內蒙古野蔥干的特征揮發性香氣成分分析

王 斌，許 浩，徐 俊，屈明成，張宇昊 ，黃 巧，肖 琳

（1.聚慧食品科技（重慶）有限公司，重慶 401147；2.聚慧食品科技研究院（廣州）有限公司，廣東廣州 510663；3.西南大學食品科學學院，重慶 400715；4.重慶食品工業研究所，重慶 400000）

蔥（AlliumfistulosumL.）為百合科多年生宿根草本植物[1]，經熱加工處理后香味濃郁，具有強烈的咸香和烤香，是中式菜肴烹調中必不可少的蔬菜和調料[2]。根據中國烹飪用蔥種類可分為大蔥、大蒜、洋蔥、韭菜和其他蔥屬植物幾大類[3]。野蔥（Allium chrysanthum）作為其中的一種，又名沙蔥、麥蔥、山蔥。莖細而圓，實心，直徑約2～3 mm，生于高山灌木、高山草甸中，海拔2000～4500 m[4]。野蔥具有區別于大蔥的清香和辛香，經高溫加工處理后可產生濃郁的特殊香氣，同時可以有效減弱辛辣刺激性，在牛肉、鴨肉、羊肉等帶有膻味的中式菜肴中有廣闊的應用前景[5]。目前，我國對野蔥的研究較少，主要集中在西藏地區，而內蒙古廣闊的地域和多樣化的生境也孕育出了優秀的野生蔥屬植物資源。但由于新鮮蔥屬植物含水量高達90%，貯藏不當極易在短時間內腐敗變質，因此工業化生產中多采用干燥脫水的方式對鮮蔥進行加工，以延長貨架期并提高商業價值[6]。

近年來，頂空固相微萃取-氣相色譜-質譜（SPMEGC-MS）聯用技術逐漸被用于香氣成分分析研究，相對于傳統的水蒸氣蒸餾法-GC/MS，此方法具有無需有機溶劑、所需樣品少、靈敏度高、操作簡單、方便快捷等特點[7]。劉松忠等[8]發現采用SPME-GC-MS法提取分析中國蔥中的揮發性成分，提取蔥中的揮發性物質更多，結果也更精確。關志華等[9]利用SPME-GC-MS法測定青藏高原8種野生蔥屬植物揮發性成分，發現此種方法可以明確野生蔥屬植物中的關鍵香氣物質。而目前關于蔥的揮發性風味物質的研究主要還是集中于鮮樣中風味物質的研究，有關干蔥中的揮發性物質研究還較少，從使用便捷度和標準化的角度，研究野蔥干中的特征揮發性物質，為野蔥深加工和綜合利用提供理論基礎具有重要意義。

本研究擬使用頂空固相微萃?。⊿PME）對樣品進行前處理，采用氣相色譜-質譜（GC-MS）與氣相色譜-嗅覺測量法（GC-O）結合分析香氣成分，利用MS及譜庫和保留指數對相關成分進行定性分析，在GC-O的幾種方法中，選用AEDA法對關鍵香氣成分進行識別，然后通過ROAV，對相關香氣成分貢獻進行排序，結合AEDA與OAV的分析，找出內蒙古野蔥干中的關鍵香氣成分，以期為全面認識進而創新利用這類資源提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

內蒙古野蔥干 廣州市農貿市場；正構烷烴（C7～C30）標準品 美國Sigma-Aldrich公司；氦氣純度99.999% 空氣化工產品有限公司。

57300-U PDMS手動固相微萃取裝置套裝、50/30 μm DVB/CAR/PDMS固相微萃取頭 美國Supelco公司；DB-Wax色譜柱、8860-5977B氣質聯用儀 美國Agilent公司；Sniffer 9100嗅辨儀 瑞士Brechbühler公司；DF-101S磁力加熱攪拌器 鞏義市予華儀器有限責任公司；ME103T/02分析天平

瑞士梅特勒公司；JYLC93T料理機 九陽股份有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品前處理 取適量內蒙古野蔥干，放入料理機中粉碎1 min，稱取1.5 g粉碎后的內蒙古野蔥干粉到20 mL頂空瓶中待分析。

1.2.2 SPME萃取條件 SPME采用50/30 μm DVB/CAR/PDMS固相微萃取頭，在240 ℃進樣口中老化35 min。稱好樣的頂空瓶事先在磁力加熱平板60 ℃下平衡10 min后，再插入老化好的SPME萃取頭，萃取30 min。萃取完成后，在GC進樣口240 ℃下解吸3 min進樣分析[10]。

1.2.3 GC-MS測定 GC條件[11]：DB-Wax色譜柱（60 mm×0.25 mm，0.25 μm）；進樣口溫度240 ℃升溫程序：初始溫度40 ℃，保持2 min，以5 ℃/min升溫到220 ℃，保持28 min；載氣（He）恒壓24.8 Psi；SPME手動進樣。

MS條件：電子電離源；電子能量70 eV；傳輸線溫度280 ℃；離子源溫度230 ℃，四級桿溫度150 ℃；質量掃描范圍29～400 u。

化合物的鑒定：根據NIST17數據庫以及比對標準物質的RI來確定。化合物的RI通過正構烷烴（C7～C30）混合標準品標定而計算得到，RI=100{（1og10Xi-1og10Xn）/（1og10Xn+1-1og10Xn）+n}，其中Xi為目標物的保留時間，Xn與Xn+1分別為前后相鄰的兩個正烷烴對應的保留時間。

1.2.4 香氣物質的GC-O測定 GC-O由氣相色譜及嗅聞裝置組成，色譜柱為DB-Wax（60 mm×0.25 mm，0.25 μm），柱箱采用與GC-MS分析同樣的程序升溫，其流出物以1:1:1的分流模式分別流入FID檢測器、MS檢測器和嗅聞口。嗅聞檢測器的接口溫度為220 ℃，通入濕潤空氣防止鼻腔干燥。分別由4位（2男2女）有相關經驗的研究生在嗅覺檢測口處通過儀器按鍵記錄香氣時間和香氣強度，每種化合物至少需要其中2位成員評價一致才可確定，記錄為有效結果[12]。

1.2.5 關鍵香氣成分分析 參考Li等[13]的方法，采用SPME-AEDA來分析野蔥干中關鍵香氣成分。將GC-O得到的濃縮液分別選用不分流/5:1/20:1/100:1分流比對萃取頭獲取的揮發性物質進行梯度稀釋，直到嗅評人員在嗅聞口不能再嗅聞到氣味。

1.2.6 香氣貢獻度分析 采用劉登勇等[14]提出的ROAV法（相對氣味活度值法）對野蔥干中關鍵性風味化合物進行分析，首先定義對樣品整體香味貢獻最大的物質：ROVAs=100，則對其他揮發性化合物ROVA值計算公式如下：ROAVi≈100×（C%i/C%s）×（Ts/Ti），其中：C%i和Ti分別為各揮發性化合物的相對百分含量和感覺閾值；C%s和Ts分別為對樣品整體風味貢獻最大揮發性化合物的相對百分含量和感覺閾值。所有組分的ROAV≤100，本方法認為1≤ROAV≤100的化合物為關鍵風味化合物，0.1≤ROAV＜1的化合物對樣品的總體風味具有重要的修飾作用。

1.3 數據處理

應用DPS v14.10統計分析軟件對定量數據進行分析。

2 結果與分析

2.1 內蒙古野蔥干中揮發性成分的分析

采用SPME技術萃取內蒙古野蔥干中的香氣，經GC-O-MS聯用檢測，結合譜庫檢索及保留指數定性共分離鑒定出87種揮發性風味化合物。根據各香氣化合物的結構特征，將它們分成9大類，分別為18種含硫化合物、18種烴類、17種醛類與酮類、12種雜環類、10種酯類、7種醇類與醚類、2種萜烯類、2種酸類、1種酚類化合物，相對含量分別為27.05%、4.92%、6.26%、4.41%、4.90%、19.95%、0.22%、32.06%、0.23%（圖1，表1）。這些芳香物質大部分是結構簡單的小分子有機物，其豐富的種類共同賦予了內蒙古野蔥干特有的香氣特征。

表1 內蒙古野蔥干中揮發性成分Table 1 Volatile components from dried Allium chrysanthum in Inner Mongolia

續表 1

圖1 內蒙古野蔥干中揮發性成分的總離子流圖Fig.1 Total ion current of volatile components in Inner Mongolia dried Allium chrysanthum

2.1.1 含硫化合物 含硫化合物是蔥屬植物香氣成分中較為重要的一類化合物，由蒜氨酸酶催化Salk（en）ly-L半胱氨酸亞砜水解生成的，包括單硫化物、二硫化物和三硫化物，這些化合物呈濃郁的蔥香香氣，并稍帶有硫磺香氣[15]。內蒙古野蔥干中共檢出含硫化合物18種，其中16種為硫醚類化合物，這類化合物是各類香氣活性物質中閾值最低的一類，香氣強度大，對食品的風味具有核心貢獻作用，同時也具有較強的殺菌防腐作用。含硫化合物的氣味難聞，但將其稀釋至ppb、ppm級時，其香氣會發生非常大的變化，會呈現洋蔥、蒜的辛香和堅果香味[16]。內蒙古野蔥干中鑒定出的含硫化合物的相對含量為27.05%，其中相對含量在1%以上的有4種，以二甲基三硫醚含量最高為12.37%，這是一種呈強烈逸發性冷的薄荷氣味和濃烈新鮮洋蔥辛香香氣的物質，在稀釋時帶有青草香韻[17]，其閾值（0.005～0.01 ppb）極低，是野蔥干中重要的香氣物質，可能來自于野蔥中S-甲基-L-半胱氨酸亞砜的熱降解，從而形成的野蔥干的特征香氣，其次順-甲基丙烯基二硫醚為7.38%，反-甲基丙烯基二硫醚為2.56%，反-甲基丙烯基三硫醚為1.97%，都是具有大蒜和韭菜樣香氣的揮發性風味物質[16]。劉艷的研究結果證明新疆野蔥中共鑒定出16種含硫化合物，約占總量的75.27%[18]，而本實驗的研究結果遠遠低于這個數值，主要由于本實驗是以烘干的野蔥為實驗材料，在干燥過程中，由于加熱的作用會使得一些含硫化合物降解生成烷烴類物質或其他的一些風味化合物，另外品種、環境以及光照等因素也是含硫化合物存在較大差異的原因。

2.1.2 烴類化合物 烴類物質是食品風味物質中比較常見的兩類物質，主要由烷基自由基氧化、類胡蘿卜素等分解作用形成[19]。內蒙古野蔥干中共檢出烴類物質18種，是與含硫化合物同樣豐富的物質，相對含量為4.92%，其中相對含量在1%以上的有2種，以十一烷含量最高為1.22%，其次3-甲基十一烷為1.17%，但此類化合物的風味閾值較高，一般對產品的整體風味貢獻并不明顯，因此十一烷與3-甲基十一烷對野蔥干整體的風味貢獻很小，但其中有一些支鏈烷烴如2-甲基癸烷、3-甲基癸烷等就有可能對野蔥干的香氣特征有所貢獻，最后在產品的整體香氣的維持和協調中起到重要作用。

2.1.3 醛類與酮類化合物 醛類與酮類物質是蔥屬植物中又一類重要的揮發性成分，內蒙古野蔥干中檢出的醛類與酮類物質種類的豐富程度僅次于含硫化合物與烴類物質，一共有17種，相對含量為6.26%。其中相對含量大于1%的有2種，分別為苯甲醛與6-甲基-2,4-庚二酮。醛類與酮類屬于酮類和醛類屬于揮發性羰基化合物，也會產生濃郁的香味，醛類物質是脂質氧化的降解產物，一般具有奶油、脂肪、草香以及清香等氣味[20]，由于香氣閾值較低，因此這些物質對內蒙古野蔥干風味的貢獻不能忽略，其中，相對含量最高的苯甲醛被認為是烤花生的主要特征香氣化合物，具有令人愉悅的甜味和麥芽香[21]，在櫻桃與山杏中有發現，此外飽和醛類如己醛的相對含量也較高，該物質含量較低時具有令人愉悅的青草香味，但含量過高則會產生負面的酸敗味道[20]。酮類物質通常與奶油香和果蔬香等風味特征相聯系[20]，其中，6-甲基-2,4-庚二酮的相對含量最高，為1.03%，可能對內蒙古野蔥干風味貢獻很大。

2.1.4 雜環類化合物 含氮雜環類化合物是野蔥干在干制過程中經美拉德反應產生的。一般來說，美拉德反應的初始階段，由于受熱時間較短，溫度較低，反應的主要的產物為醛類物質，它們會進一步相互作用，形成特征香氣的內酯類、呋喃類和吡喃類化合物，當溫度升高、加熱時間較長以后，會有焙烤香氣的吡嗪、吡咯、吡啶類化合物相繼形成[22]。內蒙古野蔥干中共檢測出雜環類化合物12種，相對含量為5.06%，其含量雖然較低，但數量在野蔥揮發性成分中占優勢，主要包括呋喃類和吡嗪類，這些雜環類物質的閾值也較低，對內蒙古野蔥干風味貢獻較大，主要呈烘烤堅果味、爆米花味等。其中貢獻最大的為2,4-二甲基噻吩，其相對含量在1%以上，噻吩類物質是硫代亞磺酸鹽的降解產物及三丙基二硫醚等的前體物質[23]，此外檢出的2-戊基呋喃存在于咖啡、栗子中，具有豆香、果香、泥土、青草及類似蔬菜的香氣[24]，吡嗪類化合物，如2,5-二甲基吡嗪、2,3-二甲基吡嗪和2,3,5-三甲基吡嗪等，大多具有烤香、巧克力、堅果香氣[22]，對內蒙古野蔥干風味也具有重要作用。

2.1.5 酯類化合物 酯類物質來源于原材料本身或者由原材料固有的醇和酸反應而生成，酯類香氣物質主要包含直鏈酯類、支鏈酯類與含芳香環酯類，這類物質大多都具有芳香氣味[25]。內蒙古野蔥干中共檢測到酯類物質10種，這些物質含量常超過感官閾值，賦予野蔥干愉快的氣味。其中相對含量在1%以上的有2種，以丙二醇甲醚乙酸酯含量最高為2.80%，其具有淡淡的酯香氣味[26]，其次γ-丁內酯為1.17%，具有甜香、奶油氣味，可作為食用香料，用于飲料、糖果和冰淇淋等食品中，此外，其對豬筒骨湯風味的形成也起到重大作用[27]。乙酸酯類物質主要包括乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯和乙酸芐酯，這些物質通常會賦予產品香蕉、熟透的蘋果和花香等香氣[26]。

2.1.6 醇類與醚類化合物 醇類與醚類化合物是野蔥干香氣成分中較為重要的兩類化合物，這類化合物具有較為強烈的酒精味與指甲油等刺激性氣味，內蒙古野蔥干中共檢出7種，相對含量為19.95%。其中2,3-丁二醇的相對含量為17.46%，其呈現獨特的奶油香[28]，此外，相對含量較高的苯甲醇與苯乙醇均呈現強烈的甜香與果香香氣[22]。醇類化合物雖然具有較高的氣味閾值，對野蔥干風味的貢獻較小，但其根據含量的不同在整個風味體系中卻能起到協調等輔助作用，因此也具有重要意義。

2.1.7 酸類化合物 內蒙古野蔥干中的酸類物質來源于野蔥中糖類的降解。內蒙古野蔥干中檢測到的酸類物質包括乙酸和庚酸，雖然其不是所有鑒定出的化合物種類最多的一類，但卻是所有檢出香氣化合物含量最高的物質，相對含量為32.06%，其中，乙酸相對含量為32%，乙酸具有獨特的刺激的酸香氣味，主要構成野蔥干特有的酸香韻與油脂氣息[29]，酸香是內蒙古野蔥干風味體系中的另一個突出貢獻者，同時影響著野蔥干的口感與后味。

2.1.8 萜烯類化合物 萜烯類化合物為植物體內由乙酰CoA合成的次級代謝產物，以游離態和無味的糖苷結合態存在于植物中[18]。內蒙古野蔥干中此類化合物共檢測出2種，分別為D-苧烯與1,8-桉葉素，僅占0.22%，其中，D-苧烯具有令人愉悅的類似檸檬的香氣和松脂的氣味[11]，1,8-桉葉素具有類似樟腦的清涼的草藥氣味，常用于止咳糖與人造薄荷中[30]。相關研究表明野蔥中不含有這些萜烯類物質[31]，而在內蒙古野蔥干中檢測到萜烯類物質，這可能與野蔥中油脂的熱分解有關。

2.1.9 酚類化合物 揮發性酚類物質通常高于自身的的感官閾值，從而極易影響和修飾野蔥干的風味。在內蒙古野蔥干中檢測到1種揮發性酚類物質，為苯酚，相對含量為0.23%，其具有焦油樣味道和輕微的丁香樣辛辣味，可作為荷式可可、烘培咖啡香精[31]，在發酵酒類中有發現[26,30]。

2.2 內蒙古野蔥干的關鍵香氣鑒定

2.2.1 AEDA分析 在內蒙古野蔥干芳香提取物中，共有20種氣味活性化合物在100:1分流比條件下被至少2名嗅評人員檢測出，見表2。它們包括含硫化合物、酸類、醛類、醇類和雜環化合物，這20種化合物都具有較高的稀釋因子（FD factors≥27），被認為是較關鍵的氣味活性化合物。它們的氣味特征包括蔥蒜辛香、酸香、奶油香、堅果香與水果香等。大量的研究者證明，含硫化合物、醛類、醇類以及雜環類化合物，主要有二甲基二硫醚、二丙基三硫醚、2-甲基-2-戊烯醛、（E,E）-2,4-己二烯-1-醇、烯丙基硫醇與2-乙基-3,5-二甲基吡嗪，表現出辛辣蒜香、堅果和藥草樣的香氣，是蔥屬植物的主要的香氣物質[15]，另外一些酮類物質對蔥屬植物的整體香氣輪廓也有較大的貢獻[6]。

表2 內蒙古野蔥干在不同分流比下GC-O能嗅聞到的揮發性成分Table 2 Volatile components that GC-O could smell at different split ratios of Inner Mongolia dried Allium chrysanthum

2.2.2 ROAV分析 揮發性化合物對食品整體風味的最終貢獻不僅取決于其濃度，而且取決于其氣味閾值，當化合物的感覺閾值較低時，更容易被感知[27]。在對內蒙古野蔥干中各揮發性物質進行定性的基礎上，結合表1中各揮發性風味化合物的離子峰面積比，以ROVA為參數，確定內蒙古野蔥干中關鍵風味化合物。如表3所示，內蒙古野蔥干中關鍵風味物質依次為二甲基三硫醚、乙酸、2,3-丁二醇、丙二醇甲醚醋酸酯、二甲基二硫醚、異戊醛、3-乙基-2,5-二甲基吡嗪、苯甲醛、γ-辛內酯、苯乙醇、二甲基硫醚、苯酚（ROAV≥1），其中，二甲基三硫醚的ROVA（ROAV=100）顯著高于其他化合物。2-甲基丁醛、2,3,5-三甲基吡嗪、1,8-桉葉素、2-戊基呋喃、大茴香醛、庚酸、β-環檸檬醛、4-氧代異佛爾酮、D-苧烯、γ-丁內酯、己醛對野蔥干總體風味有重要修飾作用（0.1≤ROAV＜1）。

表3 根據ROVA值對野蔥干中揮發性香氣成分排序Table 3 Ranked the aroma components in dried Allium chrysanthum according to the ROVA

結合AEDA分析結果，確定內蒙古野蔥干的關鍵香氣活性成分為二甲基三硫醚（蔥蒜辛香）、乙酸（酸香）、2,3-丁二醇（奶油香）、苯甲醛（堅果香）。這與文獻報道中新鮮野蔥中特征香味物質種類為含硫化合物、醚類與醛類物質基本相符[31]，但具體物質卻存在較大差異，如含硫化合物以二甲基三硫醚為主，醛類物質以苯甲醛為主，此外還增加了乙酸與2,3-丁二醇，這可能是因為野蔥干在干制過程中，高溫條件會使得野蔥基質發生化學反應，從而產生的風味物質。乙酸、2,3-丁二醇與苯甲醛相互協同可以有效緩解二甲基三硫醚的辛辣刺激性，并賦予其一定的酸香和烤香香氣，大大增加其接受度。這與張寧[22]的研究一致，他采用GC-MS結合感官評價的方法研究大蔥在加熱過程中的風味變化，發現大蔥經高溫加熱后，炒菜香和咸香明顯增強，而青香和辛辣味有一定程度的減弱，同時還表明除了主要的揮發性風味物質外，還增加了呋喃酮、酸類和含氮雜環類化合物，醛類、醇類物質的含量也有一定的改變。有學者發現，炸小蔥的關鍵芳香化合物為己醛、二丙基二硫醚、苯甲醛、1-辛烯-3-醇、2-戊基呋喃和2-甲氧基苯酚，與新鮮小蔥相比，在新鮮小蔥含量極低或不含的含氮化合物，在炸小蔥中卻可以檢測到，且大多都具有較強的堅果香、烤香和奶油香氣[33-34]。在明確內蒙古野蔥干的主要呈香物質后，后續研究可以在此分析結果的基礎上，選取這四種有用的化學成分作為野蔥香精初始配方的原料，調配出香氣逼真、自然的野蔥香精。

3 結論

通過對內蒙古野蔥干的揮發性成分進行分析，其成分種類還是比較復雜多樣，共鑒定出揮發性成分87種，其中包含含硫化合物18種（27.05%），雜環類化合物18種（5.06%），烷烴、烯烴類化合物18種（4.92%），酯類11種（5.05%），醛類8種（4.31%），醇類5種（19.67%），酮類4種（1.43%），酸類2種（32.06%），萜烯類2種（0.22%），酚類1種（0.23%）。AEDA分析顯示共有20種氣味活性化合物對內蒙古野蔥干的香氣強度影響可能會比較大，ROAV結合AEDA分析推測內蒙古野蔥干中的關鍵香氣成分為二甲基三硫醚、乙酸、2,3-丁二醇、苯甲醛，其區別于普通蔥類所特有的乙酸和2,3-丁二醇構成了其獨特的風味。