不同熟制方式對葛仙米揮發(fā)性成分的影響

程超，洪穎，李偉1,

1( 生物資源保護與利用湖北省重點實驗室，湖北 恩施，445000) 2(湖北民族學(xué)院 生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，湖北 恩施，445000)

葛仙米(NostocsphaeroidsKassk)為擬球狀念珠藻，屬藍藻綱念珠藻科，附生于水田中,是一種高蛋白，高營養(yǎng)的物質(zhì)[1-5]。

食品風(fēng)味是食品品質(zhì)的重要指標之一,而揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)是影響食品風(fēng)味的關(guān)鍵因素之一[6]。關(guān)于藻類物質(zhì)揮發(fā)性成分研究比較多是紫菜、地木耳、螺旋藻等，張敏等[7]利用頂空固相微萃取和氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法，對鼠尾藻、滸苔、龍須菜、紅毛菜和條斑紫菜等5種常見經(jīng)濟海藻的揮發(fā)性成分進行了詳細研究；馬飛[8]等采用頂空固相微萃取-氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用法(headspace-solid phase microextractio-gas chromatograph-mass spectrometry, HS-SPME-GC-MS)對條斑紫菜和地木耳的揮發(fā)物進行了提取、鑒定。胡傳明[9]等分離鑒定了壇紫菜、條斑紫菜及其突變品系揮發(fā)性物質(zhì)成分；此外還采用電子鼻分析了條斑紫菜和壇紫菜原藻及其制品的揮發(fā)性風(fēng)味[10]。張麗君[11]和張艷艷[12]分別利用GC-MS研究了螺旋藻的揮發(fā)性成分及發(fā)酵方式對其藻腥味的影響。葛仙米作為低等的藍藻，對其揮發(fā)性成分的研究未見報道。

大多數(shù)食品經(jīng)過加熱烹調(diào)后才能食用，而烹調(diào)也會影響食品的風(fēng)味。不同的烹調(diào)方式由于加熱途徑不同，對食品的營養(yǎng)及風(fēng)味影響較大,目前關(guān)于這方面的研究主要集中在食用菌、糧食制品、水產(chǎn)品、肉制品等方面[13-21]。葛仙米由于其豐富的食療價值從而得到了極大的推廣，產(chǎn)品主要有干制品、湯品等，其中以它作為原料制作湯品在酒店烹飪中已比較普遍,同時關(guān)于烹調(diào)對葛仙米風(fēng)味影響的研究也未見報道。作為一種便捷、客觀的風(fēng)味品質(zhì)評價手段，電子感官系統(tǒng)(電子鼻)已經(jīng)廣泛用于食品品質(zhì)的分析[22-23]。因此，本文利用電子鼻和頂空固相微萃取[24]結(jié)合GC-MS研究不同烹調(diào)方式對葛仙米風(fēng)味成分的影響。

1　材料與方法

1.1　材料

葛仙米：購于湖北恩施享買樂超市，葛仙米為當(dāng)年生，為保證后期烹調(diào)處理的均勻性，將葛仙米粉碎過100目篩備用。

1.2　試劑

無水NaCl(分析純),國藥集團化學(xué)試劑有限公司。

1.3　儀器

FOX4000氣味指紋分析儀(FOX4000型氣味指紋分析儀( 電子鼻) 、自動進樣器HS100 和SOFTV12 軟件)，法國 Alpha MOS 公司；Agilent6890/5975氣質(zhì)聯(lián)用儀，色譜柱為DB-17MS石毛細管柱(30.0 m×0.32 mm,0.25 μm)，美國安捷倫公司；手動SPME固相微萃取裝置，萃取頭為85 μm 聚丙烯酸酯(Polyacrylate，PA)，美國Supelco公司。

1.4　實驗方法

1.4.1不同烹調(diào)方式葛仙米樣品的制備

稱取(2.00+0.05) g葛仙米加100 mL水于電磁爐上加熱，先用大火煮沸，再小火熬制30 min冷卻后即得電磁爐處理的葛仙米樣品。

稱取(2.00+0.05) g葛仙米加100 mL水封口于高壓鍋中在115 ℃加熱15 min，冷卻后即得高壓鍋處理的葛仙米樣品。

稱取(2.00+0.05) g葛仙米加100 mL水于微波爐中加熱，在功率704 W下加熱5 min，注意防止暴沸，冷卻后即得微波爐處理的葛仙米樣品。

稱取2.00+0.05 g葛仙米加水100 mL放置24 h，取樣前搖勻作為對照組。

1.4.2不同烹調(diào)處理葛仙米的電子鼻測定

電子鼻：法國 Alpha M.O.S FOX 4000 電子鼻，配有18 種金屬氧化物傳感器( LY2/LG,LY2/G,LY2/AA, LY2/GH, LY2/g CTL, LY2/g CT, T30/1, P10/1, P10/2, P40/1, T70/2, PA2, P30/1, P40/2, P30/2, T40/2, T40/1, TA/2)、自動進樣器 HS100和SOFTV9.1軟件[23,25]。

頂空樣品制備：準確稱取上述制備好的葛仙米樣品(2.00+0.05) g，置于20 mL頂空瓶中待測，樣品4次平行[16,22]。

電子鼻分析條件[16,22,26]：以合成干燥空氣為載氣，流速150 mL/min，注射體積2 500 μL，注射溫度60 ℃，注射速度2 500 μL/s，振蕩速度500 r/min，獲得時間120 s, 延滯時間300 s。測定完成后以每個傳感器的信號最大絕對值為標準進行PCA(principle components analysis)分析。

1.4.3氣相色譜及質(zhì)譜測試

頂空固相微萃取: 首先將萃取頭插入GC-MS進樣口，250 ℃老化20～30 min。而后取1.4.1不同處理組葛仙米5 mL于SPME頂空瓶，加1.6 g無水NaCl[27]，在60 ℃ 恒溫槽中水浴平衡40 min，用老化后的85 μm PA萃取頭吸附45 min，然后在250 ℃進樣口解析10 min。

氣相色譜條件[16,22]：色譜柱為DB-17MS石毛細管柱(30.0 m×0.32 mm，0.25 μm)；進樣口溫度250 ℃；柱溫箱升溫程序：初始為35 ℃，保持10 min，5 ℃/min升至160 ℃，再以10 ℃/min 升溫至250 ℃，維持5 min；載氣：99.999% 高純度氦氣，流速：1 mL/min，不分流。

質(zhì)譜條件：EI離子源，離子源溫度230 ℃，四極桿溫度150 ℃；電離能源70 eV；掃描范圍35～500 u。運用質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫NIST 標準譜庫進行化合物檢索。

2　結(jié)果與分析

2.1　不同烹調(diào)處理葛仙米風(fēng)味成分的電子鼻分析

2.1.1樣品的傳感器信號分析結(jié)果

通過提取各個傳感器的響應(yīng)值，建立不同烹調(diào)處理葛仙米的指紋圖，又稱雷達圖，如圖1所示。圖1顯示不同烹調(diào)處理的葛仙米對18種傳感器的反應(yīng)信號強度有差異，其中7種傳感器(LY2/AA, T30/1, T70/2, PA2, P30/1, P30/2, T40/1)響應(yīng)值的差異比較明顯，結(jié)合電子鼻傳感器陣列性能特點[25]，P30/1和P30/2反應(yīng)的是食物的風(fēng)味物質(zhì)，PA2反應(yīng)的是新鮮食品的風(fēng)味物質(zhì)，這些傳感器的響應(yīng)值有差異說明不同的烹調(diào)處理的葛仙米風(fēng)味有差異。此外P10 /1 ，P30 /1等傳感器對葛仙米揮發(fā)性成分的響應(yīng)值較高，其中傳感器P10 /1 是對烹調(diào)制品的氣味敏感，P30 /1 對食物的香氣揮發(fā)物敏感，因此這部分傳感器響應(yīng)值較高可能是因為葛仙米在烹調(diào)過程中逐漸產(chǎn)生揮發(fā)性氣味成分所致。

圖1　不同烹調(diào)處理葛仙米的電子鼻指紋圖Fig.1　The e-nose fingerprint of Nostoc sphaeroidesKassk dealt with different processing methods

2.1.2不同烹調(diào)處理葛仙米的主成分分析(PCA)結(jié)果

利用電子鼻對4種葛仙米樣品的信號數(shù)據(jù)進行主成分分析，如圖2所示。在主成分分析中，貢獻率越大說明主成分可以較好的反應(yīng)原來多指標的信息，一般的總貢獻率大于70%～85%的方法即可使用[28]。 從圖2可知，主成分1(PC1)和主成分2(PC2)的累積方差貢獻率為85.702%，大于 85%，這說明 PC1 和 PC2 能夠反映樣品的整體信息。圖2中“十”字虛線將各個獨立組群區(qū)分的很開，豎直虛線的右邊是電磁爐處理的葛仙米；豎直虛線的左邊是對照、高壓鍋處理、微波爐處理組；其中B、D兩個略有一些重疊，B與A的距離明顯小于B與C的距離，而距離越大說明差別越大[16]，這說明高壓鍋與微波爐處理的葛仙米整體揮發(fā)性物質(zhì)特性相似，電子鼻的傳感器無法識別這種微弱差異，但是電子鼻可以很好地識別熟制和生的葛仙米的風(fēng)味。

A-微波爐；B-高壓鍋；C-對照；D-電磁爐圖2　不同烹調(diào)處理葛仙米揮發(fā)性成分的主成分分析Fig.2　The principal component analysis of Nostoc sphaeroidesKaask dealt with different processing methods

電子鼻僅能顯示不同烹調(diào)處理的葛仙米揮發(fā)性氣味物質(zhì)的響應(yīng)信號有差異，僅能得到樣品揮發(fā)物的整體信息，并不能明確樣品中具體的揮發(fā)性成分，因此本實驗進一步采用了HS-SPME結(jié)合GC-MS進行不同烹調(diào)處理的葛仙米揮發(fā)性成分的測定。

2.2　不同烹調(diào)處理對葛仙米揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的影響

由圖3和表1、表2可以得出，通過不同烹調(diào)處理葛仙米中可分離鑒定的揮發(fā)性物質(zhì)種類差異比較大，如對照組中揮發(fā)性物質(zhì)含有48種，經(jīng)電磁爐熟制僅含8種物質(zhì)，經(jīng)高壓鍋和微波爐熟制后含有16種物質(zhì)；對照組葛仙米中烷烴類、酸類和酯類物質(zhì)含量較高，經(jīng)高壓鍋和微波爐熟制處理后，酯類物質(zhì)含量增加近一倍，但電磁爐熟制葛仙米中未檢測出酯類物質(zhì)，原因尚不明確；高壓鍋和微波爐熟制后烷烴類物質(zhì)含量下降至1/20，而電磁爐熟制后烷烴類物質(zhì)大約下降1/2，原因可能是烷烴類物質(zhì)是形成對風(fēng)味有貢獻的雜環(huán)化合物的重要中間體[29]。在加工后的葛仙米風(fēng)味物質(zhì)中，酯類物質(zhì)可能是羧酸類和醇類物質(zhì)在加工過程中發(fā)生酯化反應(yīng)生成的，大多具有酯的芳香氣味，主要是提高其他風(fēng)味化合物的氣味；二苯甲酮含量明顯增加，多具有玫瑰香；β-紫羅蘭酮具有紫羅蘭的香味，β-紫羅蘭酮和二氫獼猴桃內(nèi)酯屬于類胡蘿卜素降解產(chǎn)物，具有花香味，這在紫菜[9]中曾發(fā)現(xiàn)。葛仙米經(jīng)高壓鍋和微波處理后，類胡蘿卜素降解產(chǎn)物相對含量增加，因此加工后的葛仙米在感官上表現(xiàn)的更具有清香味。

A-電磁爐; B-高壓鍋; C-微波爐; D-對照組圖3　不同烹調(diào)處理葛仙米揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的總離子流圖Fig.3　The total ion chromatograms of Nostoc sphaeroides Kaask dealt with four different processing methods

分類名稱相對質(zhì)量分數(shù)/%電磁爐高壓鍋微波對照烷烴類2,6,11-三甲基十二烷0.9162-甲基-8-丙基十二烷0.637環(huán)十二烷0.755環(huán)癸烷0.832正十三烷2.2741.5820.063環(huán)十四烷0.131正十五烷0.674正十六烷0.745正十七烷7.88112.490異十七(碳)烷0.1767-甲基十七烷14.87416.625正十八烷0.583正十九烷0.223正二十烷3.963正二十四烷3.745正三十一烷1.180總含量22.7553.0292.41442.151酯類二氫獼猴桃內(nèi)酯1.3061.7480.066磷酸三(2-氯丙基)酯0.218棕櫚酸甲酯1.540鄰苯二甲酸二丁酯2.3322.1971.024己二酸二辛酯0.362辛酸硬酯酰10.852鄰苯二甲酸二(2-乙基己)酯7.758酞酸二乙酯1.128鄰苯二甲酸二異丁酯0.738硬脂酸甲酯1.0700.885對甲氧基肉桂酸辛酯2.000鄰苯二甲酸異丁基壬酯5.615鄰苯二甲酸異十一烷基酯7.543順-9-十八碳烯酸甲酯1.058己二酸二乙基己基酯22.04021.5031,2-二(2-丙基戊基)甲酸酯16.780鄰苯二甲酸二異辛酯18.414總含量51.05950.54726.571酮類3-氧-β-紫羅酮0.9842-十三烷酮1.710二苯甲酮5.7361.9572.2700.0656植酮0.8032-茨酮1.5815-甲基-1,3-二氫苯并咪唑-2-酮0.413β-紫羅蘭酮0.1112-羥基-4-甲氧基二苯甲酮0.195總含量5.7362.9416.3640.785烯類1-十六烯3.6001-十八烷烯1.0131-十九烯0.42317-三十五烯0.124總含量4.6130.547醇類柏木腦0.128己基癸醇0.764二十七烷醇0.1652,6,6,8-四甲基三環(huán)[5.3.1.0]十一烷-8-醇1.580總含量1.5801.057

續(xù)表1

分類名稱相對質(zhì)量分數(shù)/%電磁爐高壓鍋微波對照酸類肉豆蔻酸2.766反油酸0.711十五烷酸1.597亞油酸1.138硬脂酸1.813六十九烷酸0.139棕櫚油酸6.302棕櫚酸1.8890.8995.64510-順-十七碳烯酸1.523油酸5.956異辛酸2.509總含量1.8892.5090.89927.590其他類5-甲?；?2,4-二甲基-1H-吡咯-3-甲腈18.80524.7815-甲基-1,3-二氫苯并咪唑-2-酮21.42412.76713.1615-甲基-2-羥基苯并咪唑25.99321.5032,4-二叔丁基苯酚3.399二苯并呋喃0.393Z-9-十六碳烯醛0.9732,6-二叔丁基苯醌0.453正十四烷基醚0.228總含量69.62134.2738.9151.074

表2　不同烹調(diào)處理葛仙米風(fēng)味物質(zhì)的分類及含量Table 2　The classification and content of flavor substances of Nostoc sphaeroides Kaask dealt withdifferent processing methods

3　小結(jié)

不同烹調(diào)處理葛仙米中可分離鑒定的揮發(fā)性物質(zhì)種類有差異。與對照未經(jīng)熟制的葛仙米相比，熟制后的葛仙米中產(chǎn)生了新的風(fēng)味物質(zhì)，如在微波爐處理和高壓鍋處理組中葛仙米風(fēng)味物質(zhì)中均大量增加了酯類物質(zhì)的種類和含量，這也說明了在烹調(diào)加工過程中葛仙米中原有的風(fēng)味物質(zhì)之間可能發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)生成了新的風(fēng)味物質(zhì)，但是具體機理有待于進一步研究。電子鼻檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn)，熟制處理的葛仙米與對照組未經(jīng)熟制的葛仙米有差異，可以明確區(qū)分。

[1]譚學(xué)儒.葛仙米簡介[J].中國食物與營養(yǎng),1998(5): 45.

[2]程超,莫開菊,汪興平.葛仙米生長及繁殖條件的探討[J].湖北民族學(xué)院學(xué)報,2003,21(4):4-6.

[3]汪興平,程超,周志,等.野生葛仙米營養(yǎng)成分分析及評價[J].食品科學(xué),2002,23(8): 288-290.

[4]胡鴻鈞,李堯英,魏印心,等.中國淡水藻類[M].上海:上?？茖W(xué)技術(shù)出版社, 1980: 49-57

[5]《全國中草藥匯編》編寫組. 全國中草藥匯編[M].北京：人民衛(wèi)生出版社，1983.

[6]謝安國，王金水，渠琛玲, 等.電子鼻在食品風(fēng)味分析中的應(yīng)用研究進展[J].農(nóng)產(chǎn)品加工·學(xué)刊, 2011, 232(1):71-73,87.

[7]張敏. 五種經(jīng)濟海藻代謝成分及代謝機制的初步研究[D]. 蘇州：蘇州大學(xué)，2011.

[8]馬飛. 兩種經(jīng)濟藻類(條斑紫菜和地木耳)品質(zhì)相關(guān)組分研究[D]. 南京：南京師范大學(xué)，2013.

[9]胡傳明, 徐繼林, 朱建一，等. 紫菜特征揮發(fā)性物質(zhì)分析[J]. 水產(chǎn)科學(xué)，2011，35(5)：106-111.

[10]胡傳明，王丹青，王錫昌，等.條斑紫菜與壇紫菜揮發(fā)性風(fēng)味的電子鼻分析[J]. 廣西科學(xué)，2016，23(2)：138-143.

[11]張麗君，許柏球，王金林，等.HS-SPME-GC-MS分析螺旋藻揮發(fā)性成分[J].食品研究與開發(fā)，2013,34(9):72-74.

[12]張艷艷，張紅霞，程妮，等.氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析發(fā)酵脫腥前后螺旋藻風(fēng)味物質(zhì)[J].食品科學(xué)，2012，33(22)：181-185.

[13]肖陽，張玥琪，郭貝貝，等. 兩種加工方式魚香肉絲的SDE-GC-MS 揮發(fā)性風(fēng)味成分對比[J].食品科學(xué)，2015，36(14)：70-75.

[14]劉春泉，卓成龍，李大婧，等. 速凍加工過程中慈姑揮發(fā)性風(fēng)味成分分析[J].食品科學(xué)，2015,36(2):137-141.

[15]趙阿丹，胡志全，劉友明，等. 米茶焙炒揮發(fā)性氣味的形成與特征研究[J].中國糧油學(xué)報，2016，31(3)：1-6.

[16]榮建華，熊詩，張亮子,等. 基于電子鼻和SPME-GC-MS聯(lián)用分析脆肉鯇魚肉的揮發(fā)性風(fēng)味成分[J].食品科學(xué)，2015,36(10)：124-128.

[17]許青蓮，郭訓(xùn)練，蔣子敬,等. HS-SPME-GC-MS結(jié)合智鼻對不同產(chǎn)地苦蕎茶香氣成分分析與鑒別(優(yōu)先出版)[J].食品與發(fā)酵工業(yè)，2017，43(8):233-239.

[18]李冬生，李陽，汪超，等.不同加工方式的武昌魚魚肉中揮發(fā)性成分分析[J].食品工業(yè)科技，2014，35(23)：49-53.

[19]周穎, 劉任, 譚婷，等.電子鼻對不同加工處理工夫紅茶香氣聚類的方法評價[J].食品安全質(zhì)量檢測學(xué)報，2015，6(5)：1 611-1 617.

[20]李迎楠，劉文營，成曉瑜. GC-MS結(jié)合電子鼻分析溫度對肉味香精風(fēng)味品質(zhì)的影響[J].食品科學(xué)，2016，37(14)：104-109.

[21]黃業(yè)傳，李鳳，黃甜，等.利用電子鼻和氣質(zhì)聯(lián)用研究臘肉揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的形成規(guī)律[J].食品工業(yè)科技，2014，35(6)：73-80.

[22]馬美湖，畢玉芳，張茂杰，等.雞蛋貯藏期間風(fēng)味特征變化的電子感官分析[J].現(xiàn)代食品科技，2015，31(8)：293-300.

[23]喬宇，潘思軼，徐曉云，等. 電子鼻檢測不同品種和加工類型的柑橘汁[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報, 2011, 27(12):364-368.

[24]謝誠，歐昌榮，湯海青，等. 食品中揮發(fā)性風(fēng)味成分提取技術(shù)研究進展[J]. 核農(nóng)學(xué)報，2015，29(12)：2 366-2 374.

[25]胡志全，王海洋，劉友明. 電子鼻識別大米揮發(fā)性物質(zhì)的應(yīng)用性研究[J].中國糧油學(xué)報，2013，28(7)：93-98.

[26]袁林，查鋒超，姚燁，等.牡蠣酶解產(chǎn)物與還原糖美拉德反應(yīng)工藝優(yōu)化及揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)分析[J].食品科學(xué)，2015，36(24)：1-9.

[27]李琴. 雙孢蘑菇湯特征風(fēng)味物質(zhì)的鑒定及熬制過程中風(fēng)味物質(zhì)釋放規(guī)律研究[J].無錫：江南大學(xué)，2011.

[28]賈洪鋒，盧一，何江紅，等. 電子鼻在牦牛肉和牛肉豬肉識別中的應(yīng)用[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2011，27(5):358-363.

[29]季曉敏，王亞男，徐嘉杰，等.小球藻精油的提取及 GC-MS 分析[J].中國食品學(xué)報，2014,14(11)：222-228.