泡菜作为中国的传统发酵美食,在东北、四川、贵州及广西等多个地区广泛分布,因其独特风味深受消费者喜爱[1]。 然而,不同地区的泡菜在原料和风味上各具特色。 东北地区主要以大白菜为原料,四川地区常发酵萝卜、辣椒等蔬菜,而在贵州和广西地区,芥菜是主要发酵原料,且广西凭借其独特的地理条件,已形成以发酵芥菜为核心的支柱产业[2-4]。 广西地区酸芥菜的典型发酵工艺主要是先进行脱水处理,然后漂烫,再加入2% ~3%的盐水,密封发酵约10 d 即可成熟[5]。 对于不同的地区,虽然发酵工艺类似,但原料品种、前处理方式、发酵容器、盐度及环境温度等发酵因子的差异,往往会导致最终产品风味品质的变化[6-8]。 而风味品质是决定消费者是否接受的核心指标。 郑奇林等[9]的研究表明,对华容大叶芥菜采用盐水浸泡和晾晒的前处理方式,可有效提升产品品质,发酵因子的改变都会使得产品的风味品质产生显著变化。
酸芥菜的风味品质是由多种化合物之间复杂的相互作用所决定的。 其中,有机酸是构成酸味特征的基础,不同种类、含量和比例的有机酸是塑造产品特色风味的关键。 在广西酸笋中发现较高浓度比例的乙酸和乳酸可以形成高酸高香的风味,且与对甲酚作用可以呈现出独特的浓酸酚香风味[10]。 类似地,四川泡菜中的有机酸与乙酸苯乙酯作用可以形成酸香-花香的复合风味,在东北酸菜中的乳酸与二甲基三硫作用则形成了酸香-硫香的特征风味[11-12]。 此外,游离氨基酸也是影响风味品质的重要指标。 游离氨基酸本身具有多种味觉属性,不仅可为酸芥菜提供鲜味、甜味和苦味等基础味觉特征,还能中和由芥子油苷降解所产生的苦味和涩味,从而改善口感[13]。 而且游离氨基酸还是多种风味物质的前体物质,可以转化为醛、醇、酯等挥发性香气物质,丰富产品的层次感。 在老坛酸菜中发现,苯丙氨酸通过脱氢反应生成苯乙醛,该物质与有机酸衍生的乙酸乙酯共同构建老坛酸菜的风味,形成浓郁的复合型香味(花香-果香-酸香)[14]。 广西壮族自治区因其特定的地理环境、气候条件及饮食文化,当地人对腌制蔬菜有着特别的喜爱。 然而,目前对于广西不同地区市售酸芥菜产品的整体风味特征及品质差异缺乏系统性的探究。
因此,本研究采集了广西14 个地区的市售酸芥菜产品,通过顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用(headspace solid-phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry,HS-SPME-GC-MS)、HPLC 和电子舌等技术分析其风味品质,并结合感官评价对酸芥菜品质进行评定,本研究结果可为广西不同地区市售酸芥菜产品风味品质的探究和调控提供理论依据。
本研究采集了中国广西壮族自治区14 个地区的市售酸芥菜样本,包括来宾(LB)、柳州(LZ)、桂林(GL)、百色(BS)、钦州(QZ)、崇左(CZ)、贺州(HZ)、玉林(YL)、河池(HC)、南宁(N)、防城港(FC)、北海(BH)、贵港(GG)和梧州(WZ)。 每份样品取3 份等量分样进行混合,进行液氮打粉并贮存在-80 ℃冰箱中直至使用。
酒石酸(分析纯)、氯化钠,国药集团化学试剂有限公司;氯化钾,天津市大茂化学试剂厂;仲辛醇,上海源叶生物科技有限公司;甲醇,天津市科密欧化工试剂有限公司;磷酸氢二钠,成都金山化学试剂有限公司;乳酸(色谱纯)、乙酸(色谱纯)、柠檬酸(色谱纯)、苹果酸(色谱纯)、琥珀酸(色谱纯)、酒石酸(色谱纯),索莱宝生化科技有限公司。
超高效液相-四极杆-静电场轨道阱高分辨质谱配H-ESIⅡ源、Ultimate 3000 液相色谱系统及TraceFinder数据处理系统,美国Thermo Fisher Scientific 公司;电子舌INSENT/SA402B,日本INSENT 公司;气相色谱三重四级杆质谱仪8890-7000E,美国安捷伦公司;岛津高效液相色谱仪UV-1800PC,上海美析仪器有限公司;高速冷冻离心机3-18KS,美国Sigma 公司。
1.3.1 电子舌测定
参考Wang 等[15]的方法并略作改动。 称取10 g酸芥菜样品,并加入100 mL 超纯水匀浆,超声提取30 min,12 000 r/min 离心15 min,取上清液进行测定。 传感器最初需在30 mmol/L KCl 和0.3 mmol/L酒石酸的参比溶液中进行浸泡预处理。 每个样品重复测定4 次,取后3 次的结果求平均值进行分析,并以参比溶液为对照。
1.3.2 有机酸含量测定
有机酸的测定参考Yang 等[16]的方法。 称取10 g酸芥菜样品,加入10 mL 超纯水,超声提取30 min,将提取液过滤并收集滤液,定容至25 mL 混匀,取定容后的滤液经0.22 μm 水性滤膜过滤用于HPLC 分析。色谱条件:C18 色谱柱(Welch Materials),柱温30 ℃,流速0. 5 mL/min,检测波长为210 nm,流动相为0.05 mol/L 磷酸氢二钠和3%(体积分数)甲醇溶液(以磷酸调pH 值至2.5),等度洗脱,进样量10 μL。采用外标法,6 种有机酸标准品配制系列标准溶液建立标准曲线,以保留时间定性、峰面积定量,计算样品中有机酸含量。
1.3.3 游离氨基酸含量测定
游离氨基酸的测定参考袁光蔚等[17]的方法。 准确称取0.5 g 粉碎后的酸芥菜样品于50 mL 离心管内,加入20 mL 纯水,振荡3 min,常温下超声提取10 min。 随后于4 000 r/min 离心10 min,收集上清液。 再向残渣加入纯水20 mL,重复上述步骤再提取1 次。 合并二次上清液,定容至50 mL 并充分混匀,过0.22 μm 水相滤膜,吸取过滤液上机测定。
1.3.4 挥发性风味化合物测定
参考Xiao 等[18]的方法,采用HS-SPME 法提取不同酸芥菜样品中的挥发性风味化合物。 准确称取5 g 均质粉碎的样品和1 g NaCl 置于20 mL 顶空瓶中,并加入质量浓度为0.008 15 mg/mL 的仲辛醇内标20 μL,使用带有PTFE-硅隔膜的瓶盖盖住并拧紧。将样品瓶置于40 ℃条件下孵育30 min,随后将老化后的SPME(DVB/CAR/PDMS)萃取头插入样品瓶的顶空部分,在40 ℃、250 r/min 振荡条件下吸附30 min。 吸附完成后,将萃取头插入气相色谱进样口,于250 ℃下热脱附3 min。 随后进行GC-MS 分析。 GC 条件:色谱柱采用HP-INNOWAX(60 m ×0.25 mm,0.25 μm);载气:氦气(纯度99.999%);进样方式:分流比5∶1;流速:1.62 mL/min。 升温程序:初始柱温50 ℃,保持1 min,然后以3 ℃/min 的速度升温至220 ℃,保持5 min。 MS 条件:离子源温度:230 ℃;电子电离能:70 eV;质量扫描范围:30 ~350(m/z);扫描模式为全扫描。 挥发性化合物通过比对NIST20.L 质谱库中的标准质谱图及保留指数进行定性,定量分析采用内标法进行[19]。
1.3.5 味觉活性值与气味活性值计算
参考于熊世进[20]关于老坛酸菜的研究,计算酸芥菜中有机酸和氨基酸的滋味活性值(taste activity value,TAV),查询各化合物的滋味阈值并通过以下公式进行计算:
式中:C,非挥发性风味物质的含量,mg/100 g;T,非挥发性风味物质的滋味阈值,mg/100 g。 通常认为TAV≥1 的滋味物质为酸芥菜的特征滋味物质。
关键挥发性风味化合物的筛选方法参考关倩倩[21]。 查询各挥发性风味化合物的嗅觉阈值,通过以下公式计算出每种风味化合物的气味活性值(odor activity value,OAV):
式中:C,挥发性风味物质的质量浓度,μg/kg;T,挥发性风味物质的气味阈值,μg/kg。
通常认为OAV 值越大的成分对样品总体风味的贡献越大,OAV >1 的化合物拥有足够的嗅觉识别灵敏度,因此被认为是酸芥菜的关键风味化合物。
1.3.6 感官评价
感官评分参考Wang 等[22]的方法。 由相关的专业人员对市售酸芥菜的色泽、香气、质地和滋味方面进行评定,满分为100 分,感官评分标准见表1。
表1 酸芥菜感官评分表
Table 1 Sensory score table of pickled mustard
指标评分标准分值颜色为泡菜正常黄色,色泽鲜亮25 ~16色泽颜色为较黄或较暗,色泽较暗15 ~6颜色偏深褐色,无色泽 5 ~0发酵香气浓郁,具有独特的酸味25 ~16香气酸味和醇香味稍强或稍淡15 ~6具有不良气味 5 ~0质地脆嫩,形态完整25 ~16质地口感稍松软,形态基本完整15 ~6口感松软,形态不完整 5 ~0滋味鲜美,酸度适宜,咸度适宜25 ~16滋味酸咸味略重或略淡15 ~6有不良的滋味 5 ~0
采用Excel 2021 进行数据整理与基础统计,SPSS 27.0 进行主成分分析,并采用邓肯多重比较法(Duncan)对数据间进行差异显著性分析,P <0.05 表示显著差异。 用Origin 2024 软件进行绘图,使用SIMCA软件进行正交偏最小二乘法判别分析(orthogonal partial least squares discrimination analysis,OPLS-DA)。
滋味特性是评估酸芥菜产品品质和决定消费者接受度的核心指标。 因此,采用电子舌技术对14个不同地区的酸芥菜样品进行滋味特性分析,包括酸味、咸味、苦味、涩味、鲜味、苦味回味和涩味回味等7 个指标。 电子舌响应轮廓结果如图1-a 所示,各样品在不同滋味指标上的响应强度存在明显差异。
图1 不同地区酸芥菜电子舌数据分析
Fig.1 Electronic tongue data analysis of pickled mustard samples from different regions
酸味和咸味是构成酸芥菜核心滋味的主要指标。在酸味方面,有9 个地区样品被检测出酸味值,其中N 地区样品的酸味值最高( - 2. 29),而FC、G、BH 3 个地区样品未检出酸味值,可能与咸味和苦味产生的信号干扰有关。 在咸味方面,14 个地区样品均被测定出咸味值,范围分布较广(0.93 ~13.42),QZ 地区的咸味值最高,HC 地区最低,表明不同样品咸味强度存在较大差异,可能与发酵工艺中盐添加量及发酵过程中盐的扩散程度有关。 其余滋味指标普遍存在但强度相对较弱。 所有样品均检出鲜味,分值为1.55 ~5.14,可能与发酵过程中游离氨基酸等呈味物质的生成有关。 苦味在LB、HZ、YL、HC、FC、BH 及G地区样品中被检测出,最高值为4.06(BH)。 已有研究表明,轻微的苦味对发酵食品的整体风味有积极作用[13]。 涩味在除BS 地区外的多数样品中检测出,最高值为3.88(HC),这可能与芥菜中的硫代葡萄糖苷在发酵过程中被降解产生的异硫氰酸盐和腈类物质等有关,这些化合物在特定浓度下易产生涩感[4,6]。此外,多数样品还表现出苦味回味(平均值2.40)和涩味回味(平均值1.10)。 为探究不同地区样品之间的关联性,对电子舌传感器结果进行主成分分析(principal component analysis,PCA)。 结果如图1-b所示,主成分的累积方差贡献率为86. 00%,证明该模型能够较好的区分不同地区样品的滋味特性。PCA 得分图中样品分别呈现一定的聚集趋势,例如BH 和G 相对接近,HC、HZ、YL 相对聚集,FC 与LB 距离较近,BS 与N 高度重叠,表明其滋味特性相似,而其余样品在空间分布中处于相邻区域,说明不同地区样品间滋味特性存在连续性差异。
2.2.1 有机酸含量差异分析
有机酸是酸芥菜发酵过程中微生物代谢产生的关键产物,其独特的味觉特性可以赋予酸芥菜醇厚协调、清爽明快的感官品质[23]。 在14 个地区酸芥菜样品中共检测出6 种有机酸(图2),其中乳酸的含量占比最高,其次为乙酸、酒石酸、苹果酸、琥珀酸和柠檬酸。 有机酸总含量在不同样品间存在一定差异,最高为3 192.60 mg/100 g(N),最低为684 mg/100 g(LB),所有样品平均值为1 612.06 mg/100 g。 乳酸和乙酸在酸芥菜中普遍呈现较高含量,可能与乳酸菌对糖类物质的同型与异型发酵相关途径有关[24],并且还可以与醇类物质发生酯化反应生成酯类等衍生物,从而丰富风味层次[25]。 乳酸和乙酸在样品中占总有机酸的最高相对含量分别为79.46%和50.75%,其含量分别为202.37 ~2 257.38 mg/100 g 和48.02 ~547.33 mg/100 g。苹果酸含量为34.30 ~694.03 mg/100 g,其中N 地区样品含量最高。 琥珀酸仅在BS、HZ、FC、BH 和G 地区样品中被检测出,其中HZ 地区样品的含量最高,为832.66 mg/100 g。 苹果酸和琥珀酸是三羧酸循环(tricarboxylic acid cycle,TCA)的重要中间体,表明部分样品的酸组成可能与TCA 相关代谢活动有关。酒石酸和柠檬酸在多数样品中含量较低,分别为9.53 ~150.41 mg/100 g 和0.00 ~360.19 mg/100 g,含量最高的样品分别为N 地区和BH 地区。
图2 不同地区酸芥菜样品有机酸含量堆叠图
Fig.2 Stacked bar plot of organic acid contents in pickled mustard samples from different regions
为定量评估不同有机酸对酸味呈味贡献的差异,基于各有机酸的味觉阈值计算其TAV[20,26]。 表2 结果表明,不同地区市售酸芥菜样品的酸味贡献存在明显差异。 总体上,乳酸和乙酸为主要贡献酸,乙酸TAV 为4.00 ~45.61、乳酸TAV 为1.60 ~17.90,二者在所有样品中TAV 均大于1,表明其共同构成酸味的主要来源。 酒石酸TAV 为0.23 ~3. 67,大部分地区样品TAV >1,提供一定的酸味。 苹果酸TAV 波动较大(0.69 ~13.99),在N、QZ 等样品中贡献较为突出。 柠檬酸整体偏低(0. 00 ~7. 20),仅少数样品TAV >1。 琥珀酸在检出的样品中TAV 较高,可增强样品的复合滋味与风味层次。 综上,乙酸和乳酸是酸味的贡献主体,而苹果酸、酒石酸、柠檬酸及琥珀酸的TAV 波动是造成不同地区样品酸味差异的重要因素。
表2 不同地区酸芥菜样品有机酸味觉活性值
Table 2 Taste activity values of organic acids in pickled mustard samples from different regions
化合物阈值/(mg/100 g)TAV LBLZGLBSQZCZHZYLHCNFCBHGWZ酒石酸410.301.381.851.732.032.071.680.230.963.673.432.981.501.94琥珀酸10.7——17.47——77.82——49.58 28.55 45.05—乳酸 126.12.294.882.7710.988.675.468.898.914.4617.906.991.691.607.69乙酸 1228.944.0035.317.886.3126.79 25.70 10.28 12.367.5735.117.1245.61 20.27柠檬酸50——6.93——1.71—1.750.48—0.967.200.481.58苹果酸49.60.733.310.741.9712.047.592.501.410.6913.996.973.834.112.45
注:“—”表示未检出无法计算。
2.2.2 游离氨基酸含量差异分析
微生物分泌的蛋白酶可以将酸芥菜发酵过程中的蛋白质组分水解,并释放游离氨基酸,该过程不仅提升酸芥菜的营养价值,也为特征风味形成提供重要底物[13]。 在14 个地区市售酸芥菜样品中共检测出16 种游离氨基酸。 由图3-a 和3-b 可知,不同地区样品间的总游离氨基酸含量差异较大,N 地区样品最高(213.80 mg/100 g),LZ 地区样品最低(57.82 mg/100 g),所有样品平均含量为105.72 mg/100 g。 根据呈味属性,游离氨基酸还可以分为甜味、鲜味和苦味氨基酸[23]。在检测到的游离氨基酸中,苦味氨基酸占比整体较高(最高为61.51%),甜味与鲜味氨基酸占比在不同样品中分别最高可达42. 71% 和27.98%。 在含量方面,苦味氨基酸含量为28.52 ~106.72 mg/100 g,以缬氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸和亮氨酸为主。 甜味和鲜味氨基酸的含量分别为17. 10 ~83. 23 mg/100 g和4.99 ~27.22 mg/100 g,其中谷氨酸和丙氨酸分别为含量最高的鲜味氨基酸和甜味氨基酸。
图3 不同地区酸芥菜游离氨基酸含量堆叠图
Fig.3 Stacked bar plot of free amino acid contents in pickled mustard samples from different regions
为进一步分析不同氨基酸对酸芥菜特征滋味的潜在贡献,基于各游离氨基酸的滋味阈值计算其味觉活性值[27]。 如表3 所示,各游离氨基酸TAV 均小于1,表明其对整体滋味的直接贡献相对有限,更多可能是通过与其他呈味物质的协同作用来调节和修饰酸芥菜的滋味特征[20,28]。 其中,鲜味氨基酸中谷氨酸的TAV 为0.13 ~0.85,高于天冬氨酸(0.01 ~0.06),表明谷氨酸在鲜味方面具有更高的潜在贡献。 甜味氨基酸中丙氨酸的TAV 为0.12 ~0.66,高于苏氨酸、丝氨酸、甘氨酸和脯氨酸等,表明丙氨酸可能是甜味方面的关键因子。 苦味氨基酸以缬氨酸TAV 最高(0.17 ~0.67),其次为异亮氨酸(0.07 ~0.30)和苯丙氨酸(0.06 ~0.23),表明支链和芳香族氨基酸在苦味方面具有相对较高潜在贡献。 此外,支链氨基酸可通过转氨与脱羧等途径生成相应的醛、醇及其衍生酯等挥发性物质,从而可能赋予酸芥菜果香和麦芽香等风味特征[8]。 综上所述,虽然各游离氨基酸的TAV <1、直接呈味贡献有限,但其含量差异与组成特征仍可能通过滋味协同及前体转化途径间接影响酸芥菜风味。
表3 不同地区酸芥菜游离氨基酸味觉活性值
Table 3 Taste activity values of free amino acids in pickled mustard samples from different regions
滋味特征氨基酸阈值/(mg/100 g)TAV LBLZGLBSQZCZHZYLHCNFCBHGWZ鲜味天冬氨酸1000.010.010.020.020.010.010.030.03 <0.01 0.060.020.030.020.02谷氨酸300.130.170.850.390.310.320.480.530.37 0.580.620.540.660.51苏氨酸2600.060.030.090.030.050.040.030.030.04 0.150.060.040.030.09丝氨酸150<0.010.010.030.030.020.020.030.030.03 0.030.040.030.030.02甜味 甘氨酸130<0.010.010.010.020.010.010.020.020.02 0.030.040.010.020.03丙氨酸600.270.120.400.130.200.160.130.130.18 0.660.250.170.130.40脯氨酸3000.010.010.010.020.010.020.020.020.02 0.090.040.030.010.03组氨酸200.040.020.050.060.070.020.030.030.03 0.000.050.04 <0.010.11酪氨酸910.000.010.010.020.010.010.020.02 <0.01 0.010.060.090.030.10缬氨酸400.200.200.170.290.300.230.290.320.29 0.670.510.450.240.54异亮氨酸900.070.090.070.110.130.110.150.150.11 0.300.240.170.090.26苦味 苯丙氨酸900.080.080.060.120.120.080.120.130.09 0.230.200.140.070.23赖氨酸500.010.030.020.080.030.020.030.030.02 0.060.070.040.030.05亮氨酸1900.030.030.020.050.040.030.050.050.04 0.100.070.050.030.09精氨酸50<0.010.040.030.040.030.040.050.050.01 0.050.110.070.03 <0.01蛋氨酸300.060.070.060.080.120.080.120.130.05 0.220.170.120.060.21
2.2.3 非挥发性风味物质主成分分析
为了探究不同地区酸芥菜样品在非挥发性组分上的差异,以有机酸和游离氨基酸数据为变量进行主成分分析,结果如表4 所示。 通常认为,当主成分特征值>1 且累积方差贡献率超过85.00 %时,所提取的主成分能够较好地解释原始数据中的主要变异信息[29]。 由表4 可知,前5 个主成分的特征值分别为10.36、3.15、2.32、2.01、1.17,均大于1,累积方差贡献率为86.43 %。 这表明前5 个主成分已能较好解释14 个地区酸芥菜样品非挥发性风味化合物的主要变异信息。 因此,选取前5 个主成分指标用于后续综合评价与分析具有合理性。
表4 不同地区酸芥菜样品非挥发性化合物的主成分载荷矩阵
Table 4 Principal component loading matrix for non-volatile compounds in pickled mustard samples from different regions
指标主成分12345酒石酸0.780.18-0.02 0.18-0.39苹果酸0.56-0.37-0.250.30-0.34乳酸0.70-0.49-0.280.070.13乙酸-0.160.590.040.280.50柠檬酸0.000.510.680.21-0.43琥珀酸0.160.68-0.51-0.030.11天冬氨酸0.720.20-0.33-0.290.02谷氨酸0.480.52-0.430.05-0.42丝氨酸0.100.030.53-0.710.09脯氨酸0.790.29-0.30-0.210.30甘氨酸0.650.62-0.120.060.11苏氨酸0.64-0.350.450.390.20丙氨酸0.77-0.06-0.060.390.00组氨酸0.710.060.580.260.10酪氨酸0.460.630.320.410.19缬氨酸0.88-0.24-0.100.31-0.03异亮氨酸0.95-0.120.05-0.12-0.04苯丙氨酸0.92-0.150.08-0.190.04赖氨酸0.92-0.260.08-0.160.13亮氨酸0.96-0.090.04-0.160.04精氨酸0.450.430.31-0.56-0.23蛋氨酸0.94-0.110.08-0.290.04特征值10.363.152.322.011.17方差贡献率42.08% 16.33% 9.98% 9.62%8.41%累积方差贡献率42.08% 58.41% 68.39% 78.01%86.42%
对不同地区酸芥菜的非挥发性组分进行综合评价。 通过主成分分析并计算出得分系数,建立主成分表达公式(3) ~(7)如下所示:
式中:X1 ~X22 分别表示酒石酸、苹果酸、乳酸…精氨酸和蛋氨酸等22 个非挥发性风味化合物指标;F1 ~F5分别表示各主成分得分。
基于各主成分得分及其方差贡献率,建立酸芥菜非挥发性风味品质的综合评价得分函数,公式(8)如下所示:
通过综合评分函数计算得到不同地区酸芥菜样品的综合得分,其得分及排序见表5。 由表5 可知,N、FC、WZ 和BH 地区样品在非挥发性组分的综合得分相对较高,表明其非挥发性组分相对突出。
表5 不同地区酸芥菜样品非挥发性化合物综合得分
Table 5 Comprehensive scores of non-volatile compounds in pickled mustard samples from different regions
样品名称F1F2F3F4F5F排名LB-0.83 -1.42 -0.16 -0.83 -0.03 -0.68 12 LZ-0.82 -0.25 -0.30 -0.31 -1.40 -0.56 11 GL-0.45 -1.16 -0.292.201.77 -0.056 BS-0.170.620.42 -1.10 -0.29 -0.067 QZ-0.04 -0.46 -0.08 -0.02 -1.57 -0.239 CZ-1.81 -0.45 -2.080.69 -2.10 -1.15 13 HZ-0.271.00 -0.33 -0.880.71 -0.015 YL-0.07 -0.030.10 -0.400.09 -0.067 HC-0.48 -0.760.11 -0.620.27 -0.35 10 N2.97 -0.48 -1.770.05 -0.220.981 FC0.602.300.49 -0.060.560.722 BH-0.281.110.582.30 -1.300.234 G-0.780.63 -0.92 -0.331.62 -0.218 WZ1.23 -0.942.85 -0.240.490.663
2.3.1 挥发性风味化合物分析
挥发性风味化合物的组成和含量是决定酸芥菜特征风味的关键因素,也是评估其质量及消费者接受度的重要指标[10]。 通过顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术对广西14 个地区的市售酸芥菜样品进行检测,旨在探究其挥发性风味化合物的组成特征及区域差异[30]。 如图4-a 可知,在14 个地区的酸芥菜样品中共鉴定出185 种挥发性风味化合物,分别为35 种酯类、10 种异硫氰酸酯类、30 种醇类、27 种醛类、12 种酚类、11 种酸类、23 种酮类、3 种醚类、3 种腈类、20 种烯烃类、4 种胺类及7 种其他化合物。 如图4-b 和图4-c 所示,不同地区样品在挥发性风味化合物种类个数及其含量组成方面存在差异。 其中,N地区样品被检出的种类数最多(86 种),而G 地区样品最少(33 种),而大部分地区样品的种类数集中在50 种左右。 基于定量结果表明,GL 地区样品在醇类(5 263.38 μg/kg)、酚类(16 076. 50 μg/kg)、酮类(10 197.74 μg/kg)和烯烃类(9 282.12 μg/kg)含量水平较高,BS 地区样品则是富含酯类(7 901.14 μg/kg)、醛类(893.39 μg/kg)、醚类(1 733.83 μg/kg)、腈类(1 011.86 μg/kg)和胺类(39.70 μg/kg)化合物,YL地区样品的异硫氰酸酯类化合物含量最高(5 180.30 μg/kg),HC 地区样品的酸类化合物含量为最高(39 941.05μg/kg)。 含量组成结果表明,酯类、异硫氰酸酯类、醇类、醛类和酮类为主要化合物类别,与Jian 等[31]的研究结果一致。
图4 不同地区酸芥菜样品挥发性风味化合物
Fig.4 Volatile flavor compounds in pickled mustard samples from different regions
各类挥发性风味化合物因其自身化学性质的差异,对整体风味的贡献也有所不同。 因此,对不同地区样品的挥发性风味化合物进行气味活性值计算,以识别对香气具有实际贡献的关键成分。 由电子版增强出版附表1(https:/ /doi. org/10. 13995/j. cnki. 11-1802/ts.039847)可知,在不同地区酸芥菜样品的挥发性风味化合物中共筛选出46 种关键挥发性风味化合物(OAV >1),主要集中在酯类、异硫氰酸酯类、醇类、醛类及酮类化合物中,共同构建酸芥菜的果香、花香及辛辣刺激等典型香气。 酯类化合物(平均含量1 070.43 μg/kg)多由有机酸与醇类在酯酶作用下生成,其中乙酸乙酯在多数样品中OAV 均大于1,最高达26.05,是果香和花香的重要贡献物质[3,32],3-苯丙酸乙酯在N 地区样品的OAV 为11.91,表明其对花香和水果香具有显著增强作用。 异硫氰酸酯类化合物(平均含量920. 55 μg/kg)主要是通过硫代葡萄糖苷的酶解反应所生成,是辛辣芥末样风味的标志化合物[14],其中异硫氰酸烯丙酯和异硫氰酸仲丁酯在多地区样品中普遍存在且OAV 较高,平均OAV 分别为13.12 和7.43,对辛辣和刺激风味具有主导作用。 醇类物质(平均含量1 332.79 μg/kg)多与微生物对碳水化合物及相关底物的代谢有关,其中1-壬醇在多地区样品OAV 较高,可提供明显的青草气息[13],1-辛烯-3-醇和正己醇在多数样品中OAV >1,有助于增强蘑菇香和青草香。 醛类化合物(平均含量247. 34 μg/kg)主要与脂肪酸氧化和氨基酸降解相关,壬醛和苯甲醛在大多数样品中存在且OAV 较高,对于脂香和果香形成具有重要贡献[33]。 酮类化合物(平均含量890.85 μg/kg)多与不饱和脂肪酸氧化及氨基酸降解等途径相关[34],尽管部分酮类化合物的阈值较高,但仍有部分地区样品中OAV >1,例如β-紫罗兰酮与3-羟基-2-丁酮最高OAV 分别为4.19 与1.59,表明酮类物质在部分样品中可形成可感知的特征香气。 这与李子怡等[35]对华容芥菜的研究结果类似。 综上所述,不同地区市售酸芥菜挥发性物质组成在类别构成与含量分布上存在差异,OAV 结果表明,各样品间特征风味主要与酯类、异硫氰酸酯类及醇类等关键挥发性物质相关。
2.3.2 挥发性风味化合物的正交偏最小二乘法判别分析
为了确定不同地区酸芥菜挥发性风味化合物的差异,将挥发性风味数据进行OPLS-DA。 如图5-a 所示,OPLS-DA 模型的R2 X =0.991,R2 Y =0.840,Q2 =0.738,表明模型具有良好的解释和预测能力。 进行200 次置换检验,发现Q2 回归线与纵轴相交点小于0(图5-b),表明模型拟合效果好,没有过拟合[36]。OPLS-DA 得分结果表明,BS、HZ、N 和GL 地区样品的风味特征与其他样品有着明显区别。 VIP 值可以反映OPLS-DA 中的每个变量对分类的贡献值,便于筛选出重要特征化合物。 筛选出VIP 值大于1 的物质作为区分样品差异的重要代谢物,VIP 值越大,则表明该物质是区分样品差异的重要物质。 由图5-c可知,从不同地区的酸芥菜中筛选出31 种差异挥发性风味化合物(VIP 值>1,P <0. 05),分别是4 种酯类、2 种异硫氰酸酯类、4 种醇类、1 种醛类、7 种酚类、4 种酸类、2 种酮类、1 种醚类、2 种腈类和4种烯烃类,这些化合物是区别于样品间的重要差异化合物。
图5 不同地区酸芥菜挥发性风味差异特征分析
Fig.5 Analysis of regional differences in volatile flavor profiles of pickled mustard samples
2.3.3 差异挥发性风味化合物聚类热图
为解析不同地区市售酸芥菜样品间挥发性物质差异,基于OPLS-DA 筛选的31 种差异挥发性风味化合物进行聚类热图分析(图6)。 结果表明,各地区样品在差异化合物的组成及含量上存在差别。 GL 地区样品中姜烯、β-倍半水芹烯等烯烃类,以及丁香酚、甲基丁香酚等酚类物质含量较高,表明其为该地区样品的重要特征成分。 WZ、N 和BH 样品中2-甲氧基-4-乙烯基苯酚、4-乙基苯酚、对甲基苯酚及4-乙基-2-甲氧基苯酚等酚类衍生物水平较高,体现出以酚类相关组分为主的差异特征。 YL 样品中异硫氰酸烯丙酯和异硫氰酸-2-苯乙酯相对含量较高,表明异硫氰酸酯类可能为其重要差异来源之一。 苯甲酸乙酯、( -)-乳酸乙酯及棕榈酸乙酯等酯类化合物在部分样品中也呈现出差异分布特征。
图6 不同地区酸芥菜样品的差异挥发性风味化合物聚类分析热图
Fig.6 Hierarchical clustering heatmap of differential volatile flavor compounds in pickled mustard samples from different regions
对14 个地区的酸芥菜样品进行综合感官评分。如表6 所示,不同地区市售酸芥菜样品在色泽、香气、质地和滋味评分上存在显著差异(P <0.05)。 综合得分结果表明,BH、G、LB 及FC 样品得分靠前(72.80、71.10、69.40 与68.50 分),CZ、WZ 及HC 样品处于中等水平(65.60 ~63.00 分),GL、N、LZ、HZ、QZ 及BS 样品得分相对较低(61.20 ~39.10 分),表明不同地区酸芥菜样品的感官评分存在差异。
表6 不同地区酸芥菜样品综合感官评分
Table 6 Overall sensory scores of pickled mustard samples from different regions
名称色泽香气质地滋味综合得分排名BH19.00 ±2.58abc16.00 ±4.32a20.00 ±3.50a17.80 ±4.80a72.80 ±13.18a1 19.90 ±3.73a16.50 ±3.78a20.00 ±2.21a14.70 ±5.38abc71.10 ±11.96ab2 LB18.50 ±4.40abcd15.80 ±3.49a19.10 ±3.11ab16.00 ±5.81ab69.40 ±12.09ab3 FC19.90 ±2.42a12.60 ±6.31ab18.60 ±5.08ab17.10 ±3.48ab68.20 ±12.72ab4 CZ15.70 ±5.01bcdef16.10 ±5.34a19.30 ±3.06ab14.50 ±4.09ab c65.60 ±11.18ab5 WZ15.10 ±6.54cdef16.40 ±7.72a17.80 ±4.13abc15.70 ±6.17ab65.00 ±22.27ab6 HC17.50 ±4.30abcde14.60 ±4.72ab17.80 ±5.14abc13.90 ±5.36abcd63.80 ±15.53ab7 YL13.80 ±4.29ef12.50 ±5.84ab17.70 ±5.46abc16.40 ±5.50ab60.40 ±17.36abc8 GL19.70 ±3.53ab14.00 ±5.98ab16.20 ±4.29abc10.50 ±4.62cde60.40 ±12.23abc8 N 16.70 ±5.79abcdef14.30 ±6.17ab15.90 ±6.81bcd12.70 ±6.00bcd59.60 ±19.44bc9 LZ14.00 ±5.58ef11.90 ±4.43ab14.20 ±5.29cde10.60 ±6.36cde50.70 ±16.1cd10 HZ14.50 ±3.95def11.20 ±4.37ab11.20 ±4.10ef9.60 ±3.34de46.50 ±9.71d11 QZ8.80 ±5.16g11.30 ±6.31ab12.30 ±3.97def9.60 ±3.84de42.00 ±13.56d12 BS12.70 ±5.60fg8.90 ±6.01b10.10 ±4.18f7.40 ±4.72e39.10 ±15.91d13 G
注:表中组间不同小写字母表示差异显著(P <0.05)。
在单项感官指标中,BH、G 和LB 样品在色泽与香气得分较高,FC 和CZ 样品在质地得分较高,BH与WZ 样品在滋味得分相对较高。 其中BS 样品滋味得分最低,该差异可能与挥发性风味组分的组成特征有关。 此外,非挥发性风味化合物综合评分较高的样品,其整体感官综合得分也相对较好,表明非挥发性风味组分差异与综合感官评分可能存在一定关联。
本研究基于多元统计学方法,对广西不同地区市售酸芥菜产品的风味品质特征进行了系统分析。 结果表明,市售酸芥菜的整体滋味以酸味和咸味为主,其中以南宁(N)和钦州(QZ)的酸味值和咸味值最为突出。 在非挥发性风味组分方面,有机酸以乳酸和乙酸含量为最高,游离氨基酸以苦味氨基酸占比较高,主要由缬氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸和亮氨酸组成,甜味与鲜味氨基酸分别以丙氨酸和谷氨酸为代表。 并且通过主成分结果表明,南宁(N)、梧州(WZ)、防城港(FC)和北海(BH)地区样品在非挥发性风味特征的综合表现上相对更为突出。 在挥发性风味组分方面,共鉴定出185 种挥发性风味化合物,其中酯类、异硫氰酸酯类、醇类、醛类及酮类等物质是不同地区酸芥菜风味差异的关键因素。 OPLS-DA 结果表明,百色(BS)、贺州(HZ)、南宁(N)和桂林(GL)样品与其他样品在挥发性风味特征上呈现明显的分离趋势,以VIP 值>1,P <0.05 为标准,筛选出31 种差异挥发性风味化合物。 感官评价结果表明,市售酸芥菜的整体接受度较好。 综上,本研究探究了广西不同地区市售酸芥菜的风味组成及品质差异,为进一步解析不同地区酸芥菜风味品质差异及其原因提供了理论意见。
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