芫根泡菜發酵過程中風味物質變化研究

張華芳，車幸軒，劉陽，吳華昌，鄧靜

(四川旅游學院，成都 610100)

芫根，又稱莞根、蔓菁，是青藏高原一種獨有的食、藥、飼三用植物，其抗寒能力極強，能夠在高海拔地區茁壯生長[1-3]。芫根富含蛋白質、粗纖維、鈣、磷、鐵和維生素等多種營養成分[4]，還有研究表明芫根的水提取物有抗衰老的作用，其根塊汁具有防輻射和誘變的功效[5]。此外，芫根具有明目利濕、開胃消食、解醉醒酒、減肥等作用，還可以幫助人體抵抗疲勞，降低血脂，經常食用芫根的人與未食用的人相比，其身體健康狀況會有很大的差異[6，7]。

目前，以芫根為原料加工生產的產品有十余種，該類產品富含多種維生素和微量元素，是旅游休閑及佐餐、饋贈佳品[8]。現階段，國內學者對芫根的研究大多集中于其營養價值和功效等方面，而以芫根作為主要原料，結合四川泡菜技術對新鮮芫根進行腌制發酵，進而制作芫根泡菜的研究未見報道。因此，本研究以川西高原藏區的新鮮芫根制作芫根泡菜，并對芫根泡菜發酵過程中的揮發性風味物質進行檢測，研究其不同腌制階段的香氣成分變化，進而探究芫根泡菜發酵過程中揮發性風味物質的變化規律，為發酵芫根泡菜的加工工藝優化和研究提供一些數據參考和理論依據，四川同時為人們的營養合理膳食提供一些科學的指導和幫助。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

1.1.1 材料來源

新鮮芫根：購于川西藏區白玉縣；辣椒、白酒、姜、蒜、花椒、泡菜鹽：購于成都市龍泉驛區永輝超市。

1.1.2 主要設備

BT423S型電子天平 德國賽多利斯公司；手動SPME進樣器、75 μm CAR/PDMS萃取頭、SQ8/Clarus 680氣相色譜-質譜聯用儀 美國Per-kinElmer公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 芫根泡菜的制作

新鮮芫根10 kg、紅辣椒500 g、白酒100 mL、姜50 g、蒜50 g、花椒2 g、鹽700 g，按照許雅楠等[9]關于四川泡菜的制作工藝腌制芫根泡菜。

1.2.2 芫根泡菜的感官鑒評

取適量芫根泡菜于白色盤子中，將其發放給品評員，對芫根泡菜從外觀、氣味、滋味和口感方面進行評定，實驗人員按照感官鑒賞評分標準對樣品進行獨立評分、記錄等操作，芫根泡菜成品感官評分標準見表1。

表1 芫根泡菜成品感官評分標準Table 1 The sensory evaluation standards for Brassica rapa pickles

1.2.3 GC-MS檢測

頂空條件[10]：取3 g芫根泡菜，剪碎，放入15 mL頂空樣品中，于70 ℃水浴中平衡5 min后，將老化后的萃取頭插入樣品瓶頂空部分進行萃取，頂空吸附30 min后，將萃取頭取出樣品并插入GC進樣口，同時啟動儀器采集數據，解吸5 min。

GC條件：進樣口溫度：250 ℃；色譜柱：Elite-5MS(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；升溫程序：起始溫度40 ℃，保持1 min，以5 ℃/min升至170 ℃，保持1 min，然后以15 ℃/min升至250 ℃，保持1 min。載氣：氦氣(99.9999%)，流速1 mL/min，分流比5∶1。

MS條件：EI離子源，電子轟擊能量為70 eV，離子源溫度230 ℃；全掃描；質量掃描范圍：35～400 m/z；掃描延遲1 min；標準調諧文件。將質譜檢測到的數據與標準質譜庫(NIST 2011)對照，正反匹配度均大于700，并比對相關文獻進行揮發性物質的定性。

1.2.4 數據處理

感官數據處理：每一個指標得分均取10位品評員的平均分；GC-MS數據分析：實驗數據處理由GC-MS數據分析軟件系統完成，未知化合物經計算機檢索，同時與NIST譜庫和RTLPEST譜庫相匹配。

2 結果與分析

2.1 感官結果分析

感官檢驗人員根據芫根泡菜成品感官評分標準對腌制過程中的芫根進行品質評價，芫根泡菜感官鑒評結果見表2。

表2 芫根泡菜感官鑒評結果Table 2 The sensory evaluation results of Brassica rapa pickles

由表2可知，芫根泡菜樣品的感官評價總分隨著腌制時間的增加呈現出先升高后降低的趨勢，腌制時間為14 d左右時，得到的芫根泡菜的總體口感較好；隨著腌制時間的增加，樣品顏色由原來的白色逐漸加深至褐色，樣品的外觀得分隨腌制時間的增加而緩慢降低；泡菜湯汁得分變化很大，隨著腌制的進行，湯汁逐漸由清亮到渾濁。

此外，隨著腌制時間的加長，樣品的氣味單項評分呈先上升后下降的趨勢，但降低階段的最低分值大于開始腌制時的值。從口感來說，腌制時間越長，樣品的硬度就會降低。同時，樣品的脆度與柔軟度隨著腌制時間的增加也相應地發生了一些變化，只是變化不太明顯。在芫根腌制的整個過程中，樣品的滋味沒有發生很大的變化，樣品的酸咸味適宜，苦澀味也幾乎感受不到。

2.2 GC-MS結果分析

2.2.1 總離子流圖

本次實驗采用GC-MS對新鮮芫根、腌制7，14，21，28 d的芫根中揮發性風味物質進行檢測分析，得到樣品的總離子流圖，見圖1～圖5。

圖1 新鮮芫根的總離子流圖Fig.1 Total ion chromatograms of fresh Brassica rapa

圖2 腌制7 d芫根的總離子流圖Fig.2 Total ion chromatograms of Brassica rapa pickeld for 7 days

圖3 腌制14 d芫根的總離子流圖Fig.3 Total ion chromatograms of Brassica rapa pickeld for 14 days

圖4 腌制21 d芫根的總離子流圖Fig.4 Total ion chromatograms of Brassica rapa pickeld for 21 days

圖5 腌制28 d芫根的總離子流圖Fig.5 Total ion chromatograms of Brassica rapa pickeld for 28 days

2.2.2 GC-MS測定分析

對總離子流圖中各數據進行分析，新鮮芫根、腌制7，14，21，28 d的芫根中揮發性風味成分及相對含量見表3，揮發性物質種類的分析見圖6，相對含量的分析見圖7。

表3 芫根腌制過程中揮發性香氣成分分析Table 3 Analysis of volatile aroma components in the pickling process of Brassica rapa

續 表

續 表

續 表

注：“-”表示未檢測到；“1”表示新鮮芫根，“2～5”表示腌制7，14，21，28 d的芫根。

圖6 芫根腌制過程中揮發性物質種類Fig.6 The types of volatile substances in the pickling process of Brassica rapa

圖7 芫根腌制過程中揮發性物質相對含量Fig.7 The relative content of volatile substances in the pickling process of Brassica rapa

由表3、圖6和圖7可知，不同發酵階段的芫根，其揮發性風味物質的種類和含量差異顯著。從新鮮芫根、腌制7，14，21，28 d的芫根樣品中分別檢測出51，26，26，23，26種揮發性風味物質，合計92種化合物，其中酯類24種、醇類12種、烴類21種、醛類6種、腈類3種、酸類4種和其他類22種。5個階段共有的揮發性風味物質有7種，分別是乙酸乙酯、3-丁烯基異硫氰酸酯、苯乙醇、α-松油醇、β-蒎烯、d-檸檬烯、苯丙腈。

2.2.3 芫根腌制過程中揮發性成分分析

2.2.3.1 酯類化合物

5個樣品中分別檢測到的酯類物質有12種(含量為23.9% )、6種(含量為17.97%)、6種(含量為39.17%)、7種(含量為40.56%)和7種(含量為35.44%)。在所有的酯類物質中，乙酸乙酯、3-丁烯基異硫氰酸酯、2-苯基乙基異硫代氰酸酯、異硫氰酸-2-苯乙酯、2-氨基苯甲酸-3,7-二甲基-1,6-辛二烯-3-醇酯的含量較高。在腌制21 d左右時，醇類物質含量達到最高，這可能是芫根在腌制過程中產生的醇類物質和酸類物質發生酯化反應產生了大量酯類物質的原因。在有機酸或氨基酸與發酵中的酒精產生酯化反應時，能生成乳酸乙酯、乙酸乙酯、氨基丙酸乙酯等酯類物質[11]。

2.2.3.2 醇類化合物

5個樣品中分別檢測到的醇類物質有5種(含量為8.28% )、7種(含量為42.61%)、4種(含量為6.63%)、7種(含量為34.40%)、8種(含量為29.48%)。在檢測到的所有醇類物質中乙醇含量較高，含量在腌制21 d時達到最高，含量第二高的是芳樟醇，在新鮮芫根中含量達到了20.86%。

2.2.3.3 烴類化合物

烴類物質主要來自脂肪酸烷氧自由基的均裂[12]，各個階段測得的烷烴含量變化較大，烯烴類物質在前幾個階段的變化很明顯，從數量上來看，許多烯烴物質均只在新鮮芫根中出現，可能是在腌制過程中被氧化了。其中d-檸檬烯的含量最高，且在每個樣品中均有出現，d-檸檬烯具有新鮮橙子的香氣。β-蒎烯的含量僅次于d-檸檬烯，同樣在每種樣品中均被檢測出。

2.2.3.4 醛類化合物

醛類主要來源于脂肪氧化、降解以及氨基酸的Strecker降解反應[13]。在整個芫根腌制過程中共檢測到6種醛類物質，在所有醛類中含量最高的是壬醛，在樣品3中達到了3.12%，但在樣品4中并沒有被檢測到。其次含量較高的是乙醛，其他的醛類物質均有出現，但只出現在某一樣品中，且其含量都未超過1%。

2.2.3.5 酸類物質

由表3可知，隨著腌制時間的加長，酸類物質的含量和種類都增加了。新鮮芫根中未檢測到酸類物質，樣品2、樣品3和樣品4中均檢測到1種酸類物質，且含量都小于1%，在樣品5中檢測到3種酸類物質，其中含量最高的是乙酸，含量達到了11.80%。

2.2.3.6 腈類物質

在芫根腌制的過程中共檢測到3種腈類物質，其中僅樣品2檢測到1種物質，其余均檢測出2種。在所有的腈類化合物中，其含量總體呈先增加后降低的趨勢，含量相對較高的是苯丙腈。

2.2.3.7 其他物質

醚類物質在種類和數量上都有很大的差異且變化很明顯。在新鮮芫根中只檢測到茴香腦1種醚類物質，在樣品3中檢測到4種，在其他樣品中均未檢測到醚類化合物。 所有的酮類物質都只出現在某一個階段，其中新鮮芫根中的酮類物質數量最多，有4種，總含量為4.69%，在樣品3和樣品4中均檢測到1種酮類物質，且含量都小于1%，在樣品1和樣品5中均未檢測到酮類物質。其他物質一共檢測到了22種，除了烯丙基二硫、鄰-異丙基苯2種物質在某兩個樣品中被檢測到，其余所有物質均只在某一個樣品中被檢測到，且含量變化很明顯，含量最高的是樣品3中檢測到的二烯丙基二硫醚，含量為24.65%。

3 結論

通過感官評定發現，芫根泡菜樣品的感官評價總分隨著腌制時間的增加呈現出先升高后降低的趨勢，腌制時間為14 d時樣品感官評價有最高分，腌制時間為28 d時樣品感官評價總分最低。隨著腌制時間的增加，樣品顏色由原來的白色逐漸加深至褐色，湯汁逐漸由清亮到渾濁，最后表面有一層霉花，腌制時間越長，樣品的硬度就會越低。腌制時間為14 d左右時，得到的芫根泡菜的總體口感和品質較好。

此次使用GC-MS在芫根腌制過程中共檢測到92種揮發性風味物質，主要為酯類、烴類、醇類、醛類、酸類、腈類和其他類。本次實驗從新鮮芫根、腌制7，14，21，28 d的芫根中分別檢測到51，26，26，23，26種揮發性風味物質。 其中，在這5個不同的腌制階段共有的揮發性風味物質有7種，分別是乙酸乙酯、3-丁烯基異硫氰酸酯、苯乙醇、α-松油醇、β-蒎烯、d-檸檬烯、苯丙腈。從腌制到成熟，酯類物質含量呈先增加后降低的趨勢，與新鮮芫根相比，酯類物質含量增加，醇類物質明顯增加，腈類物質含量增加，酸類物質明顯增加，烴類物質含量下降，醛類物質含量下降，其他類物質含量減少。

芫根風味物質研究是一個長久的過程，本次試驗采用氣相色譜-質譜聯用技術和感官評定方法，對芫根腌制過程中風味物質的變化做了研究，不同腌制時間所得到的數據都會有一定的差異性。本次實驗的數據和結論，為發酵芫根泡菜加工工藝的優化和進一步研究提供一些數據參考和理論依據，同時為芫根以及其他食品的風味物質研究提供一定的數據支持和理論依據。