王芮東，趙燕飛，邢 穎，宋曉麗

（1.運(yùn)城學(xué)院 理科實(shí)驗(yàn)中心，山西 運(yùn)城 044000；2.運(yùn)城學(xué)院 生命科學(xué)系，山西 運(yùn)城 044000）

蘿卜（Raphanus sativus）為十字花科蘿卜屬，味甜、脆嫩，在民間素有“小人參”的美稱，其營(yíng)養(yǎng)豐富，含有豐富的碳水化合物和多種維生素，并具有降低血脂、膽固醇，預(yù)防冠心病、動(dòng)脈硬化等功效[1-2]。蘿卜泡菜是以蘿卜為原料，添加鹽、糖等輔料經(jīng)乳酸菌發(fā)酵而成，具有清新爽脆、開(kāi)胃解膩等特點(diǎn)[3-5]，含有豐富的維生素、礦物質(zhì)、膳食纖維及其他營(yíng)養(yǎng)成分，具有助消化、凈腸、抗肥胖、降低膽固醇等作用[6-9]。

揮發(fā)性香氣成分是泡菜品質(zhì)質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)，是在一系列復(fù)雜的物理、化學(xué)和生物反應(yīng)的變化中產(chǎn)生出的酯類(lèi)、醇類(lèi)、醛類(lèi)等化合物[10-11]，它的形成主要包含三個(gè)方面：原料中本身的揮發(fā)性香氣成分；發(fā)酵過(guò)程中乳酸菌、酵母菌等微生物發(fā)酵產(chǎn)生的香味物質(zhì)；蔬菜中所含的蛋白質(zhì)在微生物和蛋白酶作用下水解產(chǎn)生的揮發(fā)性香氣成分[12-13]。目前對(duì)于泡菜發(fā)酵過(guò)程中揮發(fā)性香氣成分變化的研究較少，張金鳳[14]采用頂空-固相微萃?。╤ead space solidphase micro-extractions，HS-SPME）結(jié)合氣質(zhì)聯(lián)用（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）研究了芥菜在傳統(tǒng)發(fā)酵過(guò)程中揮發(fā)性成分的動(dòng)態(tài)變化，結(jié)果表明，芥菜經(jīng)發(fā)酵后產(chǎn)生大量的異硫氰酸酯類(lèi)、醛類(lèi)、醇類(lèi)等，酯類(lèi)大量減少，共鑒定出49種揮發(fā)性成分；曹東等[15]采用SPME-GC-MS對(duì)泡菜在發(fā)酵過(guò)程中不同時(shí)期的揮發(fā)性風(fēng)味進(jìn)行分析，結(jié)果表明，不同時(shí)期的泡菜的揮發(fā)性成分差異明顯，共鑒定出化合物111種，包括醇類(lèi)、烴類(lèi)、含硫化合物等。本研究采用頂空固相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)（HS-SPME-GC-MS）對(duì)蘿卜泡菜自然發(fā)酵過(guò)程中的揮發(fā)性香氣成分進(jìn)行檢測(cè)，旨在為泡菜品質(zhì)的提高及加工工藝的改良提供一定的科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

蘿卜、白糖、海鹽、蒜、姜、辣椒、花椒、大料等：運(yùn)城市佳緣超市；氯化鈉（分析純）：天津市大茂化學(xué)試劑廠。

1.2 儀器與設(shè)備

7890-5975C型氣質(zhì)聯(lián)用儀：美國(guó)Agilent公司；FA1604型分析天平：上海舜宇恒平儀器有限公司；JJ-2型組織搗碎勻漿機(jī)：江蘇省金壇市菜華儀器制造有限公司；固相微萃取手柄、50μmCAR/PDMS固相微萃取頭：美國(guó)Supelco公司；TDL6M型離心機(jī)：湖南湘立科學(xué)儀器有限公司；KQ-300GDV型超聲波清洗器：昆山市超聲儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 蘿卜泡菜加工工藝流程及操作要點(diǎn)

操作要點(diǎn)：

原料選擇：挑選新鮮、無(wú)蛀蟲(chóng)、無(wú)腐爛的蘿卜為原料。

原料預(yù)處理：將蘿卜洗凈、瀝干后，切分為2 cm×2 cm×2 cm的小塊。

鹵水配制：將鹽64 g、白砂糖32 g、花椒12 g、八角6 g、茴香6 g、生姜10 g、辣椒10 g加至1.6 kg的開(kāi)水中，充分浸泡后，冷卻至室溫。

裝壇：按蘿卜與鹵水質(zhì)量比1∶1的比例進(jìn)行裝壇。

水封、發(fā)酵：用水進(jìn)行密封，室溫（25℃）條件下發(fā)酵9 d（pH值為3.5左右）。從發(fā)酵第0天開(kāi)始每隔24 h取樣測(cè)定，測(cè)定到第9天。

1.3.2 揮發(fā)性香氣成分檢測(cè)

揮發(fā)性香氣成分的提取和檢測(cè)條件參照黃盛藍(lán)等[16]方法并進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。稱取5 g泡菜并量取5 mL泡菜汁制成勻漿，準(zhǔn)確稱取5.000 0 g于15 mL頂空進(jìn)樣瓶中，加1 g NaCl混勻、密封。45℃條件下平衡30 min后，將老化的萃取頭（250℃老化1 h）插入進(jìn)樣瓶中萃取30 min，然后取出插入GC-MS進(jìn)樣口解吸5 min。

GC條件：HP-FFAP彈性石英毛細(xì)管柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；升溫程序：起始溫度45℃，保持5 min，以5℃/min上升至240℃，保持5min；載氣為氦氣（He），流速為1mL/min；進(jìn)樣口溫度為250℃，溶劑延遲時(shí)間5.5 min，分流進(jìn)樣，分流比為20∶1。

MS條件：電子電離（electron ionization，EI）源；電子能量70 eV；離子源溫度250℃，四極桿溫度150℃，質(zhì)量掃描范圍50～550 u。

定性定量分析：檢測(cè)的未知化合物與美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所（national institute of standards and technology，NIST）.11 library相匹配，匹配度＞800（最大值為1 000）的鑒定結(jié)果予以確認(rèn)，同時(shí)采用C7～C30計(jì)算化合物的保留指數(shù)（retention index，RI），結(jié)合文獻(xiàn)報(bào)道進(jìn)行定性；采用峰面積歸一化法定量，以各組分峰面積與色譜圖總峰面積之比表示其相對(duì)含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 蘿卜泡菜發(fā)酵過(guò)程中揮發(fā)性香氣成分的總離子流色譜圖

經(jīng)GC-MS對(duì)蘿卜泡菜發(fā)酵過(guò)程的揮發(fā)性香氣成分進(jìn)行分析鑒定，發(fā)酵第0～9天的總離子流色譜圖見(jiàn)圖1，各揮發(fā)性香氣成分鑒定結(jié)果見(jiàn)表1。

圖1 泡菜第0～9天揮發(fā)性香氣成分GC－MS分析總離子流色譜圖Fig.1 Total ion chromatogram of aroma components in kimchi fermentation analyzed by GC－MS at 0-9 d

表1 蘿卜泡菜發(fā)酵過(guò)程中揮發(fā)性香氣成分的相對(duì)含量Table 1 Relative content of aroma components of radish kimchi during different fermentation processes

續(xù)表

由表1可知，蘿卜泡菜在整個(gè)發(fā)酵過(guò)程共測(cè)出36種揮發(fā)性香氣成分，在0～9 d蘿卜泡菜發(fā)酵過(guò)程中一直存在的揮發(fā)性香氣成分有：1-異硫代氰酸丁酯、異硫氰酸乙酯、異硫代氰酸己酯、二甲基二硫、二甲基三硫等，這與蔣麗等[17]對(duì)發(fā)酵泡菜香氣成分的研究結(jié)果“自然發(fā)酵與接種發(fā)酵泡菜香氣成分都以酯類(lèi)和硫化物為主”基本相似。

隨著發(fā)酵的進(jìn)行，揮發(fā)性香氣成分的種類(lèi)數(shù)量由第0天的11種逐漸增加至第9天的36種；相對(duì)含量由第0天的28.12%逐漸增加至第7天的68.09%，第8、9天后基本保持穩(wěn)定，這是由于在發(fā)酵初期揮發(fā)性香氣物質(zhì)主要是蘿卜原料本身香氣的物質(zhì)，隨著發(fā)酵進(jìn)行會(huì)發(fā)生各種反應(yīng)產(chǎn)生一些酯類(lèi)、酮類(lèi)等多種香氣物質(zhì)。

2.2 蘿卜泡菜發(fā)酵過(guò)程中揮發(fā)性香氣成分分類(lèi)分析

2.2.1 發(fā)酵過(guò)程中各揮發(fā)性香氣成分種類(lèi)數(shù)量的變化分析

蘿卜泡菜發(fā)酵過(guò)程中各揮發(fā)性香氣成分種類(lèi)數(shù)量見(jiàn)表2。6種）；隨著發(fā)酵時(shí)間延長(zhǎng)，酯類(lèi)、醇類(lèi)、酸類(lèi)、烴類(lèi)揮發(fā)性香氣成分的種類(lèi)數(shù)量呈上升趨勢(shì)，酮類(lèi)、醛類(lèi)、醚類(lèi)揮發(fā)性香氣成分的種類(lèi)數(shù)量在0～1 d呈上升趨勢(shì)，1～9 d保持不變；含硫化合物的種類(lèi)數(shù)量一直為2種，保持不變。

表2 蘿卜泡菜發(fā)酵過(guò)程中第0～9天各揮發(fā)性香氣成分種類(lèi)數(shù)量Table 2 Changes of species number of aroma components in radish kimchi during fermentation process of 0-9 d

2.2.2 發(fā)酵過(guò)程中酯類(lèi)揮發(fā)性香氣成分變化分析

圖2 蘿卜泡菜發(fā)酵過(guò)程中酯類(lèi)物質(zhì)相對(duì)含量的變化Fig.2 Changes of ester relative contents in radish kimchi during fermentation process

由圖2可知，在0～9 d的發(fā)酵過(guò)程中，酯類(lèi)物質(zhì)相對(duì)含量由第0天的15.87%逐漸上升至第9天的30.13%，呈整體上升趨勢(shì)，這是由于微生物發(fā)酵產(chǎn)生的醇和酸，在發(fā)酵的中后期會(huì)發(fā)生酯化反應(yīng)生成酯類(lèi)物質(zhì)[18]。酯類(lèi)物質(zhì)是相對(duì)含量最大的一類(lèi)物質(zhì)，是蘿卜泡菜的主體風(fēng)味物質(zhì)，相對(duì)含量較高的酯類(lèi)物質(zhì)為1-異硫代氰酸丁酯（8.65%）、異硫氰酸乙酯（5.47%）、異硫代氰酸己酯（5.67%）等，這與劉春燕[19]對(duì)泡蘿卜風(fēng)味物質(zhì)分析的研究結(jié)果基本一致。在泡菜中主要以含硫酯類(lèi)物質(zhì)為主，一般具有辛香味且味道濃郁，例如，異酸氰酸酯具有類(lèi)似芥末的辛辣氣味，是十字花科類(lèi)植物蘿卜及其泡菜成品的特征風(fēng)味物質(zhì)[20]。

2.2.3 發(fā)酵過(guò)程中含硫化合物揮發(fā)性香氣成分變化分析

圖3 蘿卜泡菜發(fā)酵過(guò)程中含硫化合物相對(duì)含量的變化Fig.3 Changes of sulfur compound relative contents in radish kimchi during fermentation process

由圖3可知，在0～9 d的發(fā)酵過(guò)程中，含硫化合物相對(duì)含量由第0天的3.35%下降至第1天的1.73%，再上升至第4天的3.69%后逐漸下降至第9天的0.93%，呈先下降后上升再下降趨勢(shì)，這是由于含硫化合物主要來(lái)自于蘿卜本身，在發(fā)酵初期含量較高，在中后期可能是含硫化合物在微生物的作用下發(fā)生降解。在發(fā)酵過(guò)程中含硫化合物只有2種：二甲基二硫、二甲基三硫，兩者相對(duì)含量雖然不高，但由于香氣閾值極低，因此香味濃郁，是蘿卜泡菜的重要風(fēng)味物質(zhì)，二甲基二硫具有刺激性的洋蔥味，二甲基三硫具有肉樣和洋蔥蔬菜味香氣[21]。

2.2.4 發(fā)酵過(guò)程中醇類(lèi)揮發(fā)性香氣成分變化分析

圖4 蘿卜泡菜發(fā)酵過(guò)程中醇類(lèi)物質(zhì)相對(duì)含量的變化Fig.4 Changes of alcoholic substance relative contents in radish kimchi during fermentation process

由圖4可知，在0～9 d的發(fā)酵過(guò)程中，醇類(lèi)物質(zhì)相對(duì)含量由第0天的6.56%逐漸上升至第5天的12.75%后，又下降至最終的10.22%，呈先上升后下降趨勢(shì)，這是由于醇類(lèi)物質(zhì)主要是酵母菌發(fā)酵產(chǎn)生的，在中后期醇類(lèi)能與有機(jī)酸反應(yīng)形成酯類(lèi)，會(huì)消耗一部分醇類(lèi)物質(zhì)；醇類(lèi)物質(zhì)含量較高，但閾值較大，因此對(duì)泡菜香味整體貢獻(xiàn)不大[22]。其中相對(duì)含量較高的醇類(lèi)物質(zhì)為芳樟醇（5.98%）、苯乙醇（4.26%）、桉葉油醇（2.90%）等，其中桉葉油醇具有樟腦樣香氣和清涼味道，4-萜烯醇具有暖的胡椒香、較淡的泥土香，α-松油醇具有樟腦氣味、辛辣味。

2.2.5 發(fā)酵過(guò)程中酮類(lèi)揮發(fā)性香氣成分變化分析

圖5 蘿卜泡菜發(fā)酵過(guò)程中酮類(lèi)物質(zhì)相對(duì)含量的變化Fig.5 Changes of ketone relative contents in radish kimchi during fermentation process

由圖5可知，在0～9 d的發(fā)酵過(guò)程中，酮類(lèi)物質(zhì)相對(duì)含量由第0天的1.6%逐漸上升至第7天的4.69%后，又下降至最終的4.35%，呈先上升后下降趨勢(shì)，這是由于酮類(lèi)物質(zhì)主要是由醇類(lèi)物質(zhì)氧化而成，在發(fā)酵中后期醇類(lèi)物質(zhì)氧化可能會(huì)受到抑制。在發(fā)酵過(guò)程中出現(xiàn)的酮類(lèi)物質(zhì)有3種：3,3-二甲基-2-丁酮（1.60%）、2-環(huán)己烯-1-酮（1.85%）、丙酮（1.77%），酮類(lèi)多伴有果香味，其中3,3-二甲基-2-丁酮具有薄荷氣味，丙酮有特殊香氣，具辛辣甜味[23]。

2.2.6 發(fā)酵過(guò)程中酸類(lèi)揮發(fā)性香氣成分變化分析

圖6 蘿卜泡菜發(fā)酵過(guò)程中酸類(lèi)物質(zhì)相對(duì)含量的變化Fig.6 Changes of acid relative contents in radish kimchi during fermentation process

由圖6可知，在0～9 d的發(fā)酵過(guò)程中，酸類(lèi)物質(zhì)相對(duì)含量由第0天的0逐漸上升至第7天的6.65%后，又下降至最終的6.22%，呈先上升后下降趨勢(shì)，這是由于在發(fā)酵初期乳酸發(fā)酵、醋酸發(fā)酵剛剛開(kāi)始，酸類(lèi)物質(zhì)相對(duì)較少，隨著發(fā)酵進(jìn)行會(huì)產(chǎn)生大量的酸類(lèi)物質(zhì)。相對(duì)含量較高的物質(zhì)為乙酸（1.35%）、丁酸（3.04%），這兩種酸一方面可以在發(fā)酵過(guò)程中降低泡菜的pH，另一方面還可以改善泡菜的風(fēng)味并增加酸味，并能與醇類(lèi)反應(yīng)生成酯類(lèi)化合物，為泡菜的風(fēng)味作出一定貢獻(xiàn)。

2.2.7 發(fā)酵過(guò)程中烴類(lèi)揮發(fā)性香氣成分變化分析

圖7 蘿卜泡菜發(fā)酵過(guò)程中烴類(lèi)物質(zhì)相對(duì)含量的變化Fig.7 Changes of hydrocarbon relative contents in radish kimchi during fermentation process

由圖7可知，在0～9 d的發(fā)酵過(guò)程中，烴類(lèi)物質(zhì)的相對(duì)含量由第0天的0.74%逐漸上升至第7天的10.12%后，又下降至最終9.55%，呈先上升后下降趨勢(shì)，這是由于在發(fā)酵后期乳酸發(fā)酵的產(chǎn)物種類(lèi)較多，產(chǎn)物間可能會(huì)發(fā)生復(fù)雜的反應(yīng)，生成各種烯烴類(lèi)物質(zhì)。烴類(lèi)物質(zhì)香氣閾值較高，對(duì)泡菜的香氣貢獻(xiàn)不大。在發(fā)酵過(guò)程中相對(duì)含量較高的是3-蒈烯（6.88%）、3-右旋萜二烯（1.50%），其中3-右旋萜二烯具有似鮮花的清淡香氣，對(duì)泡菜的香氣有一定的貢獻(xiàn)。

2.2.8 發(fā)酵過(guò)程中醛類(lèi)揮發(fā)性香氣成分變化分析

圖8 蘿卜泡菜發(fā)酵過(guò)程中醛類(lèi)物質(zhì)相對(duì)含量的變化Fig.8 Changes of aldehyde relative contents in radish kimchi during fermentation process

由圖8可知，在0～9 d的發(fā)酵過(guò)程中，醛類(lèi)物質(zhì)相對(duì)含量由第0天的0逐漸上升至第5天的3.36%后，又下降至最終2.55%，呈先上升后下降趨勢(shì)，這是由于醛類(lèi)物質(zhì)一部分來(lái)源于脂肪酸的氧化，一部分來(lái)源于氨基酸的降解，在發(fā)酵的中后期，脂肪酸的氧化和氨基酸的降解可能會(huì)受到抑制。醛類(lèi)物質(zhì)閾值較低，能給泡菜帶來(lái)清香和果香。在發(fā)酵過(guò)程中出現(xiàn)2種醛類(lèi)物質(zhì)：壬醛、癸醛，其中壬醛具有蠟香、柑橘香、脂肪香味，癸醛具有新鮮的油脂香，濃度低時(shí)則有果味香[24]。

2.2.9發(fā)酵過(guò)程中醚類(lèi)揮發(fā)性香氣成分變化分析

圖9 蘿卜泡菜發(fā)酵過(guò)程中醚類(lèi)物質(zhì)相對(duì)含量的變化Fig.9 Changes of ether relative contents in radish kimchi during fermentation process

由圖9可知，在0～9 d的發(fā)酵過(guò)程中，醚類(lèi)物質(zhì)的相對(duì)含量由第1天的3.22%逐漸下降至第9天的0.62%，呈整體下降趨勢(shì)，這可能是由于隨著發(fā)酵進(jìn)行，醚類(lèi)物質(zhì)發(fā)生了分解。在發(fā)酵過(guò)程中出現(xiàn)的醚類(lèi)物質(zhì)僅1種：4-烯丙基苯甲醚，其具有茴香和草香的香氣。

3 結(jié)論

采用頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)測(cè)定蘿卜泡菜自然發(fā)酵過(guò)程中第0～9天的揮發(fā)性香氣成分，共檢測(cè)出包括酯類(lèi)、含硫化合物、醇類(lèi)、酮類(lèi)、酸類(lèi)等36種揮發(fā)性香氣成分，在發(fā)酵過(guò)程中一直存在的揮發(fā)性香氣成分有1-異硫代氰酸丁酯、異硫氰酸乙酯、異硫代氰酸己酯、二甲基二硫、二甲基三硫、芳樟醇等，隨著發(fā)酵的進(jìn)行，揮發(fā)性香氣成分的種類(lèi)數(shù)量隨之增多，相對(duì)含量變化差異較大，酯類(lèi)呈整體上升趨勢(shì)，含硫化合物呈先下降后上升再下降趨勢(shì)，醇類(lèi)、酮類(lèi)、酸類(lèi)、烴類(lèi)、醛類(lèi)呈先上升后下降趨勢(shì)，醚類(lèi)呈整體下降趨勢(shì)。