50 ℃條件下的萃取峰數量最多，色譜圖的總面積也最大，說明蔬菜的風味物質在50 ℃條件下的萃取效果最佳。因此，選擇50 ℃作為蔬菜香氣成分的萃取溫度。

2.1.2 萃取時間的選擇 5種蔬菜的混合樣在50 ℃條件下萃取不同的時間，其色譜分析結果如圖2所示。隨著萃取時間的增加，萃取峰面積增加，有效峰數量也增加，當萃取時間超過20 min時，萃取峰面積開始減小，但對有效峰數量影響不大。因此，選擇20 min作為蔬菜風味成分的萃取時間。

2.2 5種蔬菜揮發性風味物質的總離子流圖

通過對蘿卜、豇豆、白菜、榨菜、蕪菁的風味物質成分進行分析，其GC-MS總離子圖譜見圖3。可以看出，5種蔬菜揮發性風味物質的總離子流圖有明顯的差別，其保留時間和有效峰數量都有明顯的不同，表明不同的蔬菜含有的揮發性風味物質有所不同。

2.3 5種蔬菜的風味物質成分

2.3.1 蘿卜的風味物質成分及其相對含量 由表1可知，從蘿卜中共檢測到19種風味物質成分，分別屬于酯類、醇類、醚類、烷類、腈類、酸類和醛類。酯類化合物有10種，占總量的73.93%，主要有4-（甲硫基）-3-丁烯基異硫氰酸酯（61.14%）、異硫氰酸己酯（3.53%）、異硫氰酸戊酯（2.68%）、3-（甲基硫代）苯基異硫氰酸酯（2.01%）。醇類有2種，占總量的14.78%，分別為2，3-二甲基-3-己醇（10.66%）、甲硫醇（4.12%）。醚類有2種，占總量的 3.99%，分別為二甲基二硫醚（3.52%）、二甲基三硫醚（0.47%）。烷類有2種，占總量的1.01%。腈類、酸類、醛類各1種，分別為3-甲基-β-氧代-2-吡啶丙腈（4.69%）、棕櫚酸（1.18%）、壬醛（0.42%）。

2.3.2 豇豆的風味物質成分及其相對含量 由表2可知，從豇豆中共檢測到21種風味物質成分，分別屬于酯類、烯烴類、酮類、酸類、醛類和醇類。酯類化合物有9種，占總量的 89.80%，主要有乙酸葉醇酯（55.00%）、（Z）-己酸-3-己烯酯（14.67%）、乙酸己酯（13.34%）、己酸己酯（5.63%）。烯烴類有3種，占總量的3.16%，分別為β-沒藥烯（1.09%）、α-姜黃烯（1.21%）、β-倍半水芹烯（0.86%）。酮類有4種，占總量的2.38%，主要有3-辛酮（1.39%）、Ar- 姜黃酮（0.60%）、β-姜黃酮（0.28%）。酸類有2種，占總量的1.32%，分別為2，3-二甲基-2-丁烯酸（1.10%）、棕櫚酸（0.22%）。醇類有2種，占總量的3.11%，分別為1-辛烯-3-醇（2.08%）、3-丁烯-2-醇（1.03%）。醛類有1種，為棕櫚醛（0.36%）。

2.3.3 白菜的風味物質成分及其相對含量 由表3可知，從白菜中共檢測到15種風味物質成分，分別屬于酯類、萜烯類、酮類和酸類。硫氰酸酯類有8種，占總量的98.68%，主要有異硫氰酸烯丙酯（75.97%）、異硫氰酸丁酯（8.42%）、異硫氰酸環丙酯（5.21%）。乙酯類有2種，分別為棕櫚酸乙酯（0.20%）、 亞麻酸乙酯（0.30%）。烯類化合物有3種，均為倍倍半萜烯類，占總量的0.56%，分別為α-姜黃烯（0.24%）、α-雪松烯（0.18%）、β-倍半水芹烯（0.14%）。酮類和酸類各有1種，分別為β-紫羅蘭酮（0.17%）和棕櫚酸（0.062%）。

2.3.4 榨菜的風味物質成分及其相對含量 由表4可知，從榨菜中共檢測到7種風味物質成分，除1種醚類外，其余屬于酯類。榨菜的主要揮發性成分是異硫氰酸酯類，為影響榨菜風味的主要物質，占總量的99.82%，主要有異硫氰酸烯丙酯（62.00%）、異硫氰酸苯乙酯（30.31%）、異硫氰酸環丙酯（4.21%）。其他物質有二甲基三硫醚（0.13%）。

2.3.5 蕪菁的風味物質成分及其相對含量 由表5可知，從蕪菁中檢測到9種風味物質成分，分別屬于酯類、肟類、腈類。

硫氰酸酯類有5種，占總量的99.76%，主要有異硫氰酸苯乙酯（56.45%）、異硫氰酸烯丙酯（39.46%）。其他物質有（4-甲氧基苯基）-氧代-乙醛肟（0.19%）、苯代丙腈（0.09%）、棕櫚酸乙酯（0.013%）。

3 討論與結論

蔬菜的風味物質不僅與本身的品種密切相關，還與蔬菜中的微生物及體內酶類的作用有關，生長環境、施肥處理也會造成蔬菜風味成分種類及數量的變化，形成不同的風味差別。

通過對5種蔬菜的風味物質成分進行測定，發現其種類和數量差異較大。蘿卜、白菜、榨菜、蕪菁中含量最高的是異硫氰酸酯類，蘿卜中為4-（甲硫基）-3-丁烯基異硫氰酸酯，白菜和榨菜中為異硫氰酸烯丙酯，蕪菁中為異硫氰酸苯乙酯，說明異硫氰酸酯類對這4種蔬菜的風味影響較大。而豇豆中風味物質成分含量最高的是乙酸葉醇酯，其次為（Z）-己酸-3-己烯酯、乙酸己酯，這些酯類物質具有特殊的香氣，對豇豆的風味影響很大。異硫氰酸酯類物質具有辛辣味;醛類物質具有奶酪香、果香味等特殊香氣;酮類物質具有甘草氣味;萜烯類物質能夠賦予蔬菜清香氣味。醛類、酮類和萜烯類物質含量雖然低，但對蔬菜的風味具有重要影響，所有這些物質組合在一起構成了蔬菜的獨特風味。

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