不同加热处理对浆水挥发性成分变化的影响

李多佳，贠建民，姚博，严海娇，白杰，艾对元

(甘肃农业大学 食品科学与工程学院，甘肃 兰州，730070)

不同加热处理对浆水挥发性成分变化的影响

李多佳，贠建民*，姚博，严海娇，白杰，艾对元

(甘肃农业大学 食品科学与工程学院，甘肃 兰州，730070)

以发酵成熟的未加热处理原浆水为对照，将其分别在65 ℃/30 min、100 ℃/3 min和121 ℃/5 s加热处理后，采用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术(headspace solid phase micro extraction-gas chromato graphy-mass spectrometry，HS-SPME-GC-MS)检测其挥发性成分，根据气味活度值分析了浆水的主体风味成分及其变化，并对浆水风味品质进行了感官评价，旨在探讨不同加热处理条件对浆水风味的影响。结果显示：原浆水主体风味成分有双戊烯、4-萜烯醇、α-松油醇、β-环柠檬醛；加热处理后的浆水挥发性成分变化较大，主要表现在醛类、酯类和含硫氮化合物的增多，且浆水主体风味成分也发生了较大变化，其中新增的反式-2-癸烯醛、反式-2-辛烯醛、2-庚烯醛等醛类以及异硫氰酸烯丙酯对加热处理后浆水的风味贡献较大，这些物质的增加很有可能是导致浆水风味发生劣化的主要原因。感官评定结果表明，相比其他2种热处理方式，65 ℃/30 min的加热处理对浆水风味的保持较好，更能获得消费者的认可。

加热处理；浆水；顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术；挥发性成分

浆水又称浆水菜，是一种经多菌种发酵而成的传统发酵蔬菜食品。浆水作为我国西北地区极具地方特色的天然健康食品，因其爽口清香、消暑解渴、风味独特而深受人们的喜爱[1]。浆水制作一般是以质地较硬的叶类蔬菜为原料(如芹菜、苜蓿、苦苣菜等)经焯水，加入面汤，再用老浆水为“引子”，装入陶瓷缸酿制而成。成熟的浆水汤汁略呈乳白色，气味清香，口感酸醇[2]，可直接饮用或煮开食用，或作为面食的调味品使用，其市场前景广阔。

浆水作为一种集营养、美味、保健于一体的传统发酵饮食，其营养和保健价值越来越受到人们的关注，现在浆水的研究也已成为热点，如李宏珍[3]研究了浆水传统酿制过程中挥发性物质的动态变化；贾亚莉等[4]研究了浆水传统发酵过程中亚硝酸盐含量动态变化；张培等[2]研究了浆水制备工艺和营养成分；李雪萍等[5]研究了浆水中的微生物以及浆水中菌群变化规律；何玲[6]研究了低温、加热、添加防腐剂、紫外处理、微波处理对浆水保藏的影响。

近年来，为适应浆水产业化发展的需要，浆水产品的生产方式也从家庭自酿型逐渐转变为工厂规模化生产，而商业化生产的浆水为延长货架期，都需采用加热杀菌处理，但浆水经过杀菌后，风味劣化，颜色也会发生褐变[6]，给浆水的销售带来了不利的影响。因此如何选择合适的热处理方式是浆水商业化发展过程亟待解决的问题之一。而目前关于浆水加热处理后风味变化的研究尚未见到相关报道。为此，本试验拟以甘肃天水浆水传统酿制工艺技术为依托，采用HS-SPME-GC-MS检测3种不同加热杀菌处理后浆水挥发性物质的变化，结合感官评价和气味活度值分析，探讨浆水在不同热处理后风味变化情况，旨在保持浆水良好风味，并为浆水相关企业选择恰当合理的杀菌方法提供一定的理论依据和参考。

1 材料和方法

1.1 材料与试剂

浆水：采用甘肃天水传统工艺酿制的以芹菜为原料的浆水，采取发酵4～5 d，风味处于最佳时期的成熟浆水为供试样品(浆水清澈、口感清爽、无泡沫、味酸)，贮存于密闭无菌容器，低温运至实验室，4 h内检测。

NaCl：分析纯，天津市光复科技发展有限责任公司。

1.2 主要的仪器设备

FA1204B型电子天平,上海佑科仪器仪表有限公司；20 mL固相微萃取样品瓶、固相微萃取装置(100 μm PDMS萃取头、手动SPME进样器)，美国Supelco公司；CLARUS-600型气相色谱质谱联用仪，PerkinElmer公司；CH2015型超级恒温水浴槽，上海舜宇恒平科学仪器有限公司；UHT超高温瞬时灭菌器，山东碧海机械有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 浆水的热处理方式

采用3种不同的热处理方式。巴氏杀菌：取200 mL浆水装入500 mL三角瓶中，瓶口用保鲜膜封好，在超级恒温水浴槽中65 ℃，加热30 min。煮沸杀菌：取200 mL浆水装入500 mL三角瓶中，瓶口用保鲜膜封好，在超级恒温水浴槽中沸水浴3 min。超高温瞬时灭菌：取2 000 mL浆水用超高温瞬时灭菌器121 ℃加热5 s。取处理过的样品10 mL加入20 mL萃取瓶中，并加入2 g NaCl，充分溶解后立即检测。

1.3.2 风味物质的测定

挥发性成分的提取[7]：将萃取头插于270 ℃气相色谱进样口老化，将老化好的萃取头插入萃取瓶的顶空部分，推出萃取头，使其与液面保持0.5 cm，于40 ℃超级恒温水浴槽中萃取30 min后，将萃取头插入气相色谱仪进样口，于250 ℃下解吸10 min，并进行数据采集分析。

1.3.3 挥发性成分的鉴定

色谱条件[8]：色谱柱：Thermo TG-WAX(30 mm×0.25 ID×0.25 μm)；载气：氦气，流量1.0 mL/min，不分流，进样口温度250 ℃，解吸10 min；升温程序：初始温度40 ℃，保持5 min,以5 ℃/min升至150 ℃，保持5 min，再以3 ℃/min升至230 ℃，保留10 min。

质谱条件：接口温度280 ℃，离子源温度230 ℃，离子化方式EI+，电子能量70 eV，扫描质量范围:m/z33～450。

1.4 主体风味成分的确定[9]

采用相对气味活度值(Relative Oder Activity Value，ROAVi)计算法。即用化合物的相对浓度(Cr)代替绝对浓度进行分析计算，公式如下：

式中，Cri为挥发性成分的相对浓度；Cmax为总体风味贡献最大的挥发性风味成分的相对浓度；Tmax为总风味贡献最大的挥发性风味成分的阈值；Ti为挥发性风味成分的阈值。由于01的物质确定为样品的主体风味成分。

1.5 浆水感官评定

参照何玲[6]的方法并加以修改。由8位品评人员组成评分小组，对产品色泽、风味、口感、脆性和接受程度5项感官指标进行独立的评定打分，分值分别为10、35、25、15、15，总分100，标准见表1。

表1 浆水评分标准表

1.6 数据分析

采用Microsoft Excel进行数据整理，未知化合物采用NST08谱库检索和人工图谱解析，正反匹配度大于800(最大值为1 000)，并且配合手动检索校对进行定性，采用峰面积归一化法进行定量。

2 结果与讨论

2.1 浆水热处理前后挥发性物质GC-MS总离子流图

采用HS-SPME-GC-MS分析，得到GC-MS总离子流图，如图1所示。

经GC-MS分析，根据NST08谱库中标准化合物的图谱进行检索，供试样品中共测定出包括醇类、烃类、醛酮类、酯类、酸类和其他类共58种挥发性物质。不同热处理后的谱图有很大不同，从未处理、65 ℃/30 min、100 ℃/3 min和121 ℃/5 s处理的浆水中分别鉴定出27、27、34、31种挥发性物质，其中有10种共有挥发性物质。

由图1及表2可知，未处理的浆水中醇类有11种，烃类8种，醛酮类2种，酯类4种，酸类1种，其他类5种，含量较多的有α-松油醇(11.529%)、3,4,5,6-四氢苯酐(10.395%)、乙酸乙酯(8.117%)、乙酸丁酯(8.765%)、乙醇(7.781%)。

65℃/30 min处理的浆水中醇类10种，烃类2种，醛酮类5种，酯类6种，酸类1种，其他类3种，其中含量较多的有α-松油醇(14.176%)、3,4,5,6-四氢苯酐(12.617%)、乙酸丁酯(10.395%)、异硫氰酸烯丙酯(8.860%)、2-壬醇(6.713%)、乙酸乙酯(6.936%)。

图1 浆水热处理前后挥发性物质GC-MS总离子流图Fig.1 GC-MS total ion chromatogram of volatile compounds in Jiangshui under the different heat treatment

2.2 浆水处理前后挥发性物质分析

表2 浆水热处理前后挥发性物质GC-MS分析结果

续表2

种类挥发性物质化学式挥发性物质相对含量/%空白65℃/30min100℃/3min121℃/5s烃类(8种)邻异丙基甲苯C10H14一0.954一一3-蒈烯C10H16一一0.138一双戊烯C10H163.3704.7624.4873.058α-蒎烯C10H160.237一一一间异丙基甲苯C10H141.811一0.7880.576α-法尼烯C15H24一一一1.2776-氨基十一烷C11H25N2.713一一一醛酮类(10种)己醛C6H12O一一一0.2422-庚烯醛C10H18O一1.6901.7601.570正辛醛C8H16O一0.1710.144一反式-2-辛烯醛C8H14O一一1.5241.2092,4-二甲基苯丙酮C11H14O一一2.48一反式-2-癸烯醛C10H18O一0.6330.7260.532大马士酮C13H18O一一0.4150.685β-环柠檬醛C10H16O0.4630.5120.509一7-癸烯醛C10H18O一1.460一一对乙基苯丙酮C11H14O2.330一一一酯类(11种)乙酸乙酯C4H8O28.1176.9367.9266.917乙酸丙酯C5H10O22.8991.9952.3863.040乙酸丁酯C6H12O28.76510.39511.3079.682异硫氰酸烯丙酯C4H5NS一8.8608.9157.680异硫氰酸环丙酯C4H5NS6.328一一一3-丁烯基异硫氰酸酯C5H7NS一一0.292一烯丙基硫氰酸酯C4H5NS一一0.400一L-香芹基乙酸酯C12H18O2一0.330一一苯氧乙酸烯丙酯C11H12O3一3.2942.630一棕榈酸乙酯C18H36O2一一一4.044亚油酸乙酯C20H36O2一一一2.443酸类(2种)乙酸C2H4O25.5413.2982.3764.0294-(3,4-二甲基苯基)-4-氧代丁酸C12H14O3一一一2.361其它类(8种)氨基脲CH5N3O一一3.1432.662,4-二甲基噻唑C5H7NS一0.242一一萘C10H80.229一一一2,4-二叔丁基苯酚C14H22O0.8071.7931.2501.664薄荷醇呋喃C10H14O一一一8.991四甲基双酚AC19H24O22.173一一一3,4,5,6-四氢苯酐C8H8O310.39512.61710.546一N-丁基苯磺酰胺C10H15NO2S5.823一1.2541.777

100 ℃/3 min杀菌处理的浆水中醇类有12种，烃类3种，醛酮类7种，酯类7种，其他类4种，含量较多的有α-松油醇(13.900%)、乙酸丁酯(11.307%)、3,4,5,6-四氢苯酐(10.546%)、异硫氰酸烯丙酯(8.915%)、乙酸乙酯(7.926%)。

121 ℃/5 s处理的浆水中醇类有11种，烃类3种，醛酮类5种，酯类6种，酸类2种，其他类4种。含量较多的有α-松油醇(11.539%)、乙酸丁酯(9.682%)、薄荷醇呋喃(8.991%)、异硫氰酸烯丙酯(7.680%)、乙酸乙酯(6.917%)。

2.3 不同热处理方式对各类挥发性物质的影响

2.3.1 采用不同热处理方式后各类挥发性物质变化的分析

表3 浆水热处理前后挥发性气味分子种类和含量的变化

(1)醇类物质

醇类往往具有植物香、芳香和土气味，直链饱和醇阈值较高，对风味贡献不大，不饱和醇阈值较低，对风味形成影响较大[10]，它们可以与有机酸形成酯类物质。检测结果中3种热处理后醇类种类数较原浆水变化均较小，含量变化略微减少，且主要以饱和醇为主，所以热处理后醇类的变化对浆水风味的影响不大。

(2)烃类

热处理后烷烃类的种类含量都有所下降，与顾军强等[11]、米瑞芳等[12]的研究一致。由于烷烃的风味阈值高[13]且相对含量低，所以对浆水风味形成贡献小。双戊烯在65 ℃/30 min、100 ℃/3 min热处理后分别从3.370%增加到4.762%和4.487%，而121 ℃/5 s热处理减少，萜烯类物质风味阈值低[14]，是重要的食品风味物质，呈现特殊的清香，因此，双戊烯含量的变化有可能改变浆水的品质。

(3)醛酮类

酮类物质的产生方式主要是不饱和脂肪酸的热降解和氧化以及氨基酸降解[15]。加热后醛酮类物质的种类和含量增加较多，其中酮类化合物的种类较少、含量较低，且阈值较高[16]，所以不会对浆水风味产生较大影响。醛类物质是脂肪酸降解的主要产物，具有脂肪香味[17]。热处理后醛类增加较多，这与顾军强等[11]和 BINIAM[18]等的研究一致，尤其100 ℃处理增加最多，与孔祥琪等[17]报道一致。醛类由原浆水的0.436%增加到4.662%，增加了1 069.27%，而新增的醛类主要是不饱和醛，不饱和醛主要是通过不饱和脂肪酸氧化形成[20]，呈清香、脂肪香和蘑菇香，醛类化合物其风味阈值较低[21]，文彦等[22]报道了醛酮类化合物一定范围内有积极作用，但含量过高可能会成为影响风味的浊味物质，因此新增加的醛类有可能改变浆水的风味。

(4)酯类

酯类是食品风味物质的重要成分，主要赋予食品香甜和果香味[23]。不同加热处理后含硫酯类的种类和含量增加均较多，且121 ℃/5 s>100℃/ 3min>65 ℃/30 min，其中异硫氰酸烯丙酯是新出现的物质，含量在7.680%～8.915%之间，其具有芥末的辛辣气味，对浆水风味造成较大影响[24]。

(5)酸类

3种不同加热处理后浆水中乙酸含量均出现了不同程度的下降，其中65 ℃/30 min加热处理乙酸下降最少。乙酸的大量减少会改变浆水原有的酸香味浓的品质，同时也减少了合成酯类的可能[25]。

(6)其他类

热处理后浆水中其他类挥发性成分的种类和含量均出现了下降，但热处理后含硫、含氮化合物增加。含硫化合物是含硫氨基酸热降解产生的，其气味阈值低，具有硫磺及洋葱似的香气[26]，会造成产品的刺激性气味。

2.3.2 浆水主体风味成分变化的分析

根据相对气味活度值确定了浆水加热处理前后主体风味成分，结果见表4。

表4 浆水热处理前后主体风味成分的变化

注：表中各物质的阈值和气味描述分别引自参考文献[27]、[3]、[24]、[12]、[28]、[29]。

热处理前后浆水主体风味成分及气味描述如表4所示，原浆水中主体风味成分有双戊烯、4-萜烯醇、α-松油醇、β-环柠檬醛，这一结论与李宏珍等[3]的报道一致。与原浆水相比，65 ℃/30 min杀菌处理后主体风味成分新增加了反式-2-癸烯醛、2-庚烯醛、异硫氰酸烯丙酯；100 ℃/3 min杀菌处理后主体风味成分新增了反式-2-癸烯醛、反-2-辛烯醛、2-庚烯醛、异硫氰酸烯丙酯、大马士酮；121 ℃/5 s杀菌处理后主体风味成分新增了反式-2-癸烯醛、反-2-辛烯醛、己醛、异硫氰酸烯丙酯、大马士酮。3种不同杀菌处理后的主体风味成分具有一定的相似性，但与原浆水相比醛类化合物和异硫氰酸烯丙酯等主体风味成分增多，因其分别具有浊味、芥末的辛辣气味等[22,24]，对浆水风味造成较大影响，可能是导致了加热后浆水风味劣变的主要原因。

2.4 热处理前后浆水感官特性分析

为进一步证实3种不同加热处理对浆水风味及感官品质的影响，对浆水进行了感官评价，结果见图2。

图 2 浆水热处理前后感官评定雷达图Fig.2 Organoleptic evaluation radar map of Jiangshui under the different heat treatments

如图2所示65 ℃/30 min热处理的感官评价总分大于其他2种热处理方式，处理后菜叶色泽发生变黑，汤色变化不大，与原浆水相比风味和口感变化较小；100 ℃/3 min热处理后浆水汤色变暗，菜叶发黑变烂，风味变化较大；而121 ℃/5 s热处理后，风味的受损失最大，因此不适宜作为浆水热处理方式。

3 结论

采用HS-SPME-GC-MS对未处理的和3种不同热处理后的浆水进行分析,结果表明:与原浆水相比，热处理后浆水挥发性气味成分总数变化不大，变化的主要是醛类和酯类在种类和数量上增加较大，尤其是含硫、氮化合物增多，烃类和酸类减少。

采用相对气味活度值得出原浆水的主体风味成分有双戊烯、4-萜烯醇、α-松油醇、β-环柠檬醛。热处理后浆水主体风味成分变化较大，主要是一些新增醛类，尤其是反式-2-烯醛类化合物和异硫氰酸烯丙酯对总体风味贡献较大，与原浆水相比醛类化合物和异硫氰酸烯丙酯等主体风味成分增多，对浆水风味造成较大影响，可能是导致了加热后浆水风味劣变的主要原因。

气味活度值和感官评价结果证实65 ℃/30 min热处理的浆水风味变化较小，是浆水适宜采用的一种热处理方式。

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Effect of different heat treatments on the volatile flavor components of Jiangshui

LI Duo-jia, YUN Jian-min*, YAO Bo, YAN Hai-jiao, BAI Jie, AI Dui-yuan

(College of Food Science and Engineering, Gansu Agricultural University, Lanzhou 730070,China)

The aim of this experiment was to explore the influence of different heat treatment conditions on the flavor of Jiangshui. The Jiangshui sample was heated at the three conditions of 65 ℃/30 min, 100 ℃/3 min and 121 ℃/5 s respectively.Volatile flavor components of Jiangshui samples were analyzed by headspace solid phase micro-extraction and gas chromatography-mass spectrum technique. The main aroma components were determined based on relative oder activity value. Meanwhile the sensory and flavor quality of Jiangshui samples were evaluated.The results showed that the main flavor components of the fermented Jiangshui were dipentene, terpinen-4-ol, α-terpineol, and β-cyclocitral. The flavor compounds in heated Jiangshui changed greatly compared with raw Jiangshui, especially the increase of the aldehyde, ester and sulfur-nitrogen -containing compounds. And the main aroma components of Jiangshui changed greatly, wherein the mainly increased components were (E)-dec-2-enal,trans-2-octen-1-ol,(E)-hept-2-enal and allyl isothiocyanate, which made the significant contribution to the flavor of Jiangshui after heating, and probably was the main reasonforits flavor deterioration.Results from sensory evaluation showed that heat treatment at 65 ℃ for 15 min could result inabetter and accepted flavor of Jiangshui compared with the other two heat treatments.

heat treatment; Jiangshui; headspace solid phase micro extraction-gas chromatography-mass spectrometry; volatile flavor components

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201702020

硕士研究生(贠建民教授为通讯作者，E-mail：737410072@qq.com)。

国家自然科学基金项目(31360405)；甘肃农业大学青年导师基金(GAU-QNDS-201205)

2016-07-04，改回日期：2016-09-27