不同干燥方式对蚕蛹挥发性风味成分的影响

吴海虹　蔡盼盼　卞欢　诸永志　王道营　徐为民

摘要：为研究不同干燥方式对蚕蛹挥发性风味化合物的影响，采用固相微萃取和气相色谱-质谱联用技术，分别对缫丝蚕蛹鲜样，经过热风、真空微波、热风联合真空微波、真空冷冻干燥蚕蛹中挥发性成分进行分析与比较，探讨不同干燥方式对蚕蛹干制品挥发性成分的影响。结果表明，缫丝蚕蛹及蚕蛹干样中共检测出118种风味化合物。干燥方式对蚕蛹中的醇类、醛类、烃类及芳香类等挥发性风味成分影响较明显，其中热风干燥和真空微波干燥蚕蛹主要挥发性成分为烃类，真空冷冻干燥主要挥发性成分为芳香类物质，热风联合真空微波干燥蚕蛹挥发性物质醛类、酮类含量均高于其他干燥方式，可促使蚕蛹风味物质的有效形成。

关键词：蚕蛹；干燥方式；挥发性风味；萃取；气相色谱-质谱联用

中图分类号： TS2051文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2017）21-0208-05

收稿日期：2016-06-12

基金项目：江苏省科技支撑计划（编号：BE2014332）。

作者简介：吴海虹（1976—），女，江苏扬州人，硕士，助理研究员，研究方向为食品工程。E-mail：wuhaihong169@163com。

蚕蛹（silkworm pupa）为蚕蛾科昆虫家蚕蛾（Bombyx moil L）的蛹，是缫丝业的主要副产物，含有丰富的蛋白质、脂肪和人体所有必需氨基酸1]。蚕蛹油中的不饱和脂肪酸在蚕蛹油中的含量可达668%，主要由α-亚麻酸、亚油酸类物质组成，是治疗高血压、动脉硬化、糖尿病等疾病的良药2]。然而，由于蚕蛹具有特殊体味，限制了它在食品和药品领域的应用，因此大多被干燥加工成动物饲料，资源利用的经济价值极低。分析蚕蛹挥发性风味成分，有利于蚕蛹资源加工利用过程中改善蚕蛹风味，促进高附加值蚕蛹食品和药品的开发。

干燥作为食品加工的一种重要方式，将食品中水分降低到一定程度，延长保质期，获得食品干制产品。干燥包括多种方式，目前主要有热风、微波、真空微波、冷冻干燥及联合干燥方式。不同干燥方式各有所长，应根据物料特性采取适合的干燥方式，降低能量損耗，提升产品品质。

因此，本研究通过固相微萃取（solid-phase microextraction，简称SPME）方法分析蚕蛹挥发性风味成分，用气相色谱-质谱联用仪对挥发性风味成分进行分离鉴定，探讨热风、真空微波、热风联合真空微波、冷冻等4种干燥方式对蚕蛹主体挥发性风味成分的影响，为蚕蛹产品风味的提升奠定一定理论基础。

1材料与方法

11材料与仪器

缫丝家蚕蛹由海安鑫缘茧丝绸公司提供。

主要仪器有Finnigan Trace MS气相色谱-质谱联用仪（美国Thermo Finnigan公司）、手动SPME进样器、75 μm CARPDMS萃取头（美国Supelco公司）、DW-86L286超低温冰箱（海尔集团）；电热恒温鼓风干燥箱DHG-914385-Ⅲ（上海新苗医疗器械制造有限公司）；FDU-1200真空冷冻干燥机（东京理化器械株式会社）。

12蚕蛹干燥处理方法

121蚕蛹热风干燥处理

挑选外表光鲜、无机械伤的蚕蛹，沸水烫漂8 min（物料放入后开始计时），烫漂结束后，流动水冲洗降温；沥干后置于热风鼓风干燥箱中进行干燥，热风温度为70 ℃，干燥至含水量低于5%，密封后于4 ℃冰箱中保藏备用。

122蚕蛹真空微波干燥处理

挑选外表光鲜、无机械伤的蚕蛹，置于真空微波干燥设备中进行干燥，微波强度为 75 Wg，干燥至含水量低于5%，密封后于4 ℃冰箱中保藏备用。

123蚕蛹热风联合真空微波干燥处理

挑选外表光鲜、无机械伤的蚕蛹，置于热风干燥箱中进行干燥，热风温度为 70 ℃，干燥70～75 min至水分含量为40%；将预干燥后的蚕蛹片均湿2 h后放入微波干燥设备中进行干燥，微波强度为 75 Wg，干燥至含水量低于5%，密封后于4 ℃冰箱中保藏备用。

124蚕蛹冷冻干燥处理

挑选外表光鲜、无机械伤的蚕蛹，置于冷冻干燥机中进行干燥，干燥至含水量低于5%，密封后于4 ℃冰箱中保藏备用。

13挥发性风味化合物检测

131蚕蛹挥发性成分SPME萃取

蚕蛹样品用搅拌机打碎后，取打碎后的粉末2 g，置于60 mL顶空进样瓶中，在磁力搅拌速度为600 rmin、温度为60 ℃条件下加热平衡15 min，将已老化的萃取头插入样品瓶中使之与样品表面保持 15 cm 的距离，萃取30 min后进入气相色谱-质谱联用（gas chromatography-mass spectrometer，简称GC-MS）技术分离鉴定，解析8 min。

132GC-MS色谱条件

柱型采用Agilent HP-5 ms毛细管柱（60 m×250 m×025 m）；程序升温：初温40 ℃以 25 ℃min 的速率升温到130 ℃，保持1 min再以8 ℃min的速率升温到250 ℃保持1 min；进样口温度为270 ℃，不分流；载气为氦气；体积流量为10 mLmin。

133质谱条件

电离方式为电子轰击（electron impact，简称EI）；电子能量为70 eV；电压为350 V；连接口温度为 280 ℃；离子源温度为230 ℃；四极杆温度为150 ℃；质量扫描范围为35～395 amu。

134数据处理

采用气相色谱-质谱联用仪计算机的NIST质谱和Willey谱库，自动检索分析组分的质谱数据，并对全部检索结果参考有关标准图谱进行核对和补充检索，对匹配度大于85%的给予报道，经色谱峰面积归一法求各化学成分在挥发性风味成分中的相对含量。endprint

2结果与分析

21GC-MS检测结果

采用SPME萃取与气质联用法对蚕蛹鲜样和经热风、真空微波、热风联合真空微波干燥及真空冷冻干燥后制得的蚕蛹挥发性风味物质进行分离、鉴定。由表1可知，蚕蛹鲜样和热风、真空微波、热风联合真空微波、真空冷冻干燥蚕蛹分别检测出41、41、36、22、40种挥发性风味成分。鲜样中检出醛类风味物质种类和含量最高，共10种，相对含量达到3508%；热风干燥后蚕蛹烃类风味物质种类共13种，相对含量最高，达 3510%；真空微波干燥方式中也是烃类风味物质种类最多，共18种，相对含量最高，为4329%；热风联合真空微波干燥方式醛类风味物质种类最多，共7种，相对含量最高，为 4420%；真空冷冻干燥芳香类风味物质品种最多，共14种，相对含量最高，为4051%。

22醇类物质的分析

醇类物质是一类挥发性化合物，通常具有刺激性气味3]。有研究报道，醇类化合物可能是导致鲜蚕蛹不良气味的主要成分4]。蚕蛹鲜样中检测出6种醇类挥发性风味物质，相对含量为388%。热风、真空微波、热风联合真空微波、真空冷冻干燥蚕蛹分别检测出2、2、1、4种醇类挥发性风味物质，相对含量分别为152%、192%、346%、349%（表1）。從而可以看出，热风、真空微波、热风联合真空微波干燥都会使蚕蛹中的醇类挥发性风味物质较鲜蛹数量和质量上明显减少，可能是因为醇类物质在加热条件下氧化生成醛类或酮类化合物。而真空冷冻干燥由于温度较低，醇类物质的相对质量变化较小。热风联合微波干燥蚕蛹只产生1-戊烯-3-醇1种醇类物质，且其阈值较高5]，对蚕蛹风味影响不大，由此推测此干燥方式相对其他干燥方式更利于改善蚕蛹的风味。

23醛类物质的分析

醛类物质主要是由脂肪受热氧化降解的主要产物。由表1可看出，蚕蛹鲜样、热风、真空微波、热风联合真空微波、真空冷冻干燥蚕蛹中分别检测出10、5、6、7、7种醛类挥发性风味化合物，相对含量分别为3508%、1378%、1463%、4420%、1602%（表1）。醛类物质的阈值一般都很低，对蚕蛹的风味具有一定贡献。同时，热风联合真空微波干燥方式使蚕蛹醛类挥发性风味成分在相对含量上有所增加，这可能是在干燥前期采用热风干燥使蚕蛹表面充分发生美拉德反应，表面形成风味化合物，并脱除一部分水分，后期采用真空微波干燥使蚕蛹内部充分发生美拉德反应，在内部形成风味化合物，产生大量的风味化合物。热风联合真空微波产生大量己醛风味成分，己醛香气阈值为45 μgkg，可产生类似青草清香的气味，能产生1种自然鲜香的特征香味，在多种鱼体内均有发现6]，能赋予蚕蛹鲜香的感觉。

24酮类物质的分析

酮类物质具有香味持久等特点，是脂质氧化的终极产物。由表1、表2可看出，鲜蚕蛹、热风干燥、真空微波干燥、热风联合真空微波及真空冷冻干燥分别检出6、4、2、2、4种酮类挥发性风味物质，相对含量分别为722%、630%、1551%、2438%、2072%。由此可以看出，除热风干燥外的干燥加工会使蚕蛹酮类风味物质增加。其中，热风联合真空微波产生酮类风味物质相对含量最高。蚕蛹鲜样及4种干燥方式都含有3，5-辛二烯-2-酮风味物质，3，5-辛二烯-2-酮具有草香味7]。热风干燥与真空冷冻干燥还提高了2，3-戊二酮风味物质的含量，分别为 294%、861%，2，3-戊二酮阈值较低，具有奶油、焦糖香气8]，对干燥蚕蛹的风味影响较大。

25烃类物质的分析

干燥后的蚕蛹烃类物质中主要检出烯烃类和烷烃类化合物，鲜样中检测出2种烃类化合物，相对含量为2179%（表1），主要为苯乙稀，相对含量为2122%（表2）。干燥后的蚕蛹烃类物质中主要检出烯烃类和烷烃类化合物，种类和相对含量都较鲜蚕蛹有所增加。烃类化合物主要来源于脂肪酸烷氧自由基的裂解，而且烃类化合物的风味阈值较高，对蚕蛹整体气味作用不大9]。

26酯类物质的分析

酯类是由醇与酸发生酯化反应形成的物质，通常而言短链的酯类在常温下挥发性较强且阈值较低，对风味具有较大的贡献潜力10]。鲜蚕蛹中酯类物质含量非常低，相对含量只有083%（表1）。除真空冷冻干燥以外，其他3种干燥方式加工后蚕蛹酯类物质含量有所增加（表1），均产生了2-三甲基戊基乙酸酯风味物质（表2）。2-三甲基戊基乙酸酯散发出水果香气11]，赋予蚕蛹良好的香味。

27芳香类物质的分析

蚕蛹鲜样中芳香类物质的含量为2120%，共8种。经过真空冷冻干燥后，蚕蛹中芳香类物质含量明显升高，其他3种干燥方式加工后的蚕蛹芳香类物质明显下降（表1）。由表2可知，热风干燥和真空微波干燥后的样品都产生2-甲基吡嗪风味物质，相对含量为别为133%、103%，2-甲基吡嗪具有焙烤香12]。而热风联合微波干燥后的样品主要含有1，2，4，5-四甲苯（112%）、对异丙基甲苯（115%）和1，2，3，5-四甲基苯（081%）。其中，对异丙基甲苯具有芳香味13]。而真空冻干后的蚕蛹产生大量的吡啶物质，含量为2485%，具有一定的刺激性14]，会对蚕蛹风味造成不利的影响。

28干燥方式对酸类及其他类物质的影响

由表1、表2可见，鲜样中含有极低的酸类物质，仅含有088%的4-羟基苯磺酸。热风干燥后样品所含酸类物质最高，为1784%，主要成分为乙酸（1330%）、丁酸（293%）、异戊酸（095%）、丙酸（048%）、2-甲基丙酸（018%）。真空微波干燥、真空冷冻干燥后样品所含酸类物质分别为892%、815%，其中主要成分均为乙酸。而热风联合微波干燥最低，为721%，主要成分为己酸（483%）和丁酸（238%）。乙酸具有刺激性气味和酸味15]，丁酸具有腐败的奶油味16]，而己酸具有羊油味17]，从而使蚕蛹产生不愉快的气味。

由表1、表2可见，蚕蛹鲜样中主要含有二甲基二硫（301%）、正丁醚（325%）、N，N-二甲基甲胺（216%）及少量的二甲基硫（071%）和吲哚（035%）。经热风干燥后，样品中含有二硫化碳（1061%）、N，N-二甲基甲胺（206%）和二甲基三硫（049%），其中二甲基三硫具有薄荷气味和浓烈辛香香气18]。真空微波、热风联合真空微波干燥的样品中均仅含有N，N-二甲基甲胺1种物质，分别为208%、271%。真空冷冻干燥后，样品中含有合成右旋龙脑（096%）和N，N-二甲基甲胺（063%），其中合成右旋龙脑具有类似樟脑的气味19]。N，N-二甲基甲胺具有鱼腥味20]，含有少量的三甲胺会使蚕蛹带有淡淡的腥味。endprint

3结论

通过对缫丝蚕蛹鲜样和经热风、真空微波、热风联合真空微波、真空冷冻干燥蚕蛹进行顶空固相微萃取后，用气质联用法分析其挥发性风味物质，共检出118种挥发性物质。在缫丝蚕蛹鲜样有41种、热风干燥蚕蛹有41种、真空微波干燥蚕蛹有36种、热风联合真空微波干燥蚕蛹有22种、冷冻干燥蚕蛹有40种。缫丝蚕蛹鲜样主要风味物质为壬醛、异戊烯醛、苯乙烯、对二甲苯邻、二甲苯、二甲基二硫。其中，苯乙烯相对含量最高，为2122%。干燥加工改变了蚕蛹风味物质的构成，热风干燥蚕蛹主要风味物质为己醛、2-甲基癸烷、十二烷、乙酸、二硫化碳。真空微波干燥蚕蛹主要风味物质为己醛、3，5-辛二烯-2-酮、3，5-二甲基辛烷、十二烷、2-三甲基戊基乙酸酯、乙酸。热风联合真空微波干燥蚕蛹主要风味物质为庚醛、己醛、2，3-戊二酮、3，5-辛二烯-2-酮。冷冻干燥蚕蛹主要风味物质为2，3-戊二酮、乙酸、吡啶。

缫丝鲜蚕在不同干燥方式下产生不同的风味，其风味并不是由1种或1类物质单独形成，各风味物质的阈值不同，影响作用也不同，因此干燥后蚕蛹挥发性风味是由各种化合物之间共同作用的结果。成分的相对含量也并不能完全反映出某种化合物对风味的贡献，但从不同干燥方式下挥发性成分变化看，还是能探究一些干燥对风味的影响及变化规律，为深入研究干燥方式对蚕蛹风味变化有一定借鉴意义。

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