不同前处理方式对泡青菜挥发性风味成分的影响

杜玫，蔡玥，贾利蓉* ，赵泓牟，黄鹏高,2

(1.四川大学 轻工科学与工程学院，成都 610065；2.四川江中源食品股份有限公司，四川 德阳 618000)

泡青菜是以芥菜作为原料的发酵蔬菜，因其风味清香、滋味酸爽，受到人们广泛喜爱。目前，工业化生产泡青菜是将芥菜进行盐渍、脱盐、密封发酵，其生产周期长、发酵盐度高、风味损失大。众多学者对泡青菜进行了研究，主要集中在不同发酵方式、芥菜品种和杀菌方式对泡青菜品质的影响[1-2]，尚未见到有关前处理对泡青菜风味成分影响的研究。

紫外处理、热处理和微波处理是常见的果蔬加工前处理方法。紫外线能够穿透生物细胞膜，干扰DNA的翻译和复制，导致细胞死亡，对果蔬表面的致病菌有一定的杀灭能力[3]。热处理一般以水、水蒸气或者空气为介质进行传热，具有钝化酶活性，使蛋白质变性的作用[4]，有学者认为热处理能够增加果蔬香味、减少苦涩味[5-6]；Berger J L等[7]研究了热浸渍对葡萄酒发酵的影响，结果显示热处理后发酵得到的葡萄酒酚类物质含量更高且含有更多具有果香味的风味物质。微波处理具有热效应和非热效应，热效应能够导致蛋白质变性，影响酶活力，非热效应通过电场作用改变细胞的膜功能，有助于胞内成分的溶出。因此，本实验采用紫外、蒸汽、微波对小叶芥菜进行前处理，分析不同前处理方式下泡青菜发酵过程中风味成分的变化情况，为泡青菜发酵工艺的改良奠定了理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

小叶芥菜：四川江中源食品股份有限公司提供；泡菜盐、多晶冰糖、白酒、香辛料、泡菜坛：市购；正十二烷(色谱纯)：上海甄准生物科技有限公司。

1.2 仪器与设备

FA 1004型电子天平 上海良平仪器仪表有限公司；50/30 μm DVB/CAR/PDMS固相微萃取头及配套手柄、GC-MS联用仪 日本岛津公司；Rtx-5Si MS色谱柱、25 μL微型进样针。

1.3 试验方法

1.3.1 泡青菜样品制作方法

挑选新鲜、无虫害的小叶芥菜，清洗、沥干，分别采用紫外、蒸汽、微波进行前处理。紫外处理条件：紫外线波长254 nm，处理时间20 min，小叶芥菜与光源间隔40 cm，堆放厚度5 cm；蒸汽处理条件：小叶芥菜与蒸汽源垂直距离10 cm，熏蒸时间5 min，堆放厚度5 cm；微波处理条件为：微波功率500 W，处理时间60 s，小叶芥菜堆放厚度5 cm。将处理好的小叶芥菜放入泡菜坛中，按照1∶3的菜水比例加入泡菜水，水封发酵即可。

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

1.3.2 挥发性风味物质的检测方法

SPME顶空固相萃取操作条件：取整片泡青菜用料理机进行搅碎，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顶空进样瓶中密封，在40 ℃条件下平衡10 min后，将萃取头插入进样瓶，吸附20 min后取出萃取头插入到气相色谱仪进样口，推出纤维头，250 ℃解吸5 min。

GC条件：氦气流速为1.0 mL/min，起始温度为40 ℃，保持3 min；以3 ℃/min升至70 ℃；继续以5 ℃/min升至130 ℃；再以6 ℃/min升至160 ℃，最后以10 ℃/min上升至250 ℃。

MS条件：GC-MS接口温度250 ℃；EI离子源；电子能量70 eV；离子源温度250 ℃；扫描范围(m/z)40～350。

1.3.3 挥发性风味成分的定性与定量分析

定性分析：检测的未知化合物与NIST14 Library质谱数据库相匹配，对匹配度≥85(最大值为100)的鉴定结果，结合文献予以定性。

定量分析：各挥发性成分的相对百分含量按峰面积归一化计算；采用内标法进行定量，各挥发性风味物质的绝对含量按式(1)进行计算：

式中：Ci为未知化合物浓度，Si为内标物浓度，Sa为内标物峰面积，Ca为未知物峰面积。

1.3.4 数据分析

数据处理软件采用Microsoft Excel 2010；图片处理采用Origin 2018。

2 结果与分析

2.1 不同前处理条件下泡青菜发酵过程中风味物质鉴定结果

泡青菜的风味物质主要来源于芥菜本身、泡菜水中添加的香料以及发酵代谢产物[8]。4组泡青菜在发酵过程中一共检测到了异硫氰酸酯类、醛类、烃类、酮类、芳香类、醇类、酸类、酚类共8类，63种风味物质，各组泡青菜的风味物质种类及浓度分别见表1～表4。

表1 对照组泡青菜挥发性风味成分分类汇总表Table 1 The classification summary table of volatile flavor components of control group pickled vegetables

续 表

由表1可知，随着发酵时间延长，对照组泡青菜的风味物质种类逐渐增加。对照组泡青菜一共检测到了43种风味物质，其中发酵1 d检测出14种，发酵5 d检测出22种，发酵9 d检测出32种，发酵13 d检测出34种，发酵15 d检测出32种。从浓度来看，随着发酵的进行，异硫氰酸酯类物质浓度大幅下降，其他各类物质浓度均逐渐升高。异硫氰酸酯类物质是十字花科植物的特征性风味物质，具有刺激催泪性和辛辣味[9]，此类物质浓度过高会造成泡青菜生青味过重，因此此类物质浓度是衡量泡青菜是否成熟的重要指标。异硫氰酸烯丙酯、3-丁烯基异硫氰酸酯、反式-2,4-庚二烯醛、反-2-十二烯醛、2-庚烯醛、右旋萜二烯、1,1,7-三甲基三环庚烷、间异丙基甲苯、橙花醇、1-壬醇是对照组泡青菜在发酵过程中浓度较大的风味物质。

表2 紫外处理组泡青菜挥发性风味成分分类汇总表Table 2 The classification summary table of volatile flavor components of UV treatment group pickled vegetables

续 表

由表2可知，紫外组泡青菜在发酵过程中一共检测出45种风味物质，发酵1，5，9，13，15 d分别检测出20，18，26，31，32种。在发酵过程中，异硫氰酸酯类物质浓度持续下降，烃类物质浓度持续升高，其他各类物质浓度均出现先增加后下降的趋势。醛类、芳香类、醇类和酸类物质浓度均在发酵13 d时达到最高。异硫氰酸烯丙酯、3-丁烯基异硫氰酸酯、反式-2,4-庚二烯醛、壬醛、右旋萜二烯、2-蒎烯、间异丙基甲苯、橙花醇是紫外组泡青菜在发酵过程中浓度较大的风味物质，其中2-蒎烯是紫外组泡青菜特有的风味物质。

表3 蒸汽处理组泡青菜挥发性风味成分分类汇总表Table 3 The classification summary table of volatile flavor components of steam treatment group pickled vegetables

续 表

由表3可知，蒸汽组泡青菜在发酵过程中一共检测出51种风味物质，发酵1，5，9，13，15 d分别检测出21，18，29，32，39种。在发酵过程中，异硫氰酸酯类物质浓度持续下降，酯类、酮类和芳香类物质浓度持续升高，醇类和烃类物质出现先上升后下降的趋势，而醛类物质浓度先下降后上升。异硫氰酸烯丙酯、3-丁烯基异硫氰酸酯、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、1,1,7-三甲基三环庚烷、间异丙基甲苯、乙酸橙花酯是在蒸汽组泡青菜发酵过程中浓度较大的风味物质。

表4 微波处理组泡青菜挥发性风味成分分类汇总表Table 4 The classification summary table of volatile flavor components of microwave treatment group pickled vegetables

续 表

由表4可知，蒸汽组泡青菜在发酵过程中一共检测出49种风味物质，发酵1，5，9，13，15 d分别检测出20，21，30，32，31种。在发酵过程中，异硫氰酸酯类物质浓度持续下降，烃类、酸类和芳香类物质浓度持续升高，醇类、酯类和酮类物质出现先上升后下降的趋势，而醛类物质浓度变化和蒸汽组相同，出现先下降后上升的趋势。异硫氰酸烯丙酯、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、1,1,7-三甲基三环庚烷、间异丙基甲苯、1-壬醇、L-乳酸是在微波组泡青菜发酵过程中浓度较大的风味物质。

2.2 不同前处理条件下泡青菜风味物质对比分析

各组泡青菜在发酵过程中异硫氰酸酯类物质差异较大。在发酵初期蒸汽组异硫氰酸酯类物质浓度明显低于对照组而微波组高于对照组，其原因可能是蒸汽促进了芥菜中异硫氰酸酯类物质的挥发并且影响了芥子酶的活性，所以浓度较低；微波处理也能够产热，促进挥发，但其产生的空化效应会对芥菜内部结构造成损伤，导致大量异硫氰酸酯类物质生成，所以浓度略微高于对照组。紫外组的异硫氰酸酯类物质也低于对照组，其原因可能是紫外照射影响了芥子酶的活性，导致其浓度下降。

醇类、醛类和烃类物质是泡青菜发酵过程中除异硫氰酸酯类物质以外浓度差异较大的几类物质。在发酵过程中对照、紫外、蒸汽、微波组的醇类物质浓度分别在发酵第15，13，9，9 d达到最高，其浓度分别为10.89，10.30，12.52，15.74 μg/kg。醇类物质由酵母菌发酵产生，在酵母发酵阶段逐渐积累。进入乳酸发酵阶段，醇类物质的生成减少，一部分醇和酸反应合成酯，导致浓度下降[10]。对比4组泡青菜醇类物质的浓度变化可知蒸汽处理和微波处理能够有效促进酵母发酵，加快泡青菜发酵速度。醛类物质主要由不饱和脂肪酸氧化而成，具有令人愉悦的香味[11]。发酵初期蒸汽和微波组泡青菜醛类物质浓度明显大于对照和紫外组，其原因是热处理促进了醛类物质的产生[12]。在发酵后期2-庚烯醛和反式-2,4-庚二烯醛浓度大幅提高，这两种醛类物质是由亚油酸和亚麻酸在脂肪氧合酶的作用下反应得到，呈绿叶清香气味[13]。烯烃类物质往往具有特殊风味，右旋萜二烯呈甜橙和柑橘类风味，月桂烯具有令人愉快的清淡气味[14]。对比来看，微波组、蒸汽组烯烃类物质浓度明显高于对照组。

2.3 泡青菜发酵过程中的特征风味物质分析

通过泡青菜样品风味成分的定量结果并结合文献及书籍找到各物质香气阈值，计算出各香气的OAV值，各发酵阶段OAV值>1的香气成分及其香气活力值见表5。

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

由表5可知，各组泡青菜在发酵过程中的主体风味成分相似，泡菜的风味物质主要受发酵过程中微生物的种类及数量影响[15]，4组泡青菜主体风味成分相似可能是因为它们在同一环境下并且都采用自然发酵方式进行发酵，微生物种类差异较小。癸醛、壬醛、β-紫罗酮、乙酸橙花酯是4组泡青菜共有的主体风味成分，反式-2-壬烯醛和右旋萜二烯是蒸汽组特有的主体风味成分，反式-2,4-庚二烯醛和反-2-辛烯醛是微波组特有的主体风味成分。OAV值是衡量香气强度的指标，OAV值越大，香气强度越大，对总体香气的贡献也越大[16]。从OAV值的大小来看，4组泡青菜特征风味物质香气强度差异较大，总体来看，微波组香气强度最大，蒸汽组次之，紫外组香气强度最小。

3 结论

采用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱法对4组泡青菜发酵过程中的风味成分进行检测，结果发现对照、紫外、蒸汽、微波组泡青菜分别检测到了43，45，51，49种风味物质，各类物质的变化趋势总体上相似，均为异硫氰酸酯类物质浓度下降，其他各类物质浓度提高。通过对比发现，在发酵过程中蒸汽和微波组泡青菜的醛类、醇类和烯烃类物质浓度高于对照组；癸醛、壬醛、β-紫罗酮、乙酸橙花酯是4组泡青菜共有的主体风味成分，反式-2-壬烯醛和右旋萜二烯是蒸汽组特有的主体风味成分，反式-2,4-庚二烯醛和反-2-辛烯醛是微波组特有的主体风味成分。综上所述，蒸汽和微波处理对泡青菜发酵过程中风味物质的变化有积极的影响。