不同前處理方式對泡青菜揮發性風味成分的影響

杜玫，蔡玥，賈利蓉* ，趙泓牟，黃鵬高,2

(1.四川大學 輕工科學與工程學院，成都 610065；2.四川江中源食品股份有限公司，四川 德陽 618000)

泡青菜是以芥菜作為原料的發酵蔬菜，因其風味清香、滋味酸爽，受到人們廣泛喜愛。目前，工業化生產泡青菜是將芥菜進行鹽漬、脫鹽、密封發酵，其生產周期長、發酵鹽度高、風味損失大。眾多學者對泡青菜進行了研究，主要集中在不同發酵方式、芥菜品種和殺菌方式對泡青菜品質的影響[1-2]，尚未見到有關前處理對泡青菜風味成分影響的研究。

紫外處理、熱處理和微波處理是常見的果蔬加工前處理方法。紫外線能夠穿透生物細胞膜，干擾DNA的翻譯和復制，導致細胞死亡，對果蔬表面的致病菌有一定的殺滅能力[3]。熱處理一般以水、水蒸氣或者空氣為介質進行傳熱，具有鈍化酶活性，使蛋白質變性的作用[4]，有學者認為熱處理能夠增加果蔬香味、減少苦澀味[5-6]；Berger J L等[7]研究了熱浸漬對葡萄酒發酵的影響，結果顯示熱處理后發酵得到的葡萄酒酚類物質含量更高且含有更多具有果香味的風味物質。微波處理具有熱效應和非熱效應，熱效應能夠導致蛋白質變性，影響酶活力，非熱效應通過電場作用改變細胞的膜功能，有助于胞內成分的溶出。因此，本實驗采用紫外、蒸汽、微波對小葉芥菜進行前處理，分析不同前處理方式下泡青菜發酵過程中風味成分的變化情況，為泡青菜發酵工藝的改良奠定了理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

小葉芥菜：四川江中源食品股份有限公司提供；泡菜鹽、多晶冰糖、白酒、香辛料、泡菜壇：市購；正十二烷(色譜純)：上海甄準生物科技有限公司。

1.2 儀器與設備

FA 1004型電子天平 上海良平儀器儀表有限公司；50/30 μm DVB/CAR/PDMS固相微萃取頭及配套手柄、GC-MS聯用儀 日本島津公司；Rtx-5Si MS色譜柱、25 μL微型進樣針。

1.3 試驗方法

1.3.1 泡青菜樣品制作方法

挑選新鮮、無蟲害的小葉芥菜，清洗、瀝干，分別采用紫外、蒸汽、微波進行前處理。紫外處理條件：紫外線波長254 nm，處理時間20 min，小葉芥菜與光源間隔40 cm，堆放厚度5 cm；蒸汽處理條件：小葉芥菜與蒸汽源垂直距離10 cm，熏蒸時間5 min，堆放厚度5 cm；微波處理條件為：微波功率500 W，處理時間60 s，小葉芥菜堆放厚度5 cm。將處理好的小葉芥菜放入泡菜壇中，按照1∶3的菜水比例加入泡菜水，水封發酵即可。

泡菜水的配方：每1 kg純凈水中加入60 g泡菜鹽、10 g多晶冰糖、1 g花椒、1 g八角、5 g白酒。

1.3.2 揮發性風味物質的檢測方法

SPME頂空固相萃取操作條件：取整片泡青菜用料理機進行攪碎，取3 g泡青菜碎末和2 μg/mL的正十二烷乙醇溶液5 μL置于20 mL頂空進樣瓶中密封，在40 ℃條件下平衡10 min后，將萃取頭插入進樣瓶，吸附20 min后取出萃取頭插入到氣相色譜儀進樣口，推出纖維頭，250 ℃解吸5 min。

GC條件：氦氣流速為1.0 mL/min，起始溫度為40 ℃，保持3 min；以3 ℃/min升至70 ℃；繼續以5 ℃/min升至130 ℃；再以6 ℃/min升至160 ℃，最后以10 ℃/min上升至250 ℃。

MS條件：GC-MS接口溫度250 ℃；EI離子源；電子能量70 eV；離子源溫度250 ℃；掃描范圍(m/z)40～350。

1.3.3 揮發性風味成分的定性與定量分析

定性分析：檢測的未知化合物與NIST14 Library質譜數據庫相匹配，對匹配度≥85(最大值為100)的鑒定結果，結合文獻予以定性。

定量分析：各揮發性成分的相對百分含量按峰面積歸一化計算；采用內標法進行定量，各揮發性風味物質的絕對含量按式(1)進行計算：

式中：Ci為未知化合物濃度，Si為內標物濃度，Sa為內標物峰面積，Ca為未知物峰面積。

1.3.4 數據分析

數據處理軟件采用Microsoft Excel 2010；圖片處理采用Origin 2018。

2 結果與分析

2.1 不同前處理條件下泡青菜發酵過程中風味物質鑒定結果

泡青菜的風味物質主要來源于芥菜本身、泡菜水中添加的香料以及發酵代謝產物[8]。4組泡青菜在發酵過程中一共檢測到了異硫氰酸酯類、醛類、烴類、酮類、芳香類、醇類、酸類、酚類共8類，63種風味物質，各組泡青菜的風味物質種類及濃度分別見表1～表4。

表1 對照組泡青菜揮發性風味成分分類匯總表Table 1 The classification summary table of volatile flavor components of control group pickled vegetables

續 表

由表1可知，隨著發酵時間延長，對照組泡青菜的風味物質種類逐漸增加。對照組泡青菜一共檢測到了43種風味物質，其中發酵1 d檢測出14種，發酵5 d檢測出22種，發酵9 d檢測出32種，發酵13 d檢測出34種，發酵15 d檢測出32種。從濃度來看，隨著發酵的進行，異硫氰酸酯類物質濃度大幅下降，其他各類物質濃度均逐漸升高。異硫氰酸酯類物質是十字花科植物的特征性風味物質，具有刺激催淚性和辛辣味[9]，此類物質濃度過高會造成泡青菜生青味過重，因此此類物質濃度是衡量泡青菜是否成熟的重要指標。異硫氰酸烯丙酯、3-丁烯基異硫氰酸酯、反式-2,4-庚二烯醛、反-2-十二烯醛、2-庚烯醛、右旋萜二烯、1,1,7-三甲基三環庚烷、間異丙基甲苯、橙花醇、1-壬醇是對照組泡青菜在發酵過程中濃度較大的風味物質。

表2 紫外處理組泡青菜揮發性風味成分分類匯總表Table 2 The classification summary table of volatile flavor components of UV treatment group pickled vegetables

續 表

由表2可知，紫外組泡青菜在發酵過程中一共檢測出45種風味物質，發酵1，5，9，13，15 d分別檢測出20，18，26，31，32種。在發酵過程中，異硫氰酸酯類物質濃度持續下降，烴類物質濃度持續升高，其他各類物質濃度均出現先增加后下降的趨勢。醛類、芳香類、醇類和酸類物質濃度均在發酵13 d時達到最高。異硫氰酸烯丙酯、3-丁烯基異硫氰酸酯、反式-2,4-庚二烯醛、壬醛、右旋萜二烯、2-蒎烯、間異丙基甲苯、橙花醇是紫外組泡青菜在發酵過程中濃度較大的風味物質，其中2-蒎烯是紫外組泡青菜特有的風味物質。

表3 蒸汽處理組泡青菜揮發性風味成分分類匯總表Table 3 The classification summary table of volatile flavor components of steam treatment group pickled vegetables

續 表

由表3可知，蒸汽組泡青菜在發酵過程中一共檢測出51種風味物質，發酵1，5，9，13，15 d分別檢測出21，18，29，32，39種。在發酵過程中，異硫氰酸酯類物質濃度持續下降，酯類、酮類和芳香類物質濃度持續升高，醇類和烴類物質出現先上升后下降的趨勢，而醛類物質濃度先下降后上升。異硫氰酸烯丙酯、3-丁烯基異硫氰酸酯、反式-2,4-庚二烯醛、2-十一烯醛、2-庚烯醛、右旋萜二烯、月桂烯、1,1,7-三甲基三環庚烷、間異丙基甲苯、乙酸橙花酯是在蒸汽組泡青菜發酵過程中濃度較大的風味物質。

表4 微波處理組泡青菜揮發性風味成分分類匯總表Table 4 The classification summary table of volatile flavor components of microwave treatment group pickled vegetables

續 表

由表4可知，蒸汽組泡青菜在發酵過程中一共檢測出49種風味物質，發酵1，5，9，13，15 d分別檢測出20，21，30，32，31種。在發酵過程中，異硫氰酸酯類物質濃度持續下降，烴類、酸類和芳香類物質濃度持續升高，醇類、酯類和酮類物質出現先上升后下降的趨勢，而醛類物質濃度變化和蒸汽組相同，出現先下降后上升的趨勢。異硫氰酸烯丙酯、反式-2,4-庚二烯醛、2-十一烯醛、2-庚烯醛、右旋萜二烯、月桂烯、1,1,7-三甲基三環庚烷、間異丙基甲苯、1-壬醇、L-乳酸是在微波組泡青菜發酵過程中濃度較大的風味物質。

2.2 不同前處理條件下泡青菜風味物質對比分析

各組泡青菜在發酵過程中異硫氰酸酯類物質差異較大。在發酵初期蒸汽組異硫氰酸酯類物質濃度明顯低于對照組而微波組高于對照組，其原因可能是蒸汽促進了芥菜中異硫氰酸酯類物質的揮發并且影響了芥子酶的活性，所以濃度較低；微波處理也能夠產熱，促進揮發，但其產生的空化效應會對芥菜內部結構造成損傷，導致大量異硫氰酸酯類物質生成，所以濃度略微高于對照組。紫外組的異硫氰酸酯類物質也低于對照組，其原因可能是紫外照射影響了芥子酶的活性，導致其濃度下降。

醇類、醛類和烴類物質是泡青菜發酵過程中除異硫氰酸酯類物質以外濃度差異較大的幾類物質。在發酵過程中對照、紫外、蒸汽、微波組的醇類物質濃度分別在發酵第15，13，9，9 d達到最高，其濃度分別為10.89，10.30，12.52，15.74 μg/kg。醇類物質由酵母菌發酵產生，在酵母發酵階段逐漸積累。進入乳酸發酵階段，醇類物質的生成減少，一部分醇和酸反應合成酯，導致濃度下降[10]。對比4組泡青菜醇類物質的濃度變化可知蒸汽處理和微波處理能夠有效促進酵母發酵，加快泡青菜發酵速度。醛類物質主要由不飽和脂肪酸氧化而成，具有令人愉悅的香味[11]。發酵初期蒸汽和微波組泡青菜醛類物質濃度明顯大于對照和紫外組，其原因是熱處理促進了醛類物質的產生[12]。在發酵后期2-庚烯醛和反式-2,4-庚二烯醛濃度大幅提高，這兩種醛類物質是由亞油酸和亞麻酸在脂肪氧合酶的作用下反應得到，呈綠葉清香氣味[13]。烯烴類物質往往具有特殊風味，右旋萜二烯呈甜橙和柑橘類風味，月桂烯具有令人愉快的清淡氣味[14]。對比來看，微波組、蒸汽組烯烴類物質濃度明顯高于對照組。

2.3 泡青菜發酵過程中的特征風味物質分析

通過泡青菜樣品風味成分的定量結果并結合文獻及書籍找到各物質香氣閾值，計算出各香氣的OAV值，各發酵階段OAV值>1的香氣成分及其香氣活力值見表5。

表5 泡青菜特征香氣成分及香氣活力值Table 5 The characteristic aroma compositions and odor activity values of pickled vegetables

由表5可知，各組泡青菜在發酵過程中的主體風味成分相似，泡菜的風味物質主要受發酵過程中微生物的種類及數量影響[15]，4組泡青菜主體風味成分相似可能是因為它們在同一環境下并且都采用自然發酵方式進行發酵，微生物種類差異較小。癸醛、壬醛、β-紫羅酮、乙酸橙花酯是4組泡青菜共有的主體風味成分，反式-2-壬烯醛和右旋萜二烯是蒸汽組特有的主體風味成分，反式-2,4-庚二烯醛和反-2-辛烯醛是微波組特有的主體風味成分。OAV值是衡量香氣強度的指標，OAV值越大，香氣強度越大，對總體香氣的貢獻也越大[16]。從OAV值的大小來看，4組泡青菜特征風味物質香氣強度差異較大，總體來看，微波組香氣強度最大，蒸汽組次之，紫外組香氣強度最小。

3 結論

采用頂空固相微萃取-氣相色譜-質譜法對4組泡青菜發酵過程中的風味成分進行檢測，結果發現對照、紫外、蒸汽、微波組泡青菜分別檢測到了43，45，51，49種風味物質，各類物質的變化趨勢總體上相似，均為異硫氰酸酯類物質濃度下降，其他各類物質濃度提高。通過對比發現，在發酵過程中蒸汽和微波組泡青菜的醛類、醇類和烯烴類物質濃度高于對照組；癸醛、壬醛、β-紫羅酮、乙酸橙花酯是4組泡青菜共有的主體風味成分，反式-2-壬烯醛和右旋萜二烯是蒸汽組特有的主體風味成分，反式-2,4-庚二烯醛和反-2-辛烯醛是微波組特有的主體風味成分。綜上所述，蒸汽和微波處理對泡青菜發酵過程中風味物質的變化有積極的影響。