5種蔬菜中風(fēng)味物質(zhì)成分分析

袁華偉 尹禮國(guó) 徐洲

摘要：以5種蔬菜為原料，采用固相微萃取方法提取風(fēng)味物質(zhì)，然后用氣相色譜-質(zhì)譜進(jìn)行定性定量分析其風(fēng)味物質(zhì)成分，通過對(duì)萃取溫度和時(shí)間的選擇來(lái)優(yōu)化其試驗(yàn)條件。從蘿卜（Raphanus sativus）、豇豆（Vigna unguiculata）、白菜（Brassica chinensis）、榨菜（Brassica juncea var. tumida）、蕪菁（Brassica juncea var. megarrhiza）中分別檢測(cè)到19、21、15、7、9種風(fēng)味物質(zhì)。結(jié)果表明，不同的蔬菜具有不同的風(fēng)味物質(zhì)成分，包括酯類、萜烯類、醚類、酮類和酸類等。蘿卜、豇豆、蕪菁中的主要風(fēng)味物質(zhì)分別為4-（甲硫基）-3-丁烯基異硫氰酸酯、乙酸葉醇酯、異硫氰酸苯乙酯，分別占61.14%、55.00%、56.45%;白菜、榨菜中的主要風(fēng)味物質(zhì)為異硫氰酸烯丙酯，分別占75.97%、62.00%。研究結(jié)果可為評(píng)價(jià)蔬菜的風(fēng)味提供參考，為蔬菜生產(chǎn)加工提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：固相微萃取;氣相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法;風(fēng)味物質(zhì);蔬菜

中圖分類號(hào)： TS255.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)：1002-1302（2019）01-0192-05

蔬菜與人們的生活息息相關(guān)，它不僅豐富了人們的飲食生活，更成為人們攝取營(yíng)養(yǎng)的重要途徑，也是食品加工業(yè)的原材料[1]。不同品種的蔬菜香味差異較大，蔬菜的香味可以客觀反映其成熟程度和風(fēng)味特點(diǎn)，是評(píng)價(jià)蔬菜風(fēng)味品質(zhì)的重要指標(biāo)[2]。蔬菜中的風(fēng)味物質(zhì)是由不同揮發(fā)性成分組成的混合物，主要包括酯類、醛類、酮類、醇類、萜烯類以及含硫化合物等，蔬菜散發(fā)出的香味是由其中含有的各種具有芳香氣味的化學(xué)物質(zhì)共同作用的結(jié)果[3-4]。

蔬菜的風(fēng)味物質(zhì)是影響其香氣的重要因素，目前對(duì)蔬菜風(fēng)味的研究還較少，主要是針對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)工藝和加工產(chǎn)品的風(fēng)味而進(jìn)行的[5-10]，缺乏對(duì)蔬菜風(fēng)味的品質(zhì)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，不利于蔬菜的規(guī)?；N植及加工生產(chǎn)。研究蔬菜揮發(fā)性香氣成分及主體風(fēng)味物質(zhì)，不僅可以了解蔬菜生長(zhǎng)過程的物質(zhì)代謝、生長(zhǎng)環(huán)境、施肥處理對(duì)蔬菜風(fēng)味成分種類及數(shù)量的影響，而且能夠找出影響蔬菜感官品質(zhì)的內(nèi)在因素[11]。這對(duì)提高蔬菜產(chǎn)品的質(zhì)量和確定蔬菜的加工工藝都具有十分重要的意義。

對(duì)食品風(fēng)味物質(zhì)成分的分析較為常用的方法為頂空固相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用方法[12-13]。固相微萃?。⊿PME）技術(shù)是一種新型的無(wú)溶劑樣品前處理技術(shù)，集萃取、濃縮、解吸于一體，可方便地與氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用，能快速對(duì)各種試驗(yàn)材料中揮發(fā)性成分進(jìn)行高效提取且操作簡(jiǎn)單，易與其他分析儀器聯(lián)用，是一種綠色、高效的樣品前處理技術(shù)，能夠快速、高效地進(jìn)行樣品的提取、分離和分析[14-15]。固相微萃取已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于雪里蕻[16]、韭菜[17]等不同植物樣品中香氣成分的分析。為了探索蘿卜、豇豆、白菜、榨菜、蕪菁等幾種蔬菜的獨(dú)特香氣成分，從風(fēng)味化學(xué)角度解釋其香氣成分差異，本研究使用頂空固相微萃取結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜（HS-SPME GC-MS）對(duì)5種蔬菜的香氣成分進(jìn)行提取分析和鑒定，旨在通過分析它們的主要風(fēng)味物質(zhì)，找出不同蔬菜品種中的特征香氣成分，為評(píng)價(jià)蔬菜的風(fēng)味提供參考，以及為蔬菜的生產(chǎn)加工提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

蘿卜（Raphanus sativus）、豇豆（Vigna unguiculata）、白菜（Brassica chinensis）、榨菜（Brassica juncea var. tumida）、蕪菁（Brassica juncea var. megarrhiza）均由四川省宜賓市翠屏區(qū)綠野蔬菜種植專業(yè)合作社提供。要求樣品新鮮、無(wú)腐爛變質(zhì)，運(yùn)送至實(shí)驗(yàn)室后，洗凈晾干備用。

1.2 儀器與設(shè)備

5975C-7890A氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（美國(guó)安捷倫公司）;65 μm PDMS/DVB（聚二甲基硅氧烷/二乙烯基苯）萃取頭，15 mL頂空鉗口樣品瓶，手動(dòng)SPME進(jìn)樣器（Supleco公司）;恒溫加熱磁力攪拌器78HW-1（浙江杭州儀表電機(jī)有限公司）。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 頂空固相微萃取 樣品處理：稱取2.00 g搗碎的蔬菜，放入頂空樣品瓶中，加入5 mL超純水并搖勻，放置于恒溫磁力攪拌器上，在不同溫度下水浴20 min，將萃取針放入樣品瓶中，在不同溫度條件下萃取不同的時(shí)間，然后把萃取頭退回，拔出萃取針。平衡與萃取過程中均進(jìn)行磁力攪拌，攪拌速度為100 r/min。將萃取針插入氣相色譜儀進(jìn)樣口，推出纖維頭，250 ℃熱解析5 min后，開始進(jìn)行分析，老化萃取頭 20 min 后拔出萃取針。

萃取溫度的選擇：分別在40、45、50、55、60 ℃條件下萃取，經(jīng)GC-MS檢測(cè)后通過比較色譜峰的總面積和數(shù)量確定最佳萃取溫度。

萃取時(shí)間的優(yōu)化：在最優(yōu)溫度條件下分別萃取10、15、20、25、30 min，經(jīng)GC-MS檢測(cè)后通過比較色譜峰的總面積和數(shù)量確定最佳萃取時(shí)間。

1.3.2 GC-MS檢測(cè) 色譜條件：色譜柱為HP-5MS[5% Phenyl Methyl Silox（苯基-甲基聚硅氧烷），30 m×0.25 mm，0.25 μm]彈性石英毛細(xì)管柱。初始溫度為40 ℃，保持 3 min，5 ℃/min升溫至100 ℃，3 ℃/min升溫至175 ℃，10 ℃/min 升溫至215 ℃，保持 10 min，不分流。氣化室溫度為250 ℃。

質(zhì)譜條件：電子轟擊離子源（EI），電子能量為70 eV，離子源溫度為230 ℃;接口溫度為250 ℃。質(zhì)量掃描范圍：m/z為 35～400。

1.4 定性定量分析

定性：選擇NIST 11.L質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)各色譜峰進(jìn)行定性分析，篩除匹配度小于80%的物質(zhì)，選擇匹配度最高的物質(zhì)作為定性結(jié)果。通過CAS（美國(guó)化學(xué)會(huì)的下設(shè)組織化學(xué)文摘社）號(hào)在www.ichemistry.cn網(wǎng)站上查詢中英文名稱。

定量：用峰面積歸一化法確定不同原料中各化合物的相對(duì)百分比。

2 結(jié)果與分析

2.1 頂空固相微萃取條件的優(yōu)化

2.1.1 萃取溫度的選擇 不同萃取溫度條件下5種蔬菜混合樣色譜分析結(jié)果如圖1所示。萃取溫度低于50 ℃時(shí)，色譜峰數(shù)量較少，這可能是蔬菜中的揮發(fā)性成分揮發(fā)速度慢導(dǎo)致的。萃取溫度升高時(shí)，萃取峰的數(shù)量也低于50 ℃條件下的有效峰數(shù)量，可能是溫度過高導(dǎo)致?lián)]發(fā)性物質(zhì)在萃取頭涂層中吸附量下降導(dǎo)致的。溫度對(duì)萃取頭的萃取效果有雙重影響，溫度升高時(shí)，有利于分析物在基質(zhì)中的擴(kuò)散，從而縮短萃取時(shí)間，但升高溫度也會(huì)使分析物在涂層中的分配系數(shù)降低，導(dǎo)致吸附量減小，影響萃取頭的靈敏度。在50 ℃條件下的萃取峰數(shù)量最多，色譜圖的總面積也最大，說明蔬菜的風(fēng)味物質(zhì)在50 ℃條件下的萃取效果最佳。因此，選擇50 ℃作為蔬菜香氣成分的萃取溫度。

2.1.2 萃取時(shí)間的選擇 5種蔬菜的混合樣在50 ℃條件下萃取不同的時(shí)間，其色譜分析結(jié)果如圖2所示。隨著萃取時(shí)間的增加，萃取峰面積增加，有效峰數(shù)量也增加，當(dāng)萃取時(shí)間超過20 min時(shí)，萃取峰面積開始減小，但對(duì)有效峰數(shù)量影響不大。因此，選擇20 min作為蔬菜風(fēng)味成分的萃取時(shí)間。

2.2 5種蔬菜揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的總離子流圖

通過對(duì)蘿卜、豇豆、白菜、榨菜、蕪菁的風(fēng)味物質(zhì)成分進(jìn)行分析，其GC-MS總離子圖譜見圖3。可以看出，5種蔬菜揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的總離子流圖有明顯的差別，其保留時(shí)間和有效峰數(shù)量都有明顯的不同，表明不同的蔬菜含有的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)有所不同。

2.3 5種蔬菜的風(fēng)味物質(zhì)成分

2.3.1 蘿卜的風(fēng)味物質(zhì)成分及其相對(duì)含量 由表1可知，從蘿卜中共檢測(cè)到19種風(fēng)味物質(zhì)成分，分別屬于酯類、醇類、醚類、烷類、腈類、酸類和醛類。酯類化合物有10種，占總量的73.93%，主要有4-（甲硫基）-3-丁烯基異硫氰酸酯（61.14%）、異硫氰酸己酯（3.53%）、異硫氰酸戊酯（2.68%）、3-（甲基硫代）苯基異硫氰酸酯（2.01%）。醇類有2種，占總量的14.78%，分別為2，3-二甲基-3-己醇（10.66%）、甲硫醇（4.12%）。醚類有2種，占總量的 3.99%，分別為二甲基二硫醚（3.52%）、二甲基三硫醚（0.47%）。烷類有2種，占總量的1.01%。腈類、酸類、醛類各1種，分別為3-甲基-β-氧代-2-吡啶丙腈（4.69%）、棕櫚酸（1.18%）、壬醛（0.42%）。

2.3.2 豇豆的風(fēng)味物質(zhì)成分及其相對(duì)含量 由表2可知，從豇豆中共檢測(cè)到21種風(fēng)味物質(zhì)成分，分別屬于酯類、烯烴類、酮類、酸類、醛類和醇類。酯類化合物有9種，占總量的 89.80%，主要有乙酸葉醇酯（55.00%）、（Z）-己酸-3-己烯酯（14.67%）、乙酸己酯（13.34%）、己酸己酯（5.63%）。烯烴類有3種，占總量的3.16%，分別為β-沒藥烯（1.09%）、α-姜黃烯（1.21%）、β-倍半水芹烯（0.86%）。酮類有4種，占總量的2.38%，主要有3-辛酮（1.39%）、Ar- 姜黃酮（0.60%）、β-姜黃酮（0.28%）。酸類有2種，占總量的1.32%，分別為2，3-二甲基-2-丁烯酸（1.10%）、棕櫚酸（0.22%）。醇類有2種，占總量的3.11%，分別為1-辛烯-3-醇（2.08%）、3-丁烯-2-醇（1.03%）。醛類有1種，為棕櫚醛（0.36%）。

2.3.3 白菜的風(fēng)味物質(zhì)成分及其相對(duì)含量 由表3可知，從白菜中共檢測(cè)到15種風(fēng)味物質(zhì)成分，分別屬于酯類、萜烯類、酮類和酸類。硫氰酸酯類有8種，占總量的98.68%，主要有異硫氰酸烯丙酯（75.97%）、異硫氰酸丁酯（8.42%）、異硫氰酸環(huán)丙酯（5.21%）。乙酯類有2種，分別為棕櫚酸乙酯（0.20%）、 亞麻酸乙酯（0.30%）。烯類化合物有3種，均為倍倍半萜烯類，占總量的0.56%，分別為α-姜黃烯（0.24%）、α-雪松烯（0.18%）、β-倍半水芹烯（0.14%）。酮類和酸類各有1種，分別為β-紫羅蘭酮（0.17%）和棕櫚酸（0.062%）。

2.3.4 榨菜的風(fēng)味物質(zhì)成分及其相對(duì)含量 由表4可知，從榨菜中共檢測(cè)到7種風(fēng)味物質(zhì)成分，除1種醚類外，其余屬于酯類。榨菜的主要揮發(fā)性成分是異硫氰酸酯類，為影響榨菜風(fēng)味的主要物質(zhì)，占總量的99.82%，主要有異硫氰酸烯丙酯（62.00%）、異硫氰酸苯乙酯（30.31%）、異硫氰酸環(huán)丙酯（4.21%）。其他物質(zhì)有二甲基三硫醚（0.13%）。

2.3.5 蕪菁的風(fēng)味物質(zhì)成分及其相對(duì)含量 由表5可知，從蕪菁中檢測(cè)到9種風(fēng)味物質(zhì)成分，分別屬于酯類、肟類、腈類。

硫氰酸酯類有5種，占總量的99.76%，主要有異硫氰酸苯乙酯（56.45%）、異硫氰酸烯丙酯（39.46%）。其他物質(zhì)有（4-甲氧基苯基）-氧代-乙醛肟（0.19%）、苯代丙腈（0.09%）、棕櫚酸乙酯（0.013%）。

3 討論與結(jié)論

蔬菜的風(fēng)味物質(zhì)不僅與本身的品種密切相關(guān)，還與蔬菜中的微生物及體內(nèi)酶類的作用有關(guān)，生長(zhǎng)環(huán)境、施肥處理也會(huì)造成蔬菜風(fēng)味成分種類及數(shù)量的變化，形成不同的風(fēng)味差別。

通過對(duì)5種蔬菜的風(fēng)味物質(zhì)成分進(jìn)行測(cè)定，發(fā)現(xiàn)其種類和數(shù)量差異較大。蘿卜、白菜、榨菜、蕪菁中含量最高的是異硫氰酸酯類，蘿卜中為4-（甲硫基）-3-丁烯基異硫氰酸酯，白菜和榨菜中為異硫氰酸烯丙酯，蕪菁中為異硫氰酸苯乙酯，說明異硫氰酸酯類對(duì)這4種蔬菜的風(fēng)味影響較大。而豇豆中風(fēng)味物質(zhì)成分含量最高的是乙酸葉醇酯，其次為（Z）-己酸-3-己烯酯、乙酸己酯，這些酯類物質(zhì)具有特殊的香氣，對(duì)豇豆的風(fēng)味影響很大。異硫氰酸酯類物質(zhì)具有辛辣味;醛類物質(zhì)具有奶酪香、果香味等特殊香氣;酮類物質(zhì)具有甘草氣味;萜烯類物質(zhì)能夠賦予蔬菜清香氣味。醛類、酮類和萜烯類物質(zhì)含量雖然低，但對(duì)蔬菜的風(fēng)味具有重要影響，所有這些物質(zhì)組合在一起構(gòu)成了蔬菜的獨(dú)特風(fēng)味。

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