固相萃取- 气质法测定超高压处理泡菜风味物质

杜喜玲

（鹤壁职业技术学院，鹤壁绿色食品深加工与检测中心，河南 鹤壁 458030）

泡菜不仅口感脆嫩芳香、酸鲜纯正、解腻开胃，促进消化，而且还含有许多特殊的芳香风味物质，还有许多对人体健康有益的生理功效，如净肠和抑菌作用、防癌和抗癌作用、预防心血管疾病等功效[1-2]，深受众多消费者的喜爱。超高压技术是近年研究比较多的一项非热力杀菌技术，主要用水或油为介质，控制压力在100～1 000 MPa。在这样高压下，细胞受到压力作用变形，细胞壁脱离细胞质膜而变厚，在肉类、乳品、蛋类及果蔬制品中已有广泛的应用[3-5]。郭晓晖等人[6]研究了超高压对草莓风味成分的影响，结果表明，受超高压作用后的草莓风味物质（如己酸乙酯、丁酸甲酯、2,5 - 二甲基- 4 -羟基- 3（2H）- 呋喃酮等） 含量增加明显。弓志青等人[7]的研究结果显示，即食板栗仁特征风味物质能够很好地保存，但是还有其他风味物质发生变化。刘辰等人[8]研究结果表明，萝卜中挥发性风味物质主要包括醇类、醛类、醚类、酯类等物质，萝卜风味物质具有极大的开发价值。章献等人[9]研究韩国泡菜中风味物质结果发现，顶空固相微萃取- 气质色谱联用方法可以很好地检测泡菜中的挥发性风味物质。然而，超高压处理技术在泡萝卜风味物质的研究上相对较小，主要针对不同时间不同压力下超高压处理对泡萝卜的风味物质的影响进行研究。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

工业化自然发酵泡菜泡萝卜，市售。

QP2010 型气相色谱- 质谱联仪、Rtx-5MS 型（30 m×0.25 mm×0.25 μm） 弹性石英毛细管柱，岛津国际贸易有限公司产品；固相微萃取装置（手动进样柄、65 μm DVB/PDMS 纤维头、萃取瓶），安捷伦科技公司产品；HPP600MPa/1-10L 型超高压设备，包头科发高压科技有限责任公司产品；SW-CJ-2FD 型超净工作台，东莞市正蓝精密仪器有限公司产品。

1.2 试验方法

1.2.1 原料的预处理

在0.1 MPa 下真空下，将购买的泡萝卜切成1 mm的小粒混合后，称取25.000 g 放入8 cm×12 cm 包装袋封袋，随后在冰箱于4 ℃冷藏备用。

1.2.2 超高压处理

从冰箱中拿出分装好的泡菜冷却至室温，然后进行超高压处理（用水作为介质，以50 MPa/min 速度增加压强，维持1～2 s 卸压时间） 在250，350，450 MPa超高压作用10 min 和20 min 后在冰箱中冷藏备用。

1.2.3 顶空固相微萃取[10]

从冰箱中取适量处理泡菜7.000 g，放入15 mL顶空固相微萃取瓶中待测。

1.2.4 GC/MS 条件[10]

（1） 色谱条件。初温35 ℃，保持5 min，2 ℃/min上升到 80 ℃、5 ℃/min 上升到 110 ℃、15 ℃/min 上升到220 ℃，再以3 ℃/min 上升到250 ℃，保持10 min，用时71.268 min。

（2） 质谱条件。离子源温度230 ℃，放射电流150 μA，电子能量70 eV，传输线温度280 ℃，质子扫描范围30～200 aum。

1.2.5 定性、定量分析

（1） 定性分析。利用质谱结果和保留指数定性，通过计算机检索与NIST.11 提供的标准质谱对照，根据匹配度，并结合已有的文献进行定性分析。

（2） 定量分析。根据面积归一法定量分析泡萝卜中各种风味物质的相对含量。

2 结果与分析

2.1 不同超高压处理泡菜风味物质的GC-MS 总离子流色谱图

采用SPME 富集样品的风味物质，再用GC-MS对风味成分进行分析。

250 MPa，10 min 泡萝卜风味物质GC-MS 总离子流图见图1，250 MPa，20 min泡萝卜风味物质GC-MS 总离子流图见图2，350 MPa，10 min泡萝卜风味物质GC-MS总离子流图见图3，350 MPa，20 min泡萝卜风味物质GC-MS 总离子流图见图4，450 MPa，10 min泡萝卜风味物质GC-MS 总离子流图见图5，

图1 250 MPa，10 min 泡萝卜风味物质GC-MS 总离子流图

图2 250 MPa，20 min 泡萝卜风味物质GC-MS 总离子流图

图3 350 MPa，10 min 泡萝卜风味物质GC-MS 总离子流图

图4 350 MPa，20 min 泡萝卜风味物质GC-MS 总离子流图

图5 450 MPa，10 min 泡萝卜风味物质GC-MS 总离子流图

450 MPa，20 min泡萝卜风味物质GC-MS 总离子流图见图6。

图6 450 MPa，20 min 泡萝卜风味物质GC-MS 总离子流图

图1 、图3 及图5 是在相同的时间 10 min 下，分别采用不同的压力所得的气- 质色谱总离子图；图2、图4 及图6 是在相同的时间20 min 下，分别采用不同压力所得的气- 质色谱总离子图。从气- 质色谱总离子图可以看出，不同处理时间及不同处理压力对泡萝卜风味物质有不同的影响。

2.2 结果与分析

根据泡萝卜的GC-MS 总离子流色谱图，采用面积归一化进行定性与定量分析。

各种超高压处理泡菜的风味物质及其相对含量见表1。

由表1 可知，超高压处理后可以检测出很多种风味物质，大大提高了泡菜的风味及口感，主要有醇类、酯类、硫化物、酚类、醛酮类、烷烃类及酸性成分，在这些物质中二甲基二硫醚、苯乙醇、4 -乙基苯酚的含量相对较高，占到总风味物质的50%以上。但是，它们受处理压力与时间的影响也不一样，超高压作用压力升高、时间延长，泡菜中的风味成分的含量也会发生变化，其中二甲基二硫醚的相对含量随着处理压力的升高，相对含量减少，随着处理时间的延长到20 min，3 种压力下均没有检测出该物质，而其余2 种物质受到处理时间的影响较小。不同的超高压处理压力对泡菜中醇类易挥发物质影响明显，超高压作用压力达到250 MPa 时，风味物质中的醇类物质的含量与种类明显增加，主要是因为超高压处理达到200 MPa 时，泡菜的细胞壁受到破坏，有利于细胞内挥发性物质的挥发。当超高压处理压力为350 MPa 时，泡菜中的风味物质如醇类的种类与数量明显减少；当超高压处理的压力达到450 MPa 时，其中的醇类物质种类与数量继续减少，但是减少的幅度下降，主要是超高压处理随着处理压力的不断升高，部分挥发性物质受到破坏。

表1 各种超高压处理泡菜的风味物质及其相对含量

超高压处理压力对泡菜中酯类物质的影响比较大，压力升高后，酯类物质的数量与种类都有降低，经350 MPa 处理后的样品中酯类只有6 种，相对含量不超3%；经450 MPa 作用后，泡菜中的酯类物质种类与相对含量都有下降，其中酯类物质只有4 种，相对含量不足2%，显然不同的超高压作用对泡菜中酯类物质的影响是比较明显的，但是丁酸乙酯在压力250 MPa，保压20 min 时达到最高，随后随着压力和时间的升高，相对含量有所减少。由此可见，超高压处理压力和时间对酯类的种类及相对含量有加大的影响。

醚、酚类物质随着超高压处理压力和时间的升高和延长，有些物质的相对含量有所减少，但是二甲基三硫醚对超高压压力的影响变化不大，可能是二甲基三硫醚的物质稳定性比较强。

醛、酮类风味物质随着处理压力升高与时间的延长，种类和相对含量变化较小，但是反式- 2,4 -庚二烯醛相对含量随着压力和时间的增高而增加；反- 2 - 辛烯醛在压力250 MPa，20 min 时达到最大，之后随着压力和时间的延长，相对含量又有所减少。由此可见，大部分醛、酮类物质相对稳定，受超高压处理压力与时间的影响相对较小，但是随着压力和时间的不断升高和延长，有些物质的相对含量影响较少，甚至个别物质的相对含量反而增加。

烷类物质受超高压处理的压力和时间影响较大，当压力达到350 MPa 时，烷类物质相对含量减少，甚至检测不到，可能是烷类物质受超高压处理压力和时间影响加大。

综上所述，不同的超高压处理压力对泡菜中挥发性醇类、酯类、酚类、醛酮类、烷烃类、酸类都有不同程度的影响，经超高压处理后泡菜的风味物质无论物质种类还是物质的相对含量上都有大幅度提高，尤其对酯类物质、醇类物质、酚类物质影响较大。当超高压处理压力加大时，有些风味物质的含量减少甚至检测不出来，但是酸类物质的种类与数量影响不大。当超高压作用时间延长后，泡菜中的风味物质的种类与数量也在减少，有些风味物质甚至检测不出来，主要原因可能是超高压作用时间延长后会破坏物质的结构性质，导致风味物质的种类与含量检测不出来，这需要进一步做相关的科学研究。

3 结论

（1） 不同超高压处理泡菜时，经250 MPa 处理的泡菜中挥发性物质数量有比较多，有30 多种，而经350 MPa，450 MPa 处理的泡菜中数量明显减少，这可能是由于在250 MPa 下泡菜中部分物质的弱化学键被破坏，从而产生新的风味物质；当超高压作用压力达到350 MPa 和450 MPa 时，过高的压力会使氧气含量与温度提高，导致不同的挥发性物质之间发生化学反应使挥发性物质的种类与数量减少而检测不出来[3-4]。

（2） 在同一超高压作用下，作用时间越长，风味物质的数量与种类会减少，如二甲基二硫醚在超高压250 MPa 作用20 min 后未检出，可能是长时间的高压处理下，二硫键被破坏生成其他单体后又与其他物质形成非挥发性物质了。研究发现，在超高压250 MPa 作用10 min，二甲基二硫醚的含量有所提高；但是，在超高压350 MPa 和450 MPa 作用10 min后，该风味物质的含量开始降低，可能压力升高后对二硫键有一定的破坏作用，这需要进一步做相关的研究。