機(jī)械脫水一次腌制榨菜在腌制過程中香氣成分的變化

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(1.西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院,重慶 400715; 2.重慶市特色食品工程技術(shù)研究中心,重慶 400715)

榨菜是一種傳統(tǒng)的半干態(tài)乳酸發(fā)酵腌制品,是世界三大醬腌菜之一,其在較長的后熟期間形成鮮、香、脆、嫩的特點,從而受到廣大消費者的青睞[1-4]。榨菜的風(fēng)味形成過程非常復(fù)雜,通常是由原料本身的生化反應(yīng)作用及微生物發(fā)酵作用共同形成[5]。榨菜腌制前期含有的大量芥子苷在酶的作用下水解[6],進(jìn)一步反應(yīng)生成具有濃郁辛辣味的異硫氰酸酯,從而賦予榨菜獨特的香味。在腌制過程中蛋白質(zhì)水解生成的谷氨酸、胱氨酸等17種氨基酸共同賦予了榨菜獨特的鮮味[7]。

腌菜中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)分析檢測技術(shù)主要有同時蒸餾萃取(simultaneous distillation extraction method,SDE)聯(lián)用GC/MS技術(shù)[8-11]、HS-SPME結(jié)合GC/MS技術(shù)[4,12]等。固相微萃取是一種簡單有效的吸附技術(shù)[13-14],頂空固相微萃取技術(shù)在檢測待測樣本中揮發(fā)性和半揮發(fā)性物質(zhì)方面的研究是近年來總的發(fā)展趨勢,具有價格低廉、操作簡便、準(zhǔn)確性等優(yōu)點[15]。目前,對榨菜成熟過程中香氣成分的變化研究鮮有報導(dǎo)。

本實驗前期通過預(yù)實驗發(fā)現(xiàn),5個不同工藝(風(fēng)脫水、鹽脫水、風(fēng)脫水一次腌制(低鹽)和機(jī)械脫水一次腌制(低鹽))所得鹽菜塊中,機(jī)械脫水一次腌制(低鹽)榨菜含鹽量最低,總酸(達(dá)到1.10%)、氨基酸態(tài)氮和酸性蛋白酶活性均高于其他工藝生產(chǎn)的榨菜,該榨菜品質(zhì)較好。本實驗主要通過HS-SPME-GC/MS,分析機(jī)械脫水一次腌制(低鹽)榨菜成熟過程中香氣成分的種類和相對含量的變化,為進(jìn)一步了解榨菜腌制過程中的香氣成分,以期豐富榨菜加工理論,為改進(jìn)榨菜加工工藝提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

新鮮青菜頭、食鹽 購于重慶市農(nóng)貿(mào)市場;PE/OPP復(fù)合包裝袋 由涪陵榨菜集團(tuán)提供。

氣相質(zhì)譜聯(lián)用儀 日本島津公司;DVB/CAR/PDMS萃取頭(50/30 μm) 美國Supelco公司;DB-5 MS色譜柱(30.0 m×0.25 mm,0.25 μm) 美國Agilent公司;SPME手動進(jìn)樣器 美國Supelco公司;YG-KRK高溫?zé)岜煤娓蓹C(jī) 東莞市永淦節(jié)能科技有限公司;DS-1高速組織搗碎機(jī) 上海標(biāo)本模型廠。

1.2 實驗方法

1.2.1 機(jī)械脫水一次腌制(低鹽)榨菜加工工藝 青菜頭→剝老皮去筋→切絲→機(jī)械脫水(在溫度50～55 ℃、空氣濕度40%條件下熱泵脫水2 h至菜絲含水量75%左右)→一次鹽腌(按照脫水菜絲質(zhì)量添加6.0%食鹽,拌和均勻)→裝100 g袋(真空密封)→室溫條件下后熟[16]

1.2.2 HS-SPME提取榨菜香氣成分 采用機(jī)械脫水一次腌制(低鹽)榨菜,后熟過程中每3 d取一次樣。將樣品勻漿,取1.0 g樣品于頂空瓶中,分別按樣品:水和樣品:食鹽1∶2和1∶3 (w/w)的比例添加,60 ℃水浴下預(yù)平衡20 min,再用DVB/CAR/PDMS 50/30 μm萃取頭插入到頂空進(jìn)樣瓶中,在60 ℃條件下吸附40 min,取出萃取頭插入到GC-MS 儀氣相色譜進(jìn)樣口,于250 ℃條件下解析5 min[12]。

1.2.3 GC條件和MS條件 GC條件:DB-5MS質(zhì)譜柱(30.0 m×0.25 mm,0.25 μm);載氣為氦氣,純度99.999%;進(jìn)樣口溫度為250 ℃,不分流進(jìn)樣;升溫程序:起始溫度50 ℃,保持4 min,再以7 ℃/min升至85 ℃,保持4.5 min,再以7 ℃/min升至165 ℃,保持3 min,再以7 ℃/min升至250 ℃,保持1 min。

MS條件:EI離子源,離子源溫度230 ℃;界面溫度230 ℃;電子能量70 eV;掃描質(zhì)量范圍50～550 m/z。

1.2.4 定性與定量方法 利用計算機(jī)檢索圖譜庫NIST08.L提供標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜對照,根據(jù)匹配度對香氣成分進(jìn)行定性分析;采用峰面積歸一法計算各化學(xué)成分的相對含量。實驗重復(fù)三次。

2 結(jié)果與分析

2.1 機(jī)械脫水一次腌制榨菜在腌制過程中香氣成分組成

通過HS-SPME-GC/MS聯(lián)用分析機(jī)械脫水一次腌制(低鹽)榨菜成熟過程中香氣成分,得到的榨菜香氣成分總離子流見圖1。

圖1 機(jī)械脫水一次腌制(低鹽)榨菜第3～24 d香氣成分GC-MS總離子流圖Fig.1 The GC-MS total ion chromatogram of aroma components of zhacai pickled by mechanical dehydration from the 3rd to 24th day注:a、b、c、d、e、f、g、h分別為榨菜腌制后熟過程中第3、6、9、12、15、18、21、24 d。

機(jī)械脫水一次腌制(低鹽)榨菜腌制過程中香氣成分組成及相對含量見表1,香氣成分種類和相對含量變化見圖2。由表1可知,機(jī)械脫水一次腌制(低鹽)榨菜在第3～24 d共檢出113種香氣成分,可分為醇醛類(33種)、異硫氰酸酯類(4種)、腈類(3種)、酸類(7種)、酯類(16種)、雜環(huán)類(15種)、烷烴類(23種)及其它類(12種)。機(jī)械脫水一次腌制(低鹽)榨菜在第3 d時,榨菜的香氣成分種類最少,只有19種,主要香氣成分為異硫氰酸酯類、酸類和烷烴類,其中異硫氰酸環(huán)丙酯(8.11%)、棕櫚酸(6.53%)、雙戊烯(9.04%)等相對含量較高。到第12 d時,榨菜中香氣成分種類明顯增多到30種,主要香氣成分為硫二甘醇(14.97%)、異硫氰酸環(huán)丙酯(17.7%)等。

表1 榨菜腌制過程中香氣成分組成及相對含量(%)Table 1 The composition and relative content of aroma components of the Zhacai during pickling process

續(xù)表

續(xù)表

續(xù)表

2.2 機(jī)械脫水一次腌制對榨菜主要香氣成分的影響

2.2.1 醇醛類化合物 榨菜腌制過程中共檢出醇醛類香氣成分33種。腌制從第6 d開始,榨菜中醇醛類香氣種類和含量明顯增加,其種類從4種增至10種,相對含量從1.19%增加到10.71%;增加的有3-戊烯-2醇、3-己炔-2-醇、2-庚烯醛、硫二甘醇,2-辛烯醛及反式-2,4-庚二烯醛,其中以硫二甘醇的增加最為顯著,相對含量達(dá)到7.30%。榨菜中醇醛類香氣成分主要以硫二甘醇為主,隨著腌制的進(jìn)行,硫二甘醇相對含量先增加后減少,在腌制18 d后硫二甘醇相對含量達(dá)到17.44%。榨菜中苯乙醇相對含量不是很高,苯乙醇是具有玫瑰丁香花香氣的物質(zhì)。由圖2可知,醇醛類香氣成分隨著腌制時間的延長,其相對含量總體呈上升趨勢,在21 d時其相對含量達(dá)到最高24.83%,24 d開始有下降趨勢。這可能是由于,榨菜腌制前期以異型乳酸發(fā)酵為主,發(fā)酵產(chǎn)生乳酸和乙醇,因此第6 d開始,醇醛類香氣成分開始增加,與腌制過程中榨菜的總酸含量增加一致。說明微生物發(fā)酵作用開始起主導(dǎo)作用,異型乳酸發(fā)酵轉(zhuǎn)變?yōu)橥腿樗岚l(fā)酵,乳酸發(fā)酵產(chǎn)生大量的有機(jī)酸及其他香味成分。

圖2 榨菜腌制過程中香氣成分種類和相對含量的變化Fig.2 Changes of flavor substances and relative contents of the Zhacai during pickling process

2.2.2 異硫氰酸酯類及酯類化合物 異硫氰酸酯類是含黑芥子苷類十字花科蔬菜及其加工產(chǎn)品的獨特風(fēng)味組分,具有強(qiáng)烈的催淚效果,也具有辛辣味和芳香味。從表1中可知,異硫氰酸酯類是機(jī)械脫水一次腌制榨菜的主要香氣成分,也是特征香氣成分之一[17],其中異硫氰酸環(huán)丙酯為主要成分,在第6、9 d其相對含量分別達(dá)到18.92%、14.96%。在整個腌制過程中,異硫氰酸酯類相對含量在第6 d時達(dá)到最大,為22.33%,隨著腌制的進(jìn)行,其相對含量呈下降趨勢。在整個腌制過程中共檢測出酯類香氣成分16種,這些物質(zhì)在榨菜腌制過程中變化較為復(fù)雜。在3～12 d期間,主要酯類成分有辛酸乙酯、棕櫚酸乙酯等,15～24 d期間,主要有甲茴香酯、反式油酸乙酯等。二者都具有的酯類香氣有兩種:甲酸茴香酯和棕櫚酸乙酯。這是由于機(jī)械脫水一次腌制榨菜原料中含有芥子苷較多,在腌制過程中沒有經(jīng)過壓榨脫水等工藝導(dǎo)致其降低,而在芥子苷酶的作用下水解,產(chǎn)生成異硫氰酸酯類化合物。但隨著發(fā)酵作用開始產(chǎn)生香氣,原料中芥子苷產(chǎn)生香氣比例下降。

2.2.3 酸類化合物 酸類香氣成分在腌制過程中總體呈下降趨勢,21 d后幾乎消失。腌制前期3 d時檢測出棕櫚酸6.53%、順式十八碳-9-烯酸1.08%,到后期有檢測到微量的2-乙基-庚酸和1-甲基-1-環(huán)己羧酸等。這是由于榨菜腌制前期微生物發(fā)酵產(chǎn)生大量有機(jī)酸,隨著腌制的進(jìn)行,酵母菌代謝產(chǎn)生乙醇,乙醇進(jìn)一步與有機(jī)酸反應(yīng)生成酯類。

2.2.4 腈類化合物 腈類化合物有芳香氣味,機(jī)械脫水一次腌制榨菜中檢測到腈類物質(zhì)3種,其相對含量都比較低。榨菜腌制過程中腈類物質(zhì)有2-甲基-2-丁烯腈、4-甲硫基丁腈及3-戊烯腈,在腌制15 d后只有2-甲基2-丁烯腈。腌制過程中乳酸發(fā)酵導(dǎo)致pH下降,有利于腈類物質(zhì)生成。

2.2.5 雜環(huán)類、烷烴類及其它化合物 榨菜腌制過程中分別共檢測出雜環(huán)類15種、烷烴類23種及其它化合物12種,但其相對含量都不高,對風(fēng)味的貢獻(xiàn)并不明顯。雜環(huán)類香氣成分在榨菜腌制過程中種類和相對含量變化較為復(fù)雜,到18 d后主要的雜環(huán)類香氣成分是4-甲基異噻唑和4,5-二氨基-6-羥基嘧啶,24 d后其相對含量達(dá)到12.69%。整個腌制過程共檢出烷烴類香氣成分23種,其它類香氣成分12種,分別以2,5-二甲基辛烷和順式-4-甲基-2-戊烯為主。其中雙戊烯具有本質(zhì)類香味,氣味新鮮,清新,2,5-二甲基辛烷和順式-4-甲基-2-戊烯的相對含量在腌制過程中整體都呈現(xiàn)先上升后下降趨勢。

3 討論

本實驗以機(jī)械脫水一次腌制榨菜為原料,與劉明春[10]采用SDE結(jié)合GC/MS檢出經(jīng)三腌三榨工藝腌制成熟的傳統(tǒng)涪陵榨菜中檢出的香氣成分相比,異硫氰酸酯類和腈類化合物種類更多,這可能是由于經(jīng)機(jī)械脫水一次腌制榨菜,在腌制過程中沒有經(jīng)過壓榨脫水等工藝,使其芥子苷含量相對較高。已有大量實驗證實,異硫氰酸酯具有預(yù)防腫瘤和殺傷腫瘤細(xì)胞的作用。十字花科蔬菜包括甘藍(lán)、芥菜、白菜等,本身含芥子苷、脂肪酸、生物堿等成分,芥子中主要的化學(xué)成分芥子堿類和硫代葡萄糖苷類及其降解產(chǎn)物,具有抗炎、抗腫瘤、鎮(zhèn)咳平喘、抗癌等多種藥理活性[18]。其特征風(fēng)味物質(zhì)的主要成分是烯丙基異硫氰酸酯,不同蔬菜所含的異硫氰酸酯含量也略微不同。因此,研究榨菜新工藝如何保留芥子苷,對開發(fā)功能性榨菜,提高榨菜附加值具有重要意義。

4 結(jié)論

HS-SPME結(jié)合GC-MS能夠較好地對機(jī)械脫水一次腌制(低鹽)榨菜在腌制過程中香氣成分進(jìn)行檢測。本實驗通過HS-SPME提取榨菜中香氣成分,采用GC-MS聯(lián)用檢測機(jī)械脫水一次腌制(低鹽)榨菜在腌制過程中香氣成分,共檢測出113種香氣,主要包括醇醛類(33種)、異硫氰酸酯類(4種)、腈類(3種)、酸類(7種)、酯類(16種)、雜環(huán)類(15種)、烷烴類(23種)及其它類(12種),其中以醇醛類和異硫氰酸酯類為主。腌制過程中醇醛類香氣物質(zhì)的相對含量呈上升后降低趨勢,21 d時相對含量達(dá)到24.85%,醇醛類香氣成分以硫二甘醇為主,在整個腌制過程中其相對含量先增加后減少。異硫氰酸酯類是機(jī)械脫水一次腌制(低鹽)榨菜的主要特征香氣成分,在腌制第6 d時達(dá)到最大22.33%,隨著腌制時間的延長,其相對含量呈下降趨勢,其中異硫氰酸環(huán)丙酯在第6、9 d相對含量分別達(dá)到18.92%、14.96%。在榨菜腌制過程中,酯類和雜環(huán)類物質(zhì)變化較為復(fù)雜;酸類香氣成分的種類和相對含量總體呈下降趨勢;烷烴類和其它類香氣成分分別以2,5-二甲基辛烷和順式-4-甲基-2-戊烯為主。