竹筍自然發酵過程中風味物質變化規律

周杏榮，陳曉藝，蔣立文*，劉成國，黃 海

（1.湖南農業大學 食品科學技術學院，湖南 長沙 410128；2.食品科學與生物技術湖南省重點實驗室，湖南 長沙 410128；3.柳州市美申園食品科技有限公司，廣西 柳州 545100）

竹筍（Bamboo propagines）是中國傳統佳肴，味香質脆，有悠久的食用和栽培歷史。在農村一般竹筍以鮮食為主，小筍一般采摘后用沸水漂燙后置于冷水浸泡自然發酵酸化炒食。酸筍一直以來作為傳統風味輔料食材，未受到廣泛的關注。竹筍發酵或腌漬產品在長沙臭豆腐鹵水發酵[1-2]和螺獅粉[3]中都是重要配料和調味料，由于酸筍所具有的獨特風味表明了酸筍有很大的研究空間[4]。

國內對于竹筍發酵方面文獻較少，朱照華[5]對酸筍的營養成分及其主要風味物質進行研究，特別是提到成品中相對比較活躍的揮發性風味物質多為酸類、醇類、酸類、醛類。李梅等[6]采用4種處理方式分析了不同處理方式對竹筍中營養物質含量的影響，為竹筍發酵保鮮提供理論依據。

國外主要集中在竹筍中膳食纖維、營養成分在發酵過程中的變化，如蛋白質、可溶性糖、粗纖維、礦質元素、果膠、維生素C（vitamin C，VC）、pH值等。有學者[7-8]研究表明，通過酵母、細菌或霉菌分解碳水化合物和蛋白質而產生的化學變化，可用于制造和保存發酵竹筍食品，并同時保持完整的營養價值和增強風味。發酵食品中獨特的微生物菌群都會增加蛋白質、維生素和脂肪酸的含量[9-10]。MUSTAFA U等[11]研究發現，竹筍粉可作為營養豐富且便宜的來源來生產最優質的烘焙產品，提高了產品質量中膳食纖維含量，增加了產品花樣及產品功能性。本研究應用氣相色譜-質譜（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）法[12-14]對竹筍自然發酵過程中的揮發性成分變化進行分析，獲得酸筍發酵過程中主要氣味物質，旨在為發酵竹筍規?；a加工提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮竹筍：市售；氫氧化鈉（分析純）：河北金諾德化工產品有限公司；鄰苯二甲酸氫鉀（分析純）：臨沂正衡化玻儀器有限公司。

1.2 儀器與設備

GC-MS-QP2010氣相色譜質譜聯用儀：日本島津公司；85μm PA頂空固相微萃?。╤eadspace solid phasemicroextraction，HS-SPME）萃取頭：美國Supelco公司；數顯型磁力加熱攪拌器：Talboys公司；LDZX-50KBS立式壓力蒸汽滅菌鍋：上海申安醫療器械廠；LRH-250型智能生化培養箱：上海飛越實驗儀器有限公司；pH計：梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 樣品制備

將新鮮竹筍去殼、洗凈、切成塊（1 cm×1 cm）后，挑選出老嫩程度相近的部分，分裝至300mL玻璃瓶中，每瓶100g；加入蒸餾水150m L，密封，置于28℃培養箱中培養。每10 d為一個周期，連續跟蹤60 d，每個樣品3次重復，定期取樣分析檢測總酸含量和揮發性成分變化。

1.3.2 主要指標測定方法

（1）酸度：參照國標GB 5009.239—2016《食品安全國家標準食品酸度的測定》[15]。

（2）揮發性成分測定

樣品萃取方法：稱取2 g竹筍按照1.3.1制備的樣品置于15m L樣品瓶中，磁力攪拌器60℃加熱達到平衡后，預熱20min，轉速為200 r/min，插入萃取頭萃取40min（萃取纖維頭事先于270℃老化60min），上機進行GC-MS分析[16-17]。

色譜條件：CD-WAX彈性石英毛細管柱（30m×0.25mm×0.25μm）；載氣為高純（99.999%）氦氣（He），氦氣的流速控制在1.0m L/min；進樣口溫度設置為240℃；不分流進樣。初始柱溫50℃，保持2m in，以5℃/m in升溫至200℃，保持14min，以15℃/min升溫至240℃。

質譜條件：離子源為電子電離（electron ionization，EI）源，離子源溫度200℃；電子能量70 eV；發射電流150μA；倍增器電壓1 037 V；接口溫度220℃；質量掃描范圍45～500m/z。

1.3.3 數據處理

采用Excel2010軟件進行數據分析，顯著性水平為P＜0.05，每個樣品檢測均為3次重復；揮發性成分獲得數據采用美國國家標準與技術研究院（national institute of standards and technology，NIST）2015版本對照，相似度在80%以上為有效數據。

2 結果與分析

2.1 發酵過程中總酸含量測定結果

由圖1可知，竹筍在發酵過程中，總酸含量呈上升趨勢，發酵60 d時最高達到0.578 g/100 g，分析的可能原因是乳酸菌或空氣中微生物進入發酵體系引起酸度變化，發酵時間的推進導致乙醇含量逐漸減少，即發酵產生了相關酸性成分，導致了樣品酸度隨發酵時間變長而提高。

圖1 竹筍發酵過程中總酸含量變化Fig.1 Changes of totalacid contents of bamboo shoots during fermentation

2.2 自然發酵竹筍的揮發性成分測定結果

對自然發酵竹筍的揮發性成分進行GC-MS分析，其揮發性風味成分的總離子流圖見圖2，樣品中各類揮發成分的定性和相對定量結果如表1所示。

圖2 自然發酵樣品中揮發性成分的總離子流色譜圖Fig.2 Total ion chromatogram of volatile components in natural fermentation samples

由表1可知，根據相似度檢索，共鑒定出63種成分，其中醇類10種，酸類13種，酯類17種，酮類1種，醛類2種，酚類9種，烯烴類1種，醚類5種，吲哚2種。由此可知酸類、醇類和酯類物質為主要揮發性成分。新鮮竹筍共鑒定出6種揮發性成分，相對含量為51.6%。揮發性成分少且含量低。烯丙酸乙氧乙酯和二乙二醇乙醚為主要揮發成分。發酵10 d的竹筍中共鑒定出29種揮發性成分，相對含量為93.46%。主要有醇類6種（60.98%），酯類9種（18.09%），酸類5種（11.26%），酚類5種（1.82%）等。酯類物質相對含量明顯高于其他發酵時間的樣品，其中主要酯類化合物為亞油酸甲酯（12.35%），其具有刺激性氣味，為竹筍提供一定的風味。發酵20 d的竹筍中共鑒定出26種揮發性成分，相對含量為99.99%。主要有醇類4種（53.7%），酯類有7種（2.15%），酚類5種（9.68%），酸類6種（24.06%），吲哚（9.17%）等。吲哚含量高于發酵10 d的含量，其是具有強烈臭味的物質[13]，但在極稀釋的條件下可提供一種臭香味。發酵30 d竹筍中共鑒定出22種揮發性成分，相對含量為99.76%。主要有醇類5種（32.86%），酯類3種（1.56%），酚類7種（13.59%），酸類6種（51.69%）等。酸類物質中主要為丁酸（41.86%），丁酸具有刺激性臭味，極稀溶液也有汗臭味，酸敗牛奶的臭味就是丁酸酯水解成丁酸的緣故。發酵40 d的竹筍中共鑒定出28種揮發性成分，相對含量為94.69%。主要有醇類5種（1.53%），酯類7種（1.12%），酚類5種（10.07%），酸類8種（59.02%）等。發酵50 d的竹筍中共鑒定出22種揮發性成分，相對含量為20.16%，主要有醇類4種（7.64%），酯類6種（2.19%），酚類5種（4.22%），酸類6種（5.21%）等。發酵60 d的竹筍中共鑒定出19種揮發性成分，相對含量為99.89%。主要有醇類6種（87.73%），酯類4種（1.28%），酚類4種（3.5%），酸類4種（6.51%）等。醇類中主要化合物為乙醇（82.22%），其具有令人愉快的香味和芬芳的氣味，對發酵竹筍樣品風味有一定作用。在發酵過程中，酚類是影響酸筍揮發性風味的重要成分之一，也是發酵酸筍揮發性物質成分中檢測到的含量比較高的一類物質，主要有2-甲氧基-4-甲基苯酚、4-乙基-2-甲氧基苯酚、4-乙基苯酚、苯酚等，酚類風味成分常會產生刺激性氣味和一些特殊異味，且閾值比較低，對酸筍的風味產生重要影響，這與文獻[18]的研究結果一致。酮類后期發酵產生了3-羥基-2-丁酮，該物質具有強烈的奶油、脂肪、白脫樣香氣，說明對樣品的氣味有一定影響。吲哚是一種具有強烈臭味的物質，在本次試驗中發酵中期產生吲哚，說明該物質在竹筍發酵過程中對其風味有一定影響。

表1 不同發酵時間自然發酵竹筍揮發性成分的GC-MS鑒定結果Table 1 Identification results of volatile components of naturally fermented bamboo shoots at different fermentation time by GC-MS

續表

續表

竹筍中的風味物質的形成主要來源于原料、微生物發酵、生理生化反應和酶催化反應產生的滋味物質和香氣物質[19]。在竹筍自然發酵過程中，酒精發酵可以產生乙醇，醋酸發酵可以產生乙酸。發酵初期乙醇含量高，隨著時間的增加相對含量遞減，發酵60 d的竹筍乙醇含量增加明顯，可能有酵母污染形成干擾[20]。酸類物質的變化趨勢與醇類相反，隨著發酵時間的增加其相對含量開始增長，同樣在發酵50 d開始，相對含量明顯減少，相對含量為5.21%，但酸度持續增長，可能的原因是隨著時間的延長，揮發性酸的含量降低，其他酸含量持續增加導致酸度增長。

3 結論

本研究以竹筍為原料，采用GC-MS方法對竹筍自然發酵中揮發性成分進行分析，并對其總酸含量進行測定。結果表明，竹筍在發酵過程中，總酸含量呈上升趨勢，發酵60 d時最高達到0.578g/100g。在60d發酵過程中，共鑒定出63種揮發性成分，含量最多的為醇、酯、酸；酮、雜環化合物、醚、醛比較少；相對活躍的揮發性風味物質多為醇類、酸類。且經過發酵時間的增加，醇類物質相對含量減少，酸類物質的相對含量增加。螺螄粉中特殊味道主要由酸筍提供，其獨特風味是竹筍在自然發酵的過程中產生的氣味物質。同時，在研究過程中也發現，在竹筍揮發性成分中檢測出3-羥基-2-丁酮、吲哚類成分以及苯酚類物質，這幾類物質在臭豆腐鹵水中有大量檢出，這說明作為臭豆腐鹵水揮發性成分與竹筍存在有一定關系，但冬筍在鹵水中與其他成分共作程度需要進一步深入研究。