氣相色譜-離子遷移譜結(jié)合多元統(tǒng)計(jì)學(xué)分析不同包裝對香椿粉品質(zhì)的影響

趙麗麗，王繼紅，盧晨曦,2，史冠瑩，張 樂，蔣鵬飛，王趙改,*

（1.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)副產(chǎn)品加工研究中心，河南 鄭州 450002；2.河南工業(yè)大學(xué)糧油食品學(xué)院，河南 鄭州 450001）

香椿（Toona sinensis（A.Juss.）Roem）在我國有2 300余年栽培歷史[1]，是我國特有的集食用、藥用[2-4]、材用和觀賞價值于一身的木本風(fēng)味植物資源之一[5]，因其鮮嫩的口感、濃郁的香味[6]、豐富的營養(yǎng)價值而名譽(yù)中外，深受廣大消費(fèi)者喜愛[7-10]。然而，新鮮香椿供應(yīng)季節(jié)短，易腐爛變質(zhì)，失去商品價值，且多項(xiàng)研究表明不同季節(jié)香椿品質(zhì)存在明顯差異，成為制約香椿持續(xù)性研究及香椿產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸[11-12]。為使香椿具有較長的使用價值，通常會將其干燥后保存[13]，真空冷凍干燥作為一種能夠更大程度保留香椿品質(zhì)的方法而被廣泛使用[14]。然而，課題組前期研究發(fā)現(xiàn)，香椿凍干粉在貯藏期間易發(fā)生吸潮、色變、風(fēng)味散失等問題，導(dǎo)致產(chǎn)品品質(zhì)下降，極大限制了香椿市場進(jìn)一步拓展。

食品包裝作為保護(hù)食品的載體，能夠防止食品在運(yùn)輸、銷售等過程中受到外部環(huán)境如光照、氧氣、溫濕度、微生物等影響，從而保護(hù)食品質(zhì)量的穩(wěn)定，延長貨架期[15]。然而，不同包裝材料的阻隔性能存在明顯差異，前期學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，在單層包裝材料中，聚酰胺（polyamide，PA）材料的阻氧性能最好，聚乙烯（polyethylene，PE）材料最弱；雙向拉伸聚丙烯和聚對苯二甲酸乙二醇酯（polyethylene glycol terephthalate，PET）材料的阻濕性能最強(qiáng)，PA材料最弱。而在復(fù)合包裝材料中，鋁塑復(fù)合材料的透氧量和透濕量均最小，可以提供最佳的阻氧及阻濕性能[16-17]。賈兆陽[18]研究表明，在包裝材料中加入真空鍍鋁薄膜，能夠使其對紫外線產(chǎn)生較強(qiáng)的阻隔性能，防止光線引發(fā)并加速食品中營養(yǎng)成分的分解，造成食品腐敗變質(zhì)現(xiàn)象。因此，研究不同包裝材料對香椿粉貯藏過程中品質(zhì)的影響，有利于提高產(chǎn)品的貯藏品質(zhì)，目前相關(guān)研究報(bào)道較少。

風(fēng)味是影響香椿粉品質(zhì)評價的重要指標(biāo)，也是直接影響消費(fèi)者可接受性的重要因素。目前常用的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)分析技術(shù)手段主要有氣相色譜-離子遷移譜（gas chromatography-ion mobility spectroscopy，GC-IMS）、GC-質(zhì)譜（GC-mass spectrometry，GC-MS）和電子鼻。與GC-MS和電子鼻相比，GC-IMS無需對樣品進(jìn)行蒸餾、萃取等繁瑣的前處理，操作簡便，風(fēng)味損失?。磺褿C-IMS具有高靈敏度、高分辨率、可視化等優(yōu)勢，可實(shí)現(xiàn)對不同樣品差異風(fēng)味成分的快速篩選[19]，近年來已被廣泛應(yīng)用于中藥[20]、果蔬[21-22]、肉制品[23]、酒產(chǎn)品[24]、調(diào)味品[25]等食品風(fēng)味分析中。

基于此，本研究以真空冷凍干燥香椿粉為原料，分別選用PE密封包裝、復(fù)合真空包裝、鋁箔密封包裝及鋁箔真空包裝，探究香椿粉高溫高濕貯藏過程中水分、色澤、感官品質(zhì)及菌落總數(shù)的變化，并結(jié)合GC-IMS分析揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的變化規(guī)律，以期篩選出可顯著延長香椿粉貯藏時間、保護(hù)產(chǎn)品品質(zhì)的包裝方式，為香椿類產(chǎn)品科學(xué)合理的生產(chǎn)、貯藏提供理論及技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

香椿樣品于2022年3—4月份采自河南省登封市三一香椿食品有限公司。選取新鮮、健壯、無機(jī)械損傷、長度15 cm左右的香椿嫩芽，早上7:00前采集完畢，快速預(yù)冷，運(yùn)至實(shí)驗(yàn)室。

正構(gòu)酮C4～C9購自國藥集團(tuán)化學(xué)試劑北京有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

FlavourSpec 1H1-00053 GC-IMS儀（配備分析軟件包括Laboratory Analytical Viewer（LAV）和3 款插件以及GC×IMS Library Search 1.0.3）德國G.A.S公司；WXT-5毛細(xì)管柱（15 m×0.53 mm，0.53 μm）美國Restek公司；FD-2000A真空冷凍干燥機(jī) 上海比朗儀器制造有限公司；V Color Quest XE色差儀 美國HunterLab公司；MA150C-000230V1水分測定儀 德國賽多利斯公司；ME204E電子天平 梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；DHP-9012恒溫培養(yǎng)箱 上海一恒科學(xué)儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品前處理

香椿粉制備：將潔凈、完整的香椿嫩芽于-35 ℃真空冷凍干燥機(jī)中干燥36 h，干燥后物料的水分含量約為4.5%。

香椿粉的包裝和加速貯藏方法：分別采用PE密封袋（120 mm×170 mm×20 絲）、鋁箔密封袋（PET/Al/PE材質(zhì)，11 mm×16 mm×20 絲）、復(fù)合真空袋（PA-無規(guī)共聚物）材質(zhì)，10 mm×15 mm×20 絲）、鋁箔真空袋（PET/Al/PE材質(zhì)，12 mm×17 mm×20 絲）4 種包裝材料對香椿粉進(jìn)行包裝處理，每種包裝方式分別取30 份樣品置于（55±1）℃、相對濕度（40±3）%的恒溫培養(yǎng)箱中，分別于0、3、7、14、21、28、35 d隨機(jī)取出5 份樣品用于水分含量、色澤、揮發(fā)性風(fēng)味、感官品質(zhì)及菌落總數(shù)的測定分析。香椿粉原樣命名為CK；PE密封、鋁箔密封、復(fù)合真空、鋁箔真空包裝貯藏7 d的樣品分別命名為PE-7d、LB-7d、ZK-7d、LBZK-7d，貯藏35 d的樣品分別命名為PE-35d、LB-35d、ZK-35d、LBZK-35d。

1.3.2 水分含量測定

準(zhǔn)確稱?。?.000±0.003）g香椿粉樣品，平鋪在水分測定儀托盤上。每組樣品測定3 次，結(jié)果取平均值。

1.3.3 色差測定取加速貯藏后的香椿粉放入樣品杯，用色差儀測定樣品的紅度值（a*）。每組樣品測定4 次，結(jié)果取平均值。

1.3.4 GC-IMS氣味測定

根據(jù)張樂等[26]的方法并做適當(dāng)調(diào)整。準(zhǔn)確稱?。?.500±0.002）g香椿粉樣品于20 mL具有聚四氟乙烯隔墊密封的頂空瓶中，將頂空瓶于40 ℃以250 r/min的轉(zhuǎn)速加熱孵育10 min；不分流頂空進(jìn)樣500 μL。進(jìn)樣針溫度80 ℃，進(jìn)樣前清洗時間30 s，進(jìn)樣后清洗時間6 min。GC條件：MXT-5柱（15 m×0.53 mm，0.53 μm）；色譜柱溫度40 ℃；載氣為高純氮?dú)猓兌取?9.999%）。載氣流速程序?yàn)椋撼跏?.0 mL/min，保持2 min，2～10 min線性增至5.0 mL/min，10～20 min線性增至50.0 mL/min，20～30 min線性增至100.0 mL/min，然后停止流動，總運(yùn)行時間為30 min。IMS條件：漂移管長度98 mm，漂移管溫度60 ℃，漂移氣為氮?dú)猓兌取?9.999%），漂移氣流速150 mL/min，管內(nèi)線性電壓500 V/cm，放射源β射線（氚，3H），正離子模式，光譜平均掃描次數(shù)12 次。

通過儀器內(nèi)置的LAV軟件和2 款插件（Reporter插件、Gallery Plot插件）進(jìn)行GC-IMS數(shù)據(jù)的提取和分析，構(gòu)建揮發(fā)性有機(jī)物的差異圖譜和指紋圖譜。并根據(jù)軟件內(nèi)置的NIST 2014 GC保留指數(shù)（retention index，RI）數(shù)據(jù)庫和IMS遷移時間數(shù)據(jù)庫對風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行定性分析，通過比較特征揮發(fā)性物質(zhì)的保留時間和遷移時間（離子通過漂移管到達(dá)收集器所需的時間），使用外標(biāo)正構(gòu)酮C4～C9作為參考計(jì)算每種揮發(fā)性物質(zhì)的RI，通過GC-IMS庫進(jìn)行匹配，從而對揮發(fā)性化合物進(jìn)行鑒定分析。揮發(fā)性化合物的定量則根據(jù)所選信號峰的峰體積進(jìn)行計(jì)算。

1.3.5 感官評價

采用定量描述分析法對不同包裝貯藏香椿粉的主要?dú)馕哆M(jìn)行人工感官分析，參照Wang Zhaogai[27]、Chen Chen[28]等的方法進(jìn)行測定并適當(dāng)調(diào)整。感官分析小組由10 名成員（6 名女性和4 名男性，年齡22～30 歲）組成，所有小組成員均受過專業(yè)培訓(xùn)，在感官分析方面具有豐富的經(jīng)驗(yàn)，且對香椿沒有特別的偏愛。準(zhǔn)確稱取（1.000±0.003）g香椿粉樣品于50 mL無色透明PET瓶中，將樣品隨機(jī)排列放置在環(huán)境相對濕度較低的單間感官室內(nèi)。

在培訓(xùn)期間，小組成員討論了不同包裝貯藏條件下香椿粉樣品的不同香氣屬性，并對聞到的感官特征描述詞進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。小組成員通過共識最終確定了硫化物味、干草味、花香味、麥芽味、酸味、霉味6 個出現(xiàn)頻率最高的詞匯作為定量描述的依據(jù)。描述性感官分析采用3 點(diǎn)制標(biāo)度法評分，氣味強(qiáng)度范圍為0（無）～3（非常強(qiáng)）。小組成員對每種氣味指標(biāo)取平均值進(jìn)行強(qiáng)度評判，并在此基礎(chǔ)上報(bào)告樣品的整體風(fēng)味強(qiáng)度。

1.3.6 菌落總數(shù)測定

選取菌落總數(shù)作為微生物檢測指標(biāo)，測定方法參照GB 4789.2—2022《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗(yàn)菌落總數(shù)測定》[29]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

所得數(shù)據(jù)采用SPSS 20.0（美國IBM公司）和Excel 2010軟件進(jìn)行分析，使用Origin 8.5軟件進(jìn)行繪圖。采用SIMCA Version 14.1軟件對揮發(fā)性化合物進(jìn)行多元統(tǒng)計(jì)分析和差異風(fēng)味化合物分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同包裝對香椿粉水分含量的影響

水分含量是影響香椿粉品質(zhì)的關(guān)鍵內(nèi)在因素，水分含量越高，產(chǎn)品的貨架期越短。由表1可知，在高溫高濕環(huán)境下，采用不同包裝貯藏的香椿粉中水分含量隨貯藏時間延長而增加，其初始水分含量為3.46%，采用PE密封、復(fù)合真空、鋁箔密封包裝貯藏35 d后分別增加至11.47%、10.42%、8.91%；而采用鋁箔真空包裝的樣品水分含量則能夠始終保持在3.46%～3.71%，且無顯著差異（P＞0.05），這與湯滌洛等[30]研究包裝貯藏即食水竹筍水分含量變化的結(jié)果一致，可見鋁箔真空包裝能夠更好地阻止包裝袋內(nèi)水分含量上升，顯著抑制香椿粉吸濕潮解。此外，研究發(fā)現(xiàn)鋁箔密封比復(fù)合真空包裝香椿粉中水分含量變化更小，這與包裝材料本身的阻隔性有關(guān)，鋁箔袋中含有的PET成分由于結(jié)構(gòu)中主鏈含有苯環(huán)，所以具備較好的剛性，并且還含有醚鍵，則兼具良好的柔韌性，可以對氧氣和水蒸氣起到良好的阻隔作用，而復(fù)合真空袋中的PA成分由于其分子中含有酰胺鍵，融合吸收水蒸氣，因此透過的水蒸氣量較大[16]。可以得出4 種包裝材料的阻濕性能：鋁箔真空包裝＞鋁箔密封包裝＞復(fù)合真空包裝＞PE密封包裝。

表1 不同包裝對香椿粉水分含量的影響
Table 1 Effect of different packaging on the moisture content of VFDTS powder %

注：同列小寫字母不同表示差異顯著（P＜0.05）。

2.2 不同包裝對香椿粉色差的影響

由圖1可知，采用PE密封、復(fù)合真空和鋁箔密封包裝香椿粉的a*在貯藏期間發(fā)生了顯著變化，均隨貯藏時間的延長呈現(xiàn)不同程度的上升趨勢，其中PE密封包裝香椿粉的a*上升速率最快，復(fù)合真空包裝次之，鋁箔密封包裝香椿粉則于貯藏14 d后開始快速上升，a*上升可能是由于在貯藏過程中水分含量上升及透氧、光照導(dǎo)致的氧化褐變、葉綠素降解[31-32]。值得注意的是，鋁箔真空包裝香椿粉在貯藏21 d內(nèi)的a*無顯著變化（P＞0.05），且始終低于其他3 種包裝（圖1A）。上述結(jié)果說明鋁箔包裝貯藏更有利于保持香椿粉特有色澤，這是由于鋁箔材質(zhì)具有較強(qiáng)紫外線阻隔性能，能夠避免光照引發(fā)食品中色素分解，導(dǎo)致食品特有色澤減褪，而PE及復(fù)合真空包裝則因不具備紫外線阻隔性能，使得香椿粉特有色澤發(fā)生明顯改變。此外，鋁箔真空包裝含有的PET成分具有較強(qiáng)阻氧性能，且真空無氧環(huán)境有效阻止了樣品氧化褐變，更好地維持食品原有色澤，這與王丹等[33]的研究結(jié)果一致。

圖1 不同包裝對香椿粉a*（A）及外觀色澤（B）的影響Fig.1 Effect of different packaging on the a* (A) and visual color (B) of VFDTS powder

2.3 不同包裝香椿粉GC-IMS風(fēng)味分析結(jié)果

2.3.1 不同包裝貯藏條件下香椿粉揮發(fā)性成分的GC-IMS譜圖

由圖2 可知，樣品中揮發(fā)性有機(jī)物集中分布在100～1 000 s的GC保留時間和1.0～2.0 ms的離子遷移時間內(nèi)，有些化合物可能會導(dǎo)致多個信號或點(diǎn)（單體和二聚體甚至三聚體）[34]，具體取決于它們的濃度和性質(zhì)。

圖2 不同包裝香椿粉不同貯藏時間揮發(fā)性成分的GC-IMS二維譜圖Fig.2 Two-dimensional GC-IMS spectra of volatile components in VFDTS powder stored in different packages during different storage times

圖3是以未包裝貯藏的香椿粉譜圖作為參比，其他譜圖扣減參比形成的二維差異對比譜圖。由圖2、3可知，不同包裝處理的香椿粉樣品在貯藏過程中其揮發(fā)性成分均可通過GC-IMS較好地分離，且可直觀看出其揮發(fā)性成分之間的差異性。經(jīng)過PE密封包裝的香椿粉樣品，其揮發(fā)性化合物隨貯藏時間延長大量下降；相反，經(jīng)過復(fù)合真空和鋁箔密封包裝貯藏的香椿粉樣品中揮發(fā)性化合物卻大量增加，表明不同包裝處理對香椿粉貯藏后揮發(fā)性成分具有顯著影響。

圖3 不同包裝香椿粉不同貯藏時間揮發(fā)性成分的GC-IMS二維差異對比譜圖Fig.3 Comparison of differences in the two-dimensional in GC-IMS spectra of volatile components in VFDTS powder stored in different packages during different storage times

2.3.2 不同包裝貯藏條件下香椿粉揮發(fā)性成分定性分析

雖然圖2、3顯示了不同包裝香椿粉貯藏過程中揮發(fā)性化合物的變化趨勢，但對具體的揮發(fā)性化合物難以作出準(zhǔn)確的判斷。為進(jìn)一步分析香椿粉在貯藏過程中風(fēng)味物質(zhì)的變化，利用離子遷移時間和RI對揮發(fā)性化合物進(jìn)行定性鑒定。在不同包裝貯藏香椿粉樣品中共檢測到80 個峰，通過軟件內(nèi)置NIST 2014和IMS數(shù)據(jù)庫鑒定出56 種揮發(fā)性化合物，包括醇類13 種、醛類11 種、酸類3 種、酯類9 種、酮類7 種、萜烯類3 種、醚類1 種、含硫類2 種、烷烴類3 種、雜環(huán)類4 種，如表2所示。

結(jié)合表2和圖4可以看出，采用PE密封包裝的香椿粉中揮發(fā)性有機(jī)化合物總含量隨貯藏時間的延長均大量減少，而采用鋁箔密封和復(fù)合真空包裝的香椿粉中揮發(fā)性化合物種類和含量則變化不大。除此之外，不同包裝貯藏香椿粉樣品中含量最高的均為醛類，且占比均在30%以上，PE包裝貯藏35 d香椿粉中醛類物質(zhì)占比高達(dá)54.77%，主要醛類物質(zhì)有己醛和反-2-戊烯醛。這些醛類化合物主要來源于脂肪酸代謝，它們的化學(xué)性質(zhì)比較活潑且閾值較低，總體呈現(xiàn)脂香、果香、葉香和清香[37]。趙麗麗等[38-39]研究表明，醛類化合物對香椿特征風(fēng)味貢獻(xiàn)較大。其次是酯類，鋁箔密封、復(fù)合真空、鋁箔真空包裝香椿粉中酯類化合物占比均在15%以上。這些酯類化合物通過酯化反應(yīng)獲得，大多具有花香和水果香氣，在香椿中起到風(fēng)味修飾作用[40]。值得注意的是，鋁箔密封、復(fù)合真空、鋁箔真空包裝樣品中對香椿特征風(fēng)味起關(guān)鍵作用的含硫化合物含量隨貯藏時間延長均增加，這可能是由于香椿粉中水分含量上升使得含硫特征風(fēng)味在水介質(zhì)的作用下復(fù)原釋放[14,27]。

圖4 不同包裝香椿粉中揮發(fā)性化合物含量變化Fig.4 Changes in volatile component contents in VFDTS powder with different packaging

2.3.3 不同包裝貯藏條件下香椿粉揮發(fā)性有機(jī)物指紋圖譜差異

為更直觀地比較不同包裝貯藏香椿粉中揮發(fā)性化合物的種類及含量差異，采用GalleryPlot插件生成香椿粉包裝貯藏過程中揮發(fā)性成分的指紋圖譜。

由圖5可知，A框?yàn)樗袡z測樣品中共有的揮發(fā)性有機(jī)化合物特征峰區(qū)域，共9 種化合物，其中定性出6 種，主要為醇類、醛類、酮類等化合物，包括2-甲基丙醇、2-丁醇、己醛-M、己醛-D、2,3-丁二酮和2-乙基呋喃。醇類物質(zhì)主要由脂肪酸降解、氨基酸代謝、甲基酮還原及乳糖代謝等分解代謝過程產(chǎn)生，總體呈現(xiàn)酒香、脂肪香和堅(jiān)果香[41]；酮類化合物主要來源于不飽和脂肪酸氧化或氨基酸降解，能夠賦予花香和果香氣味[42]。

B框?yàn)橄愦环壑刑赜?、隨包裝貯藏后發(fā)生變化的化合物，共24 種，其中定性出17 種，包括3-甲基-2-丁烯醛、2,3-丁二醇、2,3-戊二酮、乙酸甲酯、芳樟醇、2-甲基丁基乙酸酯、3-戊酮、β-蒎烯、2-甲基-2-戊烯醛、乙酸乙酯、反-2-戊烯醛、正丁醇、3-甲基丁醛、1,1-二乙氧基乙烷、乙酸異丁酯、2,2,4,6,6-五甲基庚烷和正辛醛。值得注意的是，上述化合物在采用PE密封包裝貯藏后均大量損失甚至完全消失，說明PE密封包裝不適合此類揮發(fā)性有機(jī)化合物的保存。

C框?yàn)椴捎肞E密封包裝的香椿粉貯藏后新產(chǎn)生的物質(zhì)，共10 種化合物，其中定性出8 種，包括丙酸、三乙胺、戊醛-D、戊醛-M、異丙醇、丁醛、2-甲基丁醛和二甲基硫醚。D框?yàn)椴捎娩X箔密封、復(fù)合真空、鋁箔真空包裝的香椿粉貯藏后新產(chǎn)生的物質(zhì)，共37 種化合物，其中定性出25 種，包括丁酸丁酯、己酸、糠醇、4-甲基-2-戊酮、反-3-己烯-1-醇、2-甲基丁酸乙酯、2,4-二甲基-1-庚烯、甲基叔丁基醚、戊酸、異丙硫醇、異戊醇、異戊酸甲酯、3-甲基-3-丁烯-1-醇、1,2-二甲氧基乙烷、2-甲基四氫呋喃-3-酮、月桂烯、2-己酮、正己醇、丁酸丙酯、異硫氰酸烯丙酯、四氫呋喃、2-丙醇、2,3-二氯-1-丙醇、吡啶和乙酰氧基-2-丙酮。表2中的定量結(jié)果也證實(shí)了這些分析。

2.3.4 不同包裝貯藏條件下香椿粉揮發(fā)性有機(jī)物的主成分分析（principal component analysis，PCA）

PCA是一種能夠?qū)⒍鄠€變量通過線性變換選出較少個數(shù)重要變量的一種多元統(tǒng)計(jì)方法，可以根據(jù)不同樣本中主要成分因子的貢獻(xiàn)率來評估樣品之間的規(guī)律性和差異性[43]。由圖6可知，PC1、PC2和PC3的貢獻(xiàn)率分別為39.61%、28.62%和12.78%，累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)81.01%，能夠代表揮發(fā)性成分的絕大部分原始變量信息，很好地反映樣品的主要特征。經(jīng)過不同包裝貯藏的香椿粉樣品在分布圖中有很好的區(qū)分，其中不同包裝、不同貯藏時間的樣品之間距離較遠(yuǎn)，同一包裝、相同貯藏時間的樣品聚集在一起，說明不同包裝貯藏香椿粉中揮發(fā)性有機(jī)物存在差異，單個樣品的重復(fù)性較好。與原始香椿粉相比，采用PE密封包裝貯藏的香椿粉中揮發(fā)性有機(jī)物變化最為明顯；采用鋁箔密封、復(fù)合真空包裝的香椿粉中揮發(fā)性有機(jī)物在第7天檢測時與原始香椿粉無較大差異，在貯藏35 d時發(fā)生了明顯變化；而采用鋁箔真空包裝的香椿粉中揮發(fā)性有機(jī)物在整個貯藏期間與原始香椿粉均較為相似，表明鋁箔真空包裝對香椿粉風(fēng)味的保持作用最佳，其次為鋁箔密封包裝、復(fù)合真空包裝，PE包裝效果最差。造成上述結(jié)果主要是由于PE膜的水蒸氣透過量及透氧量均較大，使樣品極易發(fā)生吸濕潮解及氧化變質(zhì)現(xiàn)象，風(fēng)味發(fā)生嚴(yán)重劣變；而復(fù)合真空包裝含有的PA材質(zhì)由于透氧量最小，可以起到較好的阻氧效果，能夠有效減緩樣品特征風(fēng)味的氧化變質(zhì)；鋁箔密封包裝及鋁箔真空包裝因具有較強(qiáng)的阻濕性、阻氧性及紫外線阻隔性，能夠很好保持食品特有風(fēng)味。

圖6 不同包裝香椿粉揮發(fā)性成分的PCA得分圖Fig.6 PCA score plots of volatile components in VFDTS powder with different packaging

2.3.5 不同包裝貯藏條件下香椿粉揮發(fā)性有機(jī)物的正交偏最小二乘法判別分析（orthogonal partial least squares discriminant analysis，OPLS-DA）

OPLS-DA與PCA均通過降維將復(fù)雜數(shù)據(jù)直觀化，但OPLS-DA是有監(jiān)督模式的分析方法。OPLS-DA通過去除代謝物中與分類變量不相關(guān)的正交變量，從而獲取更加可靠的代謝物組間差異的相關(guān)程度信息篩選差異變量[44]。在OPLS-DA中使用交叉驗(yàn)證和置換檢驗(yàn)可以評價模型的性能指標(biāo)，R2X和R2Y分別表示所建模型對X和Y變量的解釋率，R2為模型的擬合能力，Q2表示模型的預(yù)測能力，二者的值以大于0.5為宜，越接近于1表明模型的擬合度越好，訓(xùn)練集的樣本越能夠被準(zhǔn)確劃分到其原始?xì)w屬中[45]。

以定性的56 個揮發(fā)性化合物為X變量，以不同包裝貯藏香椿粉樣品為Y變量，進(jìn)行OPLS-DA，建立相關(guān)模型，模型的判別效果如圖7A所示，R2X＝0.992，R2Y＝0.996，Q2＝0.992，說明該模型對不同包裝貯藏香椿粉中揮發(fā)性化合物具有較好的預(yù)測能力。對OPLS-DA模型進(jìn)行200 次置換模擬，結(jié)果如圖7B所示，模型Q回歸線與橫坐標(biāo)交叉，且截距為負(fù)數(shù)，所有置換檢驗(yàn)R2和Q2均低于原始值，可認(rèn)為沒有發(fā)生過擬合，該模型的預(yù)測能力很好[46]，能夠用來描述不同包裝貯藏香椿粉中揮發(fā)性化合物的差異。且從圖7A中可以看出，不同包裝貯藏香椿粉中揮發(fā)性化合物存在顯著差異，該結(jié)果與PCA結(jié)果一致。所有樣品被分為4 個組，其中第1組為CK、LB-7d、LBZK-7d、ZK-7d、LBZK-35d，集中在第1象限；第2組為ZK-35d，集中在第2象限；第3組為LB-35d，集中在第3象限；第4組為PE-7d、PE-35d，集中在第4象限。

圖7 不同包裝香椿粉中揮發(fā)性化合物的OPLS-DA得分圖（A）、置換檢驗(yàn)圖（B）、VIP值（C）和聚類熱圖（D）Fig.7 OPLS-DA score plot (A),permutation test (B),VIP scores (C),and clustering heatmap (D) of volatile components in VFDTS powder with different packaging

變量投影重要性（variable importance in projection，VIP）能夠篩選出不同包裝貯藏香椿粉中的特征揮發(fā)性化合物[47]。為了進(jìn)一步表征不同包裝貯藏香椿粉中揮發(fā)性化合物之間的差異，計(jì)算并檢驗(yàn)了OPLS-DA模型的VIP得分，以VIP＞1為標(biāo)準(zhǔn)，VIP值越大，說明在不同處理下該揮發(fā)性化合物的差異越顯著[48]。共篩選出14 種（VIP＞1）標(biāo)志性揮發(fā)性化合物，如圖7C所示，包括醛類5 種、醇類4 種、含硫類1 種、酸類1 種、烷烴類1 種、其他類2 種，分別為二甲基硫醚、正辛醛、2-乙基呋喃、2-丙醇、己醛-D、2,2,4,6,6-五甲基庚烷、2-丁醇、正丁醇、芳樟醇、三乙胺、戊酸、3-甲基丁醛、3-甲基-2-丁烯醛和2-甲基-2-戊烯醛。張樂等[26]采用GC-IMS對不同產(chǎn)地新鮮香椿樣品中揮發(fā)性化合物進(jìn)行區(qū)分，通過OPLS-DA篩選出12 種揮發(fā)性化合物為生物標(biāo)志物，分別為(E)-2-己烯醛-D、乙酸乙酯-D、苯酚、糠醛、苯乙醇、丙酸乙酯-D、2-甲基丁醛-M、三甲基噻唑、3-甲基-2-丁醇、2-戊酮-M、4-甲基-1-戊醇和2-乙基-6-甲基吡嗪。與本研究結(jié)果均不相同，部分揮發(fā)性化合物存在同分異構(gòu)體，這可能是由于新鮮香椿在干燥前后其主要揮發(fā)性化合物發(fā)生了改變。

為更好地區(qū)別標(biāo)志性揮發(fā)性化合物在不同包裝貯藏香椿粉中的差異，根據(jù)這些化合物的峰體積繪制聚類熱圖，結(jié)果如圖7D所示。14 種差異揮發(fā)性化合物能夠?qū)⒉煌b貯藏的香椿粉分為兩大類，CK、LB-7d、LBZK-7d、LBZK-35d、PE-7d香椿粉聚為一類，ZK-7d、ZK-35d、LB-35d、PE-35d聚為另一類；其中，在第1類樣品中，CK、LB-7d、LBZK-7d又被聚為一類。上述結(jié)果說明采用鋁箔密封和鋁箔真空包裝能夠更好地保持香椿粉的特征風(fēng)味，且隨貯藏時間延長，鋁箔真空包裝的效果最佳。

2.4 不同包裝香椿粉感官評價結(jié)果

分析香椿粉中硫化物味、干草味、花香味、麥芽味、酸味、霉味6 種氣味屬性的氣味強(qiáng)度，直接觀察不同包裝對香椿粉貯藏過程中氣味屬性的影響。由圖8可知，采用PE密封包裝的香椿粉，貯藏7 d開始出現(xiàn)不愉悅的酸味，35 d酸味增強(qiáng)并伴隨霉味產(chǎn)生；采用復(fù)合真空和鋁箔密封包裝的香椿粉則于35 d開始出現(xiàn)不愉悅的酸味，而采用鋁箔真空包裝的香椿粉能夠始終保持正常狀態(tài)，沒有異味出現(xiàn)。結(jié)合上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)，采用PE密封包裝的香椿粉，由于包裝材料的水蒸氣透過率高，香椿粉吸濕至水分含量增加，從而造成了酸敗和霉變現(xiàn)象產(chǎn)生。而鋁箔真空包裝的香椿粉水分含量及色澤在貯藏35 d內(nèi)均未發(fā)生顯著變化，且沒有異味產(chǎn)生，這與感官評價結(jié)果一致。此外，從整體氣味輪廓來看，采用鋁箔密封和鋁箔真空包裝貯藏7 d的香椿粉與對照組香椿粉幾乎重疊，相似度極高；但隨貯藏時間的延長，鋁箔密封包裝貯藏35 d的香椿粉氣味輪廓發(fā)生了變化，而鋁箔真空包裝的香椿粉則仍與對照組相似。上述結(jié)果充分說明了鋁箔真空包裝保持產(chǎn)品特有感官品質(zhì)及風(fēng)味特征效果最佳，鋁箔密封包裝次之，PE密封包裝效果最差。

圖8 不同包裝材料對香椿粉氣味特性的影響Fig.8 Effect of different packaging materials on the odor characteristics of VFDTS powder

2.5 不同包裝香椿粉中菌落總數(shù)

由圖9可知，在貯藏35 d時，經(jīng)過PE密封、復(fù)合真空、鋁箔密封包裝處理的香椿粉中菌落總數(shù)分別為9 714、7 078、6 636 CFU/g，而采用鋁箔真空包裝處理的香椿粉中菌落總數(shù)僅為3 634 CFU/g，與貯藏0 d香椿粉差異不顯著（P＞0.05）。這說明鋁箔真空包裝材料可以對氧氣和水蒸氣起到良好的阻隔作用，微生物在低濕低氧狀態(tài)下生長緩慢，從而減緩了香椿粉樣品的腐敗變質(zhì)。因此，以菌落總數(shù)為指標(biāo)，鋁箔真空包裝對香椿粉的貯藏效果最好，該結(jié)果與上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。

圖9 不同包裝材料對貯藏35 d香椿粉中菌落總數(shù)的影響Fig.9 Effects of different packaging materials on the total bacterial count in VFDTS powder stored for 35 days

3 結(jié)論

香椿粉樣品在貯藏過程中感官品質(zhì)和風(fēng)味特性的變化主要取決于貯藏條件和包裝材料。在本研究中，采用GC-IMS檢測分析不同包裝香椿粉在（55±1）℃高溫、（40±3）%相對濕度環(huán)境下加速貯藏35 d的感官品質(zhì)及風(fēng)味特性。結(jié)果表明：隨著貯藏時間的延長，不同包裝香椿粉水分含量、色澤、風(fēng)味和菌落總數(shù)呈現(xiàn)出了一定規(guī)律，其中，香椿粉的水分含量隨貯藏時間的延長逐漸增加，顏色逐漸變褐；PE密封包裝香椿粉中水分含量、色澤和菌落總數(shù)變化速率最快，而鋁箔真空包裝的變化速率均低于鋁箔密封和復(fù)合真空2 種包裝，說明鋁箔真空包裝能夠更好地防止香椿粉吸潮和氧化褐變，減緩樣品腐敗變質(zhì)；此外，PE密封包裝香椿粉的風(fēng)味品質(zhì)變化最快，貯藏7 d即開始發(fā)生明顯變化，而鋁箔真空包裝的香椿粉貯藏35 d仍能夠較好保持香椿粉特有風(fēng)味，整體優(yōu)于鋁箔密封和復(fù)合真空包裝的香椿粉。這說明鋁箔真空包裝的紫外線阻隔性、阻氧性及阻濕性有效阻止了香椿粉樣品氧化褐變，減緩了微生物生長速率，更有利于香椿粉特有色澤和風(fēng)味的保持。這些結(jié)果均表明鋁箔真空包裝更適用于香椿粉產(chǎn)品的加工應(yīng)用，對于后續(xù)香椿產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了重要參考信息。