不同前處理方式對泡青菜揮發(fā)性風(fēng)味成分的影響

杜玫，蔡玥，賈利蓉* ，趙泓牟，黃鵬高,2

(1.四川大學(xué) 輕工科學(xué)與工程學(xué)院，成都 610065；2.四川江中源食品股份有限公司，四川 德陽 618000)

泡青菜是以芥菜作為原料的發(fā)酵蔬菜，因其風(fēng)味清香、滋味酸爽，受到人們廣泛喜愛。目前，工業(yè)化生產(chǎn)泡青菜是將芥菜進(jìn)行鹽漬、脫鹽、密封發(fā)酵，其生產(chǎn)周期長、發(fā)酵鹽度高、風(fēng)味損失大。眾多學(xué)者對泡青菜進(jìn)行了研究，主要集中在不同發(fā)酵方式、芥菜品種和殺菌方式對泡青菜品質(zhì)的影響[1-2]，尚未見到有關(guān)前處理對泡青菜風(fēng)味成分影響的研究。

紫外處理、熱處理和微波處理是常見的果蔬加工前處理方法。紫外線能夠穿透生物細(xì)胞膜，干擾DNA的翻譯和復(fù)制，導(dǎo)致細(xì)胞死亡，對果蔬表面的致病菌有一定的殺滅能力[3]。熱處理一般以水、水蒸氣或者空氣為介質(zhì)進(jìn)行傳熱，具有鈍化酶活性，使蛋白質(zhì)變性的作用[4]，有學(xué)者認(rèn)為熱處理能夠增加果蔬香味、減少苦澀味[5-6]；Berger J L等[7]研究了熱浸漬對葡萄酒發(fā)酵的影響，結(jié)果顯示熱處理后發(fā)酵得到的葡萄酒酚類物質(zhì)含量更高且含有更多具有果香味的風(fēng)味物質(zhì)。微波處理具有熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)，熱效應(yīng)能夠?qū)е碌鞍踪|(zhì)變性，影響酶活力，非熱效應(yīng)通過電場作用改變細(xì)胞的膜功能，有助于胞內(nèi)成分的溶出。因此，本實(shí)驗(yàn)采用紫外、蒸汽、微波對小葉芥菜進(jìn)行前處理，分析不同前處理方式下泡青菜發(fā)酵過程中風(fēng)味成分的變化情況，為泡青菜發(fā)酵工藝的改良奠定了理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

小葉芥菜：四川江中源食品股份有限公司提供；泡菜鹽、多晶冰糖、白酒、香辛料、泡菜壇：市購；正十二烷(色譜純)：上海甄準(zhǔn)生物科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

FA 1004型電子天平 上海良平儀器儀表有限公司；50/30 μm DVB/CAR/PDMS固相微萃取頭及配套手柄、GC-MS聯(lián)用儀 日本島津公司；Rtx-5Si MS色譜柱、25 μL微型進(jìn)樣針。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 泡青菜樣品制作方法

挑選新鮮、無蟲害的小葉芥菜，清洗、瀝干，分別采用紫外、蒸汽、微波進(jìn)行前處理。紫外處理?xiàng)l件：紫外線波長254 nm，處理時(shí)間20 min，小葉芥菜與光源間隔40 cm，堆放厚度5 cm；蒸汽處理?xiàng)l件：小葉芥菜與蒸汽源垂直距離10 cm，熏蒸時(shí)間5 min，堆放厚度5 cm；微波處理?xiàng)l件為：微波功率500 W，處理時(shí)間60 s，小葉芥菜堆放厚度5 cm。將處理好的小葉芥菜放入泡菜壇中，按照1∶3的菜水比例加入泡菜水，水封發(fā)酵即可。

泡菜水的配方：每1 kg純凈水中加入60 g泡菜鹽、10 g多晶冰糖、1 g花椒、1 g八角、5 g白酒。

1.3.2 揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的檢測方法

SPME頂空固相萃取操作條件：取整片泡青菜用料理機(jī)進(jìn)行攪碎，取3 g泡青菜碎末和2 μg/mL的正十二烷乙醇溶液5 μL置于20 mL頂空進(jìn)樣瓶中密封，在40 ℃條件下平衡10 min后，將萃取頭插入進(jìn)樣瓶，吸附20 min后取出萃取頭插入到氣相色譜儀進(jìn)樣口，推出纖維頭，250 ℃解吸5 min。

GC條件：氦氣流速為1.0 mL/min，起始溫度為40 ℃，保持3 min；以3 ℃/min升至70 ℃；繼續(xù)以5 ℃/min升至130 ℃；再以6 ℃/min升至160 ℃，最后以10 ℃/min上升至250 ℃。

MS條件：GC-MS接口溫度250 ℃；EI離子源；電子能量70 eV；離子源溫度250 ℃；掃描范圍(m/z)40～350。

1.3.3 揮發(fā)性風(fēng)味成分的定性與定量分析

定性分析：檢測的未知化合物與NIST14 Library質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫相匹配，對匹配度≥85(最大值為100)的鑒定結(jié)果，結(jié)合文獻(xiàn)予以定性。

定量分析：各揮發(fā)性成分的相對百分含量按峰面積歸一化計(jì)算；采用內(nèi)標(biāo)法進(jìn)行定量，各揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的絕對含量按式(1)進(jìn)行計(jì)算：

式中：Ci為未知化合物濃度，Si為內(nèi)標(biāo)物濃度，Sa為內(nèi)標(biāo)物峰面積，Ca為未知物峰面積。

1.3.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)處理軟件采用Microsoft Excel 2010；圖片處理采用Origin 2018。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同前處理?xiàng)l件下泡青菜發(fā)酵過程中風(fēng)味物質(zhì)鑒定結(jié)果

泡青菜的風(fēng)味物質(zhì)主要來源于芥菜本身、泡菜水中添加的香料以及發(fā)酵代謝產(chǎn)物[8]。4組泡青菜在發(fā)酵過程中一共檢測到了異硫氰酸酯類、醛類、烴類、酮類、芳香類、醇類、酸類、酚類共8類，63種風(fēng)味物質(zhì)，各組泡青菜的風(fēng)味物質(zhì)種類及濃度分別見表1～表4。

表1 對照組泡青菜揮發(fā)性風(fēng)味成分分類匯總表Table 1 The classification summary table of volatile flavor components of control group pickled vegetables

續(xù) 表

由表1可知，隨著發(fā)酵時(shí)間延長，對照組泡青菜的風(fēng)味物質(zhì)種類逐漸增加。對照組泡青菜一共檢測到了43種風(fēng)味物質(zhì)，其中發(fā)酵1 d檢測出14種，發(fā)酵5 d檢測出22種，發(fā)酵9 d檢測出32種，發(fā)酵13 d檢測出34種，發(fā)酵15 d檢測出32種。從濃度來看，隨著發(fā)酵的進(jìn)行，異硫氰酸酯類物質(zhì)濃度大幅下降，其他各類物質(zhì)濃度均逐漸升高。異硫氰酸酯類物質(zhì)是十字花科植物的特征性風(fēng)味物質(zhì)，具有刺激催淚性和辛辣味[9]，此類物質(zhì)濃度過高會(huì)造成泡青菜生青味過重，因此此類物質(zhì)濃度是衡量泡青菜是否成熟的重要指標(biāo)。異硫氰酸烯丙酯、3-丁烯基異硫氰酸酯、反式-2,4-庚二烯醛、反-2-十二烯醛、2-庚烯醛、右旋萜二烯、1,1,7-三甲基三環(huán)庚烷、間異丙基甲苯、橙花醇、1-壬醇是對照組泡青菜在發(fā)酵過程中濃度較大的風(fēng)味物質(zhì)。

表2 紫外處理組泡青菜揮發(fā)性風(fēng)味成分分類匯總表Table 2 The classification summary table of volatile flavor components of UV treatment group pickled vegetables

續(xù) 表

由表2可知，紫外組泡青菜在發(fā)酵過程中一共檢測出45種風(fēng)味物質(zhì)，發(fā)酵1，5，9，13，15 d分別檢測出20，18，26，31，32種。在發(fā)酵過程中，異硫氰酸酯類物質(zhì)濃度持續(xù)下降，烴類物質(zhì)濃度持續(xù)升高，其他各類物質(zhì)濃度均出現(xiàn)先增加后下降的趨勢。醛類、芳香類、醇類和酸類物質(zhì)濃度均在發(fā)酵13 d時(shí)達(dá)到最高。異硫氰酸烯丙酯、3-丁烯基異硫氰酸酯、反式-2,4-庚二烯醛、壬醛、右旋萜二烯、2-蒎烯、間異丙基甲苯、橙花醇是紫外組泡青菜在發(fā)酵過程中濃度較大的風(fēng)味物質(zhì)，其中2-蒎烯是紫外組泡青菜特有的風(fēng)味物質(zhì)。

表3 蒸汽處理組泡青菜揮發(fā)性風(fēng)味成分分類匯總表Table 3 The classification summary table of volatile flavor components of steam treatment group pickled vegetables

續(xù) 表

由表3可知，蒸汽組泡青菜在發(fā)酵過程中一共檢測出51種風(fēng)味物質(zhì)，發(fā)酵1，5，9，13，15 d分別檢測出21，18，29，32，39種。在發(fā)酵過程中，異硫氰酸酯類物質(zhì)濃度持續(xù)下降，酯類、酮類和芳香類物質(zhì)濃度持續(xù)升高，醇類和烴類物質(zhì)出現(xiàn)先上升后下降的趨勢，而醛類物質(zhì)濃度先下降后上升。異硫氰酸烯丙酯、3-丁烯基異硫氰酸酯、反式-2,4-庚二烯醛、2-十一烯醛、2-庚烯醛、右旋萜二烯、月桂烯、1,1,7-三甲基三環(huán)庚烷、間異丙基甲苯、乙酸橙花酯是在蒸汽組泡青菜發(fā)酵過程中濃度較大的風(fēng)味物質(zhì)。

表4 微波處理組泡青菜揮發(fā)性風(fēng)味成分分類匯總表Table 4 The classification summary table of volatile flavor components of microwave treatment group pickled vegetables

續(xù) 表

由表4可知，蒸汽組泡青菜在發(fā)酵過程中一共檢測出49種風(fēng)味物質(zhì)，發(fā)酵1，5，9，13，15 d分別檢測出20，21，30，32，31種。在發(fā)酵過程中，異硫氰酸酯類物質(zhì)濃度持續(xù)下降，烴類、酸類和芳香類物質(zhì)濃度持續(xù)升高，醇類、酯類和酮類物質(zhì)出現(xiàn)先上升后下降的趨勢，而醛類物質(zhì)濃度變化和蒸汽組相同，出現(xiàn)先下降后上升的趨勢。異硫氰酸烯丙酯、反式-2,4-庚二烯醛、2-十一烯醛、2-庚烯醛、右旋萜二烯、月桂烯、1,1,7-三甲基三環(huán)庚烷、間異丙基甲苯、1-壬醇、L-乳酸是在微波組泡青菜發(fā)酵過程中濃度較大的風(fēng)味物質(zhì)。

2.2 不同前處理?xiàng)l件下泡青菜風(fēng)味物質(zhì)對比分析

各組泡青菜在發(fā)酵過程中異硫氰酸酯類物質(zhì)差異較大。在發(fā)酵初期蒸汽組異硫氰酸酯類物質(zhì)濃度明顯低于對照組而微波組高于對照組，其原因可能是蒸汽促進(jìn)了芥菜中異硫氰酸酯類物質(zhì)的揮發(fā)并且影響了芥子酶的活性，所以濃度較低；微波處理也能夠產(chǎn)熱，促進(jìn)揮發(fā)，但其產(chǎn)生的空化效應(yīng)會(huì)對芥菜內(nèi)部結(jié)構(gòu)造成損傷，導(dǎo)致大量異硫氰酸酯類物質(zhì)生成，所以濃度略微高于對照組。紫外組的異硫氰酸酯類物質(zhì)也低于對照組，其原因可能是紫外照射影響了芥子酶的活性，導(dǎo)致其濃度下降。

醇類、醛類和烴類物質(zhì)是泡青菜發(fā)酵過程中除異硫氰酸酯類物質(zhì)以外濃度差異較大的幾類物質(zhì)。在發(fā)酵過程中對照、紫外、蒸汽、微波組的醇類物質(zhì)濃度分別在發(fā)酵第15，13，9，9 d達(dá)到最高，其濃度分別為10.89，10.30，12.52，15.74 μg/kg。醇類物質(zhì)由酵母菌發(fā)酵產(chǎn)生，在酵母發(fā)酵階段逐漸積累。進(jìn)入乳酸發(fā)酵階段，醇類物質(zhì)的生成減少，一部分醇和酸反應(yīng)合成酯，導(dǎo)致濃度下降[10]。對比4組泡青菜醇類物質(zhì)的濃度變化可知蒸汽處理和微波處理能夠有效促進(jìn)酵母發(fā)酵，加快泡青菜發(fā)酵速度。醛類物質(zhì)主要由不飽和脂肪酸氧化而成，具有令人愉悅的香味[11]。發(fā)酵初期蒸汽和微波組泡青菜醛類物質(zhì)濃度明顯大于對照和紫外組，其原因是熱處理促進(jìn)了醛類物質(zhì)的產(chǎn)生[12]。在發(fā)酵后期2-庚烯醛和反式-2,4-庚二烯醛濃度大幅提高，這兩種醛類物質(zhì)是由亞油酸和亞麻酸在脂肪氧合酶的作用下反應(yīng)得到，呈綠葉清香氣味[13]。烯烴類物質(zhì)往往具有特殊風(fēng)味，右旋萜二烯呈甜橙和柑橘類風(fēng)味，月桂烯具有令人愉快的清淡氣味[14]。對比來看，微波組、蒸汽組烯烴類物質(zhì)濃度明顯高于對照組。

2.3 泡青菜發(fā)酵過程中的特征風(fēng)味物質(zhì)分析

通過泡青菜樣品風(fēng)味成分的定量結(jié)果并結(jié)合文獻(xiàn)及書籍找到各物質(zhì)香氣閾值，計(jì)算出各香氣的OAV值，各發(fā)酵階段OAV值>1的香氣成分及其香氣活力值見表5。

表5 泡青菜特征香氣成分及香氣活力值Table 5 The characteristic aroma compositions and odor activity values of pickled vegetables

由表5可知，各組泡青菜在發(fā)酵過程中的主體風(fēng)味成分相似，泡菜的風(fēng)味物質(zhì)主要受發(fā)酵過程中微生物的種類及數(shù)量影響[15]，4組泡青菜主體風(fēng)味成分相似可能是因?yàn)樗鼈冊谕画h(huán)境下并且都采用自然發(fā)酵方式進(jìn)行發(fā)酵，微生物種類差異較小。癸醛、壬醛、β-紫羅酮、乙酸橙花酯是4組泡青菜共有的主體風(fēng)味成分，反式-2-壬烯醛和右旋萜二烯是蒸汽組特有的主體風(fēng)味成分，反式-2,4-庚二烯醛和反-2-辛烯醛是微波組特有的主體風(fēng)味成分。OAV值是衡量香氣強(qiáng)度的指標(biāo)，OAV值越大，香氣強(qiáng)度越大，對總體香氣的貢獻(xiàn)也越大[16]。從OAV值的大小來看，4組泡青菜特征風(fēng)味物質(zhì)香氣強(qiáng)度差異較大，總體來看，微波組香氣強(qiáng)度最大，蒸汽組次之，紫外組香氣強(qiáng)度最小。

3 結(jié)論

采用頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜法對4組泡青菜發(fā)酵過程中的風(fēng)味成分進(jìn)行檢測，結(jié)果發(fā)現(xiàn)對照、紫外、蒸汽、微波組泡青菜分別檢測到了43，45，51，49種風(fēng)味物質(zhì)，各類物質(zhì)的變化趨勢總體上相似，均為異硫氰酸酯類物質(zhì)濃度下降，其他各類物質(zhì)濃度提高。通過對比發(fā)現(xiàn)，在發(fā)酵過程中蒸汽和微波組泡青菜的醛類、醇類和烯烴類物質(zhì)濃度高于對照組；癸醛、壬醛、β-紫羅酮、乙酸橙花酯是4組泡青菜共有的主體風(fēng)味成分，反式-2-壬烯醛和右旋萜二烯是蒸汽組特有的主體風(fēng)味成分，反式-2,4-庚二烯醛和反-2-辛烯醛是微波組特有的主體風(fēng)味成分。綜上所述，蒸汽和微波處理對泡青菜發(fā)酵過程中風(fēng)味物質(zhì)的變化有積極的影響。