劉春菊,王海鷗,李大婧,劉春泉,*(1.江蘇省農業科學院農產品加工研究所,江蘇南京10014;.南京曉莊學院生物化工與環境工程學院,江蘇南京11171;3.南京市(明天)農產品加工工程技術研究中心,江蘇南京10014;4.國家蔬菜加工技術研發專業分中心,江蘇南京10014)
醋浸蠶豆主體揮發性風味成分分析
劉春菊1,3,4,王海鷗2,李大婧1,3,4,劉春泉1,3,4,*
(1.江蘇省農業科學院農產品加工研究所,江蘇南京210014;2.南京曉莊學院生物化工與環境工程學院,江蘇南京211171;3.南京市(明天)農產品加工工程技術研究中心,江蘇南京210014;4.國家蔬菜加工技術研發專業分中心,江蘇南京210014)
為探明醋浸漬對不同蠶豆原料揮發性風味成分的影響,采用固相微萃取(SPME)和氣質聯用技術(GC/MS),分析鮮蠶豆、熱處理鮮蠶豆和蠶豆種子經過醋浸漬后揮發性風味成分的差異和變化。結果表明:三種蠶豆原料經過醋浸后分別檢測出36、31、20種揮發性風味化合物。醋浸鮮蠶豆主體風味成分是1-辛烯-3-酮,醋浸熱處理鮮蠶豆主體風味成分由1-辛烯-3-酮和1-辛烯-3-醇組成,醋浸蠶豆種子主體風味成分由乙酸乙酯、壬醛、乙酸異戊酯、辛醛、丙烯酸正丁酯、己醛、庚醛、2-戊基呋喃、3-羥基-2-丁酮、苯乙醇構成。與醋浸前相比,鮮蠶豆風味化合物數量沒有變化,熱處理鮮蠶豆風味化合物數量略有減少,蠶豆種子風味化合物數量降低較多。
蠶豆,醋浸,風味化合物
醋是我國傳統的酸性調味品,在我國至少具有四五千年的應用歷史,其不僅具有調味作用,同時還能增進食欲、促進消化、軟化血管,具有降血壓、預防動脈硬化等藥用保健作用[1]。而醋浸食品作為一種保健食品,內含了醋的濃縮精華,最大程度地保留了食品的營養和功效成分,如醋浸雞蛋、醋浸花生等。近幾年,醋浸豆類在日本、東南亞等多個國家流行,具有較高的保健價值,可降低膽固醇和甘油三酯,對腦血栓、糖尿病、肥胖癥等有輔助治療作用,同時還可使豆中原有的抗營養因子如胰蛋白酶抑制劑、凝血素等失去活性[2]。
蠶豆(Vicia faba Linn)又名胡豆、羅漢豆,系豆科,蝶形花亞科,屬越年生或一年生草本植物[3]。蠶豆味道鮮美,營養豐富,是一種高蛋白、低脂肪的豆類蔬菜,富含多種維生素、氨基酸和礦物元素,還含多種有益生物活性物質[4-5]。前期研究表明,醋浸鮮蠶豆增加了蠶豆的總酚和總黃酮含量,提高了DPPH自由基清除能力和抗氧化能力,并有效降低了蠶豆抗營養因子植酸含量。本文采用SPME和GC/MS技術,分離鑒定了醋浸蠶豆的揮發性化合物,結合感覺閾值評價不同原料蠶豆經過醋浸后的主體風味化合物變化,為今后開發、利用、評價醋浸蠶豆產品提供理論參考。
1.1材料與儀器
鮮蠶豆和蠶豆種子江蘇省明天農牧科技有限公司南京六合農產品加工中心;玻璃罐、釀造白醋蘇果超市;氯化鈉(分析純) 南京化學試劑有限公司。
Finnigan Trace MS氣相色譜-質譜聯用儀美國Finnigan公司;手動SPME進樣器、75μm CAR/PDMS萃取頭美國Supelco公司;DHG-9073B5-III型電熱恒溫鼓風干燥箱上海新苗醫療器械制造有限公司。
1.2蠶豆醋浸漬處理
蠶豆豆莢鮮綠、籽粒飽滿,在豆臍還未完全變色時采收,采收后及時去莢剝粒,用清水清洗蠶豆粒,即得鮮蠶豆樣品;將鮮蠶豆在沸水中加熱3min,用清水冷卻至室溫,瀝干水分即得熱處理鮮蠶豆樣品;蠶豆莢成熟后在植株上經自然曬干、含水量達5%左右時,連植株采收,去掉蠶豆外莢,將剝莢的蠶豆種子放入清水中浸泡12h,即得蠶豆種子樣品。
將準備好的蠶豆樣品分別裝入玻璃罐中,裝入量不要超過玻璃罐容積的2/3,然后加入釀造米醋,浸沒過最頂層蠶豆粒3~4cm,將玻璃罐密封,置于25℃恒溫箱中浸漬14d后,即得醋浸蠶豆樣品。
1.3揮發性風味物質SPME萃取
取2g蠶豆樣品裝入20mL樣品瓶中,用聚四氟乙烯隔墊密封,加入8mL飽和氯化鈉。將樣品瓶放在磁力攪拌器上于50℃加熱平衡15min,將已老化的萃取針頭插入樣品瓶中,用手柄將石英纖維頭推出暴露到樣品瓶頂空氣體中,恒溫50℃萃取30min,用手柄將纖維頭推回針頭內,將萃取針頭拔出,插入GC/MS進樣器中,于250℃解吸2min,同時啟動儀器進行GC/ MS檢測。
1.4揮發性風味物質GC/MS條件
1.4.1色譜條件色譜柱:DB-WAX,30m×0.25mm× 0.25μm毛細管柱;載氣:氦氣;流量:0.8mL/min,不分流進樣。程序升溫:起始溫度40℃,保持4min,以5℃/min速率升至90℃,再以10℃/min的速率升至220℃,保持6min。
1.4.2質譜條件離子源:電子轟擊電離(EI),電子能量:70eV,檢測電壓:350V,發射電流:350μA,離子源溫度:200℃,接口溫度:250℃,掃描質量范圍:33~450μ。
1.5風味物質評價方法[6]
采用相對風味活度值(Relative odor activity value,ROAV)評價各揮發性物質對樣品總體風味的貢獻,定義對樣品風味貢獻最大的組分:ROAVstan=100,對其他揮發性成分則有:

式中Cri、Ti是各揮發性成分的百分含量和相對應的感覺閾值;Crstan、Tstan分別是對樣品總體風味貢獻最大組分的相對百分含量和相對應的感覺閾值。
ROAV≥1,說明該物質為樣品的主體風味成分,且在一定范圍內,ROAV越大說明該物質對總體風味貢獻越大。但0.1≤ROAV<1對總體風味也有一定影響。
1.6數據處理
通過GC/MS所帶的NIST圖譜庫和Wiley圖譜庫對蠶豆揮發性風味成分進行解析,確認揮發性風味成分的各化學組成,只有當正反匹配度均大于800(最大值1000)的鑒定結果才予以確認;利用圖譜庫工作站數據處理系統按峰面積歸一化法進行定量分析,求得各化學成分在揮發性風味物質中的相對含量;采用Excel 2010軟件進行相應數據處理和分析。
2.1揮發性風味成分測定結果
鮮蠶豆、熱處理鮮蠶豆、蠶豆種子及醋浸蠶豆樣品的揮發性成分總離子流色譜圖見圖1,揮發性風味成分的相對含量和部分化合物的感覺閾值及風味活度值見表1。
由表1可知,鮮蠶豆、熱處理鮮蠶豆、蠶豆種子及醋浸鮮蠶豆、醋浸熱處理鮮蠶豆、醋浸蠶豆種子分別檢測出36、38、31、36、31、20種揮發性風味化合物,主要由醇類、醛類、酮類、酯類、酸類、烴類、雜環類及含硫類等化合物組成。在鮮蠶豆揮發性風味成分中含量較高的化合物是乙醇(32.91%)、d-檸檬烯(18.31%)、己醇(8.66%)、對異丙基甲苯(7.05%)、1-辛烯-3-醇(2.94%)、3-辛醇(2.14%)等化合物;醋浸鮮蠶豆的揮發性成分中含量較高的是乙酸(39.87%)、乙酸乙酯(5.5%)、d-檸檬烯(5.17%)、(Z)-2-庚烯醛(4.16%)、苯乙醇(3.02%)、2-甲基丙酸(2.86%)、己醛(2.75%)、乙醇(2.26%)、鄰-異丙基苯(2.06%)等化合物;熱處理鮮蠶豆揮發性風味成分中含量較高的化合物是雙戊烯(18.99%)、3-羥基-2-丁酮(10.33%)、間異丙基甲苯(9.09%)、乙醇(6.89%)、1-辛烯-3-醇(6.44%)、2,3-丁二酮(5.77%)、己醇(5.75%)、(Z)-2-庚烯醛(4.23%)、(E)-2-辛烯-1-醇(2.29%)等化合物;醋浸熱處理蠶豆的揮發性成分中含量較高的是乙酸(23.07%)、1-辛烯-3-醇(20.34%)、乙酸乙酯(10.40%)、(Z)-2-庚烯醛(6.50%)、乙醇(5.86%)、雙戊烯(3.58%)、1-辛烯-3-酮(2.99%)、(E)-2-辛烯醛(2.48%)、鄰-異丙基苯(2.47%)、苯乙醇(2.44%)等化合物;蠶豆種子揮發性風味成分中含量較高的化合物是乙醇(36.32%)、乙酸乙酯(11.54%)、辛烷(8.22%)、乙酸(4.93%)、苯并環丁烯(4.32%)、2,3-丁二醇(3.83%)、3-甲基丁醇(2.43%)、1,3-二甲苯(2.37%)等化合物;醋浸蠶豆種子的揮發性成分中含量較高的是乙酸(37.79%)、乙酸乙酯(13.48%)、苯甲醛(4.66%)、苯乙醇(3.26%)、3-羥基-2-丁酮(2.61%)等化合物。

圖1 醋蠶豆樣品揮發性成分總離子流色譜圖Fig.1 Total ion chromatogram of flavor compounds in different pickled faba beans
鮮蠶豆、熱處理鮮蠶豆和蠶豆種子共有的揮發性成分包括乙醇、3-甲基丁醇、己醇、1-辛烯-3-醇、異戊酸乙酯、鄰苯二甲酸二乙酯、乙基苯、2-戊基呋喃,其中1-辛烯-3-醇對應的相對風味活度值分別為29.11、4.88和9.53,異戊酸乙酯對應的相對風味活度值分別為5.12、0.3和23.4,這兩種物質對未醋浸蠶豆樣品揮發性風味貢獻較大,而三種未醋浸蠶豆樣品相對風味活度值為100的物質分別為(Z)-3-己烯醇、1-辛烯-3-酮、乙酸乙酯。乙醇、苯乙醇、己醛、壬醛、苯甲醛、3-羥基-2-丁酮、乙酸乙酯、乙酸苯乙酯、鄰苯二甲酸二乙酯、乙酸、2-甲基丙酸、3-甲基丁酸在醋浸鮮蠶豆、醋浸熱處理鮮蠶豆和醋浸蠶豆種子中均有檢出,1-辛烯-3-酮在醋浸鮮蠶豆和醋浸熱處理鮮蠶豆中相對風味活度值均為100,醋浸蠶豆種子中相對風味活度值為100的物質為乙酸乙酯。醋浸后蠶豆揮發性風味物質由醇類物質向醛類、酮類、酯類物質轉化,賦予了醋蠶豆樣品脂香、果香、甜香的風味。鮮蠶豆經醋浸后對其風味貢獻最大的物質由(Z)-3-己烯醇變成了1-辛烯-3-酮,而熱處理鮮蠶豆與醋浸熱處理鮮蠶豆對風味貢獻最大的物質都是1-辛烯-3-酮,蠶豆種子與醋浸蠶豆種子對風味貢獻最大的物質都是乙酸乙酯。
2.2主體風味成分確定
食品的風味特征與揮發性化合物含量并沒有直接關系,其總體風味貢獻是由揮發性組分在風味體系中的濃度和感覺閾值共同決定的。因此,為了確定蠶豆樣品的主體風味成分,結合表1中所示的揮發性化合物相對含量和感覺閾值,計算出各個化合物的風味活度值。
醋浸鮮蠶豆揮發性風味成分中1-辛烯-3-酮ROAV大于1,為其主體風味物質,乙酸乙酯、己醛、壬醛、(Z)-2-庚烯醛ROAV均小于1大于0.1,對其風味也具有重要貢獻;醋浸熱處理鮮蠶豆揮發性風味成分中1-辛烯-3-酮、1-辛烯-3-醇ROAV均大于1,為其主體風味物質,乙酸乙酯、(E)-2-癸烯醛、辛醛、壬醛、(E)-2-辛烯醛ROAV均小于1并大于0.1,對其風味也具有重要貢獻;醋浸蠶豆種子揮發性風味成分中乙酸乙酯、壬醛、乙酸異戊酯、辛醛、丙烯酸正丁酯、己醛、庚醛、2-戊基呋喃、3-羥基-2-丁酮、苯乙醇ROAV大于1,為其主體風味物質,3-甲基丁酸、苯甲醛、乙酸苯乙酯ROAV均小于1并大于0.1,對其風味也具有重要貢獻。
醇類化合物一般閾值較高。鮮蠶豆中共檢測出12種醇類化合物,占總峰面積的52.3%,醋浸鮮蠶豆中共檢測出8種醇類化合物,占總峰面積的7.76%。醋浸使得鮮蠶豆中的醇類化合物數量和相對含量均顯著下降,且醋浸鮮蠶豆中的醇類化合物種類上變化較大。2-甲基丁醇、2-乙基己醇、(E)-2-辛烯-1-醇、苯乙醇這4種化合物在醋浸鮮蠶豆中檢出,在鮮蠶豆中未檢出。3-甲基丁醇、己醇、1-庚醇、3-辛醇、壬醇、1-辛烯-3-醇、(Z)-3-己烯醇、苯甲醇這8種化合物在鮮蠶豆中檢出,在醋浸鮮蠶豆中未檢出。熱處理的鮮蠶豆經過醋浸后醇類化合物數量上大量減少,但相對含量變化不大。熱處理鮮蠶豆中含量較高的醇類化合物為乙醇、1-辛烯-3醇、己醇,含量分別為6.89%、6.44%、5.75%,醋浸熱處理蠶豆中含量較高的為1-辛烯-3醇,含量為20.34%。1-辛烯-3醇是一種亞油酸的氫過氧化物的降解產物,具有強烈的類似蘑菇的氣味[20],其閾值為1μg·kg-1,在熱處理鮮蠶豆和醋浸熱處理鮮蠶豆中對應的相對風味活度值分別為4.88和3.1,對其風味貢獻具有重要作用。蠶豆種子經過醋浸后,醇類化合物的數量和含量均大量下降,大部分醇類物質未檢出,苯甲醇和4-萜烯醇是醋浸蠶豆種子中新檢測出的醇類化合物,苯乙醇的含量反而增加,由0.88%增加至3.26%。

表1 不同樣品醋蠶豆主要揮發性風味物質及相對含量Table 1 Volatile flavor components and relative contents in different pickled faba beans

續表
醛類化合物一般閾值較低,具有脂肪香味。在鮮蠶豆和蠶豆種子中醛類化合物的種類和含量均較低,經過熱處理和醋浸后醛類化合物數量和含量上均顯著增加。其中辛醛和壬醛對醋浸蠶豆種子風味貢獻具有重要作用,辛醛閾值為0.7μg·kg-1,辛醛和壬醛對應的相對氣味活度值分別為59.72和18.02。辛醛具有醛香、臘香、蘋果皮香、橙柑香氣,明顯的脂肪和水果氣味,帶果香的茉莉氣息,極度稀釋后有甜橙樣香氣,略帶脂肪蜜香氣息。壬醛有強烈的脂肪氣息,類似牛脂,稀釋時具有橙子及玫瑰花香[8]。
鮮蠶豆和蠶豆種子中均未檢出酮類化合物,熱處理鮮蠶豆中酮類化合物的種類和含量均較高。醋浸漬加工可促使蠶豆中酮類化合物的生成,醋浸鮮蠶豆和醋浸熱處理鮮蠶豆中含量較高的是1-辛烯-3-酮,具有強烈的壤香、磨菇香氣及金屬氣,存在于丁香、魚、蘑菇、青豆、大豆、小麥面包、茶葉和牛肉中,用于蘑菇、奶酪、西紅柿、魚、卷心菜、土豆、蘆筍、雞等的咸味香精中。其閾值較低為0.005μg·kg-1,對應的相對風味活度值為100,對醋浸鮮蠶豆和醋浸熱處理鮮蠶豆風味具有重大貢獻。醋浸蠶豆種子僅檢測出1種酮類化合物為3-羥基-2-丁酮,其對應的相對風味活度值為1.76,對其風味具有一定的貢獻。
鮮蠶豆和蠶豆種子中酯類化合物數量較高。乙酸乙酯除了鮮蠶豆中沒有檢出,在其他樣品中均有檢出,而且蠶豆種子和醋浸蠶豆種子中乙酸乙酯含量較高,具有醚香、甜的如菠蘿的果香及葡萄、櫻桃香氣,其對應的風味活度值為100,對兩者風味具有較大貢獻。
酸類化合物的閾值都很高,對風味影響較小,其存在會使得風味更加飽滿。醋浸蠶豆樣品中乙酸含量較高,這主要是由醋中乙酸所引起的,但由于乙酸閾值較高,為22000μg·kg-1,因此其對醋浸蠶豆樣品風味貢獻很小。烴類物質包括烷烴和萜烯類化合物,一般烷烴閾值較高,對風味影響不大,烯烴類化合物閾值較低,對風味有一定貢獻,如d-檸檬烯在鮮蠶豆和醋浸鮮蠶豆中含量較高,閾值為34μg·kg-1,存在于檸檬、甜橙、香檸檬、薄荷、留蘭香等多種精油中,具有令人愉快的檸檬香、柑橘香氣[21]。經過醋浸漬蠶豆樣品中的雜環類和含硫類化合物的數量和含量上均有減少,有些雜環類化合物對蠶豆風味有一定影響,如2-戊基呋喃閾值為6μg·kg-1,具有泥土、青香及蔬菜香氣,對鮮蠶豆、蠶豆種子和醋浸蠶豆種子風味具有一定貢獻。
鮮蠶豆、熱處理鮮蠶豆、蠶豆種子及醋浸鮮蠶豆、醋浸熱處理鮮蠶豆、醋浸蠶豆種子分別檢測出36、38、31、36、31、20種揮發性風味化合物。醋浸鮮蠶豆的主體風味物質主要由酮類物質組成,醋浸熱處理鮮蠶豆的主體風味物質主要由醇類和酮類組成,醋浸蠶豆種子的主體風味物質主要由醇類、醛類、酮類、酯類和雜環類組成。通過分析發現鮮蠶豆和蠶豆種子中的主體風味物質種類基本相同,經過醋浸漬均有酮類物質產生。醋浸鮮蠶豆主體風味物質種類變化較大,但風味物質數量沒有變化,熱處理鮮蠶豆經過醋浸后主體風味物質種類變化不大,風味物質數量稍有降低,醋浸蠶豆種子主體風味物質種類變化不大,僅有酮類物質的增加,風味物質數量減少較大。綜上所述,以鮮蠶豆作為醋浸原料,可以使醋蠶豆具有濃郁的特有風味,且與蠶豆種子相比,鮮蠶豆生育期短、復種指數和經濟效益高。鮮蠶豆可作為醋蠶豆的新替代原料。
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Analyse of key volatile flavor compounds on faba bean pickled in vinegar
LIU Chun-ju1,3,4,WANG Hai-ou2,LI Da-jing1,3,4,LIU Chun-quan1,3,4,*
(1.Institute of Agricultural Products Processing,Jiangsu Academy of Agricultural Sciences,Engineering Research Center for Agricultural Products Processing,Nanjing 210014,China;2.School of Biochemical and Environmental Engineering,Nanjing Xiaozhuang University,Nanjing 211171,China;3.Nanjing(tomorrow)Engineering Research Center for Agricultural Products Processing,Nanjing 210014,China;4.National Vegetable Processing Technology R&D Sub-centers,Nanjing 210014,China)
In order to study the influence ment of vinegar pickling on volatile flavor compounds in different raw material of faba bean,fresh beans,heated fresh beans and beans seeds pickled in vinegar were analyzed using a solid phase microextraction(SPME)and GC/MS.The results indicated that a total of 36,31,20 compounds were detected in the three raw material of faba bean,respectively.The key odor compounds of pickled fresh beans was 1-Octen-3-one.1-Octen-3-one and 1-Octen-3-ol were the key odor compounds of pickled heated fresh beans.The flavor of pickled beans seeds were mainly composed of ethyl acetate,nonanal,isoamyl acetate,octanal,butyl acrylate,hexanal,heptaldehyde,2-pentyl-Furan,3-hydroxy-2-Butanone,Phenylethyl Alcohol.Compared with the original flavors of faba beans,the number of favor compounds of fresh beans after vinegar pickling had no change,heated fresh beans decreased slightly,and beans seeds decreased more.
faba bean;pickling in vinegar;flavor compounds
TS201.1
A
1002-0306(2015)02-0161-07
10.13386/j.issn1002-0306.2015.02.026
2014-04-25
劉春菊(1979-),女,碩士研究生,助理研究員,主要從事農產品加工與質量控制方面的研究。
劉春泉(1959-),男,碩士研究生,研究員,主要從事農產品精深加工與產業化開發方面的研究。
南通市重大科技創新專項(XA2013012)。