付云云 閆小倩 袁 博 張 靜 蔣 成 王鵬霖 趙江林 陳安均

(四川農(nóng)業(yè)大學(xué)，四川 雅安 625000)

姜(ZingiberOfficinaleRoscoe)為姜科(Zingiberaceae)姜屬(ZingiberBoehmer)多年生草本植物[1]，是世界范圍內(nèi)廣泛種植的根莖類蔬菜及香辛調(diào)味料。根據(jù)采收成熟度的不同又可分為鮮食的仔姜，作為調(diào)味品的老姜及做種的種姜[2]。仔姜由于肥嫩多水，纖維化程度低，辛辣味適中，同時具有降血脂、強心、防治心血管疾病[3-4]、抗衰老、抗氧化、抗腫瘤[5]、驅(qū)蟲、防腐殺蟲和護膚美容[6]等多方面的用途，近年來逐漸作為鮮食蔬菜為國內(nèi)外消費者接受。

由于外皮幼嫩，纖維素含量低、水分含量高導(dǎo)致仔姜在貯藏過程中易發(fā)生失水、腐爛、遭受微生物侵染等[7]。目前關(guān)于姜的研究多集中在對生姜中活性成分的分離[8]、提取等[9]，而對于商業(yè)價值比較高的仔姜的研究幾乎為零。關(guān)于仔姜中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的研究也主要停留在與生姜或老姜中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的對比上[10-11]，對于仔姜在貯藏中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的研究更是未見文獻(xiàn)報道。汪莉莎等[12]分析了仔姜與老姜的揮發(fā)性成分，發(fā)現(xiàn)不同成熟度的姜揮發(fā)性成分會有所差異。仔姜在貯藏過程中，會逐漸發(fā)生纖維化，失水老化等現(xiàn)象，是一個逐漸向老姜過渡的過程[13]，因此研究其在貯藏過程中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的變化是一種監(jiān)測仔姜老化度比較可靠的方法。本研究以SPEM-GC-MS技術(shù)對不同貯藏時間的仔姜揮發(fā)性物質(zhì)的種類和含量進行分析比較，旨在更深入地了解仔姜貯藏過程中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)成分與含量的變化，為今后仔姜風(fēng)味成分的研究和開發(fā)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

仔姜：白口姜，購買于雅安農(nóng)貿(mào)市場；

乙酸正丁酯、乙醇：色譜純，阿拉丁試劑(上海)有限公司。

1.1.2 主要儀器設(shè)備

氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC-MS)：7890A/59750型，美國Agilent Technologies公司；

固相微萃取頭：PDMS/DVB/CAR 50/30 μm，美國Agilent Technologies公司；

恒溫水浴鍋：DZKW-D-4型，上海一恒科技有限責(zé)任公司；

分析天平：京制00000249型，北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司；

臭氧發(fā)生器：FL-803A型，深圳市飛立電器科技公司；

保鮮柜：SC-390/412型，海爾股份有限公司。

1.2 方法

1.2.1 仔姜的處理 挑選新鮮、無腐爛、大小成熟度基本一致的仔姜，濃度為200 mg/m3臭氧殺菌處理后放于盛有相對濕度為85%～90%沙土的塑料盒內(nèi)，15 ℃預(yù)冷12 h后，在11 ℃溫度下貯藏。每10 d取樣1次，測定子姜中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)。

1.2.2 仔姜中風(fēng)味物質(zhì)的分析

(1) 仔姜中風(fēng)味物質(zhì)的萃取操作：將仔姜樣品洗凈瀝干后粉碎，稱取1.5 g粉碎樣品置于20 mL SPEM萃取瓶中，加入11.77 mg/g的乙酸正丁酯作為內(nèi)標(biāo)物。然后將經(jīng)過老化的固相微萃取頭插入樣品瓶萃取，萃取條件為50 ℃，30 min，萃取完成后，將固相微萃取頭拔出，于GC進樣口解析5 min，進行仔姜中風(fēng)味物質(zhì)的分析。

(2) GC操作條件：參考曲清莉等[14]、黃雪松等[15]的方法，略有改動。采用30 m×0.250 mm的19091S-433色譜柱；初始溫度為50 ℃，保持1.5 min，以8 ℃/min升至123 ℃，再以1.5 ℃/min升至138 ℃，再以0.1 ℃/min升至140 ℃，再以10 ℃/min升至230 ℃保持3 min；載氣為氦氣，流速為1 mL/min，不分流；進樣口溫度為250 ℃。

(3) MS條件：電離方式EI，電離電壓70 eV，燈絲流量0.25 mA，連接桿溫度280 ℃，電子倍增器電壓為1 500 V，掃描范圍30～350 AMU，離子源溫度250 ℃。對檢測到的仔姜中的風(fēng)味物質(zhì)在普庫NIST11.L進行檢索，選取匹配度在80%以上的物質(zhì)確認(rèn)為香氣成分。根據(jù)檢測出的風(fēng)味物質(zhì)與內(nèi)標(biāo)物峰面積的比值計算待測物質(zhì)的含量，按式(1)計算樣品中風(fēng)味物質(zhì)的質(zhì)量濃度。

(1)

式中：

c1——樣品中風(fēng)味物質(zhì)的質(zhì)量濃度，μg/g；

c2——內(nèi)標(biāo)物的濃度，μg/g；

s1——樣品中風(fēng)味物質(zhì)色譜峰面積；

s2——內(nèi)標(biāo)物色譜峰面積。

1.2.3 試驗數(shù)理統(tǒng)計分析 采用IBM SPSS Statistics 20軟件對數(shù)據(jù)進行分析；采用OriginLab OriginPro 8.5軟件作圖，對試驗中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的含量進行單因素方差分析，采用Duncan法進行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 仔姜貯藏過程中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)

通過GC-MS對貯藏過程中仔姜揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)進行分析，結(jié)果見表1。由表1可以得出，仔姜在貯藏過程中共檢測出77種揮發(fā)性物質(zhì)，其中烴類47種、醇類16種、酮類1種、醛類4種、醚類9種。新鮮仔姜鑒定出51種揮發(fā)性成分，經(jīng)貯藏10 d后仔姜中檢測出49種揮發(fā)性成分，貯藏20 d時檢測出45種揮發(fā)性成分，貯藏30 d時檢測出43種揮發(fā)性成分。貯藏10 d后仔姜中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)與新鮮仔姜相比較有15種揮發(fā)性物質(zhì)未檢測出，分別是間異丙基甲苯、4-乙基鄰二甲苯、2,4,6-辛三烯、d-杜松烯、α-衣蘭油烯、G-芹子烯、反式角鯊烯、香橙烯、L-香芹醇、β-芹桉葉醇、紅沒藥醇、環(huán)己烷甲醇、甲基壬基甲酮、肉豆蔻酸異丙酯、棕櫚酸乙酯。貯藏20 d后仔姜中揮發(fā)性成分與新鮮仔姜相比較有17種揮發(fā)性物質(zhì)未被檢測出，分別是間異丙基甲苯、4-乙基鄰二甲苯、2,4,6-辛三烯、α-三胡椒烯、β-衣蘭烯、α-柏木烯、α-木衣蘭油烯、巴倫西亞橘烯、反式角鯊烯、香橙烯、甲基壬基甲酮、桉葉油醇、金合歡醇、環(huán)己烷甲醇、L-香芹醇、醋酸辛酯、丁酸，2-甲基-3，7-二甲基-2，6-辛二烯基酯。貯藏30 d后仔姜中揮發(fā)性成分與新鮮子姜相比較有23種揮發(fā)性物質(zhì)未被檢測出，分別是萜品油烯、間異丙基甲苯、4-乙基鄰二甲苯、2，4，6-辛三烯、4-乙烯基-4-甲基-1-(丙-2-基)-3-(丙-1-烯-2-基)環(huán)己烯、α-胡椒烯、α-椒柏木烯、g-杜松烯、G-芹子烯、巴倫西亞橘烯、反式角鯊烯、香橙烯、環(huán)己烷甲醇，4-乙烯基-烯，α，4-三甲基-3-(1-甲基乙烯基)、L-香芹醇、紅沒藥醇、甲基壬基甲酮、金合歡醇、醋酸辛酯、乙酸橙花酯、丁酸，2-甲基-3，7-二甲基-2，6-辛二烯基酯、左旋乙酸冰片酯、乙酸桃金娘烯酯。

表1 仔姜貯藏過程中的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)?Table 1 Volatile compounds in baby ginger during storage μg/g

續(xù)表1

化合物種類化合物名稱0 d10 d20 d30 d醇類2-庚醇------21.32±0.35aL-香芹醇12.16±0.47a111.40±6.68b----桉葉油醇121.51±61.30b1.36±0.01c--565.63±5.75a1-辛醇1.46±0.07c16.43±0.78a1.23±0.22c4.77±0.31b芳樟醇17.27±1.46b10.27±0.06b14.05±0.14b77.39±3.70a2-茨醇8.14±0.15c18.15±1.27b11.18±0.72c90.45±3.11aα-松油醇14.07±0.21b14.39±0.31b18.43±0.62b115.52±3.07a香茅醇12.70±0.49d99.95±0.55b26.95±1.42c148.99±3.16a香葉醇102.36±1.67b--77.00±0.40c137.82±0.80aγ-桉葉油醇--1.36±0.01b--7.03±0.46aaγ-桉葉醇----2.04±0.04a--β-桉葉醇2.61±0.14b0.79±0.02c2.37±0.02b9.92±0.21a一桉葉醇0.90±0.03c--1.41±0.02b5.16±0.18a紅沒藥醇0.30±0.02b0.24±0.03c0.57±0.01a--金合歡醇0.43±0.04a------環(huán)己烷甲醇4.54±0.05a------酮類甲基壬基甲酮0.64±0.05a------醛類(Z)-3,7-二甲基-2,6-辛二烯醛35.53±2.45d47.64±1.10c83.44±3.49b430.13±2.10a香茅醛1.88±0.02d3.34±0.09c4.66±0.14b46.93±0.45a檸檬醛80.72±0.93b152.85±2.29b163.20±3.64b1 182.45±73.50a正十五碳醛----1.89±0.04b4.95±0.19a酯類醋酸辛酯8.93±0.53a 8.21±0.50a----左旋乙酸冰片酯3.35±0.19d6.18±0.30c8.30±0.32b59.18±0.98a乙酸桃金娘烯酯2.10±0.19b2.35±0.22b2.50±0.05b4.97±0.39a乙酸橙花酯10.00±0.27a7.52±0.27b5.72±0.24c9.74±0.39a丁酸,2-甲基-3,7-二甲基-2,6--辛二烯基酯357.25±4.09b372.21±0.37a----十四酸乙酯----0.31±0.00a--肉豆蔻酸異丙酯0.19±0.00a--0.25±0.05a--棕櫚酸乙酯0.26±0.00b--0.30±0.00a--2-庚醇,2-乙酸酯------21.27±1.76a

? 同行不同字母表示不同貯藏時間揮發(fā)性成分含量之間差異顯著(P<0.05)。

仔姜經(jīng)貯藏后揮發(fā)性物質(zhì)的種類變化很大(見表1)，在貯藏過程中會出現(xiàn)一些新的物質(zhì)，例如α-水芹烯在新鮮樣品中未檢測到，但在貯藏10，20 d后均檢測到，3-崖柏烯、環(huán)庚烯、欖香烯等在新鮮樣品中未檢測到，但在仔姜貯藏10 d時均檢測到。例如4-乙基鄰二甲苯、間異丙基甲苯、2，4，6-辛三烯、α-衣蘭油烯、反式角鯊烯、香橙烯、L-香芹醇、甲基壬基甲酮等在新鮮樣品中均有檢測到，但在貯藏過程中均未檢測到。這可能跟仔姜在貯藏過程中發(fā)生一系列的生理變化有關(guān)，在適宜的貯藏溫度下，脂氧合酶(LOX)、氫過氧化物裂解酶(HPL)、乙醇脫氫酶(ADH)和醇酰基轉(zhuǎn)移酶(AAT)這類與脂肪酸含量有關(guān)的酶活性降低，進而抑制采后果實通過脂肪酸代謝途徑合成一些揮發(fā)性物質(zhì)[16]35-48。仔姜在貯藏過程中有22種揮發(fā)性成分在貯藏過程中一直存在，烴類物質(zhì)有11種分別為左旋-α-蒎烯、莰烯、β-烯蒎烯、羅勒烯、萜品烯、2，6-二甲基-2，6-辛二烯、γ-欖香烯、反-β-金合歡烯、γ-衣蘭油烯、α-金合歡烯、別香橙烯；醇類物質(zhì)有8種，分別為反式-橙花叔醇、1-辛醇、芳樟醇、2-茨醇、α-松油醇、香茅醇、香葉醇、一桉葉醇；醛類物質(zhì)有3種，分別為(Z)-3，7-二甲基-2，6-辛二烯醛、香茅醛、檸檬醛。在這22種成分中有9種含量與貯藏時間呈正相關(guān)。

2.2 仔姜在貯藏過程中揮發(fā)性成分的動態(tài)變化

仔姜在貯藏20 d后，有10種成分的含量顯著性上升，見圖1、2。在貯藏到30 d時這10種成分的含量分別是新鮮樣品的5.09，7.89，6.73，10.48，153.75，11.11，8.21，11.73，24.96，14.65倍。出現(xiàn)這種現(xiàn)象可能是仔姜貯藏20 d 后發(fā)生嚴(yán)重老化導(dǎo)致的[10]。該研究結(jié)果與汪麗莎等[12]研究的仔姜與老姜中揮發(fā)性風(fēng)味成分的比較一致即老姜中這10種成分含量比仔姜中明顯高出很多。

新鮮仔姜中共鑒定出51種揮發(fā)性成分，其中烴類27種、醇類13種、酮類1種、醛類3種、醚類7種；經(jīng)貯藏10 d 后子姜中檢測出49種揮發(fā)性成分，烴類29種、醇類11種、酮類0種、醛類4種、醚類5種；貯藏20 d后檢測出45種揮發(fā)性成分，其中烴類26種、醇類9種、酮類0種、醛類4種、醚類6種；貯藏30 d時檢測出43種揮發(fā)性成分，烴類24種、醇類11種、酮類0種、醛類4種、醚類4種，見圖3。

由圖3可以看出，仔姜在貯藏過程中揮發(fā)性成分種類最多的為烴類，其次為醇類、醚類、醛類、酮類很少，且揮發(fā)性成分的種類與仔姜的貯藏時間呈負(fù)相關(guān)。

圖1 仔姜在貯藏過程中幾種揮發(fā)性成分的動態(tài)變化

Figure 1 Dynamic changes of several volatile compon-ents in baby ginger during storage

圖2 仔姜在貯藏過程中檸檬醛含量的動態(tài)變化Figure 2 Dynamic changes of citral content in baby ginger during storage

仔姜在貯藏過程中，前20 d各類揮發(fā)性成分總量差異不大，且烴類物質(zhì)的含量在前20 d是仔姜中揮發(fā)性組分最高的一類物質(zhì)見圖4，在0，10，20 d烴類物質(zhì)的含量分別占仔姜揮發(fā)性組分的41.33%，50.39%，67.17%。在貯藏30 d時，烴類物質(zhì)在所有揮發(fā)性組分中是含量最高的，但是在仔姜貯藏到30 d時，烴類物質(zhì)的含量與前20 d相比顯著增加，但是在30 d時，烴類物質(zhì)的含量占總揮發(fā)性成分的47.26%，這是由于仔姜在貯藏30 d時醇類物質(zhì)含量與醛類物質(zhì)含量都顯著增加導(dǎo)致的。酯類揮發(fā)性成分總含量與仔姜總揮發(fā)性含量的比值前10 d與后20 d相比出現(xiàn)顯著性差異，分別為28.12%，22.49%，1.34%，1.70%。該結(jié)果與汪莉莎等[12]的研究結(jié)果一致。由圖4可以看出，仔姜貯藏30 d后，烴類、醛類揮發(fā)性物質(zhì)的含量顯著高于前20 d。由于醇類、酯類物質(zhì)不穩(wěn)定易轉(zhuǎn)化為烴類及醛類物質(zhì)，因而在仔姜貯藏過程中烴類，醛類揮發(fā)性物質(zhì)的含量升高[17]。醇類物質(zhì)含量在貯藏過程中與新鮮樣品出現(xiàn)顯著性的差異，是由于在仔姜適宜溫度的貯藏條件下可以抑制醇類物質(zhì)的生成，延緩果疏異味的產(chǎn)生[16] 31-32。

圖3 仔姜在貯藏過程中各類揮發(fā)性成分的數(shù)量

Figure 3 The number of volatile components belonging to different chemical classes in baby ginger during storage

不同字母表示差異顯著(P<0.05)圖4 仔姜貯藏過程中各類揮發(fā)性成分的組成Figure 4 Contents of various classes of volatile components in ginger during storage

3 結(jié)論

本試驗條件下貯藏的仔姜，共檢測到77種揮發(fā)性物質(zhì)，不同貯藏時期的仔姜烴類物質(zhì)種類最多，烴類物質(zhì)含量均占總量的40%以上；在貯藏過程中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)種類明顯下降(貯藏30 d時，僅檢測到43種)，大多數(shù)揮發(fā)性物質(zhì)在貯藏的過程中含量降低，然有10種揮發(fā)性成分(左旋-α-蒎烯、莰烯、2，6-辛二烯，2，6-二甲基、反-β-金合歡烯、別香橙烯、2-茨醇、α-松油醇、香茅醇、香茅醛、檸檬醛)隨著貯藏時間的延長逐漸增加，仔姜貯藏20 d后這些物質(zhì)含量顯著升高，汪莉莎等[12]采用頂空固相微萃取—氣相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用法分析仔姜與老姜的揮發(fā)性成分，研究結(jié)果表明老姜中左旋-α-蒎烯、莰烯、2，6-辛二烯，2，6-二甲基、反-β-金合歡烯、別香橙烯、2-茨醇、α-松油醇、香茅醇、香茅醛、檸檬醛含量遠(yuǎn)高于仔姜。因此，結(jié)合本試驗的結(jié)果和前人的研究可得出上述10種成分是仔姜貯藏過程衰老的特征物質(zhì)。