制作工藝對云南甘藍沖菜中異硫氰酸酯的影響研究

陶亦垣，黃文忠，張維儒，張為珍，熊安娃，喬永鋒

(昆明學院 化學科學與技術(shù)系，昆明 650214)

沖菜又叫辣菜，是具有云南特色的小菜之一，其味清淡爽口，可健脾開胃，深受云南人的喜愛。沖菜的風味與芥末有相似之處，均由異硫氰酸酯類化合物帶來“沖”的風味，但芥末的“沖”主要是由異硫氰酸丙酯、異硫氰酸丁酯和異硫氰酸環(huán)戊酯引起，風味相對單一，而沖菜的風味除了有以上3種異硫氰酸酯，還有異硫氰酸異丁酯、異硫氰酸丁烯酯、異硫氰酸異戊酯和異硫氰酸苯乙酯等多種異硫氰酸酯，這對沖菜柔和醇厚的口感有一定貢獻[1，2]。近年來，由于異硫氰酸酯類化合物在抗腫瘤、抑菌、殺蟲等方面表現(xiàn)出較好的生理活性[3-6]，異硫氰酸酯的制備、測定受到了越來越多的關(guān)注[7-9]。

目前，由十字花科植物水解制備異硫氰酸酯的原料主要是辣根、山葵、芥菜等[10，11]，甘藍作為云南常見的十字花科蔬菜，經(jīng)過水燙、燜制常用于制作沖菜，再根據(jù)口味需求添加調(diào)料制作成涼菜或者炒菜食用。在制作甘藍沖菜的過程中，尚無通過控制工藝條件來達到對沖菜中異硫氰酸酯種類和含量進行控制的研究，本研究以甘藍為原料，以氣質(zhì)聯(lián)用儀為監(jiān)測手段，通過正交試驗，系統(tǒng)研究了沖菜制作工藝對沖菜中異硫氰酸酯種類和含量的影響，為甘藍沖菜的開發(fā)提供了理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料

甘藍：產(chǎn)地云南，購于超市，于冰箱中保鮮。

1.2 儀器和試劑

Agilent7890A-5975C氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀；西貝樂SQ2119N多功能料理機；800電動離心機；有機針頭濾器(直徑13 mm，孔徑0.45 μm)：天津東康科技有限責任公司；瑞士Buchi R200恒溫水浴鍋。

乙腈(AR，天津市百世化工有限公司)；石油醚(AR，天津市富宇精細化工有限公司)。

1.3 實驗方法

1.3.1 制作沖菜

稱取400 g新鮮的去葉甘藍莖，放在90 ℃的恒溫水浴鍋中熱燙特定時間后，迅速取出除去大部分水，放入特定溫度預熱后的密閉容器中，轉(zhuǎn)入已設定溫度的烘箱中燜制一定時間后，取出備用。

1.3.2 異硫氰酸酯的提取

將沖菜用剪刀截成1～2 cm的小段，選用料理機榨汁組合將沖菜段放入，粉碎3 min呈現(xiàn)鮮綠色的蔬菜泥，轉(zhuǎn)移到500 mL燒瓶中加入70 mL乙腈塞上橡膠塞劇烈震搖，30 min后取出離心2 min (3000 r/min)，收集上層淡黃色乙腈提取液。濾渣再放回500 mL燒杯中加入60 mL乙腈震搖30 min，用7層醫(yī)用紗布包裹擠壓收集濾液再次離心2 min(3000 r/min)，合并乙腈溶液再離心2 min(3000 r/min)，收集上層乙腈提取液備用。

1.3.3 異硫氰酸酯的濃縮

將前步收集到的乙腈提取液轉(zhuǎn)移到25 mL納氏比色管中，每管裝20 mL并加入5 mL石油醚輕輕搖晃10 min，放入冰箱冷凍室，靜置30 min，分液收集上層石油醚層，重復萃取3次；合并石油醚層，自然揮發(fā)至1 mL，過濾到樣品瓶中即得供試品溶液。

1.4 GC/MS條件

1.4.1 色譜條件

色譜柱：HP-5(19091J-433)，毛細管色譜柱(30 mm×0.25 mm，0.25 μm )；柱箱程序：初始溫度50 ℃，保溫2 min，以10 ℃/min的升溫速率升至280 ℃，保溫5 min；進樣口溫度：280 ℃；進樣量：1 μL；載氣：N2；流速：1.0 mL/min；分流比：25∶1。

1.4.2 質(zhì)譜條件

電離方式：電子轟擊(EI)離子源；電離電壓：70 eV；傳輸線溫度：280 ℃；離子源溫度：280 ℃；掃描質(zhì)量范圍：20.0～500.0 amu。根據(jù)美國NIST 2008標準譜庫檢索并參考相關(guān)文獻對組分進行鑒定。

2 結(jié)果與討論

2.1 操作溫度控制方式的選擇

自然條件下熱燙和燜制過程中，容器內(nèi)溫度受外界影響較大，為了更準確地控制反應溫度，得到最佳燜制溫度和燜制時間，本實驗事先設定烘箱溫度為熱燙和燜制操作時的保溫溫度，盡量減少偶然因素的影響。

2.2 異硫氰酸酯的提取操作

石油醚、乙酸乙酯、乙腈、丙酮、乙醇對異硫氰酸酯的提取率依次降低[12]，通過使用石油醚、乙酸乙酯、乙醇分別進行提取，發(fā)現(xiàn)這些溶劑除乙腈外對葉綠素都具有較高的提取率，而葉綠素對GC/MS的色譜柱危害極大不能進樣，但直接使用乙腈萃取又存在溶劑量大、濃縮不方便的問題。經(jīng)過多次嘗試，最終決定采用先乙腈提取再用相對石油醚萃取。

在使用石油醚萃取乙腈提取液中異硫氰酸酯時會出現(xiàn)不同程度的乳化，常用的破乳手段有加熱、低溫、超聲3種，據(jù)文獻報道[13]， 在有水的條件下加熱、超聲會使異硫氰酸酯快速分解，當加熱溫度大于25 ℃后，溫度越高，分解速度提升越快，故本實驗選用低溫靜置的方法破乳。

2.3 單因素實驗

2.3.1 熱燙時間單因素實驗

在燜制溫度90 ℃、燜制時間10 min的條件下，分別熱燙5,10,25,45,60 s，結(jié)果見表1。

表1 熱燙時間對異硫氰酸酯種類和含量的影響

由表1可知，熱燙時間為5，10，25，45，60 s時，異硫氰酸酯的種類分別有5，4，4，7，4種，其中烯丙基異硫氰酸酯、異硫氰酸正戊酯和異硫氰酸苯乙酯出現(xiàn)在每個實驗中，且含量與熱燙時間大體呈現(xiàn)正相關(guān)現(xiàn)象。在熱燙時間為45 s時，所檢測到的異硫氰酸酯種類、含量都是最高的，本實驗選擇熱燙時間為45 s。

2.3.2 燜制溫度單因素實驗

固定熱燙時間為45 s、燜制時間為10 min的條件下，燜制溫度分別為40，50，60，70，80，90 ℃，結(jié)果見表2。

表2 燜制溫度對異硫氰酸酯種類和含量的影響

在90 ℃下熱燙45 s后，分別在40，50，60，70，80，90 ℃的環(huán)境溫度下燜制，異硫氰酸酯種類分別為2，4，3，3，5，4種。50，80 ℃實驗中異硫氰酸酯的總含量很接近，但因為80 ℃時異硫氰酸酯的種類更多，所以80 ℃更為適合制作沖菜。

2.3.3 燜制時間單因素實驗

固定熱燙時間為45 s、燜制溫度為80 ℃的條件下，分別燜制0，10，20，30 min，結(jié)果見表3。

表3 燜制時間對異硫氰酸酯種類和含量的影響

在熱燙時間為45 s、燜制溫度為80 ℃的條件下，分別燜制0，10，20，30 min后，異硫氰酸酯種類分別為3，4，2，2種。當燜制時間大于10 min后，異硫氰酸酯的種類與含量都快速降低，這可歸因于異硫氰酸酯易水解的性質(zhì)。3-丁烯基異硫氰酸酯、異硫氰酸正戊酯和異硫氰酸苯乙酯的含量與燜制時間(10～30 min)成反相關(guān)，本實驗選擇燜制時間為10 min。

2.4 正交實驗

2.4.1 直觀分析

為了更全面地考察各因素，采用L9(33)正交實驗研究各因素對異硫氰酸酯含量的影響，見表4。實驗結(jié)果見表5。

表4 沖菜加工工藝正交因素水平表

表5 沖菜加工工藝對異硫氰酸酯含量影響正交設計結(jié)果表

由極差大小可判斷：A，B，C 3個因素對異硫氰酸酯含量的影響主次順序為熱燙時間>燜制溫度>燜制時間。由表4和表5可知，最佳的工藝為A2B2C3，即熱燙時間為45 s，燜制溫度為80 ℃，燜制時間為15 min。即得出在以90 ℃為熱燙時間時最佳的制作工藝條件是：熱燙時間為45 s，燜制溫度為80 ℃，燜制時間為15 min。

2.4.2 方差分析

方差分析見表6 。

表6 方差分析表

由表6可知，F(xiàn)比

3 結(jié)論

本文以甘藍為原料，經(jīng)熱燙、燜制工藝制作云南家庭小菜——沖菜，采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀分析，單因素實驗發(fā)現(xiàn)：烯丙基異硫氰酸酯、6-甲硫基異硫氰酸酯、異硫氰酸正戊酯的含量與熱燙時間(5～60 s)成正相關(guān)；3-丁烯基異硫氰酸酯、異硫氰酸正戊酯和異硫氰酸苯乙酯的含量與燜制時間(10～30 min)成反相關(guān)。熱燙溫度90 ℃時，L9(33)正交實驗篩選出最佳的處理工藝為：熱燙時間45 s、燜制溫度80 ℃、燜制時間15 min。

參考文獻：

[1]肖華志,牛麗影,廖小軍,等.芥末油、青芥辣、沖菜的揮發(fā)性風味成分的SPME/GC/MS測定[J].中國調(diào)味品,2004(6):42-45.

[2]牛麗影,肖華志,胡小松,等.沖菜辛辣風味物質(zhì)的頂空固相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用法測定[J].中國食品學報,2005,5(3):122-125.

[3]林海鳴,鄭曉鶴,周軍,等.硫代葡萄糖苷及異硫氰酸酯的抗癌和抗氧化作用進展[J].中國現(xiàn)代應用藥學,2015，32(4):513-520.

[4]陳楠,任凌燕,戴傳云.兩種異硫氰酸酯抗腫瘤的研究進展[J].食品與機械,2012,28(2):241-244.

[5]江鎮(zhèn)海.異硫氰酸酯在農(nóng)藥上的應用[J].農(nóng)藥市場信息,2010(23):36.

[6]孔永強,鄭華,張弘,等.我國異硫氰酸酯(ITCs)的開發(fā)現(xiàn)狀及利用前景[J].化工進展,2011(s1):291-294.

[7]劉艷全,陳澤平,王征征，等.響應面法優(yōu)化山葵異硫氰酸酯制備工藝研究[J].食品科技,2016(6):216-223.

[8]李正義,石嵩,莊躍,等.異硫氰酸酯的合成改進[J].有機化學,2015,35(9):1999-2003.

[9]方海仙,梅文泉,楊東順,等.紫外分光光度法快速測定山葵中異硫氰酸酯的研究[J].中國調(diào)味品,2016,41(10):109-111.

[10]丁軻,劉佳,陳湘寧,等.響應面優(yōu)化辣根中總異硫氰酸酯及異硫氰酸烯丙酯水解制備工藝[J].中國食品學報,2015,15(10):124-133.

[11]黃明深.山葵調(diào)味品原料中異硫氰酸酯的含量及影響因素研究[J].中國調(diào)味品,2005(6):21-23.

[12]陳虹霞.辣根中異硫氰酸酯的制備和生物活性研究[D].北京：中國林業(yè)科學研究院,2009.

[13]張清峰,姜子濤,張云華,等.辣根油中異硫氰酸酯的水解穩(wěn)定性研究[J].食品科學,2005(11):105-108.