顶空固相微萃取-气相色谱-质谱(HS-SPME-GC-MS)联用法是分析食品中挥发性成分较为常用的方法,来自湖南农业大学食品科学技术学院、湖南佳宴食品有限公司、湖南插旗菜业有限公司的刘宗敏、谭兴和、周红丽等拟采用HS-SPME-GC-MS法分析不同乳酸菌发酵萝卜干的挥发性成分,以自然发酵为对照,探究6 种乳酸菌对发酵萝卜干挥发性成分的影响,为工业化生产萝卜干选择合适菌种提供一定理论参考。
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发酵萝卜干样品分析
发酵萝卜干挥发性成分在5 min左右开始出峰,出峰集中在10(75 ℃)~23 min(170 ℃)之间,说明挥发性成分的出峰时间与温度有一定关联,因此在优化实验时可适当降低75~230 ℃的升温速度。
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发酵萝卜干中挥发性成分分析
自然发酵萝卜干检出挥发性成分种类最多,为37 种,B1、B5和L4检出挥发性成分种类均超过30 种,B4检出30 种,而B2和B3检出低于30 种,其中B3检出种类最少,只有19 种。
7 组发酵萝卜干检出挥发性成分中酯类32 种、烷烃类14 种、烯烃类11 种、酮醛类7 种、醇类5 种、苯环类4 种、酸类2 种、呋喃类2 种。其中,自然发酵酯类15 种,B4有16 种,B5和L4酯类最多,有17 种,B4和B5发酵萝卜干中各检测出一种酸。B1发酵烯烃种类最多,为7 种;B3发酵烯烃相对含量小于自然发酵,其他接种发酵组烯烃相对含量大于自然发酵,其中B2发酵烯烃相对含量高达21.84%。B1、B5和L4发酵酮醛相对含量大于自然发酵。自然发酵检测出的挥发性成分种类大于单个菌种发酵,但综合6 种乳酸菌发酵萝卜干的挥发性成分种类和相对含量来看,接种发酵萝卜干优于自然发酵萝卜干。与自然发酵相比:B1、B3、B4和B5发酵醇类物质相对含量较高,B4、B5和L4酯类物质的种类较多,B1、B5和L4酮醛类物质相对含量较高,B1、B2、B4、B5和L4烯烃类物质相对含量较高,B3的挥发性成分种类较少且相对含量也较低。B1、B4、B5和L4发酵挥发性成分种类和相对含量明显优于B2和B3发酵。其中,B1、B4、B5和L4发酵萝卜干中检测出的挥发性成分相对含量相当,但相同挥发性成分的比例和主要挥发性成分不同。
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7 组发酵萝卜干中挥发性成分分类分析
醇类和酸类挥发性成分分析
7 组发酵检测出醇类有5 种,各发酵组醇类相对含量由大到小依次为:B3(14.13%)>B5(13.61%)>B1(13.39%)>B4(11.28%)>自然发酵(10.30%)>L4(10.02%),L4发酵萝卜干中醇类相对含量最低,其他接种发酵醇类相对含量大于自然发酵。B1和自然发酵醇类有3 种,B3发酵有2 种,其他发酵组都只检测出1 种。其中,7 组发酵含有相同的苯乙醇具有清甜玫瑰花香的良好风味,且相对含量较高,如自然发酵相对含量为9.76%,B1、B3、B4、B5、L4的相对含量大于自然发酵,B2的相对含量低于自然发酵。B1特有的沉香醇相对含量较高。
通过GC-MS检测出的挥发性成分中酸类有2 种,即甲氧基乙酸和十三碳酸脂肪酸,甲氧基乙酸只在B5中检测出,十三碳酸脂肪酸只在B4中检测出,但这2 种酸的气味特征不明显。说明接种发酵具有很多自然发酵所不具有的醇类和酸类。
酯类挥发性成分分析
通过GC-MS检测到的挥发性成分中含有多种酯类,且相对含量较高。分析检测出7 组发酵萝卜干中酯类共32 种,接种发酵组酯类相对含量低于自然发酵:自然发酵(53.64%)>B4(45.39%)>B5(44.29%)>B1(42.37%)>L4(41.26%)>B2(33.22%)>B3(30.77%)。7 组发酵含有5 种相同酯类,这5 种酯相对含量由高到低依次为:辛酸乙酯>癸酸乙酯>壬酸乙酯>庚酸乙酯>己酸异戊酯,各发酵组萝卜干中的辛酸乙酯相对含量均超过10.00%;癸酸乙酯相对含量为5.00%左右;庚酸乙酯相对含量为1.50%左右;己酸异戊酯相对含量低于0.50%。
6 组乳酸菌发酵萝卜干中检测出的酯类总种类比自然发酵多16 种:乙酸乙酯、醋酸异戊酯、琥珀酸二乙酯、乙酸苯乙酯、辛酸异丁酯、3-苯丙酸乙酯、2,2-二甲基丙酸-2-苯基乙酯、2-甲基丙烯酸苯乙烯酯、丙位十二内酯、丙位壬内酯、二十酸乙酯、十一酸乙酯、十三烷酸乙酯、十八酸乙酯、十四酸乙酯,(Z,Z)-9,12-十八烷二烯酸乙酯。B1、B4、B5和L4中检测出(Z,Z)-9,12-十八烷二烯酸乙酯。B2特有的乙酸苯乙酯和十八酸乙酯。B4特有丙位十二内酯和琥珀酸二乙酯。但7 组发酵萝卜干中没有检测到异硫氰酸酯。
酮醛类挥发性成分分析
通过GC-MS检测到酮类1 种、醛类6 种,7 组发酵酮醛物质相对含量由大到小依次为:B5(6.13%)>B1(4.59%)>L4(3.92%)>自然发酵(3.59%)>B4(2.28%),其中B5检测出5 种醛,L4检测出4 种醛,自然发酵检测出1 种酮、3 种醛,B1和B4各检测出3 种醛,B2检测出一种醛,B3中未检测出酮醛物质。自然发酵所特有的4-氨基苯乙酮具有特殊的愉快香味。B1含苯甲醛相对含量为3.15%,4含苯乙醛相对含量为0.74%,B5含壬醛相对含量为2.88%。可推测,B1、B4、B5和L4发酵对醛酮类物质的产生有一定的促进作用。
烷烃类、烯烃类等挥发性成分分析
通过GC-MS检测出的烷烃类14 种,烯烃类11 种,苯环类4 种,呋喃类2 种。烷烃类物质更多来源于萝卜干和辣椒原料,在产品挥发性成分测定中不予考虑。苯乙烯和氧化苯乙烯都具有芳香气味,(S)-1-甲基-4-(1-甲基乙烯基)环己烯具有鲜花香气。L4发酵萝卜干中右旋萜二烯的相对含量高达到3.36%,B5中检测出2-乙基对二甲苯,自然发酵中检测出4-乙基邻二甲苯、对甲苯酚和3-甲氧基苯酚,且其相对含量都很低。自然发酵检测出2,5-二甲基呋喃,相对含量为0.10%,B1、B2、B3、B4和L4发酵萝卜干中2-戊基呋喃的相对含量均高于自然发酵,其中L4的相对含量最高,为1.61%,而B5中则未检测出该物质。
结 论
采用HS-SPME的方法处理发酵萝卜干样品,结合GC-MS联用法分析其挥发性成分发现,发酵萝卜干中的挥发成分主要包括醇类、酸类、酯类、醛酮类和烯烃类等。在7 组样品中共检测出的挥发性成分有77 种,其中7 组含有6 种相同成分。从整个发酵过程来看,乳酸菌产生乳酸赋予了发酵萝卜干特有的香味。另外,乳酸菌在发酵过程中,对脂肪和蛋白质有微弱的降解作用,产生酸、酯、醛、醇、酮等物质,使得发酵萝卜干的风味更加丰富、柔和。尽管自然发酵检测出的挥发性成分种类大于单个菌种发酵,但接种发酵萝卜干具有很多自然发酵所没有的挥发性成分。B1、B4、B5和L4发酵增加了萝卜干酯类、醛类、醇类和烯烃类等有益的挥发性成分;B2和B3在萝卜干中的发酵特性表现不佳。