四種典型蒸煮加工方式荸薺揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)研究

李官麗，聶輝, ，黎小椿，伍淑婕，羅楊合, ,

1. 廣西康養(yǎng)食品科學(xué)與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（賀州 542899）；2. 大連工業(yè)大學(xué)食品學(xué)院（大連 116034）；3. 廣西科技大學(xué)生物與化學(xué)工程學(xué)院（柳州 545006）

我國(guó)是水生蔬菜荸薺的主產(chǎn)區(qū)，荸薺產(chǎn)量占全球的95%以上。荸薺肉質(zhì)鮮嫩多汁，清甜脆口，營(yíng)養(yǎng)豐富，風(fēng)味獨(dú)特，而且含有豐富的生物活性成分[1]，是深受人們喜愛(ài)的藥食兩用佳品。荸薺可鮮食，也可加工成罐頭、果脯等產(chǎn)品，還可以切片、切丁、磨碎后與其他食材一起烹飪，以增加食品風(fēng)味[1-2]。荸薺的風(fēng)味與食用方式、加工方式、加熱溫度和時(shí)間密切相關(guān)。荸薺煮熟后，風(fēng)味更加濃郁，口感更加香糯，但是新鮮荸薺特有的清香風(fēng)味明顯減弱。荸薺罐頭經(jīng)過(guò)削皮、預(yù)煮、裝罐、加湯、高溫滅菌等一系列加工過(guò)程，仍然保持其脆口特性，據(jù)報(bào)道這是由于荸薺果肉中的阿魏酸與果膠、木質(zhì)素發(fā)生交聯(lián)作用而保護(hù)了荸薺淀粉的直鏈和支鏈不被降解的緣故[3-4]，但是荸薺特有的風(fēng)味卻受到嚴(yán)重破壞[5]。荸薺加工過(guò)程風(fēng)味物質(zhì)的變化與其揮發(fā)性物質(zhì)的種類和含量密切相關(guān)，是消費(fèi)者和企業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。

風(fēng)味物質(zhì)檢測(cè)方法主要有氣相色譜法（GC）[6]、液相色譜法（LC）[7]、氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)（GC-MS）[8]、液質(zhì)聯(lián)用技術(shù)（LC-MS）[9]、氣相色譜-吸聞技術(shù)（GCO）[10]和電子鼻技術(shù)（EN）[11]。Nie等[12]采用LC-MS技術(shù)比較了不同蒸煮加工方式對(duì)荸薺風(fēng)味物質(zhì)的影響，研究發(fā)現(xiàn)帶皮蒸煮既可以防止荸薺風(fēng)味物質(zhì)的流失，又可以使荸薺果皮中的黃酮類和苯丙素類物質(zhì)轉(zhuǎn)移到果肉中而提升荸薺的風(fēng)味。魏連會(huì)等[13]采用GC-MS技術(shù)研究了新鮮荸薺經(jīng)變溫發(fā)酵技術(shù)熟化而成的黑荸薺的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其主要風(fēng)味成分是具有杏仁氣味的3-呋喃甲醛和具有濃郁的玉簪花香氣的苯乙醛。固相微萃取結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜（SPME-GCMS）聯(lián)用技術(shù)是一種對(duì)揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行定性定量分析的先進(jìn)技術(shù)，具有操作簡(jiǎn)單、重復(fù)性好、靈敏度高等特點(diǎn)。目前，SPME-GC-MS技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于果蔬、乳制品、酒類、茶葉、水產(chǎn)品、肉類等食品揮發(fā)性成分的分析檢測(cè)[8,10-11]。谷毅鵬等[14]采用SPMEGC-MS技術(shù)從荸薺皮粉和荸薺皮乙醚提取物分別鑒定出93和57種揮發(fā)性化合物，荸薺皮粉主要揮發(fā)性物質(zhì)為脂肪酸類和醇類，乙醚提取物主要為酯類、醇類、醚類和烷類。唐小閑等[15]采用SPME-GC-MS技術(shù)從汽蒸蓮藕片中鑒定出壬醛、癸醛、檸檬烯、棕櫚酸乙酯、辛醇、1-壬醇、香葉基丙酮等風(fēng)味物質(zhì)。目前，未見(jiàn)蒸煮加工荸薺揮發(fā)性風(fēng)味成分研究報(bào)道。李官麗等[16]在前期研究中通過(guò)感官評(píng)價(jià)和電子鼻確定了荸薺風(fēng)味最佳的蒸煮加工時(shí)間：削皮煮20 min（PC）、削皮蒸20 min（PS）、帶皮煮30 min（WPC）、帶皮蒸30 min（WPS）。此次試驗(yàn)采用SPME-GC-MS技術(shù)研究鮮荸薺（FF）和上述四種典型蒸煮加工方式荸薺揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的變化規(guī)律，期望為蒸煮加工過(guò)程荸薺風(fēng)味品質(zhì)調(diào)控提供科學(xué)參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

荸薺，購(gòu)自廣西賀州市百家福超市，挑選新鮮、無(wú)腐爛、無(wú)病蟲害、單個(gè)質(zhì)量（25.00±2.00）g為試驗(yàn)材料；氦氣（賀州華嗵實(shí)驗(yàn)儀器貿(mào)易有限公司）。

1.2 試劑與設(shè)備

MR Hei-Tec（CN）磁力攪拌器（德國(guó)Heidolph公司）；JJ 1000型電子天平（常熟市雙杰測(cè)試儀器廠）；PTX-FA110S電子天平（美國(guó)康州HZ電子科技有限公司）；C21-RT2170多功能電磁爐（廣東美的生活電器制造有限公司）；TRACE 1300-ISQQD GC-MS聯(lián)用儀（美國(guó)Agilent公司）；固相微萃取手動(dòng)進(jìn)樣手柄、20 mL固相微萃取頂空瓶、65 μm CAR/PDMS Blue（碳分子篩/聚二乙基硅氧烷）萃取針頭（美國(guó)Supelco公司）。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 樣品制備

鮮荸薺：將新鮮荸薺洗凈削皮。

削皮蒸煮：將新鮮荸薺洗凈削皮后，在電磁爐上使用普通蒸鍋蒸煮，水沸后計(jì)時(shí)，分別蒸、煮20 min。

帶皮蒸煮：將新鮮荸薺洗凈后，在電磁爐上使用普通蒸鍋蒸煮，水沸后計(jì)時(shí)，分別蒸、煮30 min。

1.3.2 SPME-GC-MS檢測(cè)條件

SPME萃取條件：將荸薺果肉破碎，迅速稱取4 g樣品置于20 mL頂空瓶，置于恒溫加熱磁力攪拌器水浴，轉(zhuǎn)速為100 r/min，將老化后的65 μm CAR/PDMS Blue萃取頭插入頂空瓶密封墊，在80 ℃頂空萃取40min取出，立即插入GC進(jìn)樣口，解析1 min。每組樣品3次平行測(cè)試。

GC條件：TG-5MS色譜柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；進(jìn)樣口溫度為250 ℃；載氣為高純度氦氣（純度≥99.999%），流速1.000 mL/min；分流方式：不分流進(jìn)樣；程序升溫：初始溫度45 ℃，保持2 min，再以4 ℃/min上升到250 ℃，保持3 min。

MS條件：電子電離源（elector ionization，EI）；電子電離能量70 eV；離子源溫度230 ℃，傳輸線溫度280 ℃，四極桿溫度150 ℃；掃描方式為全掃描監(jiān)測(cè)模式，質(zhì)量掃描范圍m/z30～500；質(zhì)譜庫(kù)為NIST11。

1.3.3 定性與定量分析

定性方法：通過(guò)人工解析并與Library-Mainlib標(biāo)準(zhǔn)譜庫(kù)相匹配，僅報(bào)道正反匹配度均超過(guò)800或有一個(gè)超過(guò)900（最大值為1 000）的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)。

定量方法：參考程華峰等[17]方法采用內(nèi)標(biāo)法定量，以2, 4, 6-三甲基吡啶（TMP）作內(nèi)標(biāo)物，按式（1）計(jì)算各揮發(fā)性物質(zhì)的含量（ng/g）。

1.3.4 風(fēng)味評(píng)價(jià)方法

用氣味活度值（Odor Activity Value，OAV）評(píng)價(jià)各化合物對(duì)總體風(fēng)味的貢獻(xiàn)，按式（2）計(jì)算OAV。

式中：C為揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的含量，ng/g；T為揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的氣味閾值，ng/g。OAV＞1表示該物質(zhì)對(duì)樣品的總體風(fēng)味貢獻(xiàn)較大，0.1＜OAV＜1表示該物質(zhì)對(duì)樣品的總體風(fēng)味有修飾作用，OAV＜0.1表示該物質(zhì)對(duì)樣品的總體風(fēng)味無(wú)實(shí)際影響[18-19]。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel 2016、SPSS Statistics 23軟件和Origin 8.5進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 荸薺揮發(fā)性物質(zhì)分析

5種荸薺樣品所含揮發(fā)性物質(zhì)檢測(cè)及分析結(jié)果見(jiàn)表1。

由表1可知，5種荸薺樣品共鑒定出110種揮發(fā)性物質(zhì)，其中FF、PC、PS、WPC、WPS鑒定出的揮發(fā)性物質(zhì)分別為65，55，61，40和52種，共有揮發(fā)性成分15種。從化合物種類看，最多的為烴類32種，其次為醇類25種、酯類20種、醛類18種、雜環(huán)及其他類8種、酮類4種、酸類3種。從化合物含量看，5種樣品中醛類含量最高，均占到各種樣品總量的40%左右，說(shuō)明荸薺的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)主要來(lái)源于醛類。與FF相比，四種典型蒸煮加工方式荸薺樣品中酮類、雜環(huán)類物質(zhì)含量升高，醇類、酯類和烴類含量均減少，說(shuō)明荸薺在蒸煮過(guò)程中揮發(fā)性物質(zhì)有一定的損失，但也有新的揮發(fā)性物質(zhì)生成，從而在不同程度上影響荸薺的風(fēng)味。

表1 荸薺揮發(fā)性物質(zhì)種類、數(shù)量及含量比較

2.2 荸薺揮發(fā)性物質(zhì)主成分分析

載荷量的大小代表主成分對(duì)揮發(fā)性物質(zhì)類別的反映程度[20-22]。由表2和表3可知：3個(gè)主成分可反映總體100%的原始信息；主成分PC1貢獻(xiàn)率為55.761%，主要與酮類、醛類呈正相關(guān)；主成分PC2貢獻(xiàn)率為27.913%，主要與酯類呈正相關(guān)關(guān)系；主成分PC3貢獻(xiàn)率為16.326%，主要與酸類呈正相關(guān)關(guān)系。上述結(jié)果說(shuō)明酮類、醛類、酯類、酸類對(duì)荸薺揮發(fā)性風(fēng)味均有一定影響，這與檢測(cè)結(jié)果一致。

表2 荸薺揮發(fā)性物質(zhì)主成分特征值及貢獻(xiàn)率

表3 荸薺揮發(fā)性物質(zhì)主成分特征向量與載荷量

2.3 荸薺揮發(fā)性風(fēng)味綜合評(píng)價(jià)

基于荸薺揮發(fā)性物質(zhì)主成分分析結(jié)果建立荸薺揮發(fā)性風(fēng)味綜合評(píng)價(jià)模型，得線性表達(dá)式：

式中：F1，F(xiàn)2和F3為三個(gè)主成分新的綜合指標(biāo)，其分值越大表示對(duì)荸薺揮發(fā)性風(fēng)味影響越大；X1～X7為七類揮發(fā)性物質(zhì)原始變量標(biāo)準(zhǔn)化后的值。將各個(gè)特征向量進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，與三個(gè)主成分的貢獻(xiàn)率做內(nèi)積，得到綜合評(píng)價(jià)函數(shù)：

根據(jù)式（3）～式（6）得到4種典型蒸煮方式荸薺揮發(fā)性風(fēng)味評(píng)價(jià)綜合得分值及排序（表4）。從表4可知：第1主成分得分最高的是PS，其次是WPS；第2主成分得分最高的是PS；第3主成分得分最高的是WPS。由綜合得分可知，WPS風(fēng)味最佳，其余依次為PS、WPC、PC。這與不同蒸煮加工方式荸薺揮發(fā)性風(fēng)味感官評(píng)價(jià)結(jié)果一致[16]。

表4 四種典型蒸煮加工荸薺揮發(fā)性風(fēng)味評(píng)價(jià)

2.4 荸薺揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)分析

5種荸薺樣品中對(duì)荸薺風(fēng)味有影響的揮發(fā)性物質(zhì)（OAV＞0.1）及其氣味特征見(jiàn)表5。

由表5可知：影響荸薺風(fēng)味的揮發(fā)性物質(zhì)有16種，主要呈現(xiàn)出清香、甜香、果香、花香、脂香等氣味特征，其中醛類物質(zhì)11種，醇類物質(zhì)2種，酮類、烴類、雜環(huán)類物質(zhì)各1種。新鮮荸薺特征揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)為(E,E)-2, 4-壬二烯醛和反式-2-癸烯醛，正己醛、1-辛烯-3-醇對(duì)新鮮荸薺的揮發(fā)性風(fēng)味也有較大貢獻(xiàn)，它們使新鮮荸薺呈現(xiàn)出特有的甜香、果香、清香等氣味特征。這些物質(zhì)在四種典型蒸煮加工荸薺樣品中濃度顯著降低或者沒(méi)有檢測(cè)到。4種典型蒸煮加工荸薺的主要揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)有壬醛、癸醛、十二醛、苯乙醛、2-十一烯醛，十六醛、香蘭素對(duì)帶皮蒸煮荸薺的揮發(fā)性風(fēng)味也有較大貢獻(xiàn)，它們使荸薺呈現(xiàn)出清香、甜香、果香和不同于新鮮荸薺的脂香、蜂蜜香、蠟香等氣味特征[25]。

表5 荸薺揮發(fā)性物質(zhì)OAV及氣味特征[22-24]

圖1是新鮮荸薺和四種典型蒸煮加工荸薺的主要揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)含量變化情況。由圖1可見(jiàn)，帶皮蒸荸薺的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)含量最高，風(fēng)味最濃郁，這與荸薺揮發(fā)性風(fēng)味綜合評(píng)價(jià)模型和感官評(píng)價(jià)結(jié)果一致[16]。

圖1 荸薺主要揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)含量變化

3 結(jié)論

此次研究基于SPME-GC-MS技術(shù)在鮮荸薺和四種典型蒸煮加工荸薺樣品中鑒定出110種揮發(fā)性成分，其中共有揮發(fā)性成分15種。醛類物質(zhì)在5種樣品中含量均最高，是荸薺揮發(fā)性風(fēng)味的主要來(lái)源。主成分分析結(jié)果說(shuō)明，醛類、酮類、酯類、酸類對(duì)荸薺揮發(fā)性風(fēng)味均有一定影響。由荸薺揮發(fā)性風(fēng)味綜合評(píng)價(jià)模型得分可知，帶皮蒸荸薺風(fēng)味最佳。OAV分析結(jié)果表明，影響荸薺風(fēng)味的揮發(fā)性物質(zhì)有16種，其中醛類物質(zhì)11種，醇類物質(zhì)2種，酮類、烴類、雜環(huán)類物質(zhì)各1種。新鮮荸薺特征揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)為(E,E)-2, 4-壬二烯醛和反式-2-癸烯醛，呈現(xiàn)出特有的甜香和果香。四種典型蒸煮加工荸薺的主要揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)有壬醛、癸醛、十二醛、苯乙醛、2-十一烯醛，呈現(xiàn)出不同于新鮮荸薺的清香、脂香、蜂蜜香、蠟香等氣味特征。帶皮蒸荸薺揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)含量最高，風(fēng)味最濃郁，其余依次為削皮蒸、帶皮煮、削皮煮。研究結(jié)果與感官評(píng)價(jià)結(jié)果一致，為荸薺罐頭加工和荸薺烹飪食用提供了科學(xué)參考。