竹筍自然發(fā)酵過(guò)程中風(fēng)味物質(zhì)變化規(guī)律

周杏榮，陳曉藝，蔣立文*，劉成國(guó)，黃 海

（1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410128；2.食品科學(xué)與生物技術(shù)湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長(zhǎng)沙 410128；3.柳州市美申園食品科技有限公司，廣西 柳州 545100）

竹筍（Bamboo propagines）是中國(guó)傳統(tǒng)佳肴，味香質(zhì)脆，有悠久的食用和栽培歷史。在農(nóng)村一般竹筍以鮮食為主，小筍一般采摘后用沸水漂燙后置于冷水浸泡自然發(fā)酵酸化炒食。酸筍一直以來(lái)作為傳統(tǒng)風(fēng)味輔料食材，未受到廣泛的關(guān)注。竹筍發(fā)酵或腌漬產(chǎn)品在長(zhǎng)沙臭豆腐鹵水發(fā)酵[1-2]和螺獅粉[3]中都是重要配料和調(diào)味料，由于酸筍所具有的獨(dú)特風(fēng)味表明了酸筍有很大的研究空間[4]。

國(guó)內(nèi)對(duì)于竹筍發(fā)酵方面文獻(xiàn)較少，朱照華[5]對(duì)酸筍的營(yíng)養(yǎng)成分及其主要風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行研究，特別是提到成品中相對(duì)比較活躍的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)多為酸類、醇類、酸類、醛類。李梅等[6]采用4種處理方式分析了不同處理方式對(duì)竹筍中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量的影響，為竹筍發(fā)酵保鮮提供理論依據(jù)。

國(guó)外主要集中在竹筍中膳食纖維、營(yíng)養(yǎng)成分在發(fā)酵過(guò)程中的變化，如蛋白質(zhì)、可溶性糖、粗纖維、礦質(zhì)元素、果膠、維生素C（vitamin C，VC）、pH值等。有學(xué)者[7-8]研究表明，通過(guò)酵母、細(xì)菌或霉菌分解碳水化合物和蛋白質(zhì)而產(chǎn)生的化學(xué)變化，可用于制造和保存發(fā)酵竹筍食品，并同時(shí)保持完整的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和增強(qiáng)風(fēng)味。發(fā)酵食品中獨(dú)特的微生物菌群都會(huì)增加蛋白質(zhì)、維生素和脂肪酸的含量[9-10]。MUSTAFA U等[11]研究發(fā)現(xiàn)，竹筍粉可作為營(yíng)養(yǎng)豐富且便宜的來(lái)源來(lái)生產(chǎn)最優(yōu)質(zhì)的烘焙產(chǎn)品，提高了產(chǎn)品質(zhì)量中膳食纖維含量，增加了產(chǎn)品花樣及產(chǎn)品功能性。本研究應(yīng)用氣相色譜-質(zhì)譜（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）法[12-14]對(duì)竹筍自然發(fā)酵過(guò)程中的揮發(fā)性成分變化進(jìn)行分析，獲得酸筍發(fā)酵過(guò)程中主要?dú)馕段镔|(zhì)，旨在為發(fā)酵竹筍規(guī)?；a(chǎn)加工提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮竹筍：市售；氫氧化鈉（分析純）：河北金諾德化工產(chǎn)品有限公司；鄰苯二甲酸氫鉀（分析純）：臨沂正衡化玻儀器有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

GC-MS-QP2010氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀：日本島津公司；85μm PA頂空固相微萃?。╤eadspace solid phasemicroextraction，HS-SPME）萃取頭：美國(guó)Supelco公司；數(shù)顯型磁力加熱攪拌器：Talboys公司；LDZX-50KBS立式壓力蒸汽滅菌鍋：上海申安醫(yī)療器械廠；LRH-250型智能生化培養(yǎng)箱：上海飛越實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；pH計(jì)：梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 樣品制備

將新鮮竹筍去殼、洗凈、切成塊（1 cm×1 cm）后，挑選出老嫩程度相近的部分，分裝至300mL玻璃瓶中，每瓶100g；加入蒸餾水150m L，密封，置于28℃培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。每10 d為一個(gè)周期，連續(xù)跟蹤60 d，每個(gè)樣品3次重復(fù)，定期取樣分析檢測(cè)總酸含量和揮發(fā)性成分變化。

1.3.2 主要指標(biāo)測(cè)定方法

（1）酸度：參照國(guó)標(biāo)GB 5009.239—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品酸度的測(cè)定》[15]。

（2）揮發(fā)性成分測(cè)定

樣品萃取方法：稱取2 g竹筍按照1.3.1制備的樣品置于15m L樣品瓶中，磁力攪拌器60℃加熱達(dá)到平衡后，預(yù)熱20min，轉(zhuǎn)速為200 r/min，插入萃取頭萃取40min（萃取纖維頭事先于270℃老化60min），上機(jī)進(jìn)行GC-MS分析[16-17]。

色譜條件：CD-WAX彈性石英毛細(xì)管柱（30m×0.25mm×0.25μm）；載氣為高純（99.999%）氦氣（He），氦氣的流速控制在1.0m L/min；進(jìn)樣口溫度設(shè)置為240℃；不分流進(jìn)樣。初始柱溫50℃，保持2m in，以5℃/m in升溫至200℃，保持14min，以15℃/min升溫至240℃。

質(zhì)譜條件：離子源為電子電離（electron ionization，EI）源，離子源溫度200℃；電子能量70 eV；發(fā)射電流150μA；倍增器電壓1 037 V；接口溫度220℃；質(zhì)量掃描范圍45～500m/z。

1.3.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel2010軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，顯著性水平為P＜0.05，每個(gè)樣品檢測(cè)均為3次重復(fù)；揮發(fā)性成分獲得數(shù)據(jù)采用美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（national institute of standards and technology，NIST）2015版本對(duì)照，相似度在80%以上為有效數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 發(fā)酵過(guò)程中總酸含量測(cè)定結(jié)果

由圖1可知，竹筍在發(fā)酵過(guò)程中，總酸含量呈上升趨勢(shì)，發(fā)酵60 d時(shí)最高達(dá)到0.578 g/100 g，分析的可能原因是乳酸菌或空氣中微生物進(jìn)入發(fā)酵體系引起酸度變化，發(fā)酵時(shí)間的推進(jìn)導(dǎo)致乙醇含量逐漸減少，即發(fā)酵產(chǎn)生了相關(guān)酸性成分，導(dǎo)致了樣品酸度隨發(fā)酵時(shí)間變長(zhǎng)而提高。

圖1 竹筍發(fā)酵過(guò)程中總酸含量變化Fig.1 Changes of totalacid contents of bamboo shoots during fermentation

2.2 自然發(fā)酵竹筍的揮發(fā)性成分測(cè)定結(jié)果

對(duì)自然發(fā)酵竹筍的揮發(fā)性成分進(jìn)行GC-MS分析，其揮發(fā)性風(fēng)味成分的總離子流圖見(jiàn)圖2，樣品中各類揮發(fā)成分的定性和相對(duì)定量結(jié)果如表1所示。

圖2 自然發(fā)酵樣品中揮發(fā)性成分的總離子流色譜圖Fig.2 Total ion chromatogram of volatile components in natural fermentation samples

由表1可知，根據(jù)相似度檢索，共鑒定出63種成分，其中醇類10種，酸類13種，酯類17種，酮類1種，醛類2種，酚類9種，烯烴類1種，醚類5種，吲哚2種。由此可知酸類、醇類和酯類物質(zhì)為主要揮發(fā)性成分。新鮮竹筍共鑒定出6種揮發(fā)性成分，相對(duì)含量為51.6%。揮發(fā)性成分少且含量低。烯丙酸乙氧乙酯和二乙二醇乙醚為主要揮發(fā)成分。發(fā)酵10 d的竹筍中共鑒定出29種揮發(fā)性成分，相對(duì)含量為93.46%。主要有醇類6種（60.98%），酯類9種（18.09%），酸類5種（11.26%），酚類5種（1.82%）等。酯類物質(zhì)相對(duì)含量明顯高于其他發(fā)酵時(shí)間的樣品，其中主要酯類化合物為亞油酸甲酯（12.35%），其具有刺激性氣味，為竹筍提供一定的風(fēng)味。發(fā)酵20 d的竹筍中共鑒定出26種揮發(fā)性成分，相對(duì)含量為99.99%。主要有醇類4種（53.7%），酯類有7種（2.15%），酚類5種（9.68%），酸類6種（24.06%），吲哚（9.17%）等。吲哚含量高于發(fā)酵10 d的含量，其是具有強(qiáng)烈臭味的物質(zhì)[13]，但在極稀釋的條件下可提供一種臭香味。發(fā)酵30 d竹筍中共鑒定出22種揮發(fā)性成分，相對(duì)含量為99.76%。主要有醇類5種（32.86%），酯類3種（1.56%），酚類7種（13.59%），酸類6種（51.69%）等。酸類物質(zhì)中主要為丁酸（41.86%），丁酸具有刺激性臭味，極稀溶液也有汗臭味，酸敗牛奶的臭味就是丁酸酯水解成丁酸的緣故。發(fā)酵40 d的竹筍中共鑒定出28種揮發(fā)性成分，相對(duì)含量為94.69%。主要有醇類5種（1.53%），酯類7種（1.12%），酚類5種（10.07%），酸類8種（59.02%）等。發(fā)酵50 d的竹筍中共鑒定出22種揮發(fā)性成分，相對(duì)含量為20.16%，主要有醇類4種（7.64%），酯類6種（2.19%），酚類5種（4.22%），酸類6種（5.21%）等。發(fā)酵60 d的竹筍中共鑒定出19種揮發(fā)性成分，相對(duì)含量為99.89%。主要有醇類6種（87.73%），酯類4種（1.28%），酚類4種（3.5%），酸類4種（6.51%）等。醇類中主要化合物為乙醇（82.22%），其具有令人愉快的香味和芬芳的氣味，對(duì)發(fā)酵竹筍樣品風(fēng)味有一定作用。在發(fā)酵過(guò)程中，酚類是影響酸筍揮發(fā)性風(fēng)味的重要成分之一，也是發(fā)酵酸筍揮發(fā)性物質(zhì)成分中檢測(cè)到的含量比較高的一類物質(zhì)，主要有2-甲氧基-4-甲基苯酚、4-乙基-2-甲氧基苯酚、4-乙基苯酚、苯酚等，酚類風(fēng)味成分常會(huì)產(chǎn)生刺激性氣味和一些特殊異味，且閾值比較低，對(duì)酸筍的風(fēng)味產(chǎn)生重要影響，這與文獻(xiàn)[18]的研究結(jié)果一致。酮類后期發(fā)酵產(chǎn)生了3-羥基-2-丁酮，該物質(zhì)具有強(qiáng)烈的奶油、脂肪、白脫樣香氣，說(shuō)明對(duì)樣品的氣味有一定影響。吲哚是一種具有強(qiáng)烈臭味的物質(zhì)，在本次試驗(yàn)中發(fā)酵中期產(chǎn)生吲哚，說(shuō)明該物質(zhì)在竹筍發(fā)酵過(guò)程中對(duì)其風(fēng)味有一定影響。

表1 不同發(fā)酵時(shí)間自然發(fā)酵竹筍揮發(fā)性成分的GC-MS鑒定結(jié)果Table 1 Identification results of volatile components of naturally fermented bamboo shoots at different fermentation time by GC-MS

續(xù)表

續(xù)表

竹筍中的風(fēng)味物質(zhì)的形成主要來(lái)源于原料、微生物發(fā)酵、生理生化反應(yīng)和酶催化反應(yīng)產(chǎn)生的滋味物質(zhì)和香氣物質(zhì)[19]。在竹筍自然發(fā)酵過(guò)程中，酒精發(fā)酵可以產(chǎn)生乙醇，醋酸發(fā)酵可以產(chǎn)生乙酸。發(fā)酵初期乙醇含量高，隨著時(shí)間的增加相對(duì)含量遞減，發(fā)酵60 d的竹筍乙醇含量增加明顯，可能有酵母污染形成干擾[20]。酸類物質(zhì)的變化趨勢(shì)與醇類相反，隨著發(fā)酵時(shí)間的增加其相對(duì)含量開(kāi)始增長(zhǎng)，同樣在發(fā)酵50 d開(kāi)始，相對(duì)含量明顯減少，相對(duì)含量為5.21%，但酸度持續(xù)增長(zhǎng)，可能的原因是隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，揮發(fā)性酸的含量降低，其他酸含量持續(xù)增加導(dǎo)致酸度增長(zhǎng)。

3 結(jié)論

本研究以竹筍為原料，采用GC-MS方法對(duì)竹筍自然發(fā)酵中揮發(fā)性成分進(jìn)行分析，并對(duì)其總酸含量進(jìn)行測(cè)定。結(jié)果表明，竹筍在發(fā)酵過(guò)程中，總酸含量呈上升趨勢(shì)，發(fā)酵60 d時(shí)最高達(dá)到0.578g/100g。在60d發(fā)酵過(guò)程中，共鑒定出63種揮發(fā)性成分，含量最多的為醇、酯、酸；酮、雜環(huán)化合物、醚、醛比較少；相對(duì)活躍的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)多為醇類、酸類。且經(jīng)過(guò)發(fā)酵時(shí)間的增加，醇類物質(zhì)相對(duì)含量減少，酸類物質(zhì)的相對(duì)含量增加。螺螄粉中特殊味道主要由酸筍提供，其獨(dú)特風(fēng)味是竹筍在自然發(fā)酵的過(guò)程中產(chǎn)生的氣味物質(zhì)。同時(shí)，在研究過(guò)程中也發(fā)現(xiàn)，在竹筍揮發(fā)性成分中檢測(cè)出3-羥基-2-丁酮、吲哚類成分以及苯酚類物質(zhì)，這幾類物質(zhì)在臭豆腐鹵水中有大量檢出，這說(shuō)明作為臭豆腐鹵水揮發(fā)性成分與竹筍存在有一定關(guān)系，但冬筍在鹵水中與其他成分共作程度需要進(jìn)一步深入研究。