不同色变泡萝卜中挥发性成分的比较研究

汤艳燕，龙谋，黄盛蓝，周先容，于丽红，杜木英,2*

(1.西南大学 食品科学学院，重庆 400715；2.西南大学 中匈食品科学合作研究中心，重庆 400715)

泡菜是我国传统特色发酵食品的典型代表之一，历史悠久，文化深厚，具有“新鲜、清香、嫩脆、味美”等特点[1]。泡菜是以白菜、萝卜、仔姜和辣椒等新鲜蔬菜为原料，经处理后浸渍在5%～8%的盐水中， 然后进行6～10天自然发酵的蔬菜制品[2]。泡菜中富含以乳酸菌为主的益生菌群，具有促进消化、抑菌、减肥、预防心血管疾病、抗癌、抗衰老等多种功效[3-8]。

蔬菜腌制品的色泽和风味是感官质量的重要指标，且会影响消费者的接受度和满意度，而腌制品的色泽在生产过程中容易发生变化。日本学者研究发现腌制萝卜的黄变是由于萝卜中硫甙的降解产物4-甲硫基-3-叔丁烯基异硫氰酸酯(4-MTBI)与L-色氨酸生成的黄色素导致的。Kalyanaraman等研究表明酸菜的变红主要是由于乳酸菌生长不良，引起红酵母大量生成导致的[9-12]。不同色变的泡萝卜其挥发性成分可能不同，因此，有必要比较研究不同色变泡萝卜挥发性成分的差异，以进一步全面地了解泡萝卜的挥发性成分。

目前，国内外学者对泡菜的挥发性成分已进行了一定的研究。相关学者用固相微萃取与气相色谱-质谱联用法(SPME-GC/MS)分析韩国泡菜的风味，研究表明含硫化合物(如二甲基二硫)是韩国泡菜的主要风味物质[13，14]。陈功等用SPME-MS/GC分析四川泡菜中的挥发性成分，结果表明影响泡菜的主体风味物质为二甲基硫化物、烯类和醛类，而酯类物质对四川泡菜的风味成分影响不大[15]。徐丹萍等对不同原料泡菜的挥发性成分进行了测定，研究发现酯类是泡萝卜、泡芥菜和泡甘蓝中的特征挥发性成分，醛类、萜类分别是泡黄瓜和泡芹菜的特征挥发性成分，异硫氰酸戊酯、异硫氰酸苯乙酯、苯甲醛、壬醛、癸醛、右旋萜二烯和萘对泡菜风味的形成具有重要的作用[16]。但不同色变泡萝卜的挥发性成分的比较研究还未见报道。因此，本研究拟用顶空-固相微萃取结合气相色谱-质谱联用技术对正常泡萝卜和不同色变泡萝卜的挥发性成分进行了鉴定分析，并比较它们之间的差异，旨在进一步了解不同色变泡萝卜的挥发性成分，以期为泡萝卜中风味成分的进一步研究及提高泡萝卜的质量提供一定的基础实验数据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

泡萝卜：放置室温正常发酵5个月的成熟泡萝卜及同一批次发黄和发红的泡萝卜，样品取自重庆市某泡菜厂。

1.2 仪器与设备

QP 2010型气相色谱-质谱联用仪 日本岛津公司；固相微萃取装置(配有100 μm PDMS萃取头) 美国Supelco公司；HHS型电热恒温水浴锅 上海博迅实业有限公司。

1.3 方法

1.3.1 采样及样品前处理

选择在长、宽、高为6 m×6 m×4 m的泡菜池中同一批次成熟泡菜，在其上、中、下3层的位置进行取样混合，然后将混合后的样品匀浆备用。

1.3.2 HS-SPME

准确称取 5 g匀浆后的样品放入20 mL顶空进样瓶中，在40 ℃恒温水浴预处理 30 min后，将老化后的萃取头(100 μm PDMS)插入顶空进样瓶中，顶空吸附30 min，然后将萃取头插入GC-MS进样器中解吸5 min，同时启动仪器进行数据采集。

1.3.3 GC/MS 分析[17]

GC：色谱柱：DB-5MS石英毛细管柱(30 m×0.25 mm，0.25 μm)；升温程序：36 ℃保持3 min，先以5 ℃/min升至65 ℃，然后以2 ℃/min升至110 ℃，再以3 ℃/min升至155 ℃，最后以20 ℃/min升至200 ℃，保持3 min。进样口温度250 ℃；进样量1 μL；不分流进样；柱流量1 mL/min；线速度 36.3 cm/s；载气压力50.5 kPa。

MS：离子源温度230 ℃；接口温度280 ℃；质量扫描范围50～550 m/z;电离方式：EI，70 eV，标准谱库：NIST05 和 NIST05s。

定性定量：化合物经计算机检索与标准谱库相匹配，选取匹配度≥80 的组分，采用峰面积归一化法计算化学组分相对含量。

1.4 数据分析

实验数据采用Excel 2010，SPSS 18.0等软件进行图表绘制和相关数据分析处理。

2 结果与分析

图1 正常(A)、发黄(B)和发红(C)泡萝卜挥发性成分的GC-MS图谱Fig.1 GC-MS chromatograms of volatile compounds in normal (A), yellow (B) and red (C) pickled radishes

序号化合物名称相对含量(%)正常发黄发黑酯类40.54 29.0016.351乳酸乙酯8.16 --2异硫代氰酸己酯0.47 --3辛酸乙酯3.67 --4硫代乙酸甲酯16.82 15.3110.405硫酸二丁酯0.03 --6丁酸乙酯0.62 0.261.237乙酸异戊酯1.69 5.971.368正己酸乙酯0.44 1.500.759硫代丁酸甲酯0.89 -0.67

续 表

续 表

注：“-”表示未检出。

由图1和表1可知，从4种泡萝卜中共鉴定出75种挥发性成分，其中酯类26种、烷烃类15种、烯烃类9种、醇类和醛类各5种、芳烃类化合物4种、酮类3种、硫类、酸类、酚类和醚类各2种。

表2 正常、发黄和发红泡萝卜中各类挥发性成分的数量Table 2 The number of volatile components in normal, yellowand red pickled radishes

表3 正常、发黄和发红泡萝卜中各挥发性成分的相对含量Table 3 The relative content of volatile components in normal, yellow and red pickled radishes

由表2和表3可知，正常泡萝卜中检测出化合物共39种，其中酯类18种、烷烃类7种、醛类4种、醇类3种、芳烃类2种、硫类、烯烃类、酮类、酚类、醚类各1种。二甲基二硫(44.81%)相对含量最高，阈值为0.16 μg/kg，具有刺激性的洋葱味，是泡萝卜中的重要风味物质[18]，类似的报道也出现在韩国泡菜和人工发酵泡菜中[19，20]。酯类(40.54%)相对含量也较高，其中乳酸乙酯、辛酸乙酯、硫代乙酸甲酯、乙酸异戊酯、三硫代碳酸二甲酯相对含量在1%以上，可能是泡萝卜中重要的风味物质。

发黄泡萝卜中共检测出47种化合物，其中酯类14种、烷烃类9种、醇类和烯烃类各4种、醛类、酮类和芳烃类各3种、硫类、酸类、酚类各2种、醚类1种。酯类(29%)相对含量最高，但较正常泡萝卜含量降低，可能是由于其中的某些硫甙物质被降解生成黄色素，从而导致泡萝卜变黄[21]。其次是硫类(25.25%)，其中二甲基二硫和二甲基三硫含量分别为15.95%和9.29%，二甲基硫化物具有葱香、蔬菜香，且两者香气阈值极低，香味浓，是泡萝卜中重要的风味成分。发黄泡萝卜中醇类物质的相对含量也最高，达到12.32%，这可能是由于其中酵母菌的增殖导致醇类物质的增加，有研究表明酵母菌在无氧环境中产生酒精使萝卜具有醇香气味[22]。

发红泡萝卜中共检测出32种挥发性化合物，其中酯类11种、烯烃类6种、醛类4种、烷烃类3种、硫类和醇类各2种、酸类、酮类、醚类和芳烃类各1种。其中硫类(56.9%)相对含量最高，二甲基二硫和二甲基三硫的相对含量分别为31.02%和25.88%，这可能是由于其中的微生物使萝卜中的硫甙被降解，导致硫类化合物含量的增加。

对正常、发黄和发红泡萝卜中挥发性物质相对含量进行比较，正常泡萝卜中酯类相对含量最高，高达40.54%，而硫类物质的相对含量虽然不是最高，但达到了44.81%，且二者的总和超过85%，是泡萝卜中的主体风味成分。发黄泡萝卜中醇类、烷烃类、酸类、酮类、酚类和芳烃类化合物相对含量最高，分别为12.32%，9.71%，3.40%，1.05%，10.54%，1.34%。而泡萝卜中的主体风味物质酯类和硫类相对含量降低，其他种类的化合物相对含量增加，说明泡萝卜的发黄对其风味有所影响；发红泡萝卜中硫类、醛类、烯烃类和醚类相对含量最高，分别为56.90%，6.76%，13.41%，1.30%。而其中的酯类相对含量最低，低至16.35%，表明泡萝卜的发红也对风味有影响。

正常、发黄和发红泡萝卜中共有挥发性成分有10种，分别为硫代乙酸甲酯、丁酸乙酯、乙酸异戊酯、正己酸乙酯、乙酸苯乙酯、二甲基二硫、芳樟醇、辛醛、癸醛和2,2,3,4-四甲基戊烷，上述10种化合物除2,2,3,4-四甲基戊烷外都是合成香精或香料的成分，说明这9种挥发性成分可能是泡萝卜的特征风味物质。亚硝酸正戊酯、2-甲基丙酸-3,7-二甲基-2,6-辛二醇酯、辛酸、3-甲基丁酯、油酸甲酯、二十酸乙酯、2,3-二羟基-1,4-二氧杂环己烷、1,1,2-三甲氧基乙烷、3,3-二甲基辛烷、1-碘壬烷、萘嵌戊烷、十四烷、十五烷、 4-甲基壬烷、(-)-柠檬烯 5-甲基-1-己烯、辛酸、2-庚酮、4-乙基-2-甲氧基苯酚、十八烷基乙烯基醚和2-甲基萘等物质只在发黄泡萝卜中检测到。其中亚硝酸正戊酯、2-甲基丙酸-3,7-二甲基-2,6-辛二醇酯、油酸甲酯、松油醇、柠檬烯、辛酸、2-庚酮、4-乙基-2-甲氧基苯酚和2-甲基萘等都是有香气或是香精香料的成分，这9种物质可能是泡萝卜黄变所产生的特有挥发性成分。在发红的泡萝卜中检测到3,7-二甲基-1,3,7-辛三烯、右旋萜二烯、罗勒烯、萜品油烯、间异丙基甲苯等特有的挥发性成分，这5种化合物可能是泡萝卜在发红过程中产生的特有风味物质。

3 结论

本实验通过顶空固相微萃取结合气相色谱-质谱联用技术，分析测定正常、发黄和发红3种泡萝卜中挥发性成分，共得到75种挥发性成分，其中正常、发黄、发红泡萝卜中分别检测出39，47，32种挥发性成分。正常、发黄和发红泡萝卜中共有的挥发性成分有10种，分别为硫代乙酸甲酯、丁酸乙酯、乙酸异戊酯、正己酸乙酯、乙酸苯乙酯、二甲基二硫、芳樟醇、辛醛、癸醛和2,2,3,4-四甲基戊烷。发黄泡萝卜中酯类和硫类相对含量降低，醇类、烷烃类和酚类含量增加，且黄变后产生了亚硝酸正戊酯、2-甲基丙酸-3,7-二甲基-2,6-辛二醇酯、油酸甲酯、松油醇、柠檬烯、辛酸、2-庚酮、4-乙基-2-甲氧基苯酚和2-甲基萘9种特有风味物质。发红泡萝卜中硫类和烯类相对含量增加，而酯类含量降低，泡萝卜变红后产生了3,7-二甲基-1,3,7-辛三烯、右旋萜二烯、罗勒烯、萜品油烯、间异丙基甲苯5种特殊风味成分。

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