不同干燥方式对冬笋挥发性成分的影响

耿想，姚曦，陈晨，荀航，汤锋

(国际竹藤中心,国家林业和草原局/北京市共建竹藤科学与技术重点实验室，北京，100102)

竹笋又称竹芽、鞭笋，是禾本科竹亚科多种植物嫩芽的总称。我国竹资源十分丰富，竹笋主要产于福建、浙江、江西、湖南、云南、四川等南方地区，可食用竹笋有200多种，品质优良的约50多种[1]。鲜竹笋颜色是奶油黄色，其肉质鲜美、质嫩气香，富含膳食纤维、蛋白质、多种氨基酸、维生素和各种矿物质等[2]，有着低脂肪、低糖、多纤维的特点。研究表明竹笋可以促进肠道消化、降低胆固醇、排毒防便秘、抗衰老、抗氧化、调节血脂血糖[3-6]等，但竹笋含水量较高且有较强的季节性和区域性的限制，采后鲜竹笋易失水、肉质纤维易老化腐败[7-8]，不耐贮藏。

干燥是保存果蔬的一种有效方法，通过脱水的方式防止微生物腐败，延长保质期，且减少果蔬的体积，降低运输和贮藏成本，提高果蔬的附加值[9]。目前，国内外对竹笋等果蔬的干燥方法主要包括自然晾干、热风干燥、热泵干燥、真空冷冻干燥及微波干燥，以及多种方式组合使用等[10]。另外，关于竹笋的干燥研究主要集中在干燥工艺优化以及干燥方法对竹笋色泽、质构和营养成分的影响[11-14]，而对干燥后的竹笋干制品的风味成分的研究报道鲜少，风味也是评价产品品质的重要指标之一，风味会直接影响消费者对干制品的接受性。本研究采用顶空固相微萃取技术(headspace-solid phasew micnoextration,HS-SPME)提取鲜冬笋及冬笋干制品的挥发性成分，同时基于气相色谱-质谱联用(GC-MS)技术比较分析鲜冬笋和其干制品的挥发性成分，揭示干燥后冬笋挥发性风味成分的变化，为冬笋干制品的挥发性风味品质评价提供实验数据参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

冬笋，古田优农生态农业有限公司，挑选长度为15～20 cm，底部直径为5～8 cm，大小基本一致、质量在300～500 g左右，无明显损伤和病虫害的健康冬笋作为实验材料；柠檬酸，上海源叶生物科技有限公司。

1.2 仪器与设备

Agilent 6890 N/5973i型气相色谱-质谱联用仪，美国Agilent公司；50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取头，美国Supelco公司；Cascada AN实验室超纯水系统，美国Pall公司；META FOX型切片机，宁波市海曙永进机械有限公司；DHG-9140A型电热鼓风干燥箱，上海一恒科学仪器有限公司；CB0-GF3V型微波炉，广东格兰仕微波电器制造有限公司；LABCONCO型真空冷冻干燥机，美国LABCONCO公司。

1.3 实验方法

1.3.1 冬笋的预处理

根据参考文献[15]并通过切片机的仪器参数设置冬笋的切片规格，将冬笋切成厚0.3 cm，0.2%直径3.5 cm的圆片，称取约100 g的冬笋圆片，放入0.2%(质量分数)柠檬酸护色液中浸泡15 min，料液比1∶4，再用蒸馏水将护色液清洗干净。

1.3.2 冬笋的干燥方式

真空冷冻干燥参考刘翔等[16]的方法且根据实验室的仪器参数稍加调整：冷肼温度-80 ℃，真空度22 kPa，时间48 h，最终含水量为16.80%。热风干燥参考姚荷等[15]的方法并稍作调整：55 ℃条件下干燥6 h，最终含水量为14.27%。微波干燥根据前期实验优化的方法：先于200 W干燥22 min，间歇1 min，然后为避免笋片焦化，干燥1 min，间歇1 min，此操作反复进行5次，最后干燥0.5 min，间歇1 min，此操作进行3次，最终含水量为13.45%。将3种冬笋干制品装入自封袋中，置于干燥器中，室温(22～25 ℃)贮藏，及时测定鲜冬笋和其干制品的挥发性成分，挥发性成分检测实验在3～4 d内完成。

1.3.3 挥发性成分的测定方法

参照CHUNG等[17]方法并稍微修改。样品制备：采用固相微萃取法。将3 g鲜笋和干燥好的冬笋样品放入22 mL的样品瓶中，于4 ℃下放置12 h，取出之后，在常温放置15 min，将其置于37 ℃的水浴锅中水浴30 min，将SPME萃取针插入样品瓶上部，推出萃取纤维，提取、富集40 min。提取前，将2 cm、50/30 μm的SPME纤维在250 ℃下烘烤过夜。气相色谱条件：色谱柱为HP-5MS毛细管柱(30 m×250 μm，0.25 μm)，进样口温度225 ℃，程序升温为40 ℃保持5 min，以速率8 ℃/min升至250 ℃，保持5 min。质谱条件：离子化方式EI，电子能量70 eV，离子源温度280 ℃，四级杆温度150 ℃，扫描模式为全扫描，质量范围m/z：33～350 amu，载气为氮气，流速0.96 mL/min，调谐文件为标准调谐。

1.4 质谱图分析

由GC-MS分析得到的质谱数据通过在NIST2002质谱库中进行检索，筛选出匹配度≥80%的化合物，结合相关的文献报道和人工谱图解析对各个化合物进行定性。同时用峰面积归一化法计算各成分的相对含量。

2 结果与分析

2.1 冬笋挥发性成分的分析

对鲜冬笋及冬笋干制品进行风味分析，所得GC-MS总离子图见图1。

由表1可知，共鉴定出52种挥发性成分，其中醛类14种，酯类7种，醇类5种，酮类6种，醚类1种，烷烃类6种，芳香烃6种，酚类1种，杂环化合物3种，其他类3种，含量最高的成分为正己醛，在鲜冬笋和3种干制品中分别占9.02%、8.39%、23.40%和26.92%。

在鲜冬笋中检测出正己醛(青草味)、庚醛(果子香味)、苯甲醛(巧克力甜味)、壬醛(玫瑰、柑橘香气)、反-2-辛烯醛(黄瓜味)等11种醛类化合物，其中，正己醛的相对含量最高，为9.02%。冬笋经过热风干燥及微波干燥后，正己醛的相对含量分别增加了1.98倍和1.59倍。正己醛是由脂肪酸代谢产成的，天然存在于许多水果和蔬菜中[18]。在鲜冬笋中无检测到异戊醛，这与ZHENG等[19]采用GC-MS技术检测且比较鲜笋和腌制笋的挥发性成分时出现了类似的结果，另外也未检测到异丁醛、2-甲基丁醛，3种干制品共有这3种成分，2-甲基丁醛具有可可和咖啡香气[20]。在3种干制品中检测出赋予食品柠檬、橙子香气的柠檬烯[21]。真空冷冻干燥制得的冬笋干制品检测出1种酯类化合物-乙酸乙酯，相对含量为0.34%，乙酸乙酯有一种醚香、微带果香的酒香味[20]；另2种冬笋干制品主要酯类化合物为乙酸乙烯酯，相对含量分别为11.08%、1.90%；微波干燥制得的冬笋干制品检测出特有的1-戊醇(0.57%)和2,6-二甲基吡嗪(0.37%)，1-戊醇是一种典型的不良气味[21]，具有烤香味的2，6-二甲基吡嗪可能是在不断的微波高温加热下，笋体内部分子发生美拉德反应所产生[22]。

2.2 冬笋挥发性成分种类及相对含量分析

由表2可知，鲜冬笋共鉴定出31种挥发性成分，其主要为醛类化合物(11种)，这与NAKANISHI等[23]测定毛竹笋的挥发性成分结果类似，相对含量为14.58%。真空冷冻干燥制得的冬笋干制品的挥发性成分种类为12种，其相对含量略低于鲜冬笋的相对含量的一半，为24.84%，原因可能是冬笋长时间处在低压的环境下，沸点较低的物质(酯类、烃类)会挥发损失，另外，在低温条件下又难以发生化学反应，产生新的风味成分[24]，其中，醛类化合物种类数量减少，为4种，其相对含量增加了43.07%。热风干燥和微波干燥制得的冬笋干制品挥发性成分种类数量几乎无变化，相对含量都有所增加，分别增加了43.20%和28.98%，虽然由于温度较高，会导致一些沸点低的酯类、烃类等物质挥发损失，但因为在不断加热的过程中，脂质发生分解及其糖类物质和氨基酸发生了美拉德反应，产生了新的风味物质[24]。热风干燥和微波干燥的冬笋干制品的主要挥发性成分为醛类化合物，相对含量分别增加了1.91倍和1.85倍，可能是来自脂肪酸的氧化和氨基酸的降解，对冬笋干制品的风味起主要贡献作用[25]。

a-鲜冬笋；b-真空冷冻干燥；c-热风干燥；d-微波干燥图1 鲜冬笋及不同干燥方式制得的冬笋干制品总离子图Fig.1 Total ion current chromatogram of volatile compounds from fresh bamboo shoots and samples handled with different drying methods

表1 鲜冬笋及不同干燥方式制得的冬笋干制品的挥发性成分及其相对含量Table 1 Volatile components and relative contents of fresh bamboo shoots and samples handled by different drying methods

续表1

表2 鲜冬笋及不同干燥方式制得的冬笋干制品挥发性成分种类及其相对含量Table 2 Types and relative contents of volatile components in fresh bamboo shoots and samples handled by different drying methods

3 结论与讨论

在鲜冬笋中没有检测到异丁醛、异戊醛和2-甲基丁醛，而3种干制品中含有这3种成分，刘含龙等[26]比较不同干燥方式对草菇切片品质的影响时在鲜样中未检测到2-甲基丁醛，但热风干燥、冰温真空干燥、真空干燥和真空冷冻干燥中检测出2-甲基丁醛，在其他文献[25,20]中也出现了其他醛类物质在鲜样中未检测到的情况，然而却在真空冷冻干燥的干制品中检测到，但都没有做具体解释，本实验也出现了类似的结果，原因有待进一步研究。真空冷冻干燥的冬笋干制品的的挥发性成分明显减少。另2种冬笋干制品的风味成分种类数几乎没变。理论上，真空冷冻干燥应保留挥发性成分最多，具体原因有待进一步研究。但此结果并不能确定哪一种方式干燥竹笋较好，确保选择适宜干燥竹笋的方式，还需结合其他指标(色泽、质构、复水能力、营养成分)来综合判断。本研究为冬笋和在春季大批量集中上市的春笋干制品风味品质的评价提供数据参考，且为竹笋选择适合的干燥方法以便其贮藏或后续加工提供数据支撑。

本文采用HS-SPME-GC-MS技术在鲜冬笋及其3种干制品中共检测出52种挥发性成分。在鲜冬笋中共检测出31种挥发性成分，醛类为主要挥发性成分，关键挥发性成分为正己醛(9.02%)。经过真空冷冻干燥、热风干燥和微波干燥加工后，分别检测出12、30和33种挥发性成分，醛类仍为主要的挥发性成分，相对含量分别为增加了43.07%、1.91倍和1.85倍，关键的挥发性成分为正己醛、异戊醛、2-甲基丁醛，在3种 冬笋干制品中正己醛的含量最高，含量分别为8.39%、23.40%和26.92%。竹笋经过干燥加工后，主要的风味成分没有改变，即醛类物质。