固相萃取- 氣質(zhì)法測(cè)定超高壓處理泡菜風(fēng)味物質(zhì)

杜喜玲

（鶴壁職業(yè)技術(shù)學(xué)院，鶴壁綠色食品深加工與檢測(cè)中心，河南 鶴壁 458030）

泡菜不僅口感脆嫩芳香、酸鮮純正、解膩開胃，促進(jìn)消化，而且還含有許多特殊的芳香風(fēng)味物質(zhì)，還有許多對(duì)人體健康有益的生理功效，如凈腸和抑菌作用、防癌和抗癌作用、預(yù)防心血管疾病等功效[1-2]，深受眾多消費(fèi)者的喜愛。超高壓技術(shù)是近年研究比較多的一項(xiàng)非熱力殺菌技術(shù)，主要用水或油為介質(zhì)，控制壓力在100～1 000 MPa。在這樣高壓下，細(xì)胞受到壓力作用變形，細(xì)胞壁脫離細(xì)胞質(zhì)膜而變厚，在肉類、乳品、蛋類及果蔬制品中已有廣泛的應(yīng)用[3-5]。郭曉暉等人[6]研究了超高壓對(duì)草莓風(fēng)味成分的影響，結(jié)果表明，受超高壓作用后的草莓風(fēng)味物質(zhì)（如己酸乙酯、丁酸甲酯、2,5 - 二甲基- 4 -羥基- 3（2H）- 呋喃酮等） 含量增加明顯。弓志青等人[7]的研究結(jié)果顯示，即食板栗仁特征風(fēng)味物質(zhì)能夠很好地保存，但是還有其他風(fēng)味物質(zhì)發(fā)生變化。劉辰等人[8]研究結(jié)果表明，蘿卜中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)主要包括醇類、醛類、醚類、酯類等物質(zhì)，蘿卜風(fēng)味物質(zhì)具有極大的開發(fā)價(jià)值。章獻(xiàn)等人[9]研究韓國(guó)泡菜中風(fēng)味物質(zhì)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，頂空固相微萃取- 氣質(zhì)色譜聯(lián)用方法可以很好地檢測(cè)泡菜中的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)。然而，超高壓處理技術(shù)在泡蘿卜風(fēng)味物質(zhì)的研究上相對(duì)較小，主要針對(duì)不同時(shí)間不同壓力下超高壓處理對(duì)泡蘿卜的風(fēng)味物質(zhì)的影響進(jìn)行研究。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

工業(yè)化自然發(fā)酵泡菜泡蘿卜，市售。

QP2010 型氣相色譜- 質(zhì)譜聯(lián)儀、Rtx-5MS 型（30 m×0.25 mm×0.25 μm） 彈性石英毛細(xì)管柱，島津國(guó)際貿(mào)易有限公司產(chǎn)品；固相微萃取裝置（手動(dòng)進(jìn)樣柄、65 μm DVB/PDMS 纖維頭、萃取瓶），安捷倫科技公司產(chǎn)品；HPP600MPa/1-10L 型超高壓設(shè)備，包頭科發(fā)高壓科技有限責(zé)任公司產(chǎn)品；SW-CJ-2FD 型超凈工作臺(tái)，東莞市正藍(lán)精密儀器有限公司產(chǎn)品。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 原料的預(yù)處理

在0.1 MPa 下真空下，將購(gòu)買的泡蘿卜切成1 mm的小粒混合后，稱取25.000 g 放入8 cm×12 cm 包裝袋封袋，隨后在冰箱于4 ℃冷藏備用。

1.2.2 超高壓處理

從冰箱中拿出分裝好的泡菜冷卻至室溫，然后進(jìn)行超高壓處理（用水作為介質(zhì)，以50 MPa/min 速度增加壓強(qiáng)，維持1～2 s 卸壓時(shí)間） 在250，350，450 MPa超高壓作用10 min 和20 min 后在冰箱中冷藏備用。

1.2.3 頂空固相微萃取[10]

從冰箱中取適量處理泡菜7.000 g，放入15 mL頂空固相微萃取瓶中待測(cè)。

1.2.4 GC/MS 條件[10]

（1） 色譜條件。初溫35 ℃，保持5 min，2 ℃/min上升到 80 ℃、5 ℃/min 上升到 110 ℃、15 ℃/min 上升到220 ℃，再以3 ℃/min 上升到250 ℃，保持10 min，用時(shí)71.268 min。

（2） 質(zhì)譜條件。離子源溫度230 ℃，放射電流150 μA，電子能量70 eV，傳輸線溫度280 ℃，質(zhì)子掃描范圍30～200 aum。

1.2.5 定性、定量分析

（1） 定性分析。利用質(zhì)譜結(jié)果和保留指數(shù)定性，通過(guò)計(jì)算機(jī)檢索與NIST.11 提供的標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜對(duì)照，根據(jù)匹配度，并結(jié)合已有的文獻(xiàn)進(jìn)行定性分析。

（2） 定量分析。根據(jù)面積歸一法定量分析泡蘿卜中各種風(fēng)味物質(zhì)的相對(duì)含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同超高壓處理泡菜風(fēng)味物質(zhì)的GC-MS 總離子流色譜圖

采用SPME 富集樣品的風(fēng)味物質(zhì)，再用GC-MS對(duì)風(fēng)味成分進(jìn)行分析。

250 MPa，10 min 泡蘿卜風(fēng)味物質(zhì)GC-MS 總離子流圖見圖1，250 MPa，20 min泡蘿卜風(fēng)味物質(zhì)GC-MS 總離子流圖見圖2，350 MPa，10 min泡蘿卜風(fēng)味物質(zhì)GC-MS總離子流圖見圖3，350 MPa，20 min泡蘿卜風(fēng)味物質(zhì)GC-MS 總離子流圖見圖4，450 MPa，10 min泡蘿卜風(fēng)味物質(zhì)GC-MS 總離子流圖見圖5，

圖1 250 MPa，10 min 泡蘿卜風(fēng)味物質(zhì)GC-MS 總離子流圖

圖2 250 MPa，20 min 泡蘿卜風(fēng)味物質(zhì)GC-MS 總離子流圖

圖3 350 MPa，10 min 泡蘿卜風(fēng)味物質(zhì)GC-MS 總離子流圖

圖4 350 MPa，20 min 泡蘿卜風(fēng)味物質(zhì)GC-MS 總離子流圖

圖5 450 MPa，10 min 泡蘿卜風(fēng)味物質(zhì)GC-MS 總離子流圖

450 MPa，20 min泡蘿卜風(fēng)味物質(zhì)GC-MS 總離子流圖見圖6。

圖6 450 MPa，20 min 泡蘿卜風(fēng)味物質(zhì)GC-MS 總離子流圖

圖1 、圖3 及圖5 是在相同的時(shí)間 10 min 下，分別采用不同的壓力所得的氣- 質(zhì)色譜總離子圖；圖2、圖4 及圖6 是在相同的時(shí)間20 min 下，分別采用不同壓力所得的氣- 質(zhì)色譜總離子圖。從氣- 質(zhì)色譜總離子圖可以看出，不同處理時(shí)間及不同處理壓力對(duì)泡蘿卜風(fēng)味物質(zhì)有不同的影響。

2.2 結(jié)果與分析

根據(jù)泡蘿卜的GC-MS 總離子流色譜圖，采用面積歸一化進(jìn)行定性與定量分析。

各種超高壓處理泡菜的風(fēng)味物質(zhì)及其相對(duì)含量見表1。

由表1 可知，超高壓處理后可以檢測(cè)出很多種風(fēng)味物質(zhì)，大大提高了泡菜的風(fēng)味及口感，主要有醇類、酯類、硫化物、酚類、醛酮類、烷烴類及酸性成分，在這些物質(zhì)中二甲基二硫醚、苯乙醇、4 -乙基苯酚的含量相對(duì)較高，占到總風(fēng)味物質(zhì)的50%以上。但是，它們受處理壓力與時(shí)間的影響也不一樣，超高壓作用壓力升高、時(shí)間延長(zhǎng)，泡菜中的風(fēng)味成分的含量也會(huì)發(fā)生變化，其中二甲基二硫醚的相對(duì)含量隨著處理壓力的升高，相對(duì)含量減少，隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)到20 min，3 種壓力下均沒有檢測(cè)出該物質(zhì)，而其余2 種物質(zhì)受到處理時(shí)間的影響較小。不同的超高壓處理壓力對(duì)泡菜中醇類易揮發(fā)物質(zhì)影響明顯，超高壓作用壓力達(dá)到250 MPa 時(shí)，風(fēng)味物質(zhì)中的醇類物質(zhì)的含量與種類明顯增加，主要是因?yàn)槌邏禾幚磉_(dá)到200 MPa 時(shí)，泡菜的細(xì)胞壁受到破壞，有利于細(xì)胞內(nèi)揮發(fā)性物質(zhì)的揮發(fā)。當(dāng)超高壓處理壓力為350 MPa 時(shí)，泡菜中的風(fēng)味物質(zhì)如醇類的種類與數(shù)量明顯減少；當(dāng)超高壓處理的壓力達(dá)到450 MPa 時(shí)，其中的醇類物質(zhì)種類與數(shù)量繼續(xù)減少，但是減少的幅度下降，主要是超高壓處理隨著處理壓力的不斷升高，部分揮發(fā)性物質(zhì)受到破壞。

表1 各種超高壓處理泡菜的風(fēng)味物質(zhì)及其相對(duì)含量

超高壓處理壓力對(duì)泡菜中酯類物質(zhì)的影響比較大，壓力升高后，酯類物質(zhì)的數(shù)量與種類都有降低，經(jīng)350 MPa 處理后的樣品中酯類只有6 種，相對(duì)含量不超3%；經(jīng)450 MPa 作用后，泡菜中的酯類物質(zhì)種類與相對(duì)含量都有下降，其中酯類物質(zhì)只有4 種，相對(duì)含量不足2%，顯然不同的超高壓作用對(duì)泡菜中酯類物質(zhì)的影響是比較明顯的，但是丁酸乙酯在壓力250 MPa，保壓20 min 時(shí)達(dá)到最高，隨后隨著壓力和時(shí)間的升高，相對(duì)含量有所減少。由此可見，超高壓處理壓力和時(shí)間對(duì)酯類的種類及相對(duì)含量有加大的影響。

醚、酚類物質(zhì)隨著超高壓處理壓力和時(shí)間的升高和延長(zhǎng)，有些物質(zhì)的相對(duì)含量有所減少，但是二甲基三硫醚對(duì)超高壓壓力的影響變化不大，可能是二甲基三硫醚的物質(zhì)穩(wěn)定性比較強(qiáng)。

醛、酮類風(fēng)味物質(zhì)隨著處理壓力升高與時(shí)間的延長(zhǎng)，種類和相對(duì)含量變化較小，但是反式- 2,4 -庚二烯醛相對(duì)含量隨著壓力和時(shí)間的增高而增加；反- 2 - 辛烯醛在壓力250 MPa，20 min 時(shí)達(dá)到最大，之后隨著壓力和時(shí)間的延長(zhǎng)，相對(duì)含量又有所減少。由此可見，大部分醛、酮類物質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定，受超高壓處理壓力與時(shí)間的影響相對(duì)較小，但是隨著壓力和時(shí)間的不斷升高和延長(zhǎng)，有些物質(zhì)的相對(duì)含量影響較少，甚至個(gè)別物質(zhì)的相對(duì)含量反而增加。

烷類物質(zhì)受超高壓處理的壓力和時(shí)間影響較大，當(dāng)壓力達(dá)到350 MPa 時(shí)，烷類物質(zhì)相對(duì)含量減少，甚至檢測(cè)不到，可能是烷類物質(zhì)受超高壓處理壓力和時(shí)間影響加大。

綜上所述，不同的超高壓處理壓力對(duì)泡菜中揮發(fā)性醇類、酯類、酚類、醛酮類、烷烴類、酸類都有不同程度的影響，經(jīng)超高壓處理后泡菜的風(fēng)味物質(zhì)無(wú)論物質(zhì)種類還是物質(zhì)的相對(duì)含量上都有大幅度提高，尤其對(duì)酯類物質(zhì)、醇類物質(zhì)、酚類物質(zhì)影響較大。當(dāng)超高壓處理壓力加大時(shí)，有些風(fēng)味物質(zhì)的含量減少甚至檢測(cè)不出來(lái)，但是酸類物質(zhì)的種類與數(shù)量影響不大。當(dāng)超高壓作用時(shí)間延長(zhǎng)后，泡菜中的風(fēng)味物質(zhì)的種類與數(shù)量也在減少，有些風(fēng)味物質(zhì)甚至檢測(cè)不出來(lái)，主要原因可能是超高壓作用時(shí)間延長(zhǎng)后會(huì)破壞物質(zhì)的結(jié)構(gòu)性質(zhì)，導(dǎo)致風(fēng)味物質(zhì)的種類與含量檢測(cè)不出來(lái)，這需要進(jìn)一步做相關(guān)的科學(xué)研究。

3 結(jié)論

（1） 不同超高壓處理泡菜時(shí)，經(jīng)250 MPa 處理的泡菜中揮發(fā)性物質(zhì)數(shù)量有比較多，有30 多種，而經(jīng)350 MPa，450 MPa 處理的泡菜中數(shù)量明顯減少，這可能是由于在250 MPa 下泡菜中部分物質(zhì)的弱化學(xué)鍵被破壞，從而產(chǎn)生新的風(fēng)味物質(zhì)；當(dāng)超高壓作用壓力達(dá)到350 MPa 和450 MPa 時(shí)，過(guò)高的壓力會(huì)使氧氣含量與溫度提高，導(dǎo)致不同的揮發(fā)性物質(zhì)之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)使揮發(fā)性物質(zhì)的種類與數(shù)量減少而檢測(cè)不出來(lái)[3-4]。

（2） 在同一超高壓作用下，作用時(shí)間越長(zhǎng)，風(fēng)味物質(zhì)的數(shù)量與種類會(huì)減少，如二甲基二硫醚在超高壓250 MPa 作用20 min 后未檢出，可能是長(zhǎng)時(shí)間的高壓處理下，二硫鍵被破壞生成其他單體后又與其他物質(zhì)形成非揮發(fā)性物質(zhì)了。研究發(fā)現(xiàn)，在超高壓250 MPa 作用10 min，二甲基二硫醚的含量有所提高；但是，在超高壓350 MPa 和450 MPa 作用10 min后，該風(fēng)味物質(zhì)的含量開始降低，可能壓力升高后對(duì)二硫鍵有一定的破壞作用，這需要進(jìn)一步做相關(guān)的研究。