四川白口仔姜在贮藏过程中挥发性成分的变化

付云云 闫小倩 袁 博 张 静 蒋 成 王鹏霖 赵江林 陈安均

(四川农业大学，四川 雅安 625000)

姜(ZingiberOfficinaleRoscoe)为姜科(Zingiberaceae)姜属(ZingiberBoehmer)多年生草本植物[1]，是世界范围内广泛种植的根茎类蔬菜及香辛调味料。根据采收成熟度的不同又可分为鲜食的仔姜，作为调味品的老姜及做种的种姜[2]。仔姜由于肥嫩多水，纤维化程度低，辛辣味适中，同时具有降血脂、强心、防治心血管疾病[3-4]、抗衰老、抗氧化、抗肿瘤[5]、驱虫、防腐杀虫和护肤美容[6]等多方面的用途，近年来逐渐作为鲜食蔬菜为国内外消费者接受。

由于外皮幼嫩，纤维素含量低、水分含量高导致仔姜在贮藏过程中易发生失水、腐烂、遭受微生物侵染等[7]。目前关于姜的研究多集中在对生姜中活性成分的分离[8]、提取等[9]，而对于商业价值比较高的仔姜的研究几乎为零。关于仔姜中挥发性风味物质的研究也主要停留在与生姜或老姜中挥发性风味物质的对比上[10-11]，对于仔姜在贮藏中挥发性风味物质的研究更是未见文献报道。汪莉莎等[12]分析了仔姜与老姜的挥发性成分，发现不同成熟度的姜挥发性成分会有所差异。仔姜在贮藏过程中，会逐渐发生纤维化，失水老化等现象，是一个逐渐向老姜过渡的过程[13]，因此研究其在贮藏过程中挥发性风味物质的变化是一种监测仔姜老化度比较可靠的方法。本研究以SPEM-GC-MS技术对不同贮藏时间的仔姜挥发性物质的种类和含量进行分析比较，旨在更深入地了解仔姜贮藏过程中挥发性风味物质成分与含量的变化，为今后仔姜风味成分的研究和开发提供基础数据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 材料与试剂

仔姜：白口姜，购买于雅安农贸市场；

乙酸正丁酯、乙醇：色谱纯，阿拉丁试剂(上海)有限公司。

1.1.2 主要仪器设备

气相色谱/质谱联用仪(GC-MS)：7890A/59750型，美国Agilent Technologies公司；

固相微萃取头：PDMS/DVB/CAR 50/30 μm，美国Agilent Technologies公司；

恒温水浴锅：DZKW-D-4型，上海一恒科技有限责任公司；

分析天平：京制00000249型，北京赛多利斯仪器系统有限公司；

臭氧发生器：FL-803A型，深圳市飞立电器科技公司；

保鲜柜：SC-390/412型，海尔股份有限公司。

1.2 方法

1.2.1 仔姜的处理 挑选新鲜、无腐烂、大小成熟度基本一致的仔姜，浓度为200 mg/m3臭氧杀菌处理后放于盛有相对湿度为85%～90%沙土的塑料盒内，15 ℃预冷12 h后，在11 ℃温度下贮藏。每10 d取样1次，测定子姜中挥发性风味物质。

1.2.2 仔姜中风味物质的分析

(1) 仔姜中风味物质的萃取操作：将仔姜样品洗净沥干后粉碎，称取1.5 g粉碎样品置于20 mL SPEM萃取瓶中，加入11.77 mg/g的乙酸正丁酯作为内标物。然后将经过老化的固相微萃取头插入样品瓶萃取，萃取条件为50 ℃，30 min，萃取完成后，将固相微萃取头拔出，于GC进样口解析5 min，进行仔姜中风味物质的分析。

(2) GC操作条件：参考曲清莉等[14]、黄雪松等[15]的方法，略有改动。采用30 m×0.250 mm的19091S-433色谱柱；初始温度为50 ℃，保持1.5 min，以8 ℃/min升至123 ℃，再以1.5 ℃/min升至138 ℃，再以0.1 ℃/min升至140 ℃，再以10 ℃/min升至230 ℃保持3 min；载气为氦气，流速为1 mL/min，不分流；进样口温度为250 ℃。

(3) MS条件：电离方式EI，电离电压70 eV，灯丝流量0.25 mA，连接杆温度280 ℃，电子倍增器电压为1 500 V，扫描范围30～350 AMU，离子源温度250 ℃。对检测到的仔姜中的风味物质在普库NIST11.L进行检索，选取匹配度在80%以上的物质确认为香气成分。根据检测出的风味物质与内标物峰面积的比值计算待测物质的含量，按式(1)计算样品中风味物质的质量浓度。

(1)

式中：

c1——样品中风味物质的质量浓度，μg/g；

c2——内标物的浓度，μg/g；

s1——样品中风味物质色谱峰面积；

s2——内标物色谱峰面积。

1.2.3 试验数理统计分析 采用IBM SPSS Statistics 20软件对数据进行分析；采用OriginLab OriginPro 8.5软件作图，对试验中挥发性风味物质的含量进行单因素方差分析，采用Duncan法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 仔姜贮藏过程中挥发性风味物质

通过GC-MS对贮藏过程中仔姜挥发性风味物质进行分析，结果见表1。由表1可以得出，仔姜在贮藏过程中共检测出77种挥发性物质，其中烃类47种、醇类16种、酮类1种、醛类4种、醚类9种。新鲜仔姜鉴定出51种挥发性成分，经贮藏10 d后仔姜中检测出49种挥发性成分，贮藏20 d时检测出45种挥发性成分，贮藏30 d时检测出43种挥发性成分。贮藏10 d后仔姜中挥发性风味物质与新鲜仔姜相比较有15种挥发性物质未检测出，分别是间异丙基甲苯、4-乙基邻二甲苯、2,4,6-辛三烯、d-杜松烯、α-衣兰油烯、G-芹子烯、反式角鲨烯、香橙烯、L-香芹醇、β-芹桉叶醇、红没药醇、环己烷甲醇、甲基壬基甲酮、肉豆蔻酸异丙酯、棕榈酸乙酯。贮藏20 d后仔姜中挥发性成分与新鲜仔姜相比较有17种挥发性物质未被检测出，分别是间异丙基甲苯、4-乙基邻二甲苯、2,4,6-辛三烯、α-三胡椒烯、β-衣兰烯、α-柏木烯、α-木衣兰油烯、巴伦西亚橘烯、反式角鲨烯、香橙烯、甲基壬基甲酮、桉叶油醇、金合欢醇、环己烷甲醇、L-香芹醇、醋酸辛酯、丁酸，2-甲基-3，7-二甲基-2，6-辛二烯基酯。贮藏30 d后仔姜中挥发性成分与新鲜子姜相比较有23种挥发性物质未被检测出，分别是萜品油烯、间异丙基甲苯、4-乙基邻二甲苯、2，4，6-辛三烯、4-乙烯基-4-甲基-1-(丙-2-基)-3-(丙-1-烯-2-基)环己烯、α-胡椒烯、α-椒柏木烯、g-杜松烯、G-芹子烯、巴伦西亚橘烯、反式角鲨烯、香橙烯、环己烷甲醇，4-乙烯基-烯，α，4-三甲基-3-(1-甲基乙烯基)、L-香芹醇、红没药醇、甲基壬基甲酮、金合欢醇、醋酸辛酯、乙酸橙花酯、丁酸，2-甲基-3，7-二甲基-2，6-辛二烯基酯、左旋乙酸冰片酯、乙酸桃金娘烯酯。

表1 仔姜贮藏过程中的挥发性风味物质†Table 1 Volatile compounds in baby ginger during storage μg/g

续表1

化合物种类化合物名称0 d10 d20 d30 d醇类2-庚醇------21.32±0.35aL-香芹醇12.16±0.47a111.40±6.68b----桉叶油醇121.51±61.30b1.36±0.01c--565.63±5.75a1-辛醇1.46±0.07c16.43±0.78a1.23±0.22c4.77±0.31b芳樟醇17.27±1.46b10.27±0.06b14.05±0.14b77.39±3.70a2-茨醇8.14±0.15c18.15±1.27b11.18±0.72c90.45±3.11aα-松油醇14.07±0.21b14.39±0.31b18.43±0.62b115.52±3.07a香茅醇12.70±0.49d99.95±0.55b26.95±1.42c148.99±3.16a香叶醇102.36±1.67b--77.00±0.40c137.82±0.80aγ-桉叶油醇--1.36±0.01b--7.03±0.46aaγ-桉叶醇----2.04±0.04a--β-桉叶醇2.61±0.14b0.79±0.02c2.37±0.02b9.92±0.21a一桉叶醇0.90±0.03c--1.41±0.02b5.16±0.18a红没药醇0.30±0.02b0.24±0.03c0.57±0.01a--金合欢醇0.43±0.04a------环己烷甲醇4.54±0.05a------酮类甲基壬基甲酮0.64±0.05a------醛类(Z)-3,7-二甲基-2,6-辛二烯醛35.53±2.45d47.64±1.10c83.44±3.49b430.13±2.10a香茅醛1.88±0.02d3.34±0.09c4.66±0.14b46.93±0.45a柠檬醛80.72±0.93b152.85±2.29b163.20±3.64b1 182.45±73.50a正十五碳醛----1.89±0.04b4.95±0.19a酯类醋酸辛酯8.93±0.53a 8.21±0.50a----左旋乙酸冰片酯3.35±0.19d6.18±0.30c8.30±0.32b59.18±0.98a乙酸桃金娘烯酯2.10±0.19b2.35±0.22b2.50±0.05b4.97±0.39a乙酸橙花酯10.00±0.27a7.52±0.27b5.72±0.24c9.74±0.39a丁酸,2-甲基-3,7-二甲基-2,6--辛二烯基酯357.25±4.09b372.21±0.37a----十四酸乙酯----0.31±0.00a--肉豆蔻酸异丙酯0.19±0.00a--0.25±0.05a--棕榈酸乙酯0.26±0.00b--0.30±0.00a--2-庚醇,2-乙酸酯------21.27±1.76a

† 同行不同字母表示不同贮藏时间挥发性成分含量之间差异显著(P<0.05)。

仔姜经贮藏后挥发性物质的种类变化很大(见表1)，在贮藏过程中会出现一些新的物质，例如α-水芹烯在新鲜样品中未检测到，但在贮藏10，20 d后均检测到，3-崖柏烯、环庚烯、榄香烯等在新鲜样品中未检测到，但在仔姜贮藏10 d时均检测到。例如4-乙基邻二甲苯、间异丙基甲苯、2，4，6-辛三烯、α-衣兰油烯、反式角鲨烯、香橙烯、L-香芹醇、甲基壬基甲酮等在新鲜样品中均有检测到，但在贮藏过程中均未检测到。这可能跟仔姜在贮藏过程中发生一系列的生理变化有关，在适宜的贮藏温度下，脂氧合酶(LOX)、氢过氧化物裂解酶(HPL)、乙醇脱氢酶(ADH)和醇酰基转移酶(AAT)这类与脂肪酸含量有关的酶活性降低，进而抑制采后果实通过脂肪酸代谢途径合成一些挥发性物质[16]35-48。仔姜在贮藏过程中有22种挥发性成分在贮藏过程中一直存在，烃类物质有11种分别为左旋-α-蒎烯、莰烯、β-烯蒎烯、罗勒烯、萜品烯、2，6-二甲基-2，6-辛二烯、γ-榄香烯、反-β-金合欢烯、γ-衣兰油烯、α-金合欢烯、别香橙烯；醇类物质有8种，分别为反式-橙花叔醇、1-辛醇、芳樟醇、2-茨醇、α-松油醇、香茅醇、香叶醇、一桉叶醇；醛类物质有3种，分别为(Z)-3，7-二甲基-2，6-辛二烯醛、香茅醛、柠檬醛。在这22种成分中有9种含量与贮藏时间呈正相关。

2.2 仔姜在贮藏过程中挥发性成分的动态变化

仔姜在贮藏20 d后，有10种成分的含量显著性上升，见图1、2。在贮藏到30 d时这10种成分的含量分别是新鲜样品的5.09，7.89，6.73，10.48，153.75，11.11，8.21，11.73，24.96，14.65倍。出现这种现象可能是仔姜贮藏20 d 后发生严重老化导致的[10]。该研究结果与汪丽莎等[12]研究的仔姜与老姜中挥发性风味成分的比较一致即老姜中这10种成分含量比仔姜中明显高出很多。

新鲜仔姜中共鉴定出51种挥发性成分，其中烃类27种、醇类13种、酮类1种、醛类3种、醚类7种；经贮藏10 d 后子姜中检测出49种挥发性成分，烃类29种、醇类11种、酮类0种、醛类4种、醚类5种；贮藏20 d后检测出45种挥发性成分，其中烃类26种、醇类9种、酮类0种、醛类4种、醚类6种；贮藏30 d时检测出43种挥发性成分，烃类24种、醇类11种、酮类0种、醛类4种、醚类4种，见图3。

由图3可以看出，仔姜在贮藏过程中挥发性成分种类最多的为烃类，其次为醇类、醚类、醛类、酮类很少，且挥发性成分的种类与仔姜的贮藏时间呈负相关。

图1 仔姜在贮藏过程中几种挥发性成分的动态变化

Figure 1 Dynamic changes of several volatile compon-ents in baby ginger during storage

图2 仔姜在贮藏过程中柠檬醛含量的动态变化Figure 2 Dynamic changes of citral content in baby ginger during storage

仔姜在贮藏过程中，前20 d各类挥发性成分总量差异不大，且烃类物质的含量在前20 d是仔姜中挥发性组分最高的一类物质见图4，在0，10，20 d烃类物质的含量分别占仔姜挥发性组分的41.33%，50.39%，67.17%。在贮藏30 d时，烃类物质在所有挥发性组分中是含量最高的，但是在仔姜贮藏到30 d时，烃类物质的含量与前20 d相比显著增加，但是在30 d时，烃类物质的含量占总挥发性成分的47.26%，这是由于仔姜在贮藏30 d时醇类物质含量与醛类物质含量都显著增加导致的。酯类挥发性成分总含量与仔姜总挥发性含量的比值前10 d与后20 d相比出现显著性差异，分别为28.12%，22.49%，1.34%，1.70%。该结果与汪莉莎等[12]的研究结果一致。由图4可以看出，仔姜贮藏30 d后，烃类、醛类挥发性物质的含量显著高于前20 d。由于醇类、酯类物质不稳定易转化为烃类及醛类物质，因而在仔姜贮藏过程中烃类，醛类挥发性物质的含量升高[17]。醇类物质含量在贮藏过程中与新鲜样品出现显著性的差异，是由于在仔姜适宜温度的贮藏条件下可以抑制醇类物质的生成，延缓果疏异味的产生[16] 31-32。

图3 仔姜在贮藏过程中各类挥发性成分的数量

Figure 3 The number of volatile components belonging to different chemical classes in baby ginger during storage

不同字母表示差异显著(P<0.05)图4 仔姜贮藏过程中各类挥发性成分的组成Figure 4 Contents of various classes of volatile components in ginger during storage

3 结论

本试验条件下贮藏的仔姜，共检测到77种挥发性物质，不同贮藏时期的仔姜烃类物质种类最多，烃类物质含量均占总量的40%以上；在贮藏过程中挥发性风味物质种类明显下降(贮藏30 d时，仅检测到43种)，大多数挥发性物质在贮藏的过程中含量降低，然有10种挥发性成分(左旋-α-蒎烯、莰烯、2，6-辛二烯，2，6-二甲基、反-β-金合欢烯、别香橙烯、2-茨醇、α-松油醇、香茅醇、香茅醛、柠檬醛)随着贮藏时间的延长逐渐增加，仔姜贮藏20 d后这些物质含量显著升高，汪莉莎等[12]采用顶空固相微萃取—气相色谱—质谱联用法分析仔姜与老姜的挥发性成分，研究结果表明老姜中左旋-α-蒎烯、莰烯、2，6-辛二烯，2，6-二甲基、反-β-金合欢烯、别香橙烯、2-茨醇、α-松油醇、香茅醇、香茅醛、柠檬醛含量远高于仔姜。因此，结合本试验的结果和前人的研究可得出上述10种成分是仔姜贮藏过程衰老的特征物质。