廣西酸筍揮發性風味物質分析

蔡玥，賈利蓉，杜玫，郭洪英

(四川大學 輕工科學與工程學院，成都 610065)

廣西的亞熱帶季風氣候及獨特的巖溶地貌造就了酸食的盛行[1]。酸筍是一種以鮮竹筍為原料，經自然發酵而成的特色食品。柳州加工酸筍的歷史長達百年，作為螺螄粉重要的配料而受到全國人民的喜愛。酸筍腌制的工藝流程較為簡單，將新鮮的竹筍清洗切割后，加入香料用鹽水浸泡，經過1個月左右的時間即可開壇得到成品[2]。酸筍富含有機酸、礦物質[3]和膳食纖維等，具有清熱消暑和維持腸道健康的功能[4]。揮發性風味物質是研究酸筍獨特風味的主要內容之一。目前國內研究者對發酵竹筍的風味已進行了相關研究，如竹筍發酵過程中風味物質的變化規律[5]，麻竹筍加工過程中風味物質的變化等[6]。上述研究的樣品均是實驗室自發酵竹筍，對于市售不同品牌的廣西特色酸筍揮發性風味物質的研究尚無相關報道。本文主要采用頂空固相微萃取-氣質聯用法(HS-SPME-GC-MS)對不同品牌的廣西特色酸筍中的揮發性風味物質進行分析，旨在探究造成其特殊風味的主要物質成分，為提升產品質量和促進特色酸筍工業化發展提供了理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料

廣西陳香居酸筍(樣品1)、廣西阿亮酸筍(樣品2)、韓太螺螄粉酸筍包(樣品3)：市售。

1.2 主要儀器與設備

GC-2010 Plus GC-MS聯用儀、DB-5MS彈性石英毛細管柱(30 m×0.25 mm，0.25 μm) 日本島津公司；SPME裝置、50/30 μm DVB/CAR/PDMS固相微萃取頭及配套手柄 美國Supelco 公司；JYL-C16V 食品研磨機 山東九陽股份有限公司；PHS-3C pH計 上海雷磁儀電科學儀器股份有限公司；Kuihuap A級白色聚四氟酸堿通用滴定管50 mL 成都市科隆化學品有限公司；15 mL氣相色譜進樣瓶 上海雷布斯網絡科技有限公司；HH-ZK1單孔恒溫水浴鍋 上海一科儀器有限公司；FA1004 型電子天平 上海良平儀器儀表有限公司。

1.3 材料處理

用食品研磨機將酸筍樣品攪碎，稱取3 g置于15 mL頂空瓶中，在水浴40 ℃中平衡，預熱30 min，插入萃取頭萃取30 min(萃取纖維頭事先于270 ℃老化60 min)，上機進行GC-MS分析。

1.4 揮發性風味物質測定方法

1.4.1 色譜條件

DB-5MS 石英毛細管色譜柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；載氣為高純(99.999%)氦氣(He)，氦氣的流速控制在1.0 mL/min；進樣口溫度為250 ℃；不分流進樣。初始柱溫40 ℃，保持5 min，以8 ℃/min升溫至80 ℃，以1 ℃/min升到90 ℃，再以5 ℃/min升到160 ℃，保持1 min，最后以20 ℃/min升到250 ℃。

1.4.2 質譜條件

離子源為電子電離(electron ionization，EI)源，離子源溫度250 ℃；電子能量70 eV；發射電流150 μA；倍增器電壓1037 V；接口溫度250 ℃；掃描模式Scan；質量掃描范圍45～500 m/z。

1.4.3 數據處理

將質譜儀所得的揮發性風味成分與標準質譜庫NIST 11 Library進行對比，篩選相似度大于90的物質分析定性。各揮發性成分的相對百分含量使用峰面積歸一化計算。采用OriginPro 2018、SPSS軟件進行數據分析。

2 結果與分析

2.1 酸筍揮發性風味物質分析

采用頂空固相微萃取的方法萃取3種市售酸筍樣品中的揮發性風味成分并通過氣質聯用儀進行分析鑒定，得到GC-MS色譜的總離子流圖，見圖1～圖3，檢測到的物質及其相對含量見表1。

圖1 樣品1揮發性風味物質的GC/MS離子圖譜Fig.1 GC/MS ion chromatogram of volatile flavor components in sample 1

圖2 樣品2揮發性風味物質的GC/MS離子圖譜Fig.2 GC/MS ion chromatogram of volatile flavor components in sample 2

圖3 樣品3揮發性風味物質的GC/MS離子圖譜Fig.3 GC/MS ion chromatogram of volatile flavor components in sample 3

表1 3種市售酸筍揮發性成分種類及相對含量Table 1 The types and relative content of volatile components in three commercially available sour bamboo shoots

由表1可知，不同品牌的酸筍共檢測到29種化合物，主要為醇類、酸類、酯類、醛類、酚類、烷烴類和萜烯類等。樣品1檢測到13種風味成分，樣品2檢測到8種，樣品3檢測到17種。3種酸筍的揮發性風味成分的種類數目相差較大，可能是由于工藝不同造成的。自然發酵過程中微生物種類較多，不易控制，與環境、氣候、水質和竹筍種類有著密切的關系。樣品1中相對含量較高的物質主要有對甲酚、山梨酸、乙酸和乙醇等；樣品2中相對含量較高的物質主要有對甲酚、乙酸、乙醇和丙醇等；樣品3中相對含量較高的物質主要有對甲酚、乙酸、(E)-3-己烯酸和乙酸丙酯。

2.2 酸筍揮發性風味物質主要種類及數量

廣西酸筍的特殊風味成分主要來源于原料和發酵過程中產生的揮發性物質。與米酒米醋、豆醬[7]和泡菜[8]等發酵食品相比，廣西酸筍的風味物質較少，原因可能是原料比較單一，只有竹筍，且發酵時間短。3種市售酸筍揮發性風味物質的種類及數量和相對含量分別見表2和圖4。

表2 3種市售酸筍揮發性風味物質主要種類及數量Table 2 The main types and quantities of volatile flavor components in three commercially available sour bamboo shoots

圖4 3種市售酸筍揮發性風味成分的相對含量對比Fig.4 Comparison of relative content of volatile flavor components in three kinds of commercially available sour bamboo shoots

由表2和圖4可知，3種市售酸筍的揮發性風味物質種類和含量存在顯著差異。在檢測到的揮發性風味物質中酚類物質種類不多但相對含量最高，酸類物質種類最多、相對含量次高，其次是醇類和酯類物質。這4種物質在揮發性風味物質中占主導地位，其相對含量占98%以上。

樣品1的揮發性風味成分主要包括4種酸類(山梨酸、乙酸、油酸和硬脂酸)、3種酚類(對甲酚、苯酚和特丁基對苯二酚)、2種醇類(乙醇和2,3-丁二醇)和1種酯類(乙酸乙酯)。樣品2的揮發性風味成分主要包括3種酸類(乙酸、油酸和硬脂酸)、2種酚類(對甲酚和4-甲基愈創木酚)、2種醇類(乙醇和丙醇)和1種酯類(乙酸丙酯)。樣品3的揮發性風味成分主要包括4種酸類(乙酸、丙酸、(E)-3-己烯酸和脫氫醋酸)、2種酯類(乙酸丙酯和癸酸正丙酯)、1種醇類(己基癸醇)和1種酚類(對甲酚)。除此之外，樣品3的風味成分中還含有其他兩種樣品沒有的烷烴類和醚類物質。

3種樣品共同含有的物質為乙酸和對甲酚，而且這兩種物質的相對含量均較高，乙酸分別為15.89%、5.94%和10.26%；對甲酚分別為62.52%、91.02%和82.00%。此結果與Fu等[9]測定酸筍樣品中最大峰面積為對甲酚以及郭榮燦等[10]用優化的提取方法測定的最大峰面積為對甲酚(62.19%)的結果相一致。酸筍中對甲酚和乙酸的相對含量均較高，可能以協同方式增強了兩種組分的氣味強度[11]，形成了廣西酸筍獨特的酸臭味。

2.3 酸筍揮發性風味物質的代表性成分分析

2.3.1 酚類

酸筍中酚類的含量最高，3種樣品分別占總揮發性風味物質的62.93%、91.08%和82.00%。酚類中對甲酚的含量(相對峰面積)最高，是廣西酸筍獨特酸臭味的主要形成原因，3種樣品中均檢出較高含量的對甲酚，對甲苯酚的閾值較低，只有55 μg/kg，對最終風味有決定性影響。但根據疾病預防控制中心(CDC)的數據，對甲酚對眼睛、皮膚和呼吸道具有腐蝕性；若食入體內會對器官和活生物體的中樞神經系統有不良影響[12]。目前國內外研究較為認可對甲酚是酸筍臭味的最主要呈味物質。對甲酚具有一些刺激性氣味、焦皮臭、動物臭[13]，與其他風味物質共同作用，呈現出發酵酸筍強烈的刺激性氣味。對甲酚是竹筍中游離氨基酸-酪氨酸的主要發酵副產物，朱照華[14]研究表明，竹筍原材料中含有大量的酪氨酸，在發酵過程中酪氨酸大量降解，酪氨酸有極大可能性轉化為對甲酚，成為影響酸筍風味的重要揮發性物質。

2.3.2 酸類

酸類物質是酸筍中第二大類風味物質，共檢測出7種酸，3種樣品中分別占總揮發性風味物質的34.05%、6.05%和15.36%，對酸筍的呈味和呈香體有一定的影響。在檢測出的酸類物質中，樣品1中山梨酸相對含量最高，乙酸次之；其他兩個樣品中乙酸的相對含量最高。乙酸的揮發性較強，對酸筍酸味的貢獻較大。乳酸菌利用六碳糖、五碳糖，經分解代謝產生乙酸、丙酸等有機酸，成為風味物質或是重要風味物質的前體[15]。山梨酸是一種高效安全的食品保鮮劑，樣品1中很可能是添加了這類防腐劑。酸類除了本身作為呈味物質以外，還能與醇類反應生成酯類，同時賦予酸筍一些營養保健功能，如促進消化、維持腸道健康等。

2.3.3 醇類

醇類物質本身具有香味，但因其閾值較高，對酸筍的整體氣味影響不明顯。在食品發酵過程中，乳酸菌異型發酵代謝產生乙醇及二氧化碳等發酵產物。沈月新[16]研究發現醇類物質主要來源于兩種情況：原料自身攜帶以及發酵過程中經微生物活動降解氨基酸產生。3種酸筍樣品中醇類物質的含量均較低，乙醇存在于樣品1和樣品2中，含量(相對峰面積)分別為2.27%和1.48%，是主要的醇類物質；樣品1中的2,3-丁二醇具有醇香和令人愉快的香氣[17]，但含量極低(0.20%)。樣品2中的丙醇具有水果和新鮮草木的風味[18]，是酒中的重要風味物質。樣品3中醇類的含量極低，只有0.04%，對酸筍的風味影響甚微。

2.3.4 酯類

酯類物質是發酵食品具有香味的特征性風味成分之一。3種酸筍樣品中樣品1和樣品2中酯類物質均只有1種且相對含量較少，分別為乙酸乙酯(0.31%)和乙酸丙酯(0.28%)，樣品3的種類因其整體風味物質種類較多而較多，分別為乙酸丙酯和癸酸正丙酯，含量(相對峰面積)也不高(0.96%)，對酸筍本身呈現的刺激性氣味影響較小。

2.3.5 其他物質

醛類物質的氣味閾值均較低，對酸筍風味的形成具有較為重要的影響。僅樣品1中檢測到苯甲醛(0.06%)和(E)-2-辛烯醛(0.05%)，苯甲醛具有特殊的杏仁堅果香氣量極低[19]，對風味的影響不夠顯著。右旋萜二烯有似鮮花的清淡香氣[20]，含量較低(0.12%)，但閾值也較低(41 μg/kg)，對風味有補充作用。飽和烷烴類的香氣閾值較高，賦予產品的風味作用較小。

3 結論

本研究以廣西地區較為出名的3種酸筍為研究對象，采用氣相色譜-質譜聯用儀測定其揮發性成分，其中，廣西陳香居酸筍中共檢測出13種，廣西阿亮酸筍共8種，韓太螺螄粉酸筍包共17種。其中對酸筍的特征風味貢獻較大的是一些揮發性的酚類和酸類。3種市售酸筍的風味物質中對甲苯酚含量最高，分別為62.52%、91.02%和82.00%，是酸筍獨特酸臭味的主要形成因素，與乙酸的協同作用可能加劇了臭味的生成。本研究明確了酸筍獨特風味的具體物質，為廣西地區酸筍的脫除異味研究提供了一定的理論依據。