广西酸笋挥发性风味物质分析

蔡玥，贾利蓉，杜玫，郭洪英

(四川大学 轻工科学与工程学院，成都 610065)

广西的亚热带季风气候及独特的岩溶地貌造就了酸食的盛行[1]。酸笋是一种以鲜竹笋为原料，经自然发酵而成的特色食品。柳州加工酸笋的历史长达百年，作为螺蛳粉重要的配料而受到全国人民的喜爱。酸笋腌制的工艺流程较为简单，将新鲜的竹笋清洗切割后，加入香料用盐水浸泡，经过1个月左右的时间即可开坛得到成品[2]。酸笋富含有机酸、矿物质[3]和膳食纤维等，具有清热消暑和维持肠道健康的功能[4]。挥发性风味物质是研究酸笋独特风味的主要内容之一。目前国内研究者对发酵竹笋的风味已进行了相关研究，如竹笋发酵过程中风味物质的变化规律[5]，麻竹笋加工过程中风味物质的变化等[6]。上述研究的样品均是实验室自发酵竹笋，对于市售不同品牌的广西特色酸笋挥发性风味物质的研究尚无相关报道。本文主要采用顶空固相微萃取-气质联用法(HS-SPME-GC-MS)对不同品牌的广西特色酸笋中的挥发性风味物质进行分析，旨在探究造成其特殊风味的主要物质成分，为提升产品质量和促进特色酸笋工业化发展提供了理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料

广西陈香居酸笋(样品1)、广西阿亮酸笋(样品2)、韩太螺蛳粉酸笋包(样品3)：市售。

1.2 主要仪器与设备

GC-2010 Plus GC-MS联用仪、DB-5MS弹性石英毛细管柱(30 m×0.25 mm，0.25 μm) 日本岛津公司；SPME装置、50/30 μm DVB/CAR/PDMS固相微萃取头及配套手柄 美国Supelco 公司；JYL-C16V 食品研磨机 山东九阳股份有限公司；PHS-3C pH计 上海雷磁仪电科学仪器股份有限公司；Kuihuap A级白色聚四氟酸碱通用滴定管50 mL 成都市科隆化学品有限公司；15 mL气相色谱进样瓶 上海雷布斯网络科技有限公司；HH-ZK1单孔恒温水浴锅 上海一科仪器有限公司；FA1004 型电子天平 上海良平仪器仪表有限公司。

1.3 材料处理

用食品研磨机将酸笋样品搅碎，称取3 g置于15 mL顶空瓶中，在水浴40 ℃中平衡，预热30 min，插入萃取头萃取30 min(萃取纤维头事先于270 ℃老化60 min)，上机进行GC-MS分析。

1.4 挥发性风味物质测定方法

1.4.1 色谱条件

DB-5MS 石英毛细管色谱柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；载气为高纯(99.999%)氦气(He)，氦气的流速控制在1.0 mL/min；进样口温度为250 ℃；不分流进样。初始柱温40 ℃，保持5 min，以8 ℃/min升温至80 ℃，以1 ℃/min升到90 ℃，再以5 ℃/min升到160 ℃，保持1 min，最后以20 ℃/min升到250 ℃。

1.4.2 质谱条件

离子源为电子电离(electron ionization，EI)源，离子源温度250 ℃；电子能量70 eV；发射电流150 μA；倍增器电压1037 V；接口温度250 ℃；扫描模式Scan；质量扫描范围45～500 m/z。

1.4.3 数据处理

将质谱仪所得的挥发性风味成分与标准质谱库NIST 11 Library进行对比，筛选相似度大于90的物质分析定性。各挥发性成分的相对百分含量使用峰面积归一化计算。采用OriginPro 2018、SPSS软件进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 酸笋挥发性风味物质分析

采用顶空固相微萃取的方法萃取3种市售酸笋样品中的挥发性风味成分并通过气质联用仪进行分析鉴定，得到GC-MS色谱的总离子流图，见图1～图3，检测到的物质及其相对含量见表1。

图1 样品1挥发性风味物质的GC/MS离子图谱Fig.1 GC/MS ion chromatogram of volatile flavor components in sample 1

图2 样品2挥发性风味物质的GC/MS离子图谱Fig.2 GC/MS ion chromatogram of volatile flavor components in sample 2

图3 样品3挥发性风味物质的GC/MS离子图谱Fig.3 GC/MS ion chromatogram of volatile flavor components in sample 3

表1 3种市售酸笋挥发性成分种类及相对含量Table 1 The types and relative content of volatile components in three commercially available sour bamboo shoots

由表1可知，不同品牌的酸笋共检测到29种化合物，主要为醇类、酸类、酯类、醛类、酚类、烷烃类和萜烯类等。样品1检测到13种风味成分，样品2检测到8种，样品3检测到17种。3种酸笋的挥发性风味成分的种类数目相差较大，可能是由于工艺不同造成的。自然发酵过程中微生物种类较多，不易控制，与环境、气候、水质和竹笋种类有着密切的关系。样品1中相对含量较高的物质主要有对甲酚、山梨酸、乙酸和乙醇等；样品2中相对含量较高的物质主要有对甲酚、乙酸、乙醇和丙醇等；样品3中相对含量较高的物质主要有对甲酚、乙酸、(E)-3-己烯酸和乙酸丙酯。

2.2 酸笋挥发性风味物质主要种类及数量

广西酸笋的特殊风味成分主要来源于原料和发酵过程中产生的挥发性物质。与米酒米醋、豆酱[7]和泡菜[8]等发酵食品相比，广西酸笋的风味物质较少，原因可能是原料比较单一，只有竹笋，且发酵时间短。3种市售酸笋挥发性风味物质的种类及数量和相对含量分别见表2和图4。

表2 3种市售酸笋挥发性风味物质主要种类及数量Table 2 The main types and quantities of volatile flavor components in three commercially available sour bamboo shoots

图4 3种市售酸笋挥发性风味成分的相对含量对比Fig.4 Comparison of relative content of volatile flavor components in three kinds of commercially available sour bamboo shoots

由表2和图4可知，3种市售酸笋的挥发性风味物质种类和含量存在显著差异。在检测到的挥发性风味物质中酚类物质种类不多但相对含量最高，酸类物质种类最多、相对含量次高，其次是醇类和酯类物质。这4种物质在挥发性风味物质中占主导地位，其相对含量占98%以上。

样品1的挥发性风味成分主要包括4种酸类(山梨酸、乙酸、油酸和硬脂酸)、3种酚类(对甲酚、苯酚和特丁基对苯二酚)、2种醇类(乙醇和2,3-丁二醇)和1种酯类(乙酸乙酯)。样品2的挥发性风味成分主要包括3种酸类(乙酸、油酸和硬脂酸)、2种酚类(对甲酚和4-甲基愈创木酚)、2种醇类(乙醇和丙醇)和1种酯类(乙酸丙酯)。样品3的挥发性风味成分主要包括4种酸类(乙酸、丙酸、(E)-3-己烯酸和脱氢醋酸)、2种酯类(乙酸丙酯和癸酸正丙酯)、1种醇类(己基癸醇)和1种酚类(对甲酚)。除此之外，样品3的风味成分中还含有其他两种样品没有的烷烃类和醚类物质。

3种样品共同含有的物质为乙酸和对甲酚，而且这两种物质的相对含量均较高，乙酸分别为15.89%、5.94%和10.26%；对甲酚分别为62.52%、91.02%和82.00%。此结果与Fu等[9]测定酸笋样品中最大峰面积为对甲酚以及郭荣灿等[10]用优化的提取方法测定的最大峰面积为对甲酚(62.19%)的结果相一致。酸笋中对甲酚和乙酸的相对含量均较高，可能以协同方式增强了两种组分的气味强度[11]，形成了广西酸笋独特的酸臭味。

2.3 酸笋挥发性风味物质的代表性成分分析

2.3.1 酚类

酸笋中酚类的含量最高，3种样品分别占总挥发性风味物质的62.93%、91.08%和82.00%。酚类中对甲酚的含量(相对峰面积)最高，是广西酸笋独特酸臭味的主要形成原因，3种样品中均检出较高含量的对甲酚，对甲苯酚的阈值较低，只有55 μg/kg，对最终风味有决定性影响。但根据疾病预防控制中心(CDC)的数据，对甲酚对眼睛、皮肤和呼吸道具有腐蚀性；若食入体内会对器官和活生物体的中枢神经系统有不良影响[12]。目前国内外研究较为认可对甲酚是酸笋臭味的最主要呈味物质。对甲酚具有一些刺激性气味、焦皮臭、动物臭[13]，与其他风味物质共同作用，呈现出发酵酸笋强烈的刺激性气味。对甲酚是竹笋中游离氨基酸-酪氨酸的主要发酵副产物，朱照华[14]研究表明，竹笋原材料中含有大量的酪氨酸，在发酵过程中酪氨酸大量降解，酪氨酸有极大可能性转化为对甲酚，成为影响酸笋风味的重要挥发性物质。

2.3.2 酸类

酸类物质是酸笋中第二大类风味物质，共检测出7种酸，3种样品中分别占总挥发性风味物质的34.05%、6.05%和15.36%，对酸笋的呈味和呈香体有一定的影响。在检测出的酸类物质中，样品1中山梨酸相对含量最高，乙酸次之；其他两个样品中乙酸的相对含量最高。乙酸的挥发性较强，对酸笋酸味的贡献较大。乳酸菌利用六碳糖、五碳糖，经分解代谢产生乙酸、丙酸等有机酸，成为风味物质或是重要风味物质的前体[15]。山梨酸是一种高效安全的食品保鲜剂，样品1中很可能是添加了这类防腐剂。酸类除了本身作为呈味物质以外，还能与醇类反应生成酯类，同时赋予酸笋一些营养保健功能，如促进消化、维持肠道健康等。

2.3.3 醇类

醇类物质本身具有香味，但因其阈值较高，对酸笋的整体气味影响不明显。在食品发酵过程中，乳酸菌异型发酵代谢产生乙醇及二氧化碳等发酵产物。沈月新[16]研究发现醇类物质主要来源于两种情况：原料自身携带以及发酵过程中经微生物活动降解氨基酸产生。3种酸笋样品中醇类物质的含量均较低，乙醇存在于样品1和样品2中，含量(相对峰面积)分别为2.27%和1.48%，是主要的醇类物质；样品1中的2,3-丁二醇具有醇香和令人愉快的香气[17]，但含量极低(0.20%)。样品2中的丙醇具有水果和新鲜草木的风味[18]，是酒中的重要风味物质。样品3中醇类的含量极低，只有0.04%，对酸笋的风味影响甚微。

2.3.4 酯类

酯类物质是发酵食品具有香味的特征性风味成分之一。3种酸笋样品中样品1和样品2中酯类物质均只有1种且相对含量较少，分别为乙酸乙酯(0.31%)和乙酸丙酯(0.28%)，样品3的种类因其整体风味物质种类较多而较多，分别为乙酸丙酯和癸酸正丙酯，含量(相对峰面积)也不高(0.96%)，对酸笋本身呈现的刺激性气味影响较小。

2.3.5 其他物质

醛类物质的气味阈值均较低，对酸笋风味的形成具有较为重要的影响。仅样品1中检测到苯甲醛(0.06%)和(E)-2-辛烯醛(0.05%)，苯甲醛具有特殊的杏仁坚果香气量极低[19]，对风味的影响不够显著。右旋萜二烯有似鲜花的清淡香气[20]，含量较低(0.12%)，但阈值也较低(41 μg/kg)，对风味有补充作用。饱和烷烃类的香气阈值较高，赋予产品的风味作用较小。

3 结论

本研究以广西地区较为出名的3种酸笋为研究对象，采用气相色谱-质谱联用仪测定其挥发性成分，其中，广西陈香居酸笋中共检测出13种，广西阿亮酸笋共8种，韩太螺蛳粉酸笋包共17种。其中对酸笋的特征风味贡献较大的是一些挥发性的酚类和酸类。3种市售酸笋的风味物质中对甲苯酚含量最高，分别为62.52%、91.02%和82.00%，是酸笋独特酸臭味的主要形成因素，与乙酸的协同作用可能加剧了臭味的生成。本研究明确了酸笋独特风味的具体物质，为广西地区酸笋的脱除异味研究提供了一定的理论依据。