基于气相色谱-离子迁移色谱分析不同贮藏方式对洋葱浆馕风味的影响

古丽乃再尔·斯热依力，黄文书，白羽嘉，冯作山，阿衣古丽·阿力木

（新疆农业大学食品科学与药学学院，新疆果品采后科学与技术重点实验室，新疆 乌鲁木齐 830052）

馕一般是以小麦面粉、玉米面粉或高粱面粉为原料，在馕坑坑壁上烘烤的一种圆形烤饼[1-3]。馕散发着浓郁的醒发和烘烤后的洋葱馕香味，深受消费者喜爱[4]。但是，馕制品在贮存、运输和销售过程中，由于外界环境的温度、微生物及其自身等作用，极易导致营养损失，风味品质变差，降低可食安全性和商品价值[5]。目前，对面制品最常见和实用性的贮藏运输销售方式是室温货架和防腐剂货架，且不同贮藏方式对馕制品的风味有不同影响，所以需要快捷、准确的风味检测方法评估馕制品在贮藏期间风味的变化。

风味是评价馕制品的重要指标之一。目前风味物质检测技术有电子鼻、气相色谱-质谱、气相色谱-嗅闻等[6-8]。这些检测技术通常用于测定面制品中的挥发性物质，它的特点是样品用量少、不需要大量化学试剂和快速的色谱分离，缺点是前处理复杂、时间长、灵敏性较低[9-11]。气相色谱-离子迁移谱（gas chromatography-ion mobility spectrometry，GC-IMS）作为一种风味物质新型的分析手段，具有灵敏度高、选择性强、操作简单、检测过程快速高效、仪器易携带、小型化等优点[12-14]。目前对面制品挥发性风味物质的研究主要集中在加工及风味形成机制方面[15-18]，而面制品贮藏期间挥发性物质的研究鲜见报道。

虽然有关真空贮藏、气调贮藏、微波杀菌以及紫外辐照处理贮藏下馕变化的研究报道较多，但是低温贮藏、脱氧贮藏、外控型保鲜剂贮藏馕的品质变化综合研究报道较少。本研究采用低温贮藏、室温贮藏、真空贮藏、脱氧贮藏、保鲜剂贮藏和保鲜剂结合脱氧贮藏这6种不同贮藏方式，分析其对洋葱浆馕挥发性有机物的影响，快捷准确分析洋葱浆馕不同贮藏方式的风味变化，旨在为洋葱浆馕烘烤后贮藏风味的保持提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

自制洋葱浆馕；外控型保鲜剂 广东广益科技实业有限公司；脱氧剂 杭州干将实业有限公司；PP/PET包装袋 市售。

2-丁酮、2-戊酮、2-己酮、2-庚酮、2-辛酮、2-壬酮混合液 山东海能科学仪器有限公司。

1.2 仪器与设备

BCD-118TMPA型冰箱 中国海尔集团；真空封口机 永康市诺邦富贸易有限公司；HSX-150型恒温恒湿培养箱 上海申贤恒温设备有限公司；FlavourSpec®GC-IMS仪 山东海能科学仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 洋葱浆馕生产流程及贮藏方式

馕的生产流程：原料→活化酵母→面团制作→醒发→面团分割→揉匀滚圆→醒发滚圆 →成型（馕坯）→印花纹（打馕针）→黏洋葱碎→烘烤→冷却和包装成品。

将烤制好的洋葱浆馕（每样品约（200±10）g）置于洁净的操作台上冷却2 h，分别采用以下6种贮藏方式进行贮藏。低温贮藏（简称“4组”）：将洋葱浆馕装入包装袋内及密封，然后置于低温冰箱（4 ℃）内进行贮藏。普通贮藏（简称“P组”）：将洋葱浆馕装入包装袋内及密封，然后置于室温（（25±3）℃）内进行贮藏。真空贮藏（简称“Z组”）：将洋葱浆馕装入包装袋内并抽真空包装密封后室温贮藏。脱氧贮藏（简称“T组”）：将洋葱浆馕装入包装袋内并放置100 g食品级脱氧剂，然后密封室温贮藏。保鲜剂贮藏（简称“B组”）：将洋葱浆馕装入包装袋内并放置100 g食品级外控型保鲜剂，然后密封室温贮藏。保鲜剂结合脱氧贮藏（简称“BT组”）：将洋葱浆馕装入包装袋内并放置100 g食品级外控型保鲜剂和食品级脱氧剂，然后密封室温贮藏。所有处理组均在恒温恒湿培养箱里贮藏（除低温贮藏处理组外）。包装材料均采用提前进行紫外灭菌处理的PE/PET包装袋，每8 d取样测定感官评分和挥发性物质，每个样品重复测定3 次。

1.3.2 挥发性风味物质GC-IMS分析

参考张培茵等[19]的方法，并略作修改。样品处理：取2.5 g馕样品置于20 mL顶空瓶中，孵育温度60 ℃，孵育时间15 min，顶空自动萃取500 μL，进样方式为顶空进样，进样针温度85 ℃，孵化转速500 r/min，载气N2（纯度≥99.999%），载气流速分析时间20 min，MXT-5型色谱柱（15 m×0.53 mm，1.0 μm），柱温60 ℃。载气流量：0～2 min，2 mL/min；2～10 min，2～10 mL/min；10～20 min，10～100 mL/min。漂移气流量150 mL/min，IMS探测器温度45 ℃。

1.3.3 洋葱馕感官评价测定

本次感官评价由6 个测试人员完成，每个测试人员单独进行，样品被随机标记，每个成员被要求对样品进行品尝和嗅闻，分别描述每个样品的色泽、风味、口感、结构特征。每次评定样品之前需用清水进行漱口，避免影响评定结果准确性。洋葱浆馕感官评价标准见表1，评定结果取平均值。

表1 洋葱浆馕感官评价标准（满分100 分）Table 1 Criteria for sensory evaluation of onion-covered Nang(full score of 100 points)

1.4 数据处理

使用仪器配套的分析软件LAV以及GC-IMS Library Search软件内置的NIST数据库和IMS数据库对样品进行定性分析；运用LAV中Reporter插件直接对比馕样品之间的谱图差异，并得到三维谱图、二维俯视图、差异谱图；运用Gallery Plot插件进行指纹图谱对比，直观且定量地比较不同样品之间的挥发性有机物差异；运用Dynamic PCA插件进行动态主成分分析（principal component analysis，PCA）；采用LAV软件中Matching matrix插件进行相似度分析并获得欧氏距离图。采用Origin 2019b和SPSS 20.0分析软件对数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同贮藏方式下洋葱浆馕贮藏期间GC-IMS挥发性成分谱图

从图1可以看出，不同贮藏方式馕的挥发性有机物差异。图1B中，横坐标1.0处红色竖线为反应离子峰（经归一化处理）。反应离子峰两侧的每一个点代表一种挥发性有机物。颜色代表物质的响应，白色表示响应较低，红色表示响应较高，颜色越深表示响应越大。

以低温贮藏第0天洋葱浆馕的谱图作为参比，其他谱图扣减参比形成的二维差异对比，结果见图2。

图1 不同贮藏方式下洋葱浆馕贮藏期间GC-IMS三维图（A）和俯视图（B）Fig. 1 Three-dimensional GC-IMS spectra (A) and top view (B) of onion-covered Nang under different storage conditions

图2 不同贮藏方式下洋葱浆馕贮藏期间GC-IMS对比图Fig. 2 Differential two-dimensional GC-IMS spectra of onion-covered Nang under other storage conditions in comparison with day 0 of low-temperature storage

2.2 不同贮藏方式下洋葱浆馕贮藏期间GC-IMS挥发性气味物质定性分析

为了进一步分析在贮藏过程中洋葱浆馕风味物质的变化，GC-IMS定性气味物质以正酮C4～C9作为外标，通过比较各种气味化合物的保留时间和迁移时间，获得气味物质保留指数，根据仪器数据库匹配实现对气味成分的定性分析[20-21]。以低温贮藏第0天样品挥发性成分为例，GC-IMS定性结果如图3所示。利用GC-IMS仪器内置的NIST 2014库与G.A.S.的IMS迁移时间库，从不同贮藏方式下洋葱浆馕贮藏期间馕样品66 个信号峰定性鉴定出的挥发性有机物质共有39种（单体及二聚体），其中包括醇类化合物9种、酮类化合物4种、醛类化合物18种、酯类化合物4种、呋喃化合物3种，酸类1种和未能识别的化合物27种，结果见表2（已删除未定性成分）。

图3 不同贮藏方式下洋葱浆馕贮藏期间挥发性成分GC-IMS定性Fig. 3 GC-IMS qualitative characterization of volatile components of onion-covered Nang under different storage conditions

表2 不同贮藏方式下贮藏期间洋葱浆馕中鉴定的挥发性物质分析Table 2 Analysis of volatile substances identified in onion-covered Nang under different storage conditions

2.3 不同贮藏方式下贮藏期间洋葱浆馕挥发性气味指纹图谱

为更好地凸显不同贮藏方式下贮藏期间洋葱浆馕挥发性物质的不同，每种馕样品测3 个平行得到GC-IMS图谱中所有气味物质斑点，由仪器自带插件可视化呈现出不同贮藏方式下贮藏期间洋葱浆馕挥发性气味物质指纹谱图。由图4可以看出每种样品的完整挥发性有机物信息以及样品之间挥发性有机物的差异，不同馕样品中挥发性气味不同，颜色越深，浓度越高[29-30]。

图4 不同贮藏方式下贮藏期间洋葱浆馕气味物质指纹图谱Fig. 4 Fingerprints of odor substances of onion-covered Nang under different storage conditions

洋葱浆馕在低温贮藏期间共检出的挥发性物质为54种，其中包括醇类7种、酮类4种、醛类17种、酯类3种、呋喃衍生物2种、酸类1种和未能识别的化合物20种。洋葱浆馕低温贮藏期间挥发性物质乙醇、丙酮、异丙酮、异丁醛、乙酸乙酯、甲乙酮及其二聚体、丁醛、2-甲基丁醛、异戊醛、丙硫醇及其二聚体、3-羟基-2-丁酮、丙酸、2-甲基-2-戊烯醛及其二聚体等物质随贮藏时间挥发性物质的浓度变化趋势不明显；糠醛及其二聚体、苯乙醛及其二聚体、2,5-二甲基呋喃、2-戊基呋喃等物质在第0天时浓度最高，并随贮藏时间挥发性物质的浓度逐渐降低；丁酸异戊酯、正己醛、苯甲醛、庚醛及其二聚体、乙酸丁酯等物质随着贮藏时间挥发性物质的浓度逐渐升高，并在第24天浓度最高。

洋葱浆馕在室温贮藏期间共检出的挥发性物质为54种，其中包括醇类5种、酮类4种、醛类16种、酯类3种、呋喃衍生物3种、酸类1种和未能识别的化合物22种。洋葱浆馕室温贮藏期间挥发性物质3-羟基-2-丁酮、2-甲基-2-戊烯醛及其二聚体、异戊醇、正己醛、异丙醇、异丁醛、乙酸乙酯、丁醛、2-甲基丁醛、异戊醛、2,5-二甲基呋喃、糠醛、苯甲醛、2-戊基呋喃、2-乙酰基呋喃、苯乙醛及其二聚体等物质在第0天浓度最高，并随贮藏时间挥发性物质的浓度逐渐降低；丙硫醇、正辛醛、乙酸丁酯、庚醛及其二聚体、丙酸等物质在第8天时浓度最高；(E)-2-庚烯醛及其二聚体物质在第16天浓度最高；丁酸异戊酯、甲乙酮及其二聚体、丙酮等物质在第24天浓度最高。

洋葱浆馕在真空贮藏期间共检出的挥发性物质为54种，其中包括醇类7种、酮类4种、醛类18种、酯类3种、呋喃衍生物2种、酸类1种和未能识别的化合物19种。洋葱浆馕真空贮藏期间挥发性物质2-甲基丁醛、异戊醛、丙酸、异丙醇、乙酸乙酯、异丁醛、3-羟基-2-丁酮、庚醛及其二聚体、2,5-二甲基呋喃、2-戊基呋喃、正辛醛、苯乙醛及其二聚体等物质在第0天浓度最高，并随贮藏时间挥发性物质的浓度逐渐降低；乙酸丁酯、糠醛及其二聚体、丁酸异戊酯等物质在第16天浓度最高；丙硫醇及其二聚体、丙酮、甲乙酮及其二聚体、异戊醇等物质在第24天浓度最高。

洋葱浆馕在脱氧贮藏期间共检出的挥发性物质为53种，其中包括醇类7种、酮类5种、醛类17种、酯类3种、呋喃衍生物2种、酸类1种和未能识别的化合物18种。洋葱浆馕真空贮藏期间挥发性物质异丙醇、异丁醛、乙酸乙酯、2-甲基丁醛、异戊醛、2,5-二甲基呋喃、丙酸、正己醛、2-甲基-2-戊烯醛及其二聚体、庚醛及其二聚体、2-戊基呋喃、正辛醛、苯乙醛及其二聚体、(E)-2-庚烯醛及其二聚体、3-羟基-2-丁酮等物质在第0天浓度最高，并随贮藏时间挥发性物质的浓度逐渐降低；糠醛及其二聚体、正己醇、丁醛、苯甲醛、乙酸丁酯等物质在第8天浓度最高；丙硫醇及其二聚体、丙酮、甲乙酮及其二聚体、2-甲基-1-戊醇、异戊醇、丁酸异戊酯等物质随贮藏时间挥发性物质的浓度逐渐升高，并在贮存第24天样品中浓度最高。

洋葱浆馕在保鲜剂贮藏期间共检出的挥发性物质为54种，其中包括醇类4种、酮类4种、醛类18种、酯类4种、呋喃衍生物2种、酸类1种和未能识别的化合物21种。洋葱浆馕真空贮藏期间挥发性物质丙酮、异丙醇、异丁醛、甲乙酮及其二聚体、丁醛、2-甲基丁醛、异戊醛、3-羟基-2-丁酮、2,5-二甲基呋喃、丙酸、正己醛及其二聚体、糠醛及其二聚体、庚醛及其二聚体、2-戊基呋喃、正辛醛、苯乙醛及其二聚体等物质在第0天浓度最高，并随贮藏时间挥发性物质的浓度逐渐降低；乙酸丁酯、丁酸异戊酯、苯甲醛、丙酸乙酯等物质随着贮藏时间挥发性物质的浓度逐渐升高，并在第24天浓度最高。贮藏第0天的样品与其他3种样品的挥发性物质差异最大。

洋葱浆馕在保鲜剂结合脱氧贮藏贮藏期间共检出的挥发性物质为59种，其中包括醇类5种、酮类4种、醛类17种、酯类4种、呋喃衍生物3种、酸类1种和未能识别的化合物25种。洋葱浆馕保鲜剂结合脱氧贮藏贮藏期间挥发性物质丙酮、异丙醇、异丁醛、甲乙酮及其二聚体、丁醛、2-甲基丁醛、异戊醛、3-羟基-2-丁酮、2,5-二甲基呋喃、丙酸、正己醛及其二聚体、2-甲基-2-戊烯醛及其二聚体、糠醛、庚醛及其二聚体、异戊醇、2-戊基呋喃、正辛醛、苯乙醛、(E)-2-庚烯醛及其二聚体等物质在第0天浓度最高，并明显高于其他样品；丙酸乙酯、糠醛二聚体、苯甲醛、乙酸丁酯、2-乙酰基呋喃等物质浓度随着贮藏时间挥发性物质的浓度逐渐降低，在贮藏第8天浓度最高；丁酸异戊酯、2-己醇等物质浓度随着贮藏时间挥发性物质的浓度逐渐升高，并在第24天浓度最高。

2.4 贮藏方式和贮藏时间对洋葱浆馕挥发性化合物含量的影响

醇类、酮类、醛类、酯类、呋喃类和酸类是洋葱浆馕独特风味的重要贡献者，醇类、酮类、醛类是洋葱浆馕的主要风味物质。低温贮藏、室温贮藏、真空贮藏、脱氧贮藏、保鲜剂贮藏、保鲜剂结合脱氧贮藏期间洋葱浆馕的挥发性化合物含量见表3。

由表3可知，洋葱浆馕低温贮藏期间随着贮藏时间的延长醇类、酮类、醛类的相对含量有变化波动，但基本不变，酯类相对含量逐渐增大，呋喃和酸类相对含量逐渐降低；洋葱浆馕室温贮藏期间随着贮藏时间的延长醇类、酯类、呋喃类，酸类相对含量逐渐降低，酮类相对含量呈升高的趋势，醛类相对含量呈急剧降低趋势；洋葱浆馕真空贮藏期间随着贮藏时间的延长醇类相对含量基本不变，酮类相对含量逐渐增大，醛类、酯类、呋喃类、酸类相对含量逐渐降低。洋葱浆馕脱氧贮藏期间随着贮藏时间的延长醇类、酯类、呋喃类、酸类相对含量逐渐降低，酮类相对含量逐渐升高，醛类相对含量急剧降低；洋葱浆馕保鲜剂贮藏期间随着贮藏时间的延长醇类相对含量呈先升高后降低的趋势，酮类、呋喃类、酸类相对含量逐渐降低，醛类相对含量第0～8天呈急剧降低的趋势、第8～24天呈缓慢降低的趋势，酯类相对含量逐渐升高；洋葱浆馕保鲜剂结合脱氧贮藏期间随着贮藏时间的延长醇类和酯类相对含量呈先升高后逐渐降低的趋势，酮类和酸类相对含量呈先逐渐降低后略升高的趋势，醛类相对含量第0～8天呈急剧降低的趋势、第8～24天呈缓慢降低的趋势，呋喃相对含量呈逐渐降低的趋势。

表3 不同贮藏方式和贮藏时间对洋葱浆馕挥发性化合物相对含量Table 3 Effects of different storage methods and storage times on the relative contents of volatile compounds in onion-covered Nang

总的来说，主要是醛类物质相对含量下降最明显，分析原因是：一方面微生物的繁殖导致醛类物质的减少，有研究表明微生物增殖后会导致醛类含量的变化[31]；另一方面短链醇和醛的类脂降解路径是植物种芳香物质合成途径，该途径包括β-氧化作用，含氧酸分解生成内酯，类脂被脂氧合酶氧化产生醛类、酮类、醇类和酯类等物质[32]，所以洋葱浆馕自身代谢过程中脂质氧化，生物膜结构的破坏和功能的丧失可能是导致贮藏期间洋葱浆馕香气流失的原因之一。在不同贮藏方式贮藏期间，低温贮藏醛类相对含量基本不变，真空贮藏中馕的醛类相对含量比其他处理组下降缓慢，说明真空贮藏有助于馕风味的保持。

2.5 样品的聚类分析和指纹图谱相似度分析

图5 不同贮藏方式下贮藏期间洋葱浆馕挥发性物质的PCA图Fig. 5 PCA plot of volatile substances in onion-covered Nang under different storage conditions

图6 指纹图谱相似度分析（欧氏距离）Fig. 6 Fingerprint similarity analysis (Euclidean distance)

由图5可知，PC1和PC2累计贡献率达到67.0%，能够较好解释原始数据的大部分特征，结合PCA和相似度图可以发现低温贮藏其他不同处理组的第0天的挥发性物质种类和浓度较为接近，PCA图上点的位置也相聚在一起，说明低温贮藏馕的挥发性物质变化不明显。保鲜剂贮藏8、16、24 d和保鲜剂结合脱氧贮藏8、16、24 d的挥发性物质种类和浓度较为接近。脱氧贮藏8 d、真空贮藏8、16 d和24 d和普通贮藏8、16 d和24 d的挥发性物质种类和浓度较为接近。脱氧贮藏16 d和24 d的差异较大。由图6可以看出，不同处理组第0天之间的距离最近相似度高，低温贮藏、真空贮藏和其他不同处理组第0天之间的距离较为近相似度较高，普通贮藏、保鲜剂贮藏和其他不同处理组第0天之间的距离较远相似度较低，脱氧贮藏、保鲜剂结合脱氧贮藏和其他不同处理组第0天之间的距离最远相似度低，而且不同贮藏方式馕样品的欧式距离明显大于平行样本之间的平均距离，可以通过欧式距离直接对各不同贮藏洋葱馕进行区分。该结果与相关文献[33-35]通过GC-IMS分析区分不同品种和不同处理谷物挥发性成分研究结果类似。

2.6 不同贮藏方式对洋葱浆馕感官评分的影响

由图7可以看出，各项色泽和组织结构随贮藏时间的延长呈逐渐下降的趋势，但变化差异不显著（P＞0.05）；风味和口感随贮藏时间的延长呈逐渐下降的趋势。其中，普通贮藏和真空贮藏的口感、风味一直呈下降趋势，且差异显著（P＜0.05）；脱氧贮藏的口感、风味逐渐降低，但差异不显著（P＞0.05）；保鲜剂贮藏和保鲜剂结合脱氧贮藏馕的风味呈显著下降趋势（P＜0.05），口感呈逐渐下降趋势（P＞0.05）。

图7 不同贮藏方式对洋葱浆馕感官评分的影响Fig. 7 Effects of different storage methods on sensory scores of onioncovered Nang

感官总分来看，低温贮藏和脱氧贮藏馕的感官评分一直高于其他组，保鲜剂及保鲜剂结合脱氧贮藏馕其次，真空贮藏和普通贮藏组总体感官评分较低。可能抽真空过程中由于真空贮藏袋迅速收缩导致馕受到挤压，外观受到损伤，所以在“组织结构”上受影响，总感官评分较低。普通贮藏馕第12天开始具有非常明显的哈败味，不能食用，可能是由于没有加入脱氧剂和其他防腐剂。脱氧贮藏是在密封的包装内产生一个几乎无氧环境，并可使这个环境维持较长时间，吸收产品中的游离氧和任何透过包装材料的氧气[36]；保鲜剂主要通过向包装环境中缓释乙醇使微生物脱水凝固从而达到抑菌的目的，并延缓食品腐坏[37]。同时贮藏温度低，可以延缓微生物的繁殖；贮藏温度较高使馕出现软化，风味下降。以上结果说明低温贮藏和脱氧贮藏相较其他贮藏方式可以较好保持洋葱浆馕的感官品质。

3 结 论

通过GC-IMS分析不同贮藏方式和时间对洋葱浆馕挥发性物质轮廓信息，并检出的挥发性物质为66种，其中包括醇类9种、酮类4种、醛类18种、酯类4种、呋喃衍生物3种、酸类1种和未能识别化合物27种。在各处理组中，低温贮藏和真空贮藏洋葱浆馕在贮藏期内醛类挥发性有机物基本不变，其他处理组的醛类挥发性有机物在贮藏期内变化呈降低的趋势。PCA和欧氏距离分析表明，可通过GC-IMS谱图数据实现洋葱浆馕不同贮藏方式贮藏期间挥发性物质的区分。PC1和PC2累计贡献率达到67.0%，能够较好解释原始数据的大部分特征，结合PCA和欧氏距离图可以发现低温贮藏和其他贮藏方式的第0天的挥发性物质种类和浓度较为接近，PCA图上点的位置也聚在一起，说明低温贮藏馕的挥发性物质变化不明显。感官评分色泽和组织结构呈逐渐下降的趋势（P＞0.05），风味和口感呈逐渐下降的趋势。因此，采用低温贮藏和脱氧贮藏能较好地保障洋葱浆馕贮藏感官品质，低温贮藏和真空贮藏能较好地保留洋葱浆馕风味，值得深入研究及推广使用，为馕产业的发展提供技术支撑。