芫根泡菜发酵过程中风味物质变化研究

张华芳，车幸轩，刘阳，吴华昌，邓静

(四川旅游学院，成都 610100)

芫根，又称莞根、蔓菁，是青藏高原一种独有的食、药、饲三用植物，其抗寒能力极强，能够在高海拔地区茁壮生长[1-3]。芫根富含蛋白质、粗纤维、钙、磷、铁和维生素等多种营养成分[4]，还有研究表明芫根的水提取物有抗衰老的作用，其根块汁具有防辐射和诱变的功效[5]。此外，芫根具有明目利湿、开胃消食、解醉醒酒、减肥等作用，还可以帮助人体抵抗疲劳，降低血脂，经常食用芫根的人与未食用的人相比，其身体健康状况会有很大的差异[6，7]。

目前，以芫根为原料加工生产的产品有十余种，该类产品富含多种维生素和微量元素，是旅游休闲及佐餐、馈赠佳品[8]。现阶段，国内学者对芫根的研究大多集中于其营养价值和功效等方面，而以芫根作为主要原料，结合四川泡菜技术对新鲜芫根进行腌制发酵，进而制作芫根泡菜的研究未见报道。因此，本研究以川西高原藏区的新鲜芫根制作芫根泡菜，并对芫根泡菜发酵过程中的挥发性风味物质进行检测，研究其不同腌制阶段的香气成分变化，进而探究芫根泡菜发酵过程中挥发性风味物质的变化规律，为发酵芫根泡菜的加工工艺优化和研究提供一些数据参考和理论依据，四川同时为人们的营养合理膳食提供一些科学的指导和帮助。

1 材料与方法

1.1 实验材料

1.1.1 材料来源

新鲜芫根：购于川西藏区白玉县；辣椒、白酒、姜、蒜、花椒、泡菜盐：购于成都市龙泉驿区永辉超市。

1.1.2 主要设备

BT423S型电子天平 德国赛多利斯公司；手动SPME进样器、75 μm CAR/PDMS萃取头、SQ8/Clarus 680气相色谱-质谱联用仪 美国Per-kinElmer公司。

1.2 实验方法

1.2.1 芫根泡菜的制作

新鲜芫根10 kg、红辣椒500 g、白酒100 mL、姜50 g、蒜50 g、花椒2 g、盐700 g，按照许雅楠等[9]关于四川泡菜的制作工艺腌制芫根泡菜。

1.2.2 芫根泡菜的感官鉴评

取适量芫根泡菜于白色盘子中，将其发放给品评员，对芫根泡菜从外观、气味、滋味和口感方面进行评定，实验人员按照感官鉴赏评分标准对样品进行独立评分、记录等操作，芫根泡菜成品感官评分标准见表1。

表1 芫根泡菜成品感官评分标准Table 1 The sensory evaluation standards for Brassica rapa pickles

1.2.3 GC-MS检测

顶空条件[10]：取3 g芫根泡菜，剪碎，放入15 mL顶空样品中，于70 ℃水浴中平衡5 min后，将老化后的萃取头插入样品瓶顶空部分进行萃取，顶空吸附30 min后，将萃取头取出样品并插入GC进样口，同时启动仪器采集数据，解吸5 min。

GC条件：进样口温度：250 ℃；色谱柱：Elite-5MS(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；升温程序：起始温度40 ℃，保持1 min，以5 ℃/min升至170 ℃，保持1 min，然后以15 ℃/min升至250 ℃，保持1 min。载气：氦气(99.9999%)，流速1 mL/min，分流比5∶1。

MS条件：EI离子源，电子轰击能量为70 eV，离子源温度230 ℃；全扫描；质量扫描范围：35～400 m/z；扫描延迟1 min；标准调谐文件。将质谱检测到的数据与标准质谱库(NIST 2011)对照，正反匹配度均大于700，并比对相关文献进行挥发性物质的定性。

1.2.4 数据处理

感官数据处理：每一个指标得分均取10位品评员的平均分；GC-MS数据分析：实验数据处理由GC-MS数据分析软件系统完成，未知化合物经计算机检索，同时与NIST谱库和RTLPEST谱库相匹配。

2 结果与分析

2.1 感官结果分析

感官检验人员根据芫根泡菜成品感官评分标准对腌制过程中的芫根进行品质评价，芫根泡菜感官鉴评结果见表2。

表2 芫根泡菜感官鉴评结果Table 2 The sensory evaluation results of Brassica rapa pickles

由表2可知，芫根泡菜样品的感官评价总分随着腌制时间的增加呈现出先升高后降低的趋势，腌制时间为14 d左右时，得到的芫根泡菜的总体口感较好；随着腌制时间的增加，样品颜色由原来的白色逐渐加深至褐色，样品的外观得分随腌制时间的增加而缓慢降低；泡菜汤汁得分变化很大，随着腌制的进行，汤汁逐渐由清亮到浑浊。

此外，随着腌制时间的加长，样品的气味单项评分呈先上升后下降的趋势，但降低阶段的最低分值大于开始腌制时的值。从口感来说，腌制时间越长，样品的硬度就会降低。同时，样品的脆度与柔软度随着腌制时间的增加也相应地发生了一些变化，只是变化不太明显。在芫根腌制的整个过程中，样品的滋味没有发生很大的变化，样品的酸咸味适宜，苦涩味也几乎感受不到。

2.2 GC-MS结果分析

2.2.1 总离子流图

本次实验采用GC-MS对新鲜芫根、腌制7，14，21，28 d的芫根中挥发性风味物质进行检测分析，得到样品的总离子流图，见图1～图5。

图1 新鲜芫根的总离子流图Fig.1 Total ion chromatograms of fresh Brassica rapa

图2 腌制7 d芫根的总离子流图Fig.2 Total ion chromatograms of Brassica rapa pickeld for 7 days

图3 腌制14 d芫根的总离子流图Fig.3 Total ion chromatograms of Brassica rapa pickeld for 14 days

图4 腌制21 d芫根的总离子流图Fig.4 Total ion chromatograms of Brassica rapa pickeld for 21 days

图5 腌制28 d芫根的总离子流图Fig.5 Total ion chromatograms of Brassica rapa pickeld for 28 days

2.2.2 GC-MS测定分析

对总离子流图中各数据进行分析，新鲜芫根、腌制7，14，21，28 d的芫根中挥发性风味成分及相对含量见表3，挥发性物质种类的分析见图6，相对含量的分析见图7。

表3 芫根腌制过程中挥发性香气成分分析Table 3 Analysis of volatile aroma components in the pickling process of Brassica rapa

续 表

续 表

续 表

注：“-”表示未检测到；“1”表示新鲜芫根，“2～5”表示腌制7，14，21，28 d的芫根。

图6 芫根腌制过程中挥发性物质种类Fig.6 The types of volatile substances in the pickling process of Brassica rapa

图7 芫根腌制过程中挥发性物质相对含量Fig.7 The relative content of volatile substances in the pickling process of Brassica rapa

由表3、图6和图7可知，不同发酵阶段的芫根，其挥发性风味物质的种类和含量差异显著。从新鲜芫根、腌制7，14，21，28 d的芫根样品中分别检测出51，26，26，23，26种挥发性风味物质，合计92种化合物，其中酯类24种、醇类12种、烃类21种、醛类6种、腈类3种、酸类4种和其他类22种。5个阶段共有的挥发性风味物质有7种，分别是乙酸乙酯、3-丁烯基异硫氰酸酯、苯乙醇、α-松油醇、β-蒎烯、d-柠檬烯、苯丙腈。

2.2.3 芫根腌制过程中挥发性成分分析

2.2.3.1 酯类化合物

5个样品中分别检测到的酯类物质有12种(含量为23.9% )、6种(含量为17.97%)、6种(含量为39.17%)、7种(含量为40.56%)和7种(含量为35.44%)。在所有的酯类物质中，乙酸乙酯、3-丁烯基异硫氰酸酯、2-苯基乙基异硫代氰酸酯、异硫氰酸-2-苯乙酯、2-氨基苯甲酸-3,7-二甲基-1,6-辛二烯-3-醇酯的含量较高。在腌制21 d左右时，醇类物质含量达到最高，这可能是芫根在腌制过程中产生的醇类物质和酸类物质发生酯化反应产生了大量酯类物质的原因。在有机酸或氨基酸与发酵中的酒精产生酯化反应时，能生成乳酸乙酯、乙酸乙酯、氨基丙酸乙酯等酯类物质[11]。

2.2.3.2 醇类化合物

5个样品中分别检测到的醇类物质有5种(含量为8.28% )、7种(含量为42.61%)、4种(含量为6.63%)、7种(含量为34.40%)、8种(含量为29.48%)。在检测到的所有醇类物质中乙醇含量较高，含量在腌制21 d时达到最高，含量第二高的是芳樟醇，在新鲜芫根中含量达到了20.86%。

2.2.3.3 烃类化合物

烃类物质主要来自脂肪酸烷氧自由基的均裂[12]，各个阶段测得的烷烃含量变化较大，烯烃类物质在前几个阶段的变化很明显，从数量上来看，许多烯烃物质均只在新鲜芫根中出现，可能是在腌制过程中被氧化了。其中d-柠檬烯的含量最高，且在每个样品中均有出现，d-柠檬烯具有新鲜橙子的香气。β-蒎烯的含量仅次于d-柠檬烯，同样在每种样品中均被检测出。

2.2.3.4 醛类化合物

醛类主要来源于脂肪氧化、降解以及氨基酸的Strecker降解反应[13]。在整个芫根腌制过程中共检测到6种醛类物质，在所有醛类中含量最高的是壬醛，在样品3中达到了3.12%，但在样品4中并没有被检测到。其次含量较高的是乙醛，其他的醛类物质均有出现，但只出现在某一样品中，且其含量都未超过1%。

2.2.3.5 酸类物质

由表3可知，随着腌制时间的加长，酸类物质的含量和种类都增加了。新鲜芫根中未检测到酸类物质，样品2、样品3和样品4中均检测到1种酸类物质，且含量都小于1%，在样品5中检测到3种酸类物质，其中含量最高的是乙酸，含量达到了11.80%。

2.2.3.6 腈类物质

在芫根腌制的过程中共检测到3种腈类物质，其中仅样品2检测到1种物质，其余均检测出2种。在所有的腈类化合物中，其含量总体呈先增加后降低的趋势，含量相对较高的是苯丙腈。

2.2.3.7 其他物质

醚类物质在种类和数量上都有很大的差异且变化很明显。在新鲜芫根中只检测到茴香脑1种醚类物质，在样品3中检测到4种，在其他样品中均未检测到醚类化合物。 所有的酮类物质都只出现在某一个阶段，其中新鲜芫根中的酮类物质数量最多，有4种，总含量为4.69%，在样品3和样品4中均检测到1种酮类物质，且含量都小于1%，在样品1和样品5中均未检测到酮类物质。其他物质一共检测到了22种，除了烯丙基二硫、邻-异丙基苯2种物质在某两个样品中被检测到，其余所有物质均只在某一个样品中被检测到，且含量变化很明显，含量最高的是样品3中检测到的二烯丙基二硫醚，含量为24.65%。

3 结论

通过感官评定发现，芫根泡菜样品的感官评价总分随着腌制时间的增加呈现出先升高后降低的趋势，腌制时间为14 d时样品感官评价有最高分，腌制时间为28 d时样品感官评价总分最低。随着腌制时间的增加，样品颜色由原来的白色逐渐加深至褐色，汤汁逐渐由清亮到浑浊，最后表面有一层霉花，腌制时间越长，样品的硬度就会越低。腌制时间为14 d左右时，得到的芫根泡菜的总体口感和品质较好。

此次使用GC-MS在芫根腌制过程中共检测到92种挥发性风味物质，主要为酯类、烃类、醇类、醛类、酸类、腈类和其他类。本次实验从新鲜芫根、腌制7，14，21，28 d的芫根中分别检测到51，26，26，23，26种挥发性风味物质。 其中，在这5个不同的腌制阶段共有的挥发性风味物质有7种，分别是乙酸乙酯、3-丁烯基异硫氰酸酯、苯乙醇、α-松油醇、β-蒎烯、d-柠檬烯、苯丙腈。从腌制到成熟，酯类物质含量呈先增加后降低的趋势，与新鲜芫根相比，酯类物质含量增加，醇类物质明显增加，腈类物质含量增加，酸类物质明显增加，烃类物质含量下降，醛类物质含量下降，其他类物质含量减少。

芫根风味物质研究是一个长久的过程，本次试验采用气相色谱-质谱联用技术和感官评定方法，对芫根腌制过程中风味物质的变化做了研究，不同腌制时间所得到的数据都会有一定的差异性。本次实验的数据和结论，为发酵芫根泡菜加工工艺的优化和进一步研究提供一些数据参考和理论依据，同时为芫根以及其他食品的风味物质研究提供一定的数据支持和理论依据。