淺談竹筍自然發(fā)酵風(fēng)味物質(zhì)變化規(guī)律范文
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摘要：為了研究竹筍發(fā)酵過程中揮發(fā)性成分動態(tài)變化，采用頂空固相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用法（HS-SPME-GC-MS）對不同發(fā)酵階段竹筍揮發(fā)性成分進行分析，并測定其相應(yīng)酸度。結(jié)果表明，竹筍在自然發(fā)酵過程中酸度呈上升趨勢，在第60天總酸含量達到最高為0.58g/100g。竹筍在不同發(fā)酵階段共檢測出揮發(fā)性物質(zhì)63種，其中酚類與酸類物質(zhì)相對含量呈現(xiàn)先增加后減少趨勢，而醇類物質(zhì)呈現(xiàn)先減少后增加的趨勢，相對含量在發(fā)酵40d時達到最低為1.53%，酯類物質(zhì)相對含量則不斷減少，在發(fā)酵60d時減少了25.96%。
關(guān)鍵詞：竹筍；自然發(fā)酵；揮發(fā)性成分；頂空固相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用法
竹筍（Bamboopropagines）是中國傳統(tǒng)佳肴，味香質(zhì)脆，有悠久的食用和栽培歷史。在農(nóng)村一般竹筍以鮮食為主，小筍一般采摘后用沸水漂燙后置于冷水浸泡自然發(fā)酵酸化炒食。酸筍一直以來作為傳統(tǒng)風(fēng)味輔料食材，未受到廣泛的關(guān)注。竹筍發(fā)酵或腌漬產(chǎn)品在長沙臭豆腐鹵水發(fā)酵[1-2]和螺獅粉[3]中都是重要配料和調(diào)味料，由于酸筍所具有的獨特風(fēng)味表明了酸筍有很大的研究空間[4]。國內(nèi)對于竹筍發(fā)酵方面文獻較少，朱照華[5]對酸筍的營養(yǎng)成分及其主要風(fēng)味物質(zhì)進行研究，特別是提到成品中相對比較活躍的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)多為酸類、醇類、酸類、醛類。李梅等[6]采用4種處理方式分析了不同處理方式對竹筍中營養(yǎng)物質(zhì)含量的影響，為竹筍發(fā)酵保鮮提供理論依據(jù)。國外主要集中在竹筍中膳食纖維、營養(yǎng)成分在發(fā)酵過程中的變化，如蛋白質(zhì)、可溶性糖、粗纖維、礦質(zhì)元素、果膠、維生素C（vitaminC，VC）、pH值等。有學(xué)者[7-8]研究表明，通過酵母、細(xì)菌或霉菌分解碳水化合物和蛋白質(zhì)而產(chǎn)生的化學(xué)變化，可用于制造和保存發(fā)酵竹筍食品，并同時保持完整的營養(yǎng)價值和增強風(fēng)味。發(fā)酵食品中獨特的微生物菌群都會增加蛋白質(zhì)、維生素和脂肪酸的含量[9-10]。MUSTAFAU等[11]研究發(fā)現(xiàn)，竹筍粉可作為營養(yǎng)豐富且便宜的來源來生產(chǎn)最優(yōu)質(zhì)的烘焙產(chǎn)品，提高了產(chǎn)品質(zhì)量中膳食纖維含量，增加了產(chǎn)品花樣及產(chǎn)品功能性。本研究應(yīng)用氣相色譜-質(zhì)譜（gaschromatography-massspectrometry，GC-MS）法[12-14]對竹筍自然發(fā)酵過程中的揮發(fā)性成分變化進行分析，獲得酸筍發(fā)酵過程中主要氣味物質(zhì)，旨在為發(fā)酵竹筍規(guī)模化生產(chǎn)加工提供理論依據(jù)。
1材料與方法
1.1材料與試劑
新鮮竹筍：市售；氫氧化鈉（分析純）：河北金諾德化工產(chǎn)品有限公司；鄰苯二甲酸氫鉀（分析純）：臨沂正衡化玻儀器有限公司。
1.2儀器與設(shè)備
GC-MS-QP2010氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀：日本島津公司；85μmPA頂空固相微萃取（headspacesolidphasemicroex-traction，HS-SPME）萃取頭：美國Supelco公司；數(shù)顯型磁力加熱攪拌器：Talboys公司；LDZX-50KBS立式壓力蒸汽滅菌鍋：上海申安醫(yī)療器械廠；LRH-250型智能生化培養(yǎng)箱：上海飛越實驗儀器有限公司；pH計：梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司。
1.3試驗方法
1.3.1樣品制備將新鮮竹筍去殼、洗凈、切成塊（1cm×1cm）后，挑選出老嫩程度相近的部分，分裝至300mL玻璃瓶中，每瓶100g；加入蒸餾水150mL，密封，置于28℃培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。每10d為一個周期，連續(xù)跟蹤60d，每個樣品3次重復(fù)，定期取樣分析檢測總酸含量和揮發(fā)性成分變化。
1.3.2主要指標(biāo)測定方法（1）酸度：參照國標(biāo)GB5009.239—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品酸度的測定》[15]。（2）揮發(fā)性成分測定樣品萃取方法：稱取2g竹筍按照1.3.1制備的樣品置于15mL樣品瓶中，磁力攪拌器60℃加熱達到平衡后，預(yù)熱20min，轉(zhuǎn)速為200r/min，插入萃取頭萃取40min（萃取纖維頭事先于270℃老化60min），上機進行GC-MS分析[16-17]。色譜條件：CD-WAX彈性石英毛細(xì)管柱（30m×0.25mm×0.25μm）；載氣為高純（99.999%）氦氣（He），氦氣的流速控制在1.0mL/min；進樣口溫度設(shè)置為240℃；不分流進樣。初始柱溫50℃，保持2min，以5℃/min升溫至200℃，保持14min，以15℃/min升溫至240℃。質(zhì)譜條件：離子源為電子電離（electronionization，EI）源，離子源溫度200℃；電子能量70eV；發(fā)射電流150μA；倍增器電壓1037V；接口溫度220℃；質(zhì)量掃描范圍45～500m/z。
1.3.3數(shù)據(jù)處理采用Excel2010軟件進行數(shù)據(jù)分析，顯著性水平為P＜0.05，每個樣品檢測均為3次重復(fù)；揮發(fā)性成分獲得數(shù)據(jù)采用美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（nationalinstituteofstandardsandtechnology，NIST）2015版本對照，相似度在80%以上為有效數(shù)據(jù)。
2結(jié)果與分析
2.1發(fā)酵過程中總酸含量測定結(jié)果
由圖1可知，竹筍在發(fā)酵過程中，總酸含量呈上升趨勢，發(fā)酵60d時最高達到0.578g/100g，分析的可能原因是乳酸菌或空氣中微生物進入發(fā)酵體系引起酸度變化，發(fā)酵時間的推進導(dǎo)致乙醇含量逐漸減少，即發(fā)酵產(chǎn)生了相關(guān)酸性成分，導(dǎo)致了樣品酸度隨發(fā)酵時間變長而提高。
2.2自然發(fā)酵竹筍的揮發(fā)性成分測定結(jié)果
對自然發(fā)酵竹筍的揮發(fā)性成分進行GC-MS分析，其揮發(fā)性風(fēng)味成分的總離子流圖見圖2，樣品中各類揮發(fā)成分的定性和相對定量結(jié)果如表1所示。由表1可知，根據(jù)相似度檢索，共鑒定出63種成分，其中醇類10種，酸類13種，酯類17種，酮類1種，醛類2種，酚類9種，烯烴類1種，醚類5種，吲哚2種。由此可知酸類、醇類和酯類物質(zhì)為主要揮發(fā)性成分。新鮮竹筍共鑒定出6種揮發(fā)性成分，相對含量為51.6%。揮發(fā)性成分少且含量低。烯丙酸乙氧乙酯和二乙二醇乙醚為主要揮發(fā)成分。發(fā)酵10d的竹筍中共鑒定出29種揮發(fā)性成分，相對含量為93.46%。主要有醇類6種（60.98%），酯類9種（18.09%），酸類5種（11.26%），酚類5種（1.82%）等。酯類物質(zhì)相對含量明顯高于其他發(fā)酵時間的樣品，其中主要酯類化合物為亞油酸甲酯（12.35%），其具有刺激性氣味，為竹筍提供一定的風(fēng)味。發(fā)酵20d的竹筍中共鑒定出26種揮發(fā)性成分，相對含量為99.99%。主要有醇類4種（53.7%），酯類有7種（2.15%），酚類5種（9.68%），酸類6種（24.06%），吲哚（9.17%）等。吲哚含量高于發(fā)酵10d的含量，其是具有強烈臭味的物質(zhì)[13]，但在極稀釋的條件下可提供一種臭香味。發(fā)酵30d竹筍中共鑒定出22種揮發(fā)性成分，相對含量為99.76%。主要有醇類5種（32.86%），酯類3種（1.56%），酚類7種（13.59%），酸類6種（51.69%）等。酸類物質(zhì)中主要為丁酸（41.86%），丁酸具有刺激性臭味，極稀溶液也有汗臭味，酸敗牛奶的臭味就是丁酸酯水解成丁酸的緣故。發(fā)酵40d的竹筍中共鑒定出28種揮發(fā)性成分，相對含量為94.69%。主要有醇類5種（1.53%），酯類7種（1.12%），酚類5種（10.07%），酸類8種（59.02%）等。發(fā)酵50d的竹筍中共鑒定出22種揮發(fā)性成分，相對含量為20.16%，主要有醇類4種（7.64%），酯類6種（2.19%），酚類5種（4.22%），酸類6種（5.21%）等。發(fā)酵60d的竹筍中共鑒定出19種揮發(fā)性成分，相對含量為99.89%。主要有醇類6種（87.73%），酯類4種（1.28%），酚類4種（3.5%），酸類4種（6.51%）等。醇類中主要化合物為乙醇（82.22%），其具有令人愉快的香味和芬芳的氣味，對發(fā)酵竹筍樣品風(fēng)味有一定作用。在發(fā)酵過程中，酚類是影響酸筍揮發(fā)性風(fēng)味的重要成分之一，也是發(fā)酵酸筍揮發(fā)性物質(zhì)成分中檢測到的含量比較高的一類物質(zhì)，主要有2-甲氧基-4-甲基苯酚、4-乙基-2-甲氧基苯酚、4-乙基苯酚、苯酚等，酚類風(fēng)味成分常會產(chǎn)生刺激性氣味和一些特殊異味，且閾值比較低，對酸筍的風(fēng)味產(chǎn)生重要影響，這與文獻[18]的研究結(jié)果一致。酮類后期發(fā)酵產(chǎn)生了3-羥基-2-丁酮，該物質(zhì)具有強烈的奶油、脂肪、白脫樣香氣，說明對樣品的氣味有一定影響。吲哚是一種具有強烈臭味的物質(zhì)，在本次試驗中發(fā)酵中期產(chǎn)生吲哚，說明該物質(zhì)在竹筍發(fā)酵過程中對其風(fēng)味有一定影響。竹筍中的風(fēng)味物質(zhì)的形成主要來源于原料、微生物發(fā)酵、生理生化反應(yīng)和酶催化反應(yīng)產(chǎn)生的滋味物質(zhì)和香氣物質(zhì)[19]。在竹筍自然發(fā)酵過程中，酒精發(fā)酵可以產(chǎn)生乙醇，醋酸發(fā)酵可以產(chǎn)生乙酸。發(fā)酵初期乙醇含量高，隨著時間的增加相對含量遞減，發(fā)酵60d的竹筍乙醇含量增加明顯，可能有酵母污染形成干擾[20]。酸類物質(zhì)的變化趨勢與醇類相反，隨著發(fā)酵時間的增加其相對含量開始增長，同樣在發(fā)酵50d開始，相對含量明顯減少，相對含量為5.21%，但酸度持續(xù)增長，可能的原因是隨著時間的延長，揮發(fā)性酸的含量降低，其他酸含量持續(xù)增加導(dǎo)致酸度增長。3結(jié)論本研究以竹筍為原料，采用GC-MS方法對竹筍自然發(fā)酵中揮發(fā)性成分進行分析，并對其總酸含量進行測定。
結(jié)果
表明，竹筍在發(fā)酵過程中，總酸含量呈上升趨勢，發(fā)酵60d時最高達到0.578g/100g。在60d發(fā)酵過程中，共鑒定出63種揮發(fā)性成分，含量最多的為醇、酯、酸；酮、雜環(huán)化合物、醚、醛比較少；相對活躍的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)多為醇類、酸類。且經(jīng)過發(fā)酵時間的增加，醇類物質(zhì)相對含量減少，酸類物質(zhì)的相對含量增加。螺螄粉中特殊味道主要由酸筍提供，其獨特風(fēng)味是竹筍在自然發(fā)酵的過程中產(chǎn)生的氣味物質(zhì)。同時，在研究過程中也發(fā)現(xiàn)，在竹筍揮發(fā)性成分中檢測出3-羥基-2-丁酮、吲哚類成分以及苯酚類物質(zhì)，這幾類物質(zhì)在臭豆腐鹵水中有大量檢出，這說明作為臭豆腐鹵水揮發(fā)性成分與竹筍存在有一定關(guān)系，但冬筍在鹵水中與其他成分共作程度需要進一步深入研究。
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作者：周杏榮 陳曉藝 蔣立文 劉成國 黃海 單位：湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)