傳統四川泡菜中揮發性成分分析*

徐丹萍，蒲彪，陳安均，卓志航，楊嵐清，張楠

1(四川農業大學食品學院，四川雅安，625014) 2(四川農業大學林學院，四川雅安，625014)

傳統泡菜在中國歷史悠久，人均消費量大，風味獨特，揮發性成分多樣，其種類及含量除了受到微生物種類和數量、發酵時間、發酵溫度、發酵方式等因素的影響［1-2］，與泡菜原料種類關系密切。目前，對自然發酵泡菜、純種發酵泡菜的揮發性成分種類及差異研究相對較多［3-4］，而對四川傳統老泡菜水發酵泡菜研究相對欠缺。研究不同原料泡菜中揮發性成分種類及差異，對于四川泡菜風味的后續深入研究具有一定意義。

本實驗采用頂空固相微萃取(HS-SPME)結合氣相色譜-質譜聯用(GC-MS)技術對不同原料的傳統四川泡菜中揮發性成分進行檢測，并采用主成分分析法(PCA)對揮發性成分的差異性進行分析。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

蘿卜(A)、芥菜(B)、甘藍(C)、黃瓜(D)、芹菜(E)，均購于當地農貿市場。選擇新鮮、色澤正、無蟲害、無腐爛的蔬菜作為原料。

老泡菜水，來自于本實驗室，已培養2年、各指標相對穩定。

1.2 儀器與設備

Agilent 7890A-5975C氣相色譜-質譜聯用儀［配有HP-5MS彈性石英毛細管柱(30 m×0.25 mm，0.25 μm)］，美國安捷倫公司;Supleco固相微萃取裝置(65 μm DVB/PDMS)，美國 Supelco 公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品處理

蔬菜原料經整理、清洗、瀝干、切分、殺菌之后裝入5 L陶土壇，蔬菜和老泡菜水以1∶3的質量比加入老泡菜水，密封發酵。

當泡菜酸度達到0.5%后，取出，進行感官評價及揮發性成分檢測。

1.3.2 感官評價

10名經過感官品評培訓和訓練的感官評價人員從視覺、嗅覺、味覺和口感4個方面對不同原料的泡菜進行感官評分。感官評價標準如表1。

1.3.3 揮發性物質檢測

取切碎后的樣品5g于15 mL頂空進樣瓶中，密封。43℃水浴加熱30 min后，將萃取頭插入到頂空進樣瓶中吸附30 min。拔出萃取頭插入到GC-MS儀氣相色譜進樣口，250℃條件下解析5 min。

1.3.4 GC-MS分析條件

色譜條件:色譜柱為HP-5MS(30 m×0.25 mm，0.25 μm)彈性石英毛細管柱;柱溫程序升溫參考Tripathi［5］等的方法并作優化:初始溫度36℃，保持3 min，15℃/min升至190℃，保持1 min，5℃/min升至230℃，保持5 min;不分流。

表1 泡菜感官評價標準Table 1 Sensory evaluation standards of Paocai

質譜條件:電子轟擊離子源(EI)，電子能量70 eV，離子源溫度230℃，接口溫度280℃，質量掃描范圍:m/z 50～550 amu。

1.3.5 數據處理

定性:檢測的未知化合物與NIST.11 library相匹配，對匹配度大于800(最大值為1 000)的鑒定結果予以確認;利用C7～C30作為混標計算各化合物的保留指數(retention index，RI)，結合文獻報道對化合物進行定性。

定量:以峰面積歸一化法確定不同原料中各化合物的相對含量。

對得到的揮發性成分采用SPSS統計軟件進行主成分分析(principal component analysis，PCA)［6］，通過綜合分值的高低對不同原料泡菜揮發性物質差異進行分析。

2 結果與分析

2.1 泡菜感官評價結果

對不同原料的泡菜進行感官評價，評分結果如表2。

表2 泡菜感官評分結果Table 2 Sensory evaluation of Paocai

從表2中可以看出樣品的感官評分結果從大到小依次是:C、B、A、D、E，即以甘藍、芥菜和蘿卜為原料的泡菜風味相對較好。

2.2 不同原料泡菜揮發性成分檢測結果

不同原料泡菜中揮發性物質種類及相對含量檢測結果見表2。

表3 不同原料泡菜中揮發性成分及相對含量測定結果Table 3 Volatile components and their relative contents in Paocai of different raw materials

注:“-”表示未檢出，“MS”表示利用數據庫比對鑒定，“RI”表示通過計算化合物保留指數與文獻報道比對鑒定。

5種原料泡菜中共檢出化合物80種，其中酯類14種、醛類17種、酮類4種、醇類10種、烷烴類5種、萜類16種、芳香族化合物8種、含硫化合物2種、雜環化合物4種。

泡蘿卜中檢出化合物共38種，其中酯類9種、萜烯類8種、醛類6種、芳香族化合物5種、醇類4種、烷烴類3種、含硫化合物2種、雜環化合物1種，未檢出酮類物質。酯類(69.572%)相對含量最高，其中1-異硫代氰酸丁酯、異硫氰酸乙酯的相對含量在10%以上，可能對泡蘿卜風味具有重要影響。張冬梅［7］研究對泡蘿卜中揮發性成分進行檢測分析，得到了酯類成分含量最高的結論。

泡芥菜中檢出化合物共23種，其中醛類7種、酯類6種、醇類4種，萜類、芳香族化合物各2種，酮類、雜環化合物各1種，未檢出烷烴類化合物。酯類(90.208%)相對含量最高，其中異硫氰酸烯丙酯、異硫氰酸苯乙酯的相對在10%以上。徐俐［8］等對高鹽腌制芥菜揮發性成分分析，發現硫甙降解產物是主要的揮發性成分，其中異硫氰酸烯丙酯相對含量最高，與本試驗得到的結果相似。

泡甘藍中檢測出化合物共24種，其中醇類6種、酯類5種、醛類4種、芳香族化合物3種、酮類2種，烷烴類、萜類、含硫化合物和雜環化合物個1種。酯類(65.769%)相對含量最高，是十字花科植物的主要揮發性成分［9］，相對含量在10%以上的物質是異硫氰酸烯丙酯和異硫氰酸苯乙酯。

泡黃瓜中檢測出化合物共22種，其中醛類11種，醇類、烷烴類、萜類、芳香族化合物各2種，酯類、酮類、雜環化合物各1種。醛類(91.638%)相對含量最高，其中反式-2，6-壬二醛的相對含量達到83.370%，這種物質也是黃瓜的特征性風味物質［10］。

泡芹菜中檢測出化合物共24種，其中萜類12種、芳香族化合物5種，醛類、酮類、雜環化合物各2種，醇類1種，未檢出酯類、烷烴類及含硫化合物。萜類(89.139%)化合物相對含量最高，右旋萜二烯、γ-萜品烯相對含量大于10%。楊敏［11］對芹菜原料進行SPME-GC/MS研究發現，芹菜中含有較多的烯烴成分(尤其是萜烯類)。泡芹菜中的萜烯類可能主要來源于芹菜原料。

對5種不同原料的泡菜中揮發性物質相對含量進行比較，泡芥菜中酯類成分相對含量最高，達到90.208%;泡黃瓜中醛類、雜環化合物相對含量最高，達到91.638%、0.713%;泡甘藍中酮類、醇類、芳香族化合物相對含量最高，為 2.768%、7.405%和11.255%;泡蘿卜中烷烴類、含硫化合物相對含量最高，為1.877%、5.740%;泡芹菜種萜類相對含量最高，達到89.139%。

5種原料的泡菜中檢測出的酯類化合物主要為異硫氰酸酯，異硫氰酸酯具有辛辣味味，閾值低。蘿卜、芥菜、甘藍泡菜中的部分硫氰酸酯類成分來自于蔬菜原料［9］，部分來自于微生物及酶類作用。5種不同原料泡菜種檢測出酯類成分差異巨大，說明泡菜原料種類對風味影響較大;醛類分為飽和和不飽和醛，一般烯醛有奶酪香、果香味，飽和醛味道辛辣刺激［13］。醛類的微量存在即對風味具有重要影響，因此醛類是構成泡菜獨特風味的重要成分;酮類具有甘草氣息，2-壬酮等酮類成分能夠賦予泡菜清香氣味［14］;醇類具有香甜花香味，雖然閾值高，然而醇類的存在對酯類、醛類等成分的生產不可或缺;烷烴類一般閾值高、對風味貢獻小，不是泡菜主體風味成分;萜類廣泛存在于植物體內，閾值低，具有特殊氣味，被用于香料合成等方面［15］。泡蘿卜和泡芹菜中檢出的4-萜烯醇、α-松油醇、芳樟醇等萜醇類物質呈現獨特的香味，對泡菜風味貢獻大［16］;分子中含有苯環的化合物一般具有芳香氣味。本實驗中檢出的含有苯環的芳香族化合物數量最多，說明其對泡菜風味的形成具有重要影響。苯甲醛、苯乙醛等具有玫瑰花香、蜂蜜香，可能來源于泡菜乳酸菌對氨基酸的代謝［17］。含硫化合物中二甲基二硫和二甲基三硫閾值低，是泡菜的主體風味之一［18］;雜環化合物也具有較低的閾值，其中吡嗪、呋喃等具有堅果香等溫和的香味，雜環化合物的存在對泡菜整體風味的形成具有協同作用［19］。

甘藍、芥菜、蘿卜是四川地區常用的泡菜原料，以這三種蔬菜作為原料的泡菜感官評分相對較高。異硫氰酸戊酯、異硫氰酸苯乙酯、苯甲醛、壬醛、癸醛、右旋萜二烯、萘是泡甘藍、泡芥菜和泡蘿卜的共有成分，說明這7種揮發性物質是形成泡菜獨特風味的重要物質。

3 結論

HS-SPME結合GC-MS能夠較好地對四川泡菜中揮發性成分進行檢測。本實驗通過對5種不同原料的泡菜揮發性成分進行檢出分析，共得到揮發性成分80種，不同原料泡菜之間揮發性成分差異較大。酯類、醛類、酮類、醇類、萜類、芳香族化合物、含硫化合物及雜環化合物對泡菜風味形成具有重要影響。其中酯類是泡蘿卜、泡芥菜和泡甘藍中的特征性揮發性成分，醛類、萜烯類分別是泡黃瓜、泡芹菜的特征性揮發性成分。異硫氰酸戊酯、異硫氰酸苯乙酯、苯甲醛、壬醛、癸醛、右旋萜二烯和萘是形成四川泡菜獨特風味的重要揮發性物質。

［1］ 顧金華.泡菜微生態研究及優良接種劑的研制［D］.南京:南京農業大學，2011.

［2］ 周相玲，胡安勝，王彬，等.人工接種泡菜與自然發酵泡菜風味物質的對比分析［J］.中國釀造，2011(1):159-160.

［3］ 朱文嫻，周相玲，張惠，等.人工接種泡菜的風味研究［J］.食品工業科技，2007，28(11):108-110.

［4］ 蔣麗，王雪瑩，楊洲，等.自然發酵與接種發酵泡菜香氣成分分析［J］.食品科學，2011，32(22):276-279.

［5］ Tripathi J，Chatterjee S，Gamre S，et al.Analysis of free and bound aroma compounds of pomegranate(Punica granatum L.)［J］.LWT-Food Science and Technology，2014，59(1):461-466.

［6］ 袁志發.多元統計分析［M］.北京:科學出版社，2009:219-241.

［7］ 張冬梅.接種發酵蘿卜及揮發性風味物質的研究［D］.武漢:華中農業大學，2011.

［8］ 徐俐，胡伯凱，吳康云，等.八種高鹽腌制芥菜揮發性風味物質的對比分析［J］.食品與機械，2013，29(5):10-14.

［9］ Mithen R，Armah C，Traka M.Cruciferous vegetables and biological activity of isothiocyanates and indoles［M］.Netherlands:Springer Netherlands，2011:1-30.

［10］ Cho M J，Buescher R.Degradation of cucumber flavor aldehydes in juice［J］.Food Research International，2011，44(9):2 975-2 977.

［11］ 楊敏.SPME-GC/MS聯用技術在部分蔬菜揮發性成分分析中的應用研究［D］.蘭州:甘肅農業大學，2008.

［12］ 鐘成，黃奕雯，賈士儒，等.基于主成分分析、神經網絡對啤酒感官評價的預測［J］.食品與發酵工業，2013，39(3):48-51.

［13］ Adams T B，Lucas Gavin C，Taylor S C，et al.The FEMA GRAS assessment of α，β-unsaturated aldehydes and related substances used as flavor ingredients［J］.Food and Chemical Toxicology，2008，46(9):2 935-2 967.

［14］ WANG K，Arntfield S D.Binding of carbonyl flavours to canola，pea and wheat proteins using GC/MS approach［J］.Food Chemistry，2014，157(15):364-372.

［15］ Tackenberg M W，Marmann A，Thommes M，et al.Orange terpenes，carvacrol and α-tocopherol encapsulated in maltodextrin and sucrose matrices via batch mixing［J］.Journal of Food Engineering，2014，135:44-52.

［16］ 王金菊，崔寶寧，張治洲.泡菜風味形成的原理［J］.食品研究與開發，2008，29(12):163-166.

［17］ G?nzle M，Gobbetti M.Physiology and Biochemistry of Lactic Acid Bacteria［M］.New York:Springer US，2013:194-198.

［18］ 陳功，張其圣，余文華，等.四川泡菜揮發性成分及主體風味物質的研究(二)［J］.中國釀造，2010(12):19-23.

［19］ Ozolina V，Kunkulberga D，Cieslak B，et al.Furan derivatives dynamic in rye bread processing［J］.Procedia Food Science，2011(1):1 158-1 164.