自然發(fā)酵與人工接種發(fā)酵湖南芥菜的揮發(fā)性風(fēng)味組分和品質(zhì)分析

侯愛香，王一淇，黃 晴，李宗軍*

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，湖南 長沙 410128）

泡菜作為傳統(tǒng)的發(fā)酵食品，因其特殊的風(fēng)味和品質(zhì)在中國流傳了幾千年。傳統(tǒng)泡菜是以新鮮果蔬為原料，主要利用果蔬原料本身所含的酵母菌、乳酸菌等野生菌群，通過自然厭氧發(fā)酵工藝賦予果蔬特殊風(fēng)味的一類發(fā)酵食品[1-2]。發(fā)酵芥菜是具有中國地域特色的一種食品，長期以來作為日常佐餐食品深受人們喜愛，市場需求量非常大。傳統(tǒng)的自然發(fā)酵工藝具有許多不易控制的因素，如雜菌的繁殖、亞硝酸鹽的產(chǎn)生、食鹽濃度過高以及加工過程中的其他污染等，風(fēng)味品質(zhì)難以保證。為實現(xiàn)泡菜的工業(yè)化生產(chǎn)，保證泡菜的風(fēng)味品質(zhì)，制備低鹽、低亞硝酸鹽、高品質(zhì)、好風(fēng)味的產(chǎn)品，人工接種發(fā)酵越來越受到關(guān)注[3-8]。

本實驗在芥菜自然發(fā)酵過程中菌相變化規(guī)律的基礎(chǔ)上，從自然發(fā)酵芥菜中篩選出植物乳桿菌（Lactobacillus plantarum）、戊糖片球菌（Pediococcu pentosaceus）和腸系膜明串珠菌R2（Leucofiostoc mesenteroides），將凍干發(fā)酵劑重新投入到新鮮芥菜中制備人工接種發(fā)酵芥菜，對比自然發(fā)酵芥菜與人工接種發(fā)酵芥菜樣品的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)、感官品質(zhì)變化。采用固相微萃取結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（solid phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry，SPME-GC-MS）技術(shù)對不同發(fā)酵芥菜樣品的揮發(fā)性風(fēng)味組分進行分析，并結(jié)合泡菜品質(zhì)的柵欄因子亞硝酸鹽含量、pH值以及感官評價分析發(fā)酵芥菜揮發(fā)性風(fēng)味組分與感官品質(zhì)之間存在的關(guān)系，在此基礎(chǔ)上對重要風(fēng)味組分的可能來源及其對泡菜特殊風(fēng)味的貢獻特征進行討論，旨在為人工接種發(fā)酵芥菜的大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)提供一定科學(xué)理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

鮮芥菜：湖南省華容縣芥菜基地。

人工發(fā)酵發(fā)酵劑：植物乳桿菌（L. plantarum）和戊糖片球菌（P. pentosaceus）組合（簡稱A+6發(fā)酵劑），活菌數(shù)為1.0×1012CFU/mL；腸系膜明串珠菌（L. mesenteroides）R2發(fā)酵劑，活菌數(shù)3.2×1013CFU/mL，均為湖南自然發(fā)酵芥菜中篩選所得菌種，為本實驗室自制的直投式凍干發(fā)酵劑。

亞鐵氰化鉀、乙酸鋅、硼砂、對氨基苯磺酸、鹽酸萘乙二胺、亞硝酸鈉 國藥集團化學(xué)試劑有限公司；亞硝酸鈉標準溶液：準確稱取0.100 0 g亞硝酸鈉于110～120 ℃干燥至質(zhì)量恒定，加水溶解移入500 mL容量瓶中，加水稀釋至刻度，混勻。亞硝酸鈉標準使用液：吸取亞硝酸鈉標準溶液5.00 mL，置于200 mL容量瓶中，加水稀釋至刻度。

1.2 儀器與設(shè)備

PB-10型精密pH計 德國Sartorius公司；UV-2550紫外分光光度計 日本島津公司；SPME裝置手柄、固定搭載裝置50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取頭 美國Supelco公司；7890B-5975C GC-MS聯(lián)用儀 美國Agilent公司。

1.3 方法

1.3.1 發(fā)酵芥菜的制作

控溫人工接種發(fā)酵：芥菜切塊稱質(zhì)量→裝壇、壓實→加入質(zhì)量分數(shù)6%食鹽→以蔬菜質(zhì)量的0.04%加入直投式發(fā)酵劑→蓋蓋、加水密封→25 ℃控溫發(fā)酵56 d（本實驗室恒溫箱中進行）。

控溫自然發(fā)酵：芥菜切塊稱質(zhì)量→裝壇、壓實→加入質(zhì)量分數(shù)6%食鹽→蓋蓋、加水密封→25 ℃控溫發(fā)酵56 d（本實驗室恒溫箱中進行）。

大池室溫完全自然發(fā)酵：芥菜切塊稱質(zhì)量→入池→加入質(zhì)量分數(shù)14%食鹽→蓋蓋壓實→室溫發(fā)酵56 d（湖南省華容縣芥菜基地進行）。

通過以上工藝得出A、B、C、D四組樣品，每組樣品取3 個生物學(xué)重復(fù)樣品，檢測各項指標時，將每組樣品的生物學(xué)重復(fù)樣品混勻，測定各組的混合樣品。其中A組：添加A+6發(fā)酵劑進行控溫人工接種發(fā)酵組。B組：添加A+6和R2發(fā)酵劑進行控溫人工接種發(fā)酵組。C組：控溫自然發(fā)酵組。D組：大池室溫完全自然發(fā)酵組。

湖南省華容縣芥菜基地大池室溫完全發(fā)酵工藝所用時間為56 d，干腌食鹽添加量為14%，因此將A、B、C、D四組樣品的發(fā)酵時間統(tǒng)一為56 d，D組樣品的食鹽添加量為14%。一般濕腌法2%食鹽添加量即可使泡菜組織軟化，但質(zhì)地堅硬的芥菜需增加食鹽添加量，且適度高鹽可以抑制雜菌的生長，同時經(jīng)前期人工接種發(fā)酵芥菜工藝優(yōu)化試驗結(jié)果得出最適食鹽添加量為6%，最適發(fā)酵劑添加量為0.04%，故濕腌法制作發(fā)酵芥菜選擇6%食鹽添加量、0.04%發(fā)酵劑投放量。

1.3.2 發(fā)酵芥菜揮發(fā)性風(fēng)味組分分析

[9]的方法，分別對4 組發(fā)酵56 d后芥菜樣品進行香味組分分析。

SPME：取泡菜5 g直接置于15 mL的頂空進樣瓶中，擰緊瓶蓋。將手動SPME萃取頭插入萃取瓶中，推出纖維頭，50 ℃萃取30 min。然后抽回纖維頭，拔出萃取頭，而后插入GC-MS進樣口，將纖維頭解吸5 min，進行數(shù)據(jù)收集。

GC-MS分析：GC色譜柱為Hp-5（30 m×0.32 mm，0.25 μm）；載氣為He；載氣流量1 mL/min，不分流；進樣口溫度250 ℃；升溫程序為40 ℃保持3 min，5 ℃/min線性升溫至150 ℃，10 ℃/min線性升溫至250 ℃，然后于250 ℃保持5 min。MS條件：離子源為電子電離源，離子阱溫度220 ℃，傳輸線溫度280 ℃；掃描范圍50～1 000 u；電離電壓為70 eV；與NIST庫對照進行數(shù)據(jù)分析。

1.3.3 發(fā)酵芥菜亞硝酸鹽的測定

參考文獻[9]方法，分別測定4 組芥菜樣品的亞硝酸鹽含量。

1.3.4 發(fā)酵芥菜pH值的測定

參考文獻[6]方法，用pH計測定樣品pH值。

1.3.5 發(fā)酵芥菜感官評價

結(jié)合參考文獻[10]、[11]的方法，由10 名專業(yè)的食品化驗員對樣品的色澤形態(tài)、香氣、滋味、質(zhì)地4 個方面進行打分，評分標準和權(quán)重見表1，統(tǒng)計各項評分和總分的平均值。

1.4 數(shù)據(jù)處理

揮發(fā)性風(fēng)味組分數(shù)據(jù)處理由GC-MS工作站完成，各組分與NIST 14標準譜庫進行對照分析，匹配度不低于80%的計入結(jié)果，保留指數(shù)（retention index，RI）通過在相同色譜條件下C5～C30正構(gòu)烷烴標準品對各組分的保留時間進行計算，用匹配度及RI定性，采用峰面積歸一法計算各組分相對含量。亞硝酸鹽和pH值數(shù)據(jù)利用SPSS 19.0軟件進行統(tǒng)計學(xué)處理，組間比較采用單因素ANOVA分析，采用t檢驗，所得結(jié)果以 ±s表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同發(fā)酵處理芥菜樣品的揮發(fā)性風(fēng)味組分的測定結(jié)果

圖1 A、B、C、D四組發(fā)酵芥菜樣品揮發(fā)性成分的SPME-GC-MS總離子流圖Fig. 1 Total ion current chromatograms of volatile components in fermented mustard samples A, B, C and D by SPME-GC-MS

由圖1可知，不同發(fā)酵處理芥菜樣品中揮發(fā)性組分的出峰時間大多數(shù)均在35 min之前，A、B、C、D四組樣品其揮發(fā)性成分的最大豐度值分別為500 000、500 000、250 000和230 000，2 種人工接種發(fā)酵芥菜樣品的最大豐度值較2 種自然發(fā)酵芥菜樣品有所增加。

2.2 不同發(fā)酵處理芥菜樣品揮發(fā)性風(fēng)味組分的鑒定

表2 A、B、C、D四組發(fā)酵芥菜揮發(fā)性成分組成Table 2 Volatile composition of four fermented mustard samples

續(xù)表2

由表2可知，A、B、C、D四組發(fā)酵芥菜樣品揮發(fā)性組分共鑒定出64 種，分別為酯類、醇類、酮類、醛類、烴類、酸類、腈類、硫化物、酚類、雜環(huán)類以及其他化合物共11類。不同發(fā)酵劑、不同發(fā)酵方式獲得的芥菜樣品，其揮發(fā)性風(fēng)味成分的種類和相對含量均具有明顯不同。

A樣品總共鑒定出21 種揮發(fā)性風(fēng)味成分，總相對含量為76.03%，分別由酯類、醇類、酮類、醛類、烴類、腈類、硫化物、酚類以及雜環(huán)類化合物9 類揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)組成。其中酯類相對含量最高，達到64.54%，其次是硫化物相對含量為6.09%，之后依次為烴類（1.78%）＞醛類（1.62%）＞腈類（0.9%）＞雜環(huán)類化合物（0.46%）＞酮類（0.25%）＞酚類（0.22%）＞醇類（0.17%）。其中酯類物質(zhì)含有7 種揮發(fā)性風(fēng)味成分，以異硫氰酸烯丙酯為主，相對含量達54.39%；其次是異硫氰酸異丁酯和1-異硫代氰酸丁酯，相對含量分別為5.45%和3.21%，而其他4 種酯類物質(zhì)所占比例相對較小，均在0.5%以下。鑒定的硫化物成分單一，由二甲基三硫組成。醛類和腈類物質(zhì)也均由單一化合物組成。烴類物質(zhì)由4-甲硫基氰代丙烷、乙烷和環(huán)烷組成，各組分相對含量都很小，其中以乙烷相對含量最高為0.72%；其他類別組分含量均很少。

B樣品總共鑒定出24 種揮發(fā)性風(fēng)味成分，總相對含量為51.27%，分別由酯類、醇類、酸類、醛類、烴類、腈類、硫化物、酚類、雜環(huán)類化合物以及其他揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)10 類。其中，酯類相對含量最高，達到40.02%，其次是烴類物質(zhì)相對含量為4.65%，之后依次為其他化合物（1.78%）＞腈類（1.71%）＞雜環(huán)類化合物（1.19%）＞酚類（1.01%）＞硫化物（0.35%）＞醇類（0.22%）＞醛類（0.2%）＞酸類（0.14%）。其中酯類物質(zhì)含有8 種揮發(fā)性風(fēng)味成分，也是以異硫氰酸烯丙酯相對含量最多，達到35.53%，其次為異硫氰酸異丁酯，相對含量為2.02%，其他6 種酯類物質(zhì)相對含量均在1%以下。烴類物質(zhì)由4-甲硫基氰代丙烷和乙烷組成，相對含量分別為3.50%和1.15%。腈類、酚類分別由單一的苯代丙腈和苯酚組成，雜環(huán)類化合物由2,4-二甲基噻唑和苯并噻唑組成，其中以2,4-二甲基噻唑為主，相對含量為1.06%；其他類別各組分相對含量均很少。

C樣品總共鑒定出20 種揮發(fā)性風(fēng)味成分，總相對含量72.65%，分別由酯類、醇類、醛類、烴類、腈類、硫化物、酚類、雜環(huán)類化合物以及其他揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)9 類，無酮類和酸類物質(zhì)。其中，酯類相對含量最高，達到55.59%，其次是硫化物類相對含量為4.44%，之后依次為腈類（3.79%）＞雜環(huán)類化合物（3.75%）＞醛類（2.25%）＞醇類（1.76%）＞其他化合物（0.66%）＞烴類（0.26%）＞酚類（0.15%）。其中酯類物質(zhì)種類相對較少，含5 種揮發(fā)性風(fēng)味成分，也是以異硫氰酸烯丙酯相對含量最多，達到37.15%；其次也為異硫氰酸異丁酯，相對含量為15.91%；再次是2-甲基丁基硫代異氰酸酯，相對含量為1.73%，其他2 種酯類物質(zhì)相對含量均在0.8%以下。硫化物相對含量與A組樣品相似，由二甲基三硫單一成分組成。腈類由4-甲硫基丁腈和苯代丙腈組成，相對含量分別為2.51%和1.28%。雜環(huán)化合物由1,2-苯異硫唑類、異噻唑和3-巰基-5-甲基-1,2,4-三氮唑組成，其以異噻唑為主，相對含量為3.28%。醛類由苯甲醛和2-甲基苯甲醛組成，其以苯甲醛為主，相對含量為2.02%；其他類別各組分相對含量均很少。

D樣品揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)組成與A、B、C三組的差異明顯，總共鑒定出32 種揮發(fā)性風(fēng)味成分，總相對含量22.39%，與B組樣品相比，有酮類物質(zhì)但無含硫化合物，分別為酯類、醇類、酮類、醛類、烴類、酸類、腈類、酚類、雜環(huán)類以及其他化合物10 類，但每類相對含量都不高，其中以醇類化合物相對含量最高為5.51%，其次為腈類（5.05%），再次為酯類（3.93%），之后依次為醛類（2.44%）＞其他化合物（1.91%）＞烴類（1.59%）＞酮類（0.97%）＞酚類（0.59%）＞酸類（0.26%）＞雜環(huán)類化合物（0.14%）。32 種組分相對含量均不高，其相對含量較高的前5 種成分分別為苯代丙腈、苯甲醛、3-己烯-1-醇、4-甲硫基丁腈、異硫氰酸烯丙酯，相對含量分別為3.34%、2.44%、1.85%、1.71%、1.69%，D組樣品中其他成分的含量均較少。

2.3 不同發(fā)酵芥菜揮發(fā)性風(fēng)味組分種類的比較分析

圖2 不同組芥菜發(fā)酵樣品中揮發(fā)性風(fēng)味成分類別Fig. 2 Types of volatile flavor compounds in fermented mustards

由圖2和圖3所示，酯類、醇類、醛類、烴類、腈類、雜環(huán)類和酚類這7 類揮發(fā)性物質(zhì)是在A、B、C、D樣品中普遍存在的，其中A、B樣品的酯類物質(zhì)種類明顯比自然發(fā)酵的樣品C、D豐富，而醇類物質(zhì)則是自然發(fā)酵樣品比人工接種發(fā)酵樣品豐富。酸類物質(zhì)在A、C樣品中沒有檢測出來，在B、D樣品只有1 種酸類化合物，且相對含量也很少，分別只有0.14%和0.26%。酮類物質(zhì)在B、C樣品中沒有檢出，分別在A、D樣品中檢出2 種和3 種，但總相對含量也很低，僅為0.25%和0.97%。D組樣品不含硫化物，A樣品不含其他揮發(fā)性化合物。在A、B、C樣品中，從相對含量比較，酯類物質(zhì)是絕對優(yōu)勢的揮發(fā)性風(fēng)味成分，硫化物相對含量在A、C樣品中也較高，是非常重要的風(fēng)味物質(zhì)。D樣品的酯類物質(zhì)略低于其醇類和腈類物質(zhì)，也是重要的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)。此外烴類、醛類和雜環(huán)化合物在4 組樣品中都占一定比例，對發(fā)酵芥菜的風(fēng)味形成起到促進作用。

圖3 不同組芥菜發(fā)酵樣品中揮發(fā)性風(fēng)味成分相對含量Fig. 3 Relative contents of volatile flavor compounds in fermented mustards

2.4 不同發(fā)酵處理芥菜的亞硝酸鹽含量和pH值測定結(jié)果

發(fā)酵蔬菜樣品中亞硝酸鹽累積影響樣品的安全性，因此亞硝酸鹽含量成為發(fā)酵芥菜工藝的柵欄因子，對不同發(fā)酵處理的芥菜樣品檢測其亞硝酸含量很有必要，其檢測的標準曲線方程為Y=0.010 5X-0.001 4，R2=0.999 1。

表3 各組亞硝酸鹽含量與pH值結(jié)果Table 3 Nitrite contents and pH values of fermented mustards

由表3可知，相對于自然發(fā)酵的C、D樣品，人工接種的A、B樣品亞硝酸鹽含量明顯降低，但4 組樣品亞硝酸鹽含量都在國家安全標準20 mg/kg以下。人工接種發(fā)酵的芥菜樣品中，B樣品亞硝酸鹽含量比A樣品低，兩組樣品僅發(fā)酵菌種有差異，即B組發(fā)酵劑中多了腸系膜明串珠菌（L. mesenteroides）。自然發(fā)酵的芥菜樣品中，控溫密封發(fā)酵的C組樣品亞硝酸鹽含量比大池室溫完全自然發(fā)酵要低。同時，研究發(fā)現(xiàn)4 組發(fā)酵芥菜樣品pH值都降到了4.0以下，相對于自然發(fā)酵，人工接種的發(fā)酵芥菜樣品pH值相對較低，與亞硝酸鹽含量的規(guī)律一致，其pH值大小依次是A＜B＜C＜D。

2.5 不同發(fā)酵處理芥菜的感官評分結(jié)果

如表4所示，A、B、C三組樣品的感官評分相近，且都高于D組樣品。控溫人工接種發(fā)酵芥菜和控溫自然發(fā)酵芥菜在色澤形態(tài)、香氣、滋味和形態(tài)等方面沒有明顯差異，感官評分都較高，說明芥菜自身所有的乳酸菌和接種的植物乳桿菌（L. plantarum）、戊糖片球菌（P. pentosaceus）和腸系膜明串珠菌R2（L. mesenteroides）都在25 ℃生長良好。大池室溫完全自然發(fā)酵的D組樣品，一是室溫變化影響芥菜中乳酸菌的生長，二是露天大池發(fā)酵，雜菌容易污染芥菜，導(dǎo)致該組樣品品質(zhì)受到影響，使感官評分較低。

表4 感官評價結(jié)果Table 4 Results of sensory evaluation

3 討 論

3.1 發(fā)酵芥菜的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)分析

3.1.1 酯類物質(zhì)

酯類在人工接種發(fā)酵芥菜A、B樣品和控溫自然發(fā)酵芥菜C樣品中相對含量很高，均有40.02%以上，在大池室溫完全自然發(fā)酵芥菜D樣品中相對含量為3.93%，且每組樣品中均含有5～8 種酯類化合物。這些酯類主要是由發(fā)酵體系中原料成分、乳酸菌發(fā)酵產(chǎn)物、代謝產(chǎn)物相互作用產(chǎn)生的。一方面，乳酸菌利用原料芥菜中的葡萄糖，通過不同時期的同型乳酸發(fā)酵、異型乳酸發(fā)酵產(chǎn)生乳酸、乙醇、乙酸、二氧化碳等[12-13]。同時，泡菜中的有機酸含量豐富，主要有草酸、酒石酸、蘋果酸、乳酸、乙酸、檸檬酸、延胡索酸和琥珀酸等[14]。據(jù)報道，乳酸菌利用泡菜中檸檬酸、蘋果酸、延胡索酸等產(chǎn)生乙酸和草酰乙酸[15]。也有研究[16]發(fā)現(xiàn)乳酸菌可以利用氨基酸產(chǎn)生苯乳酸和乙酸苯酯、苯乙醇等物質(zhì)。這些都是風(fēng)味物質(zhì)，可相互之間、也可以與芥菜原料中的物質(zhì)硫氰酸酯類、萜類、芳樟醇等物質(zhì)，通過酸與醇的酯化反應(yīng)，醇與酯的交酯反應(yīng)等生成新的復(fù)雜酯類或其他風(fēng)味成分。泡菜的主體風(fēng)味物質(zhì)是由泡菜原料本身物質(zhì)和發(fā)酵微生物菌種作用的結(jié)果。據(jù)研究[17-18]，蘿卜、芥菜、甘藍泡菜中的部分硫氰酸酯類成分來自于蔬菜原料，部分來自于微生物及酶類作用，本研究結(jié)果顯示A、B、C、D四組發(fā)酵芥菜均含有一定量的硫氰酸酯類，異硫氰酸烯丙酯是4 組芥菜樣品中含量最高的硫氰酸酯類。同時，異硫氰酸酯類被認為是十字花科蔬菜及其加工樣品的特征風(fēng)味成分，具有芳香味和辛辣味，說明異硫氰酸酯類可能是湖南發(fā)酵芥菜的特征性風(fēng)味物質(zhì)。風(fēng)味物質(zhì)的呈味不僅與揮發(fā)性成分的含量有關(guān)，而且與揮發(fā)性物質(zhì)的風(fēng)味閾值有關(guān)，短鏈的酯類化合物具有極低的閾值（10-9級），感知極為靈敏，能夠賦予發(fā)酵芥菜特殊的酯香，具有較大的風(fēng)味貢獻潛力[19]。因此，盡管大池室溫完全自然發(fā)酵芥菜D樣品酯類物質(zhì)相對含量小于醇類物質(zhì)相對含量，但其閾值低，仍然為該樣品的主體特征風(fēng)味物質(zhì)。

3.1.2 醇類物質(zhì)

4 組發(fā)酵芥菜樣品的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)中都含有一定程度的醇類物質(zhì)，自然發(fā)酵芥菜樣品中的醇類物質(zhì)含量高于人工接種發(fā)酵，特別是在大池室溫完全自然發(fā)酵的D組樣品中，醇類相對含量最高達到5.51%。這些醇類物質(zhì)一方面是人工接種的發(fā)酵菌種或芥菜本身所有的乳酸菌進行異型乳酸發(fā)酵，產(chǎn)生了部分乙醇；其次，芥菜本身或者發(fā)酵環(huán)境中的酵母菌發(fā)酵產(chǎn)生了部分乙醇。這些乙醇經(jīng)過酯化、酯交換等化學(xué)反應(yīng)后還有部分剩余，或者發(fā)酵過程中在不斷產(chǎn)生新的乙醇，未及時進行酯化、酯交換等。人工接種植物乳桿菌、戊糖片球菌和腸系膜明串珠菌R2的芥菜發(fā)酵啟動早，醇類消耗快，優(yōu)勢菌抑制酵母菌等雜菌生長，所以人工發(fā)酵芥菜醇類含量相對較低。自然發(fā)酵芥菜，雜菌多，發(fā)酵啟動慢，醇類積累相對較多，酵母菌等雜菌易于生長，容易產(chǎn)生醇類。特別是D組樣品檢測出豐富的醇類物質(zhì)，多達7 種，這與徐丹萍等[13]研究的老泡菜水發(fā)酵泡菜中有豐富的庚醇、苯乙醇、3-辛醇等結(jié)果一致。醇類本身具有清香、花香等氣味，但其風(fēng)味閾值較大，含量較少情況下對泡菜的風(fēng)味影響很小。但是，醇類的存在對酯類、醛類等成分的產(chǎn)生不可或缺，也是芥菜發(fā)酵過程中不可或缺的成分。

3.1.3 醛類物質(zhì)

4 組發(fā)酵芥菜樣品中都含有一定量的苯甲醛，自然發(fā)酵芥菜樣品的相對含量高于人工接種發(fā)酵芥菜。研究表明，C8～C12的醛類具有較好的風(fēng)味[20]，苯甲醛是最常使用的芳香醛，具有特殊的杏仁氣味，普遍存在于植物中，特別是在薔薇科植物中，主要以苷的形式存在于植物的莖皮、葉或種子中，例如杏、櫻桃、月桂樹葉和桃核中。苯甲醛為國家允許使用的食品用合成香料，可用于制備香精。4 組樣品中的苯甲醛，有可能來自于芥菜植物本身。但是，醛類化合物化學(xué)性質(zhì)比較活潑，屬于不穩(wěn)定的中間體化合物，在后熟過程中易被進一步還原成相應(yīng)的酸和醇[21]。這一結(jié)論與本研究結(jié)果相符，因為自然發(fā)酵芥菜發(fā)酵啟動慢，后熟時間相對延后，其被還原的醛類物質(zhì)相對較少，因此留在樣品中的苯甲醛相對含量較人工接種發(fā)酵芥菜的多。大部分的醛類化合物閾值較低，其含量一旦超過閾值太大，就會產(chǎn)生不愉快的氣味，對發(fā)酵芥菜感官品質(zhì)產(chǎn)生不利的影響。因此，醛類物質(zhì)對泡菜風(fēng)味的形成貢獻值大，其測定與感官評定結(jié)果相符。

3.1.4 含硫風(fēng)味化合物

4 組發(fā)酵芥菜樣品只有A、B、C三組含有含硫風(fēng)味化合物——二甲基三硫化物，且硫化物相對含量與其異硫氰酸酯類相對含量呈正比。一般來說，含硫風(fēng)味化合物的形成途徑可能是以氨基酸等為前體的酶促反應(yīng)和以美拉德反應(yīng)為主的非酶反應(yīng)[22]。十字花科蔬菜的主要特征風(fēng)味物質(zhì)是異硫氰酸酯，硫糖苷經(jīng)過酶作用產(chǎn)生異硫氰酸烯丙酯、烯丙基異硫氰酸酯、4-甲硫基-3-丁烯基異硫氰酸酯和烯丙基腈。在發(fā)酵芥菜中，含硫風(fēng)味化合物主要是由前體風(fēng)味物質(zhì)經(jīng)酶促反應(yīng)轉(zhuǎn)化而來，因此，其所含的異硫氰酸烯丙酯等前體風(fēng)味物質(zhì)越多，酶促反應(yīng)生成的含硫風(fēng)味化合物也相對越多，因此在大池室溫完全自然發(fā)酵芥菜D樣品中酯類相對含量為僅為3.93%，相對含量不到A、B、C組樣品的10%，其能發(fā)生酶促反應(yīng)生成的含硫風(fēng)味化合物幾乎沒有。二甲基硫化物一般具有蔥香、蔬菜香，發(fā)酵芥菜中所含的二甲基三硫化物具有硫磺味、焦香和大蒜味，雖然相對含量比酯類物質(zhì)少很多，但其感覺閾值較低，因此對泡菜的風(fēng)味影響較大，是植物乳桿菌發(fā)酵泡菜的重要風(fēng)味成分，與陳功等[23]的研究結(jié)果相似，與其他人工發(fā)酵泡菜和韓國泡菜研究結(jié)果一致[24-26]。

3.1.5 烴類和腈類物質(zhì)

4 組發(fā)酵芥菜中均含有一定量的烴類和腈類物質(zhì)，人工接種發(fā)酵芥菜的烴類相對含量高于自然發(fā)酵樣品，但自然發(fā)酵芥菜的腈類物質(zhì)顯著高于人工接種發(fā)酵樣品。研究表明，烴類物質(zhì)一方面來自新鮮芥菜本身，如張金鳳[27]在新鮮芥菜中檢出10 種烴類物質(zhì)；另一部分主要來自脂肪酸烷氧自由基的均裂，但萜稀類化合物除外[28]。一般飽和烷烴的香氣閾值較高，賦予樣品的作用較小，但不飽和烷烴的香氣閾值較低，并具有特殊的香氣。在4 組發(fā)酵芥菜樣品中先后檢測出4-甲硫基氰代丙烷、乙烷、環(huán)烷、1-氟辛烷、羥甲基環(huán)丙烷和環(huán)辛四烯，A、B、C樣品中均為飽和烷烴，只有D樣品中含有0.21%的環(huán)辛四烯，但環(huán)辛四烯穩(wěn)定性不高，因此在發(fā)酵芥菜樣品中，烴類物質(zhì)對風(fēng)味的貢獻較小。

腈類物質(zhì)的存在也與新鮮芥菜本身有關(guān)，同時也可能與化合物水解有關(guān)。根據(jù)有關(guān)研究[29]，酯類物質(zhì)中一些物質(zhì)特別是異硫氰酸酯類會慢慢轉(zhuǎn)化為腈類風(fēng)味物質(zhì)。腈類化合物具有強烈的香氣，類似于相應(yīng)的醛，但比醛更尖辛和更強烈，因此在很多產(chǎn)品中以相應(yīng)的腈類代替醛類以增加香精的穩(wěn)定性。無機氰化氫是一種極毒物質(zhì)，但在有機氰類化合物中，除了苯乙腈稍有刺激性外，至今沒有證明表明較高分子質(zhì)量的腈類化合物具有毒性和刺激性。本實驗發(fā)酵芥菜中的腈類物質(zhì)共檢測出2 種，即苯代丙腈和4-甲硫基丁腈，均為腌菜的重要風(fēng)味化合物，此研究結(jié)果與巢雨舟[11]、袁方[30]等的研究結(jié)果相似。

3.1.6 酚類、雜環(huán)化合物

4 組發(fā)酵芥菜中均含有少量的酚類和雜環(huán)化合物。酚類物質(zhì)主要是發(fā)酵菌種作用下的代謝產(chǎn)物。本實驗發(fā)酵芥菜的酚類物質(zhì)主要是苯酚和1,2-苯二酚，研究表明苯酚的感覺閾值很高，達18 909.34 μg/kg，因此酚類物質(zhì)對發(fā)酵芥菜風(fēng)味的形成貢獻較小[31]。雜環(huán)化合物具有較低的閾值，其中吡嗪、呋喃等具有堅果香等溫和的香味，雜環(huán)化合物的存在對泡菜整體風(fēng)味的形成具有協(xié)同作用。

3.1.7 酸類物質(zhì)、酮類物質(zhì)和其他化合物

酸類、酮類和其他化合物在4 組發(fā)酵樣品中相對含量很少，有的樣品甚至不含其中的1 種或2 種，這與大多數(shù)泡菜研究結(jié)果相符[32]。酸類物質(zhì)多為有機酸，揮發(fā)性酸含量少。酮類化合物是微生物代謝產(chǎn)物，其風(fēng)味獨特，感知閾值低，具有甘草氣息，但是酮類較不穩(wěn)定，在后熟過程中可能進一步反應(yīng)形成相應(yīng)的酸和醇。其他化合物中的肼、胺都會產(chǎn)生不愉快的氣味，但在A、B、C樣品中含量均較少，集中分布在D樣品中，因此感官評定結(jié)果顯示D樣品的分值遠遠低于前3 組樣品。

3.2 發(fā)酵芥菜的感官品質(zhì)、亞硝酸鹽含量和pH值

本實驗發(fā)現(xiàn)，揮發(fā)性風(fēng)味化合物的組成對滋味和質(zhì)地影響較小，但對發(fā)酵芥菜的香氣、色澤有較大影響，從而影響了發(fā)酵芥菜總體的感官評分，在4 組發(fā)酵芥菜樣品中揮發(fā)性風(fēng)味化合物酯類相對含量高，其感官評分也較高。揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)組成與亞硝酸鹽含量、pH值大小沒有明顯的關(guān)聯(lián)。同時發(fā)現(xiàn)，pH值越低的發(fā)酵芥菜其亞硝酸鹽含量也相對較低，兩者的變化規(guī)律相同。接種發(fā)酵劑發(fā)酵的芥菜，其乳酸菌在發(fā)酵前期就成為優(yōu)勢菌種，有傳統(tǒng)發(fā)酵中早期啟動菌種，能快速降低發(fā)酵環(huán)境的pH值，可產(chǎn)生大量乳酸，抑制多種有害微生物的生長代謝，在一定程度上減少了亞硝酸鹽的產(chǎn)生，這一結(jié)果與張雁等[6]的研究結(jié)果相似。

4 結(jié) 論

發(fā)酵芥菜是中國傳統(tǒng)泡菜中較為典型的一類產(chǎn)品，也是具有湖南地域特色的一類食品。本實驗采用SPMEGC-MS法對自然發(fā)酵和接種不同發(fā)酵劑發(fā)酵湖南芥菜樣品的揮發(fā)性風(fēng)味組分進行研究，結(jié)果表明控溫人工接種發(fā)酵和控溫自然發(fā)酵芥菜其主要揮發(fā)性風(fēng)味成分較相似，而與大池室溫完全自然發(fā)酵芥菜的揮發(fā)性風(fēng)味成分相差較大，發(fā)酵芥菜的主體特征揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)硫氰酸酯類在大池室溫完全自然發(fā)酵芥菜中相對含量較少，從而也影響了另一特征揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)含硫化合物在樣品中的含量，進而影響芥菜樣品的香氣、色澤等感官品質(zhì)。因此，接種發(fā)酵菌種、控制發(fā)酵環(huán)境溫度和密閉性有利于主體特征揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的形成，提高感官品質(zhì)。結(jié)合亞硝酸鹽含量這一柵欄因子，B組樣品接種了植物乳桿菌、戊糖片球菌和腸系膜明串珠菌的芥菜亞硝酸鹽含量最低，且pH值也為最低，感官評分與A、C樣品相近，遠遠高于D組樣品，因此，B組樣品的商品性、安全性高于其他組的發(fā)酵芥菜。

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