鄭文迪,關(guān)倩倩,劉長(zhǎng)根,魏本良,熊世進(jìn),熊濤*
1(南昌大學(xué),食品科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江西 南昌, 330047)2(南昌大學(xué) 食品學(xué)院,江西 南昌, 330031)
廣西壯族自治區(qū)位于中國(guó)西南部,獨(dú)特的地理及氣候環(huán)境使得當(dāng)?shù)厝颂貏e喜歡食用腌制的酸食[1]。酸菜和酸筍兩種發(fā)酵蔬菜制品在當(dāng)?shù)厥秤糜葹閺V泛。其中廣西柳州酸筍還作為“螺螄粉最重要的輔料”登上了央視美食紀(jì)錄片舌尖上的中國(guó)。作為廣西地區(qū)小吃的一種傳統(tǒng)配料[2],酸筍是一種典型的無(wú)鹽發(fā)酵蔬菜,風(fēng)味獨(dú)特,呈一種特殊的發(fā)酵酸臭味,深受消費(fèi)者的喜愛(ài)。廣西傳統(tǒng)酸筍做法簡(jiǎn)單,通常將新鮮竹筍切成筍塊、筍絲或筍條后,用涼白開(kāi)、泉水或淘米水直接浸泡,無(wú)需額外添加食鹽及其他調(diào)味料,經(jīng)過(guò)15~30 d發(fā)酵后,即可得到成熟的酸筍產(chǎn)品[3]。傳統(tǒng)廣西酸菜的制作相對(duì)酸筍更為復(fù)雜,芥菜晾曬脫水后放入開(kāi)水中漂燙幾秒,放入鹽水或老泡菜水中,加入其他輔料,密封腌制發(fā)酵6~10 d后,即可得到成熟的酸菜成品。揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)是研究發(fā)酵蔬菜獨(dú)特氣味的主要指標(biāo)之一,國(guó)內(nèi)外對(duì)于不同種類、不同地域制作的具有風(fēng)味差異的發(fā)酵蔬菜研究較多,不同發(fā)酵蔬菜的風(fēng)味物質(zhì)種類各異,同種風(fēng)味物質(zhì)的含量也有所不同[4-5]。然而,目前關(guān)于廣西地區(qū)酸菜和酸筍兩種發(fā)酵蔬菜風(fēng)味物質(zhì)的研究報(bào)道卻相對(duì)匱乏,盡管都是深受廣西地區(qū)人民喜愛(ài)的傳統(tǒng)發(fā)酵蔬菜制品,由于原料和制作工藝的差異,酸菜和酸筍風(fēng)味截然不同,但是對(duì)于造成兩種發(fā)酵蔬菜風(fēng)味差異的具體揮發(fā)性化合物質(zhì)卻不得而知。
本研究主要采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(gas chromatography-mass spectrometer)對(duì)廣西地區(qū)酸菜和酸筍中的揮發(fā)性風(fēng)味組分進(jìn)行比較和分析,對(duì)造成兩類發(fā)酵蔬菜風(fēng)味不同的物質(zhì)來(lái)源和貢獻(xiàn)進(jìn)行進(jìn)一步的分析和討論,為廣西地區(qū)酸菜和酸筍標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)提供了一定的理論依據(jù)。
酸菜和酸筍樣品均取自廣西省南寧、桂林、柳州、玉林。
NaOH(分析純),天津市大茂化學(xué)試劑廠;亞硝酸鹽標(biāo)準(zhǔn)溶液,廣東汕頭市西隴化工廠;其他試劑均為國(guó)產(chǎn)分析純或化學(xué)純。
Agilent 7820A-5977B GC-MS聯(lián)用儀、DB-MAX毛細(xì)管柱(60 m×0.250 mm,0.15 μm)、HP-5MS毛細(xì)管柱(60 m×0.250 mm,0.25 μm),美國(guó)Agilent公司;902-ULTS超低溫冰箱,美國(guó)Thermo公司;精密pH計(jì)PHS-25C,上海精密儀器有限公司;TU-1901紫外可見(jiàn)分光光度計(jì),北京普析通用儀器有限公司。
1.3.1 pH值和總酸的測(cè)定
pH值使用精密pH計(jì)進(jìn)行測(cè)定;酸度的測(cè)定參照GB/12456—2008《食品中總酸的測(cè)定》[6]。
1.3.2 鹽度的測(cè)定
吸取10 mL的樣品液體置于50 mL燒杯中,直接使用鹽度計(jì)進(jìn)行測(cè)定,重復(fù)測(cè)定3次,記錄測(cè)定值。
1.3.3 亞硝酸鹽含量的測(cè)定
參照GB 5009.33—2016《食品中亞硝酸鹽與硝酸鹽的測(cè)定》中的鹽酸萘乙二胺法[7]測(cè)定。
1.3.4 揮發(fā)性物質(zhì)測(cè)定
1.3.4.1 樣品前處理
將樣品從-80℃冰箱中取出,室溫解凍發(fā)酵液;發(fā)酵液分裝至頂空瓶,樣品量5~10 mL/瓶。
1.3.4.2 氣相色譜-質(zhì)譜條件
(1)酸菜氣相色譜條件
載氣為He,流速1.2 mL/min,樣品通過(guò)HP-5MS(60 m×0.250 mm,0.25 μm)毛細(xì)管柱。升溫程序:起始柱溫40 ℃,保持3 min,以8 ℃/min的速率升到250 ℃,保持8 min,最后以20 ℃/min的速率升到270 ℃,保持1 min。不分流進(jìn)樣。
(2)酸菜質(zhì)譜條件
電子電離(electron ionization,EI)源,電子能量70 eV;離子源溫度230 ℃,MS四級(jí)桿溫度150 ℃,色譜-質(zhì)譜接口溫度270 ℃;掃描模式Scan,質(zhì)量掃描范圍m/z 30.00~500.00m/z。
(3)酸筍氣相色譜條件
載氣為He,流速0.96 mL/min,樣品通過(guò)DB-MAX毛細(xì)管柱(60 m×0.250 mm,0.15 μm)樣品分流進(jìn)樣,分流比10 ∶1,分流流量9.6 mL/min。升溫程序:起始溫度40 ℃,以3 ℃/min升到100 ℃,保持2 min,再以5 ℃/min升到150 ℃,保持3 min,最后以10 ℃/min升到245 ℃,保持0 min。
(4)酸筍質(zhì)譜條件
電子電離(EI)源,電子能量70 eV;離子源溫度230 ℃,MS四級(jí)桿溫度,150 ℃,色譜-質(zhì)譜接口溫度225 ℃;掃描模式Scan,質(zhì)量掃描范圍(m/z)33~350m/z。
1.3.5 可揮發(fā)性成分的鑒定
待鑒定化合物的質(zhì)譜與NIST14質(zhì)譜庫(kù)對(duì)比,記錄得分最高的揮發(fā)性物質(zhì)。
1.3.6 數(shù)據(jù)分析
理化性質(zhì)重復(fù)測(cè)定3次,使用SPSS 9.0、SMICA 14.1、Origin 2018進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。
10份酸菜和15份酸筍樣品pH和總酸測(cè)定結(jié)果分別如圖1-a、圖1-b所示。酸菜pH值3.45~4.92,均值為3.96;酸筍pH值3.53~4.46,均值為4.12。盡管酸菜pH大部分低于酸筍,但兩者相比差異不顯著(P>0.05);酸菜測(cè)定的總酸在3.95~10.31 g/L,平均值為7.18 g/L;酸筍測(cè)定總酸在5.39~17.74 g/L,平均值為10.62 g/L,總體來(lái)看,酸菜總酸相對(duì)較低,酸筍的總酸更高,且兩者差異顯著(P<0.05)。
酸筍中總酸略高于酸菜的原因可能是主導(dǎo)兩類蔬菜發(fā)酵的優(yōu)勢(shì)微生物的種類和數(shù)量均不同。烏日娜等[8]發(fā)現(xiàn),酸菜早期優(yōu)勢(shì)菌株為明串珠菌而后是嗜酸乳桿菌、植物乳桿菌和發(fā)酵乳桿菌,鄭炯等[9]發(fā)現(xiàn)低鹽腌制麻竹筍中優(yōu)勢(shì)菌種包括乳球菌屬和魏斯氏菌屬。劉春燕等[10]通過(guò)泡菜中強(qiáng)化接種食竇魏斯氏菌發(fā)現(xiàn)有機(jī)酸含量有不同程度提高。酸菜中前期乳酸菌較少,形成優(yōu)勢(shì)菌群時(shí)間較長(zhǎng)。此外,發(fā)酵時(shí)間可能是引起兩類發(fā)酵蔬菜酸度差異顯著的另一原因。酸菜發(fā)酵時(shí)間短于酸筍,也會(huì)導(dǎo)致發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)酸量低于酸筍。
a-pH;b-總酸圖1 酸菜和酸筍pH值和總酸Fig.1 Suncai and Suansun pH and acid titratable acid
酸菜和酸筍的鹽度如圖2所示。10份酸菜樣品的鹽度為14.5~33.9 g/L,平均值為21.2 g/L;15份酸筍樣品的鹽度為3.3~7.2 g/L,平均值為4.7 g/L。酸菜和酸筍的鹽度差異極顯著(P<0.05),主要原因是廣西酸菜制作過(guò)程中會(huì)加入食鹽進(jìn)行腌制,保證酸菜風(fēng)味和品質(zhì),而酸筍的制作過(guò)程中無(wú)食鹽添加,因此成熟酸筍鹽度極低。
圖2 酸菜和酸筍鹽度Fig.2 Suancai and Suansun salinity
采用GC-MS技術(shù)檢測(cè)10份酸菜樣品和15份酸筍樣品中的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì),檢測(cè)出酸菜中共97種,酸筍中共86種。其中主要揮發(fā)性物質(zhì)種類和數(shù)目如圖3所示。酸菜中揮發(fā)性成分主要包括22種醇類(異戊醇、(S)-(+)-2-辛醇等)、18種酯類(乙酸丁酯、丁酸丁酯等)、4種異硫氰酸酯類(異硫氰酸烯丙酯、異硫氰酸仲丁酯等)、9種醛類(壬醛、癸醛等)、5種酮類(2-辛酮、4,6,8-三甲基-1-壬酮等)。醇類、酯類物質(zhì)種類較多,這可能是酸菜清香風(fēng)味的重要物質(zhì)來(lái)源[11];酸筍中揮發(fā)性成分主要包括18種胺類(二甲胺、異丙胺、仲丁胺等)、13種醇類(八甘醇、2-庚醇等)、7種酯類(甲酸乙烯酯、乙酸乙酯等)、2種醛類(乙醛、戊醛)、1種酮類。其中酸筍風(fēng)味物質(zhì)中對(duì)甲苯酚含量較高,為酸筍酸臭味的呈現(xiàn)做出最主要貢獻(xiàn)。
侯愛(ài)香等[12]測(cè)定發(fā)酵芥菜共有32種揮發(fā)性成分,其中種類最多的為醇類物質(zhì)。此結(jié)果與本研究所測(cè)廣西10份酸菜樣品中揮發(fā)性成分和種類略有不同,可能原因是兩者地理位置、溫度等環(huán)境因素有差異,以及原料來(lái)源和制作工藝上不同。ZHNEG等[13]通過(guò)GC/MS/O技術(shù)在發(fā)酵竹筍中檢測(cè)出52種揮發(fā)性成分,其中醇類物質(zhì)種類最多,可能原因是竹筍種類和制作工藝不同。
圖3 酸菜和酸筍主要揮發(fā)性物質(zhì)數(shù)量Fig.3 Number of main volatile substances in Suancai and Suansun
根據(jù)GC-MS鑒定出10份酸菜樣品(SC1~SC10)中的97種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)和15份酸筍樣品(LZ16、LZ15、LZ14、LZ13、LZ12、LZ11、LZ7、LZ5、GL1、GL4、GL7、GL11、NN3、NN4、 NN5)中的88種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì),對(duì)25份樣品進(jìn)行PCA分析,結(jié)果如圖4-a所示,對(duì)酸菜和酸筍進(jìn)行分析,同一類發(fā)酵蔬菜聚類明顯,不同類之間差異顯著。由圖4-b可知,PCA圖可以對(duì)酸菜和酸筍之間的風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行多維的比較,根據(jù)得分圖中不同揮發(fā)性成分之間的距離,可以判斷兩者揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的差異程度,根據(jù)載荷圖中不同化合物與原點(diǎn)之間距離和正負(fù)確定其與各個(gè)主成分之間的相關(guān)性,因其還有含量(相對(duì)峰面積,%)(由儀器自帶數(shù)據(jù)庫(kù)分析得出,以每種樣品的峰面積與該組數(shù)據(jù)中物質(zhì)最大峰面積比值所得)的相關(guān)數(shù)據(jù),所以進(jìn)一步可以判斷出不同樣品揮發(fā)性成分含量的差異程度[14]。圖4-a、圖4-b可以較好區(qū)分酸菜和酸筍的風(fēng)味種類和含量的差異。
a-酸筍和酸菜得分圖;b-揮發(fā)性物質(zhì)載荷圖圖4 酸菜和酸筍得分圖和化合物的載荷圖Fig.4 PCA scores and PCA loadings of different volatile substances
酯類物質(zhì)是發(fā)酵蔬菜呈現(xiàn)香味的主要特征性風(fēng)味之一。傳統(tǒng)酸菜酸香味醇,酸筍香味較淡。10份酸菜樣品中共檢測(cè)出18種酯類物質(zhì),其中含量(相對(duì)峰面積,%)較高的酯類物質(zhì)有:丙酸乙酯、乙酸丙酯和乙酸丁酯等,其中丙酸乙酯具有強(qiáng)烈的菠蘿香氣,香甜爽口。乙酸丁酯、丁酸丁酯等酯類對(duì)酸菜醇香氣味的產(chǎn)生有一定的貢獻(xiàn)。15份酸筍樣品中酯類物質(zhì)種類較少,且含量均較低,對(duì)酸筍本身呈現(xiàn)的刺激性氣味影響較小,符合其本身呈現(xiàn)的風(fēng)味。乙酸乙酯在13份酸筍樣品中的含量(相對(duì)峰面積,%)均較低(0.89%~9.19%),對(duì)酸筍的呈味影響不明顯。
醇類物質(zhì)具有令人愉悅的香氣,但其氣味閾值較大,對(duì)發(fā)酵蔬菜特征性氣味的影響不明顯。成熟酸菜中醇類物質(zhì)種類最多,10份酸菜樣品中均鑒定出醇類物質(zhì)。沈月新[15]的研究表明,醇類物質(zhì)主要來(lái)源于原材料本身和發(fā)酵過(guò)程中氨基酸的降解,以及某些微生物的代謝作用。10份酸菜樣品中含量(相對(duì)峰面積,%)最高、分布最廣的醇類物質(zhì)為(S)-(+)-2-辛醇,有特殊的香味;其次為異戊醇具有雜氣息和辣的味道,并帶有醇香、醚香、香焦香。酸筍中檢測(cè)出13種醇類物質(zhì),在15份樣品中分布較為分散,且含量均較低。八乙二醇存在于13份酸筍樣品中,含量(相對(duì)峰面積,%)在0.94%~28.31%,在所有醇類物質(zhì)中含量最高;異戊醇含量較低,對(duì)酸筍的風(fēng)味影響甚微。
大部分的醛類物質(zhì)的氣味閾值均較低,對(duì)酸菜和酸筍風(fēng)味的形成具有較為重要的影響。酸菜中的9種醛類物質(zhì)分別為,正庚醛、反-2-庚烯醛、反-2-壬烯醛、正壬醛、癸醛、反-2-辛烯醛、3-羥基丁醛、β-環(huán)檸檬醛、苯甲醛。大部分醛類物質(zhì)可以賦予酸菜清香、果香和堅(jiān)果香[16]。15份酸筍中只檢測(cè)出兩種醛類物質(zhì)分別為乙醛和戊醛。乙醛具有強(qiáng)烈的刺激性氣味,但含量(相對(duì)峰面積,%)只有0.17%,含量較低,對(duì)風(fēng)味的影響不夠顯著;戊醛氣味閾值高而含量(相對(duì)峰面積,%)較低(0.01%),對(duì)風(fēng)味貢獻(xiàn)小。
異硫氰酸酯類被認(rèn)為是十字花科植物及其發(fā)酵成品特有的風(fēng)味物質(zhì),具有芳香味[17-18],是酸菜風(fēng)味特有揮發(fā)性成分組成。10份廣西酸菜原材料均為芥菜,屬十字花科,在腌制過(guò)程中,由于硫苷降解,生成多種異硫氰酸酯類物質(zhì)[19-21]。10份酸菜樣品中檢測(cè)出的有異硫氰酸烯丙酯、異硫氰酸仲丁酯、異硫氰酸3-丁烯酯和2-苯基乙基異硫氰酸酯4種物質(zhì)。其中異硫氰酸烯丙酯含量(相對(duì)峰面積,%)最高(100%~108.93%),具有強(qiáng)烈的辛辣味道,與其他物質(zhì)共同作用,為酸菜的獨(dú)特風(fēng)味提供了重要貢獻(xiàn)。
在15份酸筍樣品中共檢測(cè)出18種胺類物質(zhì),仲丁胺在14份樣品中均有檢出,含量(相對(duì)峰面積)較低(0.01%~3.35%);其次為二甲胺,在12份樣品中均有測(cè)出,但含量(相對(duì)峰面積)較低(0.06%~1.17%),GYSEL等[22]發(fā)現(xiàn)二甲胺是與臭味相關(guān)的物質(zhì),呈現(xiàn)氨味及爛魚味,為酸筍的酸臭味呈現(xiàn)一定的貢獻(xiàn)。雖然酸筍中胺類物質(zhì)測(cè)出種類較多,但是只有6種胺類物質(zhì)在超過(guò)7份樣品中檢測(cè)出,其余胺類物質(zhì)只存在于1~3份樣品中,且含量極低,對(duì)風(fēng)味的呈現(xiàn)貢獻(xiàn)較小。郭榮燦等[23]沒(méi)有檢測(cè)出胺類物質(zhì),一方面可能是GC-MS檢測(cè)條件不同,另一方面可能是酸筍原材料品種不同。
酸筍中含量最高對(duì)酸臭味貢獻(xiàn)最大的物質(zhì)為對(duì)甲苯酚,14份樣品中有檢出,且含量(相對(duì)峰面積,%)較高,范圍在62.35%~100%。對(duì)甲苯酚閾值較低,只有55 μg/kg,對(duì)酸筍風(fēng)味影響較大?,F(xiàn)有研究大部分認(rèn)為對(duì)甲苯酚是酸筍最主要的呈味物質(zhì)。對(duì)甲苯酚具有一些刺激性氣味,焦皮臭、動(dòng)物臭[24],與其他風(fēng)味物質(zhì)共同作用,呈現(xiàn)了發(fā)酵酸筍強(qiáng)烈的刺激性氣味。朱照華[25]研究表明,竹筍原材料中含有大量的酪氨酸,在發(fā)酵過(guò)程中酪氨酸大量降解,則酪氨酸有極大可能性轉(zhuǎn)化為對(duì)甲苯酚,成為影響酸筍風(fēng)味的重要揮發(fā)性物質(zhì)。
本文以廣西地區(qū)10份發(fā)酵成熟的酸菜和15份酸筍為研究對(duì)象,采用氣相色譜-質(zhì)譜連用儀測(cè)定其揮發(fā)性成分,其中酸菜中共檢測(cè)出97種,酸筍86種。酸菜中主要揮發(fā)性物質(zhì)種類依次醇類22種、酯類18種、醛類9種,異硫氰酸酯類對(duì)于風(fēng)味貢獻(xiàn)最大;酸筍中主要揮發(fā)性物質(zhì)依次為胺類18種、醇類13種、酯類7種,對(duì)甲苯酚對(duì)于風(fēng)味影響較大。PCA結(jié)果表明,兩類發(fā)酵蔬菜在揮發(fā)性物質(zhì)的種類和含量(相對(duì)峰面積)上差異顯著。此外,酸菜和酸筍的理化性質(zhì)也具有明顯的差異,酸菜pH平均值為3.96,可滴定酸度平均值為7.18 g/L,鹽度平均值為21.24 g/L;酸筍pH平均值為4.12,可滴定酸度平均值為10.63 g/L,鹽度平均值為4.66 g/L。本研究對(duì)比了廣西地區(qū)酸菜和酸筍具體揮發(fā)性化合物質(zhì),明確了產(chǎn)生兩者風(fēng)味差異顯著的具體風(fēng)味物質(zhì),并測(cè)定了兩類發(fā)酵蔬菜的理化指標(biāo),為廣西地區(qū)酸菜和酸筍的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)提供了一定的理論依據(jù)。