不同熟制方式对葛仙米挥发性成分的影响

程超，洪颖，李伟1,

1( 生物资源保护与利用湖北省重点实验室，湖北 恩施，445000) 2(湖北民族学院 生物科学与技术学院，湖北 恩施，445000)

葛仙米(NostocsphaeroidsKassk)为拟球状念珠藻，属蓝藻纲念珠藻科，附生于水田中,是一种高蛋白，高营养的物质[1-5]。

食品风味是食品品质的重要指标之一,而挥发性风味物质是影响食品风味的关键因素之一[6]。关于藻类物质挥发性成分研究比较多是紫菜、地木耳、螺旋藻等，张敏等[7]利用顶空固相微萃取和气相色谱-质谱联用法，对鼠尾藻、浒苔、龙须菜、红毛菜和条斑紫菜等5种常见经济海藻的挥发性成分进行了详细研究；马飞[8]等采用顶空固相微萃取-气相色谱质谱联用法(headspace-solid phase microextractio-gas chromatograph-mass spectrometry, HS-SPME-GC-MS)对条斑紫菜和地木耳的挥发物进行了提取、鉴定。胡传明[9]等分离鉴定了坛紫菜、条斑紫菜及其突变品系挥发性物质成分；此外还采用电子鼻分析了条斑紫菜和坛紫菜原藻及其制品的挥发性风味[10]。张丽君[11]和张艳艳[12]分别利用GC-MS研究了螺旋藻的挥发性成分及发酵方式对其藻腥味的影响。葛仙米作为低等的蓝藻，对其挥发性成分的研究未见报道。

大多数食品经过加热烹调后才能食用，而烹调也会影响食品的风味。不同的烹调方式由于加热途径不同，对食品的营养及风味影响较大,目前关于这方面的研究主要集中在食用菌、粮食制品、水产品、肉制品等方面[13-21]。葛仙米由于其丰富的食疗价值从而得到了极大的推广，产品主要有干制品、汤品等，其中以它作为原料制作汤品在酒店烹饪中已比较普遍,同时关于烹调对葛仙米风味影响的研究也未见报道。作为一种便捷、客观的风味品质评价手段，电子感官系统(电子鼻)已经广泛用于食品品质的分析[22-23]。因此，本文利用电子鼻和顶空固相微萃取[24]结合GC-MS研究不同烹调方式对葛仙米风味成分的影响。

1　材料与方法

1.1　材料

葛仙米：购于湖北恩施享买乐超市，葛仙米为当年生，为保证后期烹调处理的均匀性，将葛仙米粉碎过100目筛备用。

1.2　试剂

无水NaCl(分析纯),国药集团化学试剂有限公司。

1.3　仪器

FOX4000气味指纹分析仪(FOX4000型气味指纹分析仪( 电子鼻) 、自动进样器HS100 和SOFTV12 软件)，法国 Alpha MOS 公司；Agilent6890/5975气质联用仪，色谱柱为DB-17MS石毛细管柱(30.0 m×0.32 mm,0.25 μm)，美国安捷伦公司；手动SPME固相微萃取装置，萃取头为85 μm 聚丙烯酸酯(Polyacrylate，PA)，美国Supelco公司。

1.4　实验方法

1.4.1不同烹调方式葛仙米样品的制备

称取(2.00+0.05) g葛仙米加100 mL水于电磁炉上加热，先用大火煮沸，再小火熬制30 min冷却后即得电磁炉处理的葛仙米样品。

称取(2.00+0.05) g葛仙米加100 mL水封口于高压锅中在115 ℃加热15 min，冷却后即得高压锅处理的葛仙米样品。

称取(2.00+0.05) g葛仙米加100 mL水于微波炉中加热，在功率704 W下加热5 min，注意防止暴沸，冷却后即得微波炉处理的葛仙米样品。

称取2.00+0.05 g葛仙米加水100 mL放置24 h，取样前摇匀作为对照组。

1.4.2不同烹调处理葛仙米的电子鼻测定

电子鼻：法国 Alpha M.O.S FOX 4000 电子鼻，配有18 种金属氧化物传感器( LY2/LG,LY2/G,LY2/AA, LY2/GH, LY2/g CTL, LY2/g CT, T30/1, P10/1, P10/2, P40/1, T70/2, PA2, P30/1, P40/2, P30/2, T40/2, T40/1, TA/2)、自动进样器 HS100和SOFTV9.1软件[23,25]。

顶空样品制备：准确称取上述制备好的葛仙米样品(2.00+0.05) g，置于20 mL顶空瓶中待测，样品4次平行[16,22]。

电子鼻分析条件[16,22,26]：以合成干燥空气为载气，流速150 mL/min，注射体积2 500 μL，注射温度60 ℃，注射速度2 500 μL/s，振荡速度500 r/min，获得时间120 s, 延滞时间300 s。测定完成后以每个传感器的信号最大绝对值为标准进行PCA(principle components analysis)分析。

1.4.3气相色谱及质谱测试

顶空固相微萃取: 首先将萃取头插入GC-MS进样口，250 ℃老化20～30 min。而后取1.4.1不同处理组葛仙米5 mL于SPME顶空瓶，加1.6 g无水NaCl[27]，在60 ℃ 恒温槽中水浴平衡40 min，用老化后的85 μm PA萃取头吸附45 min，然后在250 ℃进样口解析10 min。

气相色谱条件[16,22]：色谱柱为DB-17MS石毛细管柱(30.0 m×0.32 mm，0.25 μm)；进样口温度250 ℃；柱温箱升温程序：初始为35 ℃，保持10 min，5 ℃/min升至160 ℃，再以10 ℃/min 升温至250 ℃，维持5 min；载气：99.999% 高纯度氦气，流速：1 mL/min，不分流。

质谱条件：EI离子源，离子源温度230 ℃，四极杆温度150 ℃；电离能源70 eV；扫描范围35～500 u。运用质谱数据库NIST 标准谱库进行化合物检索。

2　结果与分析

2.1　不同烹调处理葛仙米风味成分的电子鼻分析

2.1.1样品的传感器信号分析结果

通过提取各个传感器的响应值，建立不同烹调处理葛仙米的指纹图，又称雷达图，如图1所示。图1显示不同烹调处理的葛仙米对18种传感器的反应信号强度有差异，其中7种传感器(LY2/AA, T30/1, T70/2, PA2, P30/1, P30/2, T40/1)响应值的差异比较明显，结合电子鼻传感器阵列性能特点[25]，P30/1和P30/2反应的是食物的风味物质，PA2反应的是新鲜食品的风味物质，这些传感器的响应值有差异说明不同的烹调处理的葛仙米风味有差异。此外P10 /1 ，P30 /1等传感器对葛仙米挥发性成分的响应值较高，其中传感器P10 /1 是对烹调制品的气味敏感，P30 /1 对食物的香气挥发物敏感，因此这部分传感器响应值较高可能是因为葛仙米在烹调过程中逐渐产生挥发性气味成分所致。

图1　不同烹调处理葛仙米的电子鼻指纹图Fig.1　The e-nose fingerprint of Nostoc sphaeroidesKassk dealt with different processing methods

2.1.2不同烹调处理葛仙米的主成分分析(PCA)结果

利用电子鼻对4种葛仙米样品的信号数据进行主成分分析，如图2所示。在主成分分析中，贡献率越大说明主成分可以较好的反应原来多指标的信息，一般的总贡献率大于70%～85%的方法即可使用[28]。 从图2可知，主成分1(PC1)和主成分2(PC2)的累积方差贡献率为85.702%，大于 85%，这说明 PC1 和 PC2 能够反映样品的整体信息。图2中“十”字虚线将各个独立组群区分的很开，竖直虚线的右边是电磁炉处理的葛仙米；竖直虚线的左边是对照、高压锅处理、微波炉处理组；其中B、D两个略有一些重叠，B与A的距离明显小于B与C的距离，而距离越大说明差别越大[16]，这说明高压锅与微波炉处理的葛仙米整体挥发性物质特性相似，电子鼻的传感器无法识别这种微弱差异，但是电子鼻可以很好地识别熟制和生的葛仙米的风味。

A-微波炉；B-高压锅；C-对照；D-电磁炉图2　不同烹调处理葛仙米挥发性成分的主成分分析Fig.2　The principal component analysis of Nostoc sphaeroidesKaask dealt with different processing methods

电子鼻仅能显示不同烹调处理的葛仙米挥发性气味物质的响应信号有差异，仅能得到样品挥发物的整体信息，并不能明确样品中具体的挥发性成分，因此本实验进一步采用了HS-SPME结合GC-MS进行不同烹调处理的葛仙米挥发性成分的测定。

2.2　不同烹调处理对葛仙米挥发性风味物质的影响

由图3和表1、表2可以得出，通过不同烹调处理葛仙米中可分离鉴定的挥发性物质种类差异比较大，如对照组中挥发性物质含有48种，经电磁炉熟制仅含8种物质，经高压锅和微波炉熟制后含有16种物质；对照组葛仙米中烷烃类、酸类和酯类物质含量较高，经高压锅和微波炉熟制处理后，酯类物质含量增加近一倍，但电磁炉熟制葛仙米中未检测出酯类物质，原因尚不明确；高压锅和微波炉熟制后烷烃类物质含量下降至1/20，而电磁炉熟制后烷烃类物质大约下降1/2，原因可能是烷烃类物质是形成对风味有贡献的杂环化合物的重要中间体[29]。在加工后的葛仙米风味物质中，酯类物质可能是羧酸类和醇类物质在加工过程中发生酯化反应生成的，大多具有酯的芳香气味，主要是提高其他风味化合物的气味；二苯甲酮含量明显增加，多具有玫瑰香；β-紫罗兰酮具有紫罗兰的香味，β-紫罗兰酮和二氢猕猴桃内酯属于类胡萝卜素降解产物，具有花香味，这在紫菜[9]中曾发现。葛仙米经高压锅和微波处理后，类胡萝卜素降解产物相对含量增加，因此加工后的葛仙米在感官上表现的更具有清香味。

A-电磁炉; B-高压锅; C-微波炉; D-对照组图3　不同烹调处理葛仙米挥发性风味物质的总离子流图Fig.3　The total ion chromatograms of Nostoc sphaeroides Kaask dealt with four different processing methods

分类名称相对质量分数/%电磁炉高压锅微波对照烷烃类2,6,11-三甲基十二烷0.9162-甲基-8-丙基十二烷0.637环十二烷0.755环癸烷0.832正十三烷2.2741.5820.063环十四烷0.131正十五烷0.674正十六烷0.745正十七烷7.88112.490异十七(碳)烷0.1767-甲基十七烷14.87416.625正十八烷0.583正十九烷0.223正二十烷3.963正二十四烷3.745正三十一烷1.180总含量22.7553.0292.41442.151酯类二氢猕猴桃内酯1.3061.7480.066磷酸三(2-氯丙基)酯0.218棕榈酸甲酯1.540邻苯二甲酸二丁酯2.3322.1971.024己二酸二辛酯0.362辛酸硬酯酰10.852邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯7.758酞酸二乙酯1.128邻苯二甲酸二异丁酯0.738硬脂酸甲酯1.0700.885对甲氧基肉桂酸辛酯2.000邻苯二甲酸异丁基壬酯5.615邻苯二甲酸异十一烷基酯7.543顺-9-十八碳烯酸甲酯1.058己二酸二乙基己基酯22.04021.5031,2-二(2-丙基戊基)甲酸酯16.780邻苯二甲酸二异辛酯18.414总含量51.05950.54726.571酮类3-氧-β-紫罗酮0.9842-十三烷酮1.710二苯甲酮5.7361.9572.2700.0656植酮0.8032-茨酮1.5815-甲基-1,3-二氢苯并咪唑-2-酮0.413β-紫罗兰酮0.1112-羟基-4-甲氧基二苯甲酮0.195总含量5.7362.9416.3640.785烯类1-十六烯3.6001-十八烷烯1.0131-十九烯0.42317-三十五烯0.124总含量4.6130.547醇类柏木脑0.128己基癸醇0.764二十七烷醇0.1652,6,6,8-四甲基三环[5.3.1.0]十一烷-8-醇1.580总含量1.5801.057

续表1

分类名称相对质量分数/%电磁炉高压锅微波对照酸类肉豆蔻酸2.766反油酸0.711十五烷酸1.597亚油酸1.138硬脂酸1.813六十九烷酸0.139棕榈油酸6.302棕榈酸1.8890.8995.64510-顺-十七碳烯酸1.523油酸5.956异辛酸2.509总含量1.8892.5090.89927.590其他类5-甲酰基-2,4-二甲基-1H-吡咯-3-甲腈18.80524.7815-甲基-1,3-二氢苯并咪唑-2-酮21.42412.76713.1615-甲基-2-羟基苯并咪唑25.99321.5032,4-二叔丁基苯酚3.399二苯并呋喃0.393Z-9-十六碳烯醛0.9732,6-二叔丁基苯醌0.453正十四烷基醚0.228总含量69.62134.2738.9151.074

表2　不同烹调处理葛仙米风味物质的分类及含量Table 2　The classification and content of flavor substances of Nostoc sphaeroides Kaask dealt withdifferent processing methods

3　小结

不同烹调处理葛仙米中可分离鉴定的挥发性物质种类有差异。与对照未经熟制的葛仙米相比，熟制后的葛仙米中产生了新的风味物质，如在微波炉处理和高压锅处理组中葛仙米风味物质中均大量增加了酯类物质的种类和含量，这也说明了在烹调加工过程中葛仙米中原有的风味物质之间可能发生了化学反应生成了新的风味物质，但是具体机理有待于进一步研究。电子鼻检测结果发现，熟制处理的葛仙米与对照组未经熟制的葛仙米有差异，可以明确区分。

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