基于GC-MS法對(duì)比廣西地區(qū)酸菜和酸筍風(fēng)味的差異

鄭文迪,關(guān)倩倩,劉長根,魏本良,熊世進(jìn),熊濤*

1(南昌大學(xué)，食品科學(xué)與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江西 南昌, 330047)2(南昌大學(xué) 食品學(xué)院，江西 南昌, 330031)

廣西壯族自治區(qū)位于中國西南部，獨(dú)特的地理及氣候環(huán)境使得當(dāng)?shù)厝颂貏e喜歡食用腌制的酸食[1]。酸菜和酸筍兩種發(fā)酵蔬菜制品在當(dāng)?shù)厥秤糜葹閺V泛。其中廣西柳州酸筍還作為“螺螄粉最重要的輔料”登上了央視美食紀(jì)錄片舌尖上的中國。作為廣西地區(qū)小吃的一種傳統(tǒng)配料[2]，酸筍是一種典型的無鹽發(fā)酵蔬菜，風(fēng)味獨(dú)特，呈一種特殊的發(fā)酵酸臭味，深受消費(fèi)者的喜愛。廣西傳統(tǒng)酸筍做法簡單，通常將新鮮竹筍切成筍塊、筍絲或筍條后，用涼白開、泉水或淘米水直接浸泡，無需額外添加食鹽及其他調(diào)味料，經(jīng)過15～30 d發(fā)酵后，即可得到成熟的酸筍產(chǎn)品[3]。傳統(tǒng)廣西酸菜的制作相對(duì)酸筍更為復(fù)雜，芥菜晾曬脫水后放入開水中漂燙幾秒，放入鹽水或老泡菜水中，加入其他輔料，密封腌制發(fā)酵6～10 d后，即可得到成熟的酸菜成品。揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)是研究發(fā)酵蔬菜獨(dú)特氣味的主要指標(biāo)之一，國內(nèi)外對(duì)于不同種類、不同地域制作的具有風(fēng)味差異的發(fā)酵蔬菜研究較多，不同發(fā)酵蔬菜的風(fēng)味物質(zhì)種類各異，同種風(fēng)味物質(zhì)的含量也有所不同[4-5]。然而，目前關(guān)于廣西地區(qū)酸菜和酸筍兩種發(fā)酵蔬菜風(fēng)味物質(zhì)的研究報(bào)道卻相對(duì)匱乏，盡管都是深受廣西地區(qū)人民喜愛的傳統(tǒng)發(fā)酵蔬菜制品，由于原料和制作工藝的差異，酸菜和酸筍風(fēng)味截然不同，但是對(duì)于造成兩種發(fā)酵蔬菜風(fēng)味差異的具體揮發(fā)性化合物質(zhì)卻不得而知。

本研究主要采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(gas chromatography-mass spectrometer)對(duì)廣西地區(qū)酸菜和酸筍中的揮發(fā)性風(fēng)味組分進(jìn)行比較和分析，對(duì)造成兩類發(fā)酵蔬菜風(fēng)味不同的物質(zhì)來源和貢獻(xiàn)進(jìn)行進(jìn)一步的分析和討論，為廣西地區(qū)酸菜和酸筍標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)提供了一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

酸菜和酸筍樣品均取自廣西省南寧、桂林、柳州、玉林。

NaOH(分析純)，天津市大茂化學(xué)試劑廠；亞硝酸鹽標(biāo)準(zhǔn)溶液，廣東汕頭市西隴化工廠；其他試劑均為國產(chǎn)分析純或化學(xué)純。

1.2 儀器與設(shè)備

Agilent 7820A-5977B GC-MS聯(lián)用儀、DB-MAX毛細(xì)管柱(60 m×0.250 mm,0.15 μm)、HP-5MS毛細(xì)管柱(60 m×0.250 mm,0.25 μm)，美國Agilent公司；902-ULTS超低溫冰箱，美國Thermo公司；精密pH計(jì)PHS-25C，上海精密儀器有限公司；TU-1901紫外可見分光光度計(jì)，北京普析通用儀器有限公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 pH值和總酸的測(cè)定

pH值使用精密pH計(jì)進(jìn)行測(cè)定；酸度的測(cè)定參照GB/12456—2008《食品中總酸的測(cè)定》[6]。

1.3.2 鹽度的測(cè)定

吸取10 mL的樣品液體置于50 mL燒杯中，直接使用鹽度計(jì)進(jìn)行測(cè)定，重復(fù)測(cè)定3次，記錄測(cè)定值。

1.3.3 亞硝酸鹽含量的測(cè)定

參照GB 5009.33—2016《食品中亞硝酸鹽與硝酸鹽的測(cè)定》中的鹽酸萘乙二胺法[7]測(cè)定。

1.3.4 揮發(fā)性物質(zhì)測(cè)定

1.3.4.1 樣品前處理

將樣品從-80℃冰箱中取出，室溫解凍發(fā)酵液；發(fā)酵液分裝至頂空瓶，樣品量5～10 mL/瓶。

1.3.4.2 氣相色譜-質(zhì)譜條件

(1)酸菜氣相色譜條件

載氣為He，流速1.2 mL/min,樣品通過HP-5MS(60 m×0.250 mm,0.25 μm)毛細(xì)管柱。升溫程序：起始柱溫40 ℃，保持3 min,以8 ℃/min的速率升到250 ℃，保持8 min，最后以20 ℃/min的速率升到270 ℃，保持1 min。不分流進(jìn)樣。

(2)酸菜質(zhì)譜條件

電子電離(electron ionization，EI)源，電子能量70 eV；離子源溫度230 ℃，MS四級(jí)桿溫度150 ℃，色譜-質(zhì)譜接口溫度270 ℃；掃描模式Scan，質(zhì)量掃描范圍m/z 30.00～500.00m/z。

(3)酸筍氣相色譜條件

載氣為He，流速0.96 mL/min,樣品通過DB-MAX毛細(xì)管柱(60 m×0.250 mm,0.15 μm)樣品分流進(jìn)樣，分流比10 ∶1，分流流量9.6 mL/min。升溫程序：起始溫度40 ℃，以3 ℃/min升到100 ℃,保持2 min,再以5 ℃/min升到150 ℃，保持3 min，最后以10 ℃/min升到245 ℃，保持0 min。

(4)酸筍質(zhì)譜條件

電子電離(EI)源，電子能量70 eV；離子源溫度230 ℃，MS四級(jí)桿溫度,150 ℃，色譜-質(zhì)譜接口溫度225 ℃；掃描模式Scan，質(zhì)量掃描范圍(m/z)33～350m/z。

1.3.5 可揮發(fā)性成分的鑒定

待鑒定化合物的質(zhì)譜與NIST14質(zhì)譜庫對(duì)比，記錄得分最高的揮發(fā)性物質(zhì)。

1.3.6 數(shù)據(jù)分析

理化性質(zhì)重復(fù)測(cè)定3次，使用SPSS 9.0、SMICA 14.1、Origin 2018進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 酸菜和酸筍pH和總酸測(cè)定結(jié)果

10份酸菜和15份酸筍樣品pH和總酸測(cè)定結(jié)果分別如圖1-a、圖1-b所示。酸菜pH值3.45～4.92，均值為3.96；酸筍pH值3.53～4.46，均值為4.12。盡管酸菜pH大部分低于酸筍，但兩者相比差異不顯著(P>0.05)；酸菜測(cè)定的總酸在3.95～10.31 g/L，平均值為7.18 g/L；酸筍測(cè)定總酸在5.39～17.74 g/L，平均值為10.62 g/L，總體來看，酸菜總酸相對(duì)較低，酸筍的總酸更高，且兩者差異顯著(P<0.05)。

酸筍中總酸略高于酸菜的原因可能是主導(dǎo)兩類蔬菜發(fā)酵的優(yōu)勢(shì)微生物的種類和數(shù)量均不同。烏日娜等[8]發(fā)現(xiàn),酸菜早期優(yōu)勢(shì)菌株為明串珠菌而后是嗜酸乳桿菌、植物乳桿菌和發(fā)酵乳桿菌，鄭炯等[9]發(fā)現(xiàn)低鹽腌制麻竹筍中優(yōu)勢(shì)菌種包括乳球菌屬和魏斯氏菌屬。劉春燕等[10]通過泡菜中強(qiáng)化接種食竇魏斯氏菌發(fā)現(xiàn)有機(jī)酸含量有不同程度提高。酸菜中前期乳酸菌較少，形成優(yōu)勢(shì)菌群時(shí)間較長。此外，發(fā)酵時(shí)間可能是引起兩類發(fā)酵蔬菜酸度差異顯著的另一原因。酸菜發(fā)酵時(shí)間短于酸筍，也會(huì)導(dǎo)致發(fā)酵過程中產(chǎn)酸量低于酸筍。

a-pH;b-總酸圖1 酸菜和酸筍pH值和總酸Fig.1 Suncai and Suansun pH and acid titratable acid

2.2 鹽度測(cè)定結(jié)果

酸菜和酸筍的鹽度如圖2所示。10份酸菜樣品的鹽度為14.5～33.9 g/L，平均值為21.2 g/L；15份酸筍樣品的鹽度為3.3～7.2 g/L，平均值為4.7 g/L。酸菜和酸筍的鹽度差異極顯著(P<0.05)，主要原因是廣西酸菜制作過程中會(huì)加入食鹽進(jìn)行腌制，保證酸菜風(fēng)味和品質(zhì)，而酸筍的制作過程中無食鹽添加，因此成熟酸筍鹽度極低。

圖2 酸菜和酸筍鹽度Fig.2 Suancai and Suansun salinity

2.3 酸筍及酸菜中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的檢測(cè)

采用GC-MS技術(shù)檢測(cè)10份酸菜樣品和15份酸筍樣品中的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，檢測(cè)出酸菜中共97種，酸筍中共86種。其中主要揮發(fā)性物質(zhì)種類和數(shù)目如圖3所示。酸菜中揮發(fā)性成分主要包括22種醇類(異戊醇、(S)-(+)-2-辛醇等)、18種酯類(乙酸丁酯、丁酸丁酯等)、4種異硫氰酸酯類(異硫氰酸烯丙酯、異硫氰酸仲丁酯等)、9種醛類(壬醛、癸醛等)、5種酮類(2-辛酮、4,6,8-三甲基-1-壬酮等)。醇類、酯類物質(zhì)種類較多，這可能是酸菜清香風(fēng)味的重要物質(zhì)來源[11]；酸筍中揮發(fā)性成分主要包括18種胺類(二甲胺、異丙胺、仲丁胺等)、13種醇類(八甘醇、2-庚醇等)、7種酯類(甲酸乙烯酯、乙酸乙酯等)、2種醛類(乙醛、戊醛)、1種酮類。其中酸筍風(fēng)味物質(zhì)中對(duì)甲苯酚含量較高，為酸筍酸臭味的呈現(xiàn)做出最主要貢獻(xiàn)。

侯愛香等[12]測(cè)定發(fā)酵芥菜共有32種揮發(fā)性成分，其中種類最多的為醇類物質(zhì)。此結(jié)果與本研究所測(cè)廣西10份酸菜樣品中揮發(fā)性成分和種類略有不同，可能原因是兩者地理位置、溫度等環(huán)境因素有差異，以及原料來源和制作工藝上不同。ZHNEG等[13]通過GC/MS/O技術(shù)在發(fā)酵竹筍中檢測(cè)出52種揮發(fā)性成分，其中醇類物質(zhì)種類最多，可能原因是竹筍種類和制作工藝不同。

圖3 酸菜和酸筍主要揮發(fā)性物質(zhì)數(shù)量Fig.3 Number of main volatile substances in Suancai and Suansun

2.4 酸菜和酸筍揮發(fā)性成分的PCA分析

根據(jù)GC-MS鑒定出10份酸菜樣品(SC1～SC10)中的97種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)和15份酸筍樣品(LZ16、LZ15、LZ14、LZ13、LZ12、LZ11、LZ7、LZ5、GL1、GL4、GL7、GL11、NN3、NN4、 NN5)中的88種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，對(duì)25份樣品進(jìn)行PCA分析，結(jié)果如圖4-a所示，對(duì)酸菜和酸筍進(jìn)行分析，同一類發(fā)酵蔬菜聚類明顯，不同類之間差異顯著。由圖4-b可知，PCA圖可以對(duì)酸菜和酸筍之間的風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行多維的比較，根據(jù)得分圖中不同揮發(fā)性成分之間的距離，可以判斷兩者揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的差異程度，根據(jù)載荷圖中不同化合物與原點(diǎn)之間距離和正負(fù)確定其與各個(gè)主成分之間的相關(guān)性，因其還有含量(相對(duì)峰面積，%)(由儀器自帶數(shù)據(jù)庫分析得出，以每種樣品的峰面積與該組數(shù)據(jù)中物質(zhì)最大峰面積比值所得)的相關(guān)數(shù)據(jù)，所以進(jìn)一步可以判斷出不同樣品揮發(fā)性成分含量的差異程度[14]。圖4-a、圖4-b可以較好區(qū)分酸菜和酸筍的風(fēng)味種類和含量的差異。

a-酸筍和酸菜得分圖;b-揮發(fā)性物質(zhì)載荷圖圖4 酸菜和酸筍得分圖和化合物的載荷圖Fig.4 PCA scores and PCA loadings of different volatile substances

2.5 酯類

酯類物質(zhì)是發(fā)酵蔬菜呈現(xiàn)香味的主要特征性風(fēng)味之一。傳統(tǒng)酸菜酸香味醇，酸筍香味較淡。10份酸菜樣品中共檢測(cè)出18種酯類物質(zhì)，其中含量(相對(duì)峰面積,%)較高的酯類物質(zhì)有：丙酸乙酯、乙酸丙酯和乙酸丁酯等，其中丙酸乙酯具有強(qiáng)烈的菠蘿香氣，香甜爽口。乙酸丁酯、丁酸丁酯等酯類對(duì)酸菜醇香氣味的產(chǎn)生有一定的貢獻(xiàn)。15份酸筍樣品中酯類物質(zhì)種類較少，且含量均較低，對(duì)酸筍本身呈現(xiàn)的刺激性氣味影響較小，符合其本身呈現(xiàn)的風(fēng)味。乙酸乙酯在13份酸筍樣品中的含量(相對(duì)峰面積,%)均較低(0.89%～9.19%)，對(duì)酸筍的呈味影響不明顯。

2.6 醇類

醇類物質(zhì)具有令人愉悅的香氣，但其氣味閾值較大，對(duì)發(fā)酵蔬菜特征性氣味的影響不明顯。成熟酸菜中醇類物質(zhì)種類最多，10份酸菜樣品中均鑒定出醇類物質(zhì)。沈月新[15]的研究表明，醇類物質(zhì)主要來源于原材料本身和發(fā)酵過程中氨基酸的降解，以及某些微生物的代謝作用。10份酸菜樣品中含量(相對(duì)峰面積，%)最高、分布最廣的醇類物質(zhì)為(S)-(+)-2-辛醇，有特殊的香味；其次為異戊醇具有雜氣息和辣的味道，并帶有醇香、醚香、香焦香。酸筍中檢測(cè)出13種醇類物質(zhì)，在15份樣品中分布較為分散，且含量均較低。八乙二醇存在于13份酸筍樣品中，含量(相對(duì)峰面積，%)在0.94%～28.31%，在所有醇類物質(zhì)中含量最高；異戊醇含量較低，對(duì)酸筍的風(fēng)味影響甚微。

2.7 醛類

大部分的醛類物質(zhì)的氣味閾值均較低，對(duì)酸菜和酸筍風(fēng)味的形成具有較為重要的影響。酸菜中的9種醛類物質(zhì)分別為，正庚醛、反-2-庚烯醛、反-2-壬烯醛、正壬醛、癸醛、反-2-辛烯醛、3-羥基丁醛、β-環(huán)檸檬醛、苯甲醛。大部分醛類物質(zhì)可以賦予酸菜清香、果香和堅(jiān)果香[16]。15份酸筍中只檢測(cè)出兩種醛類物質(zhì)分別為乙醛和戊醛。乙醛具有強(qiáng)烈的刺激性氣味，但含量(相對(duì)峰面積，%)只有0.17%，含量較低，對(duì)風(fēng)味的影響不夠顯著；戊醛氣味閾值高而含量(相對(duì)峰面積，%)較低(0.01%)，對(duì)風(fēng)味貢獻(xiàn)小。

2.8 異硫氰酸酯類、胺類和對(duì)甲苯酚

異硫氰酸酯類被認(rèn)為是十字花科植物及其發(fā)酵成品特有的風(fēng)味物質(zhì)，具有芳香味[17-18]，是酸菜風(fēng)味特有揮發(fā)性成分組成。10份廣西酸菜原材料均為芥菜，屬十字花科，在腌制過程中，由于硫苷降解，生成多種異硫氰酸酯類物質(zhì)[19-21]。10份酸菜樣品中檢測(cè)出的有異硫氰酸烯丙酯、異硫氰酸仲丁酯、異硫氰酸3-丁烯酯和2-苯基乙基異硫氰酸酯4種物質(zhì)。其中異硫氰酸烯丙酯含量(相對(duì)峰面積，%)最高(100%～108.93%)，具有強(qiáng)烈的辛辣味道，與其他物質(zhì)共同作用，為酸菜的獨(dú)特風(fēng)味提供了重要貢獻(xiàn)。

在15份酸筍樣品中共檢測(cè)出18種胺類物質(zhì)，仲丁胺在14份樣品中均有檢出，含量(相對(duì)峰面積)較低(0.01%～3.35%)；其次為二甲胺，在12份樣品中均有測(cè)出，但含量(相對(duì)峰面積)較低(0.06%～1.17%)，GYSEL等[22]發(fā)現(xiàn)二甲胺是與臭味相關(guān)的物質(zhì)，呈現(xiàn)氨味及爛魚味，為酸筍的酸臭味呈現(xiàn)一定的貢獻(xiàn)。雖然酸筍中胺類物質(zhì)測(cè)出種類較多，但是只有6種胺類物質(zhì)在超過7份樣品中檢測(cè)出，其余胺類物質(zhì)只存在于1～3份樣品中，且含量極低，對(duì)風(fēng)味的呈現(xiàn)貢獻(xiàn)較小。郭榮燦等[23]沒有檢測(cè)出胺類物質(zhì)，一方面可能是GC-MS檢測(cè)條件不同，另一方面可能是酸筍原材料品種不同。

酸筍中含量最高對(duì)酸臭味貢獻(xiàn)最大的物質(zhì)為對(duì)甲苯酚，14份樣品中有檢出，且含量(相對(duì)峰面積,%)較高，范圍在62.35%～100%。對(duì)甲苯酚閾值較低，只有55 μg/kg，對(duì)酸筍風(fēng)味影響較大。現(xiàn)有研究大部分認(rèn)為對(duì)甲苯酚是酸筍最主要的呈味物質(zhì)。對(duì)甲苯酚具有一些刺激性氣味，焦皮臭、動(dòng)物臭[24]，與其他風(fēng)味物質(zhì)共同作用，呈現(xiàn)了發(fā)酵酸筍強(qiáng)烈的刺激性氣味。朱照華[25]研究表明，竹筍原材料中含有大量的酪氨酸，在發(fā)酵過程中酪氨酸大量降解，則酪氨酸有極大可能性轉(zhuǎn)化為對(duì)甲苯酚，成為影響酸筍風(fēng)味的重要揮發(fā)性物質(zhì)。

3 結(jié)論

本文以廣西地區(qū)10份發(fā)酵成熟的酸菜和15份酸筍為研究對(duì)象，采用氣相色譜-質(zhì)譜連用儀測(cè)定其揮發(fā)性成分，其中酸菜中共檢測(cè)出97種，酸筍86種。酸菜中主要揮發(fā)性物質(zhì)種類依次醇類22種、酯類18種、醛類9種，異硫氰酸酯類對(duì)于風(fēng)味貢獻(xiàn)最大；酸筍中主要揮發(fā)性物質(zhì)依次為胺類18種、醇類13種、酯類7種，對(duì)甲苯酚對(duì)于風(fēng)味影響較大。PCA結(jié)果表明，兩類發(fā)酵蔬菜在揮發(fā)性物質(zhì)的種類和含量(相對(duì)峰面積)上差異顯著。此外，酸菜和酸筍的理化性質(zhì)也具有明顯的差異，酸菜pH平均值為3.96，可滴定酸度平均值為7.18 g/L，鹽度平均值為21.24 g/L；酸筍pH平均值為4.12，可滴定酸度平均值為10.63 g/L，鹽度平均值為4.66 g/L。本研究對(duì)比了廣西地區(qū)酸菜和酸筍具體揮發(fā)性化合物質(zhì)，明確了產(chǎn)生兩者風(fēng)味差異顯著的具體風(fēng)味物質(zhì)，并測(cè)定了兩類發(fā)酵蔬菜的理化指標(biāo)，為廣西地區(qū)酸菜和酸筍的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)提供了一定的理論依據(jù)。