不同干燥方式對蠶蛹揮發(fā)性風味成分的影響

吳海虹　蔡盼盼　卞歡　諸永志　王道營　徐為民

摘要：為研究不同干燥方式對蠶蛹揮發(fā)性風味化合物的影響，采用固相微萃取和氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)，分別對繅絲蠶蛹鮮樣，經(jīng)過熱風、真空微波、熱風聯(lián)合真空微波、真空冷凍干燥蠶蛹中揮發(fā)性成分進行分析與比較，探討不同干燥方式對蠶蛹干制品揮發(fā)性成分的影響。結(jié)果表明，繅絲蠶蛹及蠶蛹干樣中共檢測出118種風味化合物。干燥方式對蠶蛹中的醇類、醛類、烴類及芳香類等揮發(fā)性風味成分影響較明顯，其中熱風干燥和真空微波干燥蠶蛹主要揮發(fā)性成分為烴類，真空冷凍干燥主要揮發(fā)性成分為芳香類物質(zhì)，熱風聯(lián)合真空微波干燥蠶蛹揮發(fā)性物質(zhì)醛類、酮類含量均高于其他干燥方式，可促使蠶蛹風味物質(zhì)的有效形成。

關(guān)鍵詞：蠶蛹；干燥方式；揮發(fā)性風味；萃?。粴庀嗌V-質(zhì)譜聯(lián)用

中圖分類號： TS2051文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2017）21-0208-05

收稿日期：2016-06-12

基金項目：江蘇省科技支撐計劃（編號：BE2014332）。

作者簡介：吳海虹（1976—），女，江蘇揚州人，碩士，助理研究員，研究方向為食品工程。E-mail：wuhaihong169@163com。

蠶蛹（silkworm pupa）為蠶蛾科昆蟲家蠶蛾（Bombyx moil L）的蛹，是繅絲業(yè)的主要副產(chǎn)物，含有豐富的蛋白質(zhì)、脂肪和人體所有必需氨基酸1]。蠶蛹油中的不飽和脂肪酸在蠶蛹油中的含量可達668%，主要由α-亞麻酸、亞油酸類物質(zhì)組成，是治療高血壓、動脈硬化、糖尿病等疾病的良藥2]。然而，由于蠶蛹具有特殊體味，限制了它在食品和藥品領(lǐng)域的應用，因此大多被干燥加工成動物飼料，資源利用的經(jīng)濟價值極低。分析蠶蛹揮發(fā)性風味成分，有利于蠶蛹資源加工利用過程中改善蠶蛹風味，促進高附加值蠶蛹食品和藥品的開發(fā)。

干燥作為食品加工的一種重要方式，將食品中水分降低到一定程度，延長保質(zhì)期，獲得食品干制產(chǎn)品。干燥包括多種方式，目前主要有熱風、微波、真空微波、冷凍干燥及聯(lián)合干燥方式。不同干燥方式各有所長，應根據(jù)物料特性采取適合的干燥方式，降低能量損耗，提升產(chǎn)品品質(zhì)。

因此，本研究通過固相微萃取（solid-phase microextraction，簡稱SPME）方法分析蠶蛹揮發(fā)性風味成分，用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀對揮發(fā)性風味成分進行分離鑒定，探討熱風、真空微波、熱風聯(lián)合真空微波、冷凍等4種干燥方式對蠶蛹主體揮發(fā)性風味成分的影響，為蠶蛹產(chǎn)品風味的提升奠定一定理論基礎。

1材料與方法

11材料與儀器

繅絲家蠶蛹由海安鑫緣繭絲綢公司提供。

主要儀器有Finnigan Trace MS氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（美國Thermo Finnigan公司）、手動SPME進樣器、75 μm CARPDMS萃取頭（美國Supelco公司）、DW-86L286超低溫冰箱（海爾集團）；電熱恒溫鼓風干燥箱DHG-914385-Ⅲ（上海新苗醫(yī)療器械制造有限公司）；FDU-1200真空冷凍干燥機（東京理化器械株式會社）。

12蠶蛹干燥處理方法

121蠶蛹熱風干燥處理

挑選外表光鮮、無機械傷的蠶蛹，沸水燙漂8 min（物料放入后開始計時），燙漂結(jié)束后，流動水沖洗降溫；瀝干后置于熱風鼓風干燥箱中進行干燥，熱風溫度為70 ℃，干燥至含水量低于5%，密封后于4 ℃冰箱中保藏備用。

122蠶蛹真空微波干燥處理

挑選外表光鮮、無機械傷的蠶蛹，置于真空微波干燥設備中進行干燥，微波強度為 75 Wg，干燥至含水量低于5%，密封后于4 ℃冰箱中保藏備用。

123蠶蛹熱風聯(lián)合真空微波干燥處理

挑選外表光鮮、無機械傷的蠶蛹，置于熱風干燥箱中進行干燥，熱風溫度為 70 ℃，干燥70～75 min至水分含量為40%；將預干燥后的蠶蛹片均濕2 h后放入微波干燥設備中進行干燥，微波強度為 75 Wg，干燥至含水量低于5%，密封后于4 ℃冰箱中保藏備用。

124蠶蛹冷凍干燥處理

挑選外表光鮮、無機械傷的蠶蛹，置于冷凍干燥機中進行干燥，干燥至含水量低于5%，密封后于4 ℃冰箱中保藏備用。

13揮發(fā)性風味化合物檢測

131蠶蛹揮發(fā)性成分SPME萃取

蠶蛹樣品用攪拌機打碎后，取打碎后的粉末2 g，置于60 mL頂空進樣瓶中，在磁力攪拌速度為600 rmin、溫度為60 ℃條件下加熱平衡15 min，將已老化的萃取頭插入樣品瓶中使之與樣品表面保持 15 cm 的距離，萃取30 min后進入氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（gas chromatography-mass spectrometer，簡稱GC-MS）技術(shù)分離鑒定，解析8 min。

132GC-MS色譜條件

柱型采用Agilent HP-5 ms毛細管柱（60 m×250 m×025 m）；程序升溫：初溫40 ℃以 25 ℃min 的速率升溫到130 ℃，保持1 min再以8 ℃min的速率升溫到250 ℃保持1 min；進樣口溫度為270 ℃，不分流；載氣為氦氣；體積流量為10 mLmin。

133質(zhì)譜條件

電離方式為電子轟擊（electron impact，簡稱EI）；電子能量為70 eV；電壓為350 V；連接口溫度為 280 ℃；離子源溫度為230 ℃；四極桿溫度為150 ℃；質(zhì)量掃描范圍為35～395 amu。

134數(shù)據(jù)處理

采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀計算機的NIST質(zhì)譜和Willey譜庫，自動檢索分析組分的質(zhì)譜數(shù)據(jù)，并對全部檢索結(jié)果參考有關(guān)標準圖譜進行核對和補充檢索，對匹配度大于85%的給予報道，經(jīng)色譜峰面積歸一法求各化學成分在揮發(fā)性風味成分中的相對含量。endprint

2結(jié)果與分析

21GC-MS檢測結(jié)果

采用SPME萃取與氣質(zhì)聯(lián)用法對蠶蛹鮮樣和經(jīng)熱風、真空微波、熱風聯(lián)合真空微波干燥及真空冷凍干燥后制得的蠶蛹揮發(fā)性風味物質(zhì)進行分離、鑒定。由表1可知，蠶蛹鮮樣和熱風、真空微波、熱風聯(lián)合真空微波、真空冷凍干燥蠶蛹分別檢測出41、41、36、22、40種揮發(fā)性風味成分。鮮樣中檢出醛類風味物質(zhì)種類和含量最高，共10種，相對含量達到3508%；熱風干燥后蠶蛹烴類風味物質(zhì)種類共13種，相對含量最高，達 3510%；真空微波干燥方式中也是烴類風味物質(zhì)種類最多，共18種，相對含量最高，為4329%；熱風聯(lián)合真空微波干燥方式醛類風味物質(zhì)種類最多，共7種，相對含量最高，為 4420%；真空冷凍干燥芳香類風味物質(zhì)品種最多，共14種，相對含量最高，為4051%。

22醇類物質(zhì)的分析

醇類物質(zhì)是一類揮發(fā)性化合物，通常具有刺激性氣味3]。有研究報道，醇類化合物可能是導致鮮蠶蛹不良氣味的主要成分4]。蠶蛹鮮樣中檢測出6種醇類揮發(fā)性風味物質(zhì)，相對含量為388%。熱風、真空微波、熱風聯(lián)合真空微波、真空冷凍干燥蠶蛹分別檢測出2、2、1、4種醇類揮發(fā)性風味物質(zhì)，相對含量分別為152%、192%、346%、349%（表1）。從而可以看出，熱風、真空微波、熱風聯(lián)合真空微波干燥都會使蠶蛹中的醇類揮發(fā)性風味物質(zhì)較鮮蛹數(shù)量和質(zhì)量上明顯減少，可能是因為醇類物質(zhì)在加熱條件下氧化生成醛類或酮類化合物。而真空冷凍干燥由于溫度較低，醇類物質(zhì)的相對質(zhì)量變化較小。熱風聯(lián)合微波干燥蠶蛹只產(chǎn)生1-戊烯-3-醇1種醇類物質(zhì)，且其閾值較高5]，對蠶蛹風味影響不大，由此推測此干燥方式相對其他干燥方式更利于改善蠶蛹的風味。

23醛類物質(zhì)的分析

醛類物質(zhì)主要是由脂肪受熱氧化降解的主要產(chǎn)物。由表1可看出，蠶蛹鮮樣、熱風、真空微波、熱風聯(lián)合真空微波、真空冷凍干燥蠶蛹中分別檢測出10、5、6、7、7種醛類揮發(fā)性風味化合物，相對含量分別為3508%、1378%、1463%、4420%、1602%（表1）。醛類物質(zhì)的閾值一般都很低，對蠶蛹的風味具有一定貢獻。同時，熱風聯(lián)合真空微波干燥方式使蠶蛹醛類揮發(fā)性風味成分在相對含量上有所增加，這可能是在干燥前期采用熱風干燥使蠶蛹表面充分發(fā)生美拉德反應，表面形成風味化合物，并脫除一部分水分，后期采用真空微波干燥使蠶蛹內(nèi)部充分發(fā)生美拉德反應，在內(nèi)部形成風味化合物，產(chǎn)生大量的風味化合物。熱風聯(lián)合真空微波產(chǎn)生大量己醛風味成分，己醛香氣閾值為45 μgkg，可產(chǎn)生類似青草清香的氣味，能產(chǎn)生1種自然鮮香的特征香味，在多種魚體內(nèi)均有發(fā)現(xiàn)6]，能賦予蠶蛹鮮香的感覺。

24酮類物質(zhì)的分析

酮類物質(zhì)具有香味持久等特點，是脂質(zhì)氧化的終極產(chǎn)物。由表1、表2可看出，鮮蠶蛹、熱風干燥、真空微波干燥、熱風聯(lián)合真空微波及真空冷凍干燥分別檢出6、4、2、2、4種酮類揮發(fā)性風味物質(zhì)，相對含量分別為722%、630%、1551%、2438%、2072%。由此可以看出，除熱風干燥外的干燥加工會使蠶蛹酮類風味物質(zhì)增加。其中，熱風聯(lián)合真空微波產(chǎn)生酮類風味物質(zhì)相對含量最高。蠶蛹鮮樣及4種干燥方式都含有3，5-辛二烯-2-酮風味物質(zhì)，3，5-辛二烯-2-酮具有草香味7]。熱風干燥與真空冷凍干燥還提高了2，3-戊二酮風味物質(zhì)的含量，分別為 294%、861%，2，3-戊二酮閾值較低，具有奶油、焦糖香氣8]，對干燥蠶蛹的風味影響較大。

25烴類物質(zhì)的分析

干燥后的蠶蛹烴類物質(zhì)中主要檢出烯烴類和烷烴類化合物，鮮樣中檢測出2種烴類化合物，相對含量為2179%（表1），主要為苯乙稀，相對含量為2122%（表2）。干燥后的蠶蛹烴類物質(zhì)中主要檢出烯烴類和烷烴類化合物，種類和相對含量都較鮮蠶蛹有所增加。烴類化合物主要來源于脂肪酸烷氧自由基的裂解，而且烴類化合物的風味閾值較高，對蠶蛹整體氣味作用不大9]。

26酯類物質(zhì)的分析

酯類是由醇與酸發(fā)生酯化反應形成的物質(zhì)，通常而言短鏈的酯類在常溫下?lián)]發(fā)性較強且閾值較低，對風味具有較大的貢獻潛力10]。鮮蠶蛹中酯類物質(zhì)含量非常低，相對含量只有083%（表1）。除真空冷凍干燥以外，其他3種干燥方式加工后蠶蛹酯類物質(zhì)含量有所增加（表1），均產(chǎn)生了2-三甲基戊基乙酸酯風味物質(zhì)（表2）。2-三甲基戊基乙酸酯散發(fā)出水果香氣11]，賦予蠶蛹良好的香味。

27芳香類物質(zhì)的分析

蠶蛹鮮樣中芳香類物質(zhì)的含量為2120%，共8種。經(jīng)過真空冷凍干燥后，蠶蛹中芳香類物質(zhì)含量明顯升高，其他3種干燥方式加工后的蠶蛹芳香類物質(zhì)明顯下降（表1）。由表2可知，熱風干燥和真空微波干燥后的樣品都產(chǎn)生2-甲基吡嗪風味物質(zhì)，相對含量為別為133%、103%，2-甲基吡嗪具有焙烤香12]。而熱風聯(lián)合微波干燥后的樣品主要含有1，2，4，5-四甲苯（112%）、對異丙基甲苯（115%）和1，2，3，5-四甲基苯（081%）。其中，對異丙基甲苯具有芳香味13]。而真空凍干后的蠶蛹產(chǎn)生大量的吡啶物質(zhì)，含量為2485%，具有一定的刺激性14]，會對蠶蛹風味造成不利的影響。

28干燥方式對酸類及其他類物質(zhì)的影響

由表1、表2可見，鮮樣中含有極低的酸類物質(zhì)，僅含有088%的4-羥基苯磺酸。熱風干燥后樣品所含酸類物質(zhì)最高，為1784%，主要成分為乙酸（1330%）、丁酸（293%）、異戊酸（095%）、丙酸（048%）、2-甲基丙酸（018%）。真空微波干燥、真空冷凍干燥后樣品所含酸類物質(zhì)分別為892%、815%，其中主要成分均為乙酸。而熱風聯(lián)合微波干燥最低，為721%，主要成分為己酸（483%）和丁酸（238%）。乙酸具有刺激性氣味和酸味15]，丁酸具有腐敗的奶油味16]，而己酸具有羊油味17]，從而使蠶蛹產(chǎn)生不愉快的氣味。

由表1、表2可見，蠶蛹鮮樣中主要含有二甲基二硫（301%）、正丁醚（325%）、N，N-二甲基甲胺（216%）及少量的二甲基硫（071%）和吲哚（035%）。經(jīng)熱風干燥后，樣品中含有二硫化碳（1061%）、N，N-二甲基甲胺（206%）和二甲基三硫（049%），其中二甲基三硫具有薄荷氣味和濃烈辛香香氣18]。真空微波、熱風聯(lián)合真空微波干燥的樣品中均僅含有N，N-二甲基甲胺1種物質(zhì)，分別為208%、271%。真空冷凍干燥后，樣品中含有合成右旋龍腦（096%）和N，N-二甲基甲胺（063%），其中合成右旋龍腦具有類似樟腦的氣味19]。N，N-二甲基甲胺具有魚腥味20]，含有少量的三甲胺會使蠶蛹帶有淡淡的腥味。endprint

3結(jié)論

通過對繅絲蠶蛹鮮樣和經(jīng)熱風、真空微波、熱風聯(lián)合真空微波、真空冷凍干燥蠶蛹進行頂空固相微萃取后，用氣質(zhì)聯(lián)用法分析其揮發(fā)性風味物質(zhì)，共檢出118種揮發(fā)性物質(zhì)。在繅絲蠶蛹鮮樣有41種、熱風干燥蠶蛹有41種、真空微波干燥蠶蛹有36種、熱風聯(lián)合真空微波干燥蠶蛹有22種、冷凍干燥蠶蛹有40種?？壗z蠶蛹鮮樣主要風味物質(zhì)為壬醛、異戊烯醛、苯乙烯、對二甲苯鄰、二甲苯、二甲基二硫。其中，苯乙烯相對含量最高，為2122%。干燥加工改變了蠶蛹風味物質(zhì)的構(gòu)成，熱風干燥蠶蛹主要風味物質(zhì)為己醛、2-甲基癸烷、十二烷、乙酸、二硫化碳。真空微波干燥蠶蛹主要風味物質(zhì)為己醛、3，5-辛二烯-2-酮、3，5-二甲基辛烷、十二烷、2-三甲基戊基乙酸酯、乙酸。熱風聯(lián)合真空微波干燥蠶蛹主要風味物質(zhì)為庚醛、己醛、2，3-戊二酮、3，5-辛二烯-2-酮。冷凍干燥蠶蛹主要風味物質(zhì)為2，3-戊二酮、乙酸、吡啶。

繅絲鮮蠶在不同干燥方式下產(chǎn)生不同的風味，其風味并不是由1種或1類物質(zhì)單獨形成，各風味物質(zhì)的閾值不同，影響作用也不同，因此干燥后蠶蛹揮發(fā)性風味是由各種化合物之間共同作用的結(jié)果。成分的相對含量也并不能完全反映出某種化合物對風味的貢獻，但從不同干燥方式下?lián)]發(fā)性成分變化看，還是能探究一些干燥對風味的影響及變化規(guī)律，為深入研究干燥方式對蠶蛹風味變化有一定借鑒意義。

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