《食品科学》：云南农业大学付晓萍副教授等：基于SPME-GC-MS与电子鼻的藤椒核桃仁风味成分分析及货架期稳定性

藤椒，学名竹叶花椒（Zanthoxylum armatum DC.），隶属芸香科花椒属，因其独特的清香气质、强烈的挥发性及绵长的麻味特征，成为我国西南、华南地区广泛种植的特色优良种质资源。现代研究表明，藤椒富含黄酮类化合物、挥发油、生物碱等活性成分，不仅赋予其鲜明的风味特质，还具有显著的杀菌、抗氧化及抗肿瘤等生理活性。Liu Yuping等通过气相色谱-质谱（GC-MS）-嗅觉联用技术，从藤椒中鉴定出32 种关键气味活性成分，为解析其风味构成提供了重要依据；Zhang Yujuan等则从藤椒中分离富集到9 种具有强抗氧化活性的黄酮类化合物，证实了其作为天然抗氧化剂的开发潜力，这为藤椒在食品加工中的多元应用奠定了物质基础。

核桃（Juglans regia L.）作为胡桃科胡桃属多年生落叶乔木植物，在我国云南、新疆等地形成规模化种植。其种仁富含多酚、黄酮等功能性成分，具有清除氧自由基、预防心脑血管疾病及抑制肿瘤细胞增殖等功效，因兼具食用与药用价值，成为农产品深加工领域的研究热点。目前，核桃仁的风味改良与品质调控是研究重点，加工中常通过焙烤、炒制等工艺提升其感官品质，但因其脂肪质量分数高达60%以上（主要为不饱和脂肪酸），加工后易因氧化酸败导致风味劣变、营养价值下降，严重制约产品货架期；同时，传统核桃制品存在口味单一、同质化严重等问题，难以满足消费者对多元化风味的需求。在此背景下，新型风味核桃制品的研发与创新成为突破产业瓶颈的关键方向，如在加工工艺上采用真空冷冻干燥、微胶囊包埋、喷雾干燥等技术有效保留了核桃的营养与风味；在产品设计层面上风味创新呈现出多元融合特征，如将石榴、藤椒等不同风味体系与核桃基质精准适配，而藤椒风味凭借其独特味觉层次，既能通过挥发性香气物质赋予核桃鲜明的地域特色与刺激性口感，又可借助其含有的酚类化合物辅助抑制核桃脂肪氧化，在优化感官体验的同时延长产品风味稳定期。据此开发的藤椒风味核桃仁连同核桃植物基奶粉、核桃粉固体饮料等特色产品，不仅可在品类层面突破传统坚果零食的框架，更可构建起兼具风味特色与功能属性的新型产品矩阵；此外同步建立针对性的贮藏保鲜技术，对提升产品附加值、推动核桃产业高质量发展也具有重要现实意义。

基于藤椒的风味特性、抗氧化活性和核桃仁的营养优势、加工痛点，云南农业大学食品科学技术学院的唐晓华、雷舒雯和付晓萍*等人创新性地将二者结合，开发藤椒风味核桃仁产品。通过解析其挥发性风味成分明确特征风味物质，系统探究不同包装方式（材料与封装工艺）和贮藏温度对产品理化指标及品质稳定性的影响，构建货架期预测模型并确定有效贮藏期，旨在为核桃仁深加工的风味创新、品质控制及贮藏技术优化提供一定的理论支撑与实践指导。

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藤椒核桃仁挥发性成分分析

1.1 电子鼻分析

PEN3型电子鼻10 个传感器的敏感化合物类型及藤椒核桃仁的传感器稳定响应值如表1所示。

基于表1数据绘制电子鼻特征气味雷达图，以传感器类型为因素，响应值为变量，设置3 次平行重复，结果显示不同传感器对藤椒核桃仁挥发性成分的响应强度存在明显差异。结合表1中传感器敏感特性可知：传感器W1W对萜烯类或硫化物敏感、W2W对芳香成分敏感、W5S对氮氧化物敏感，三者响应值明显高于W1C（对芳香物质敏感）、W3C（对胺类、芳香性物质敏感）等其他传感器；其中W1W响应值达6.038±0.063，为所有传感器中最高。

电子鼻传感器响应值与敏感物质的吸附-脱附动力学过程直接相关，在统一检测条件（气流速度、温度、检测周期等一致）下，响应值越高，反映样品中对应敏感物质与传感器表面活性位点的作用越强。基于此，W1W、W2W、W5S的高响应值，间接表明藤椒核桃仁中萜烯类/硫化物、芳香成分、氮氧化物相关挥发性物质，在与传感器的相互作用中贡献更突出。结合电子鼻检测原理（响应值与物质挥发性、浓度呈正相关趋势），推测上述物质的相对含量在挥发性成分中占比更高，是构建藤椒核桃仁特征气味的核心物质基础。

1.2 SPME-GC-MS分析

利用GC-MS联用的方法对藤椒核桃仁的挥发性成分及相对含量进行分析，根据匹配度大于800的原则，确定样品中挥发性成分的种类，以峰面积归一化结果对化合物定量，并根据Odour thresholds: compilations of odour threshold values in air, water and other media所报道的各类化合物在空气中的气味阈值计算每个风味化合物的ROAV。

由表2可知，藤椒核桃仁共检测出52 种挥发性风味成分，包括醛类14 种（占比26.9%）、烯烃类15 种（占比28.8%）、醇类11 种（占比21.2%）、酸类6 种（占比11.5%）、吡嗪类1 种（占比1.9%）、酯类1 种（占比1.9%）、其他4 种（占比7.7%）。其中ROAV≥0.1的化合物共24 种，累计贡献92.3%的特征风味。含量与风味贡献最突出的是醛类，其次为烯烃类、醇类；而ROAV最高的是(E,Z)-2,4-癸二烯醛（ROAV＝100.00），是藤椒核桃仁的特征标志性风味物质。在相同检测条件下，化合物的ROAV可定量反映其对整体风味的贡献（ROAV≥1为关键风味物质，0.1≤ROAV＜1为次要贡献）。表2中，(E,Z)-2,4-癸二烯醛（ROAV＝100.00）是绝对关键风味物质，其感觉阈值仅0.000 07 mg/m 3 ，结合高相对含量（4.49%），赋予产品“强烈的烤香和鸡油味”。

从风味形成机理看，藤椒核桃仁中的醛类风味物质来自核桃仁中多不饱和脂肪酸（如亚油酸，占比62.3%）的氧化降解。其中，亚油酸的含量依据GB 5009.83—2016《食品中脂肪和脂肪酸的测定》检测得出；同时，表2数据显示醛类的感觉阈值明显低于其他类别，进一步说明这类氧化降解产物（醛类）对风味的影响更突出，也支撑了“多不饱和脂肪酸氧化降解是醛类形成核心路径”的结论。

典型物质如反-2-壬醛（ROAV＝9.37，阈值0.000 1 mg/m3）赋予“纸板味、老啤酒风味”，是110 ℃焙烤过程脂质氧化的特征产物。烯烃类以芳樟醇（ROAV＝75.83，阈值0.002 4 mg/m3）为代表，其“铃兰香气”源于萜烯类化合物的热解，与藤椒赋香（藤椒粉中萜烯类前驱体）及焙烤工艺协同作用，强化产品清新植物香调。醇类包括正己醇（ROAV＝0.05，阈值0.034 mg/m3）的“青草气、水果香气”，由脂肪酸β-氧化及醛类还原生成。其与酯类（如γ-己内酯，ROAV＝0.04）共同构建“清新花草香”，使风味层次更饱满。

脂质氧化与美拉德反应是藤椒核桃仁风味形成的核心路径，藤椒赋香（提供萜烯类、硫化物前驱体）与焙烤工艺（触发脂质氧化、美拉德反应）的协同，是产品风味创新的关键。这为核桃仁深加工的“风味定向调控”提供理论依据：通过优化原料配比（藤椒粉添加量）与加工参数（焙烤温度/时间），可精准调控特征风味物质（如(E,Z)-2,4-癸二烯醛、芳樟醇）的生成，突破传统核桃制品风味同质化瓶颈。

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不同包装处理、贮藏温度对藤椒核桃仁水分含量的影响

核桃仁水分含量通过“水分活度（aw）影响质构/氧化稳定性”而影响感官品质与货架期。由图1可知，不同包装与温度下，水分含量在贮藏期呈“先波动上升、后期（37 ℃组更明显）小幅回落，但整体仍高于初始值”的规律：前期（0～42 d）游离水破坏油脂晶型致水分上升，后期（49～70 d）各温度组均会发生脂肪氧化并生成挥发性物质（如(E,Z)-2,4-癸二烯醛），其中37 ℃组因温度较高，氧化反应更显著，水分回落的趋势也更明显；同时结合表2中挥发性物质（如(E,Z)-2,4-癸二烯醛）的检测结果，可协同支撑脂肪氧化影响水分活度的结论。

PE/AL/PET+真空+脱氧包装延长货架期路径：1）高阻隔性抑制水分渗透，降低游离水比例延缓质构劣变；2）脱氧环境（残氧≤0.5%）降aw（≤0.65），抑制脂肪酶与微生物生长（37 ℃组70 d菌落总数较PET+常压组低1.2×102CFU/g。经Arrhenius模型拟合，25 ℃条件下该包装货架期达82 d，较PET常压组延长41 d，验证“高阻隔复合膜+脱氧工艺”优势，为核桃仁深加工“包装-贮藏”协同调控提供参数，推动产业品质升级。

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不同包装处理、贮藏温度对藤椒核桃仁色泽（L*）的影响

色泽是藤椒核桃仁感官品质首要指标，亮度（L*值）反映褐变程度，与美拉德反应类黑精含量显著负相关（r＝-0.92，P＜0.01），可衡量品质劣变。由图2可知，不同包装与温度下，L*值呈“先波动下降、后缓慢趋稳”规律，契合温度加速美拉德反应动力学（Arrhenius模型R2＝0.91）。

由图2A可知，在4 ℃贮藏条件下，0～28 d PE/AL/PET+真空+脱氧组与PET+常压组L*值差异不超过1.2，因低温时水分活度低（aw≤0.62）、美拉德反应慢；49 d后差异扩大（PE/AL/PET+真空+脱氧组58.32 vs PET+常压组54.17，P＜0.05），真空+脱氧工艺抑制脂肪氧化、延缓褐变。

由图2B可知，25 ℃组70 d时，PE/AL/PET+真空+脱氧组的L*值（57.23）最高，且显著高于PET+常压组（高4.38，P＜0.05）；而PET+真空+脱氧组与PE/AL/PET+真空组的L*值也存在显著差异（P＜0.05）。高阻隔复合膜（PE/AL/PET）+脱氧工艺的透氧率仅为PET膜的17.3%，能有效抑制脂肪氧化，因此25 ℃条件下该组70 d内L*值仅下降4.64，可较好维持色泽品质。

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不同包装处理、贮藏温度对藤椒核桃仁POV的影响

POV是藤椒核桃仁脂肪氧化的核心指标，直接反映油脂劣变程度（POV越高，氧化越严重）。由图3可知，不同温度/包装下，POV呈“波动上升+后期趋稳”规律，37 ℃组增长最显著（70 d时最高达0.089 g/100 g），25 ℃组次之（最高达0.056 g/100 g），4 ℃组最慢（最高达0.042 g/100 g），验证“温度加速脂肪氧化”特性。包装差异：PE/AL/PET+真空+脱氧包装的POV始终最低（37 ℃组70 d时POV＝0.045 2 g/100 g），较PET+常压组降低37.2%；PET+常压组因氧气易渗透，POV上升最快（25 ℃组70 d时POV＝0.054 g/100 g）。

37 ℃条件下，PET+常压组贮藏末期（70 d）出现“哈喇味”（醛类物质累积），但POV（0.089 g/100 g）仍低于GB 5009.227—2016（0.5 g/100 g），表明需协同POV和感官评价判断品质；PE/AL/PET+真空+脱氧包装有效延缓氧化（4 ℃，70 d POV比PET+常压组小42.6%），70 d时仍无明显异味。综上，高阻隔复合膜（PE/AL/PET）+脱氧工艺可显著抑制脂肪氧化，维持产品品质，为核桃制品贮藏提供关键技术支撑。

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不同包装处理、贮藏温度对藤椒核桃仁AV的影响

AV是藤椒核桃仁油脂劣变的核心指标，AV越高，游离脂肪酸累积越显著。GB 19300—2014《坚果与籽类食品》规定坚果AV≤3.00 mg/g，由图4可知，不同温度/包装下，AV呈“持续上升”规律，37 ℃组增长最显著（70 d时最高达1.38 mg/g），25 ℃组次之（0.95 mg/g），4 ℃组最慢（0.66 mg/g），验证“温度加速脂质降解”特性。

在各温度贮藏条件下，PE/AL/PET+真空+脱氧包装的AV始终最低（37 ℃组70 d时AV＝0.8 mg/g），较PET+常压组降低32.6%；PET+常压组因氧气渗透加速氧化，AV上升最快（25 ℃组70 d时AV＝0.92 mg/g）。

贮藏末期，PET+常压组在37 ℃条件下的AV（1.38 mg/g）明显高于4 ℃（0.66 mg/g）和25 ℃（0.95 mg/g），表明温度是脂质氧化的主导因素，低温（4 ℃）可延缓AV增长（贮藏末期比25 ℃组低30.5%）。因此，PE/AL/PET+真空+脱氧包装通过抑制游离脂肪酸累积，协同延缓AV上升（与POV结果一致），70 d时仍无明显品质劣变，为藤椒核桃仁贮藏提供最优包装方案 。

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藤椒核桃仁货架期预测模型建立

6.1 核桃仁货架期模型反应级数的确定

研究采用化学动力学模型，以POV、AV为指标，对不同包装与温度下藤椒核桃仁油脂氧化酸败进行一级动力学分析：将指标值代入一级反应动力学方程，以贮藏时间t对ln A作图，建立4、25、37 ℃条件下贮藏时间与指标值的线性回归方程，求解反应速率常数k与决定系数R2（R2越接近1，线性关系越好）。对POV变化的动力学分析（表3）显示，各包装在不同温度下的一级反应动力学方程R2＞0.9，线性关系良好，验证模型适配性。

对不同贮藏条件下藤椒核桃仁AV变化的动力学解析（表4）表明，各包装处理在4、25、37 ℃贮藏温度下的一级反应动力学方程回归系数R2均大于0.9，提示模型对AV变化规律的拟合度较高，验证了一级动力学模型在表征AV氧化进程中的适用性。

由表3、4可知，不同包装、贮藏温度下，POV与AV的一级反应动力学方程R2＞0.9，拟合度良好；反应速率常数k＞0，表明指标值随贮藏时间呈正相关增长；且k随温度升高而增大（37 ℃组k较4 ℃组高1.1～1.7 倍），验证“温度加速氧化酸败”规律，与脂质氧化动力学特性一致。

6.2 核桃仁POV和AV的货架期预测模型

以一级反应动力学方程为基础，提取不同包装、贮藏温度下的反应速率常数k，通过1/T对ln k作图构建Arrhenius模型。线性回归方程斜率对应-E a /R、截距对应ln k 0 ，代入Arrhenius方程后，建立藤椒核桃仁货架期预测模型（表5）。

结果显示不同包装下，POV、AV的线性回归方程R2介于0.803 9～0.997 3，其中PE/AL/PET+常压组AV模型R2＝0.997 3，PET+真空+脱氧组POV模型R2＝0.803 9。R2＞0.8表明ln k与1/T显著线性相关，验证模型可精准预测不同条件下产品货架期，为贮藏品质调控提供定量依据。

6.3 核桃仁货架期预测模型验证

依据GB 19300—2014，熟制坚果AV≤3.0 mg/g、POV≤0.5 g/100 g。将限值代入货架期预测模型，可定量预测不同包装、温度下藤椒核桃仁货架期。

表6显示PE/AL/PET+真空+脱氧包装表现最优，4、25、37 ℃条件下，其POV实测货架期分别为164、150、139 d，较PET+常压组分别延长37、63、55 d；AV实测货架期为157、120、119 d，较PET+常压组分别延长17、25、32 d。6 种包装的货架期“预测值-实测值”相对误差均低于14%（低于数值模拟精度要求15%）。验证模型可快速、可靠预测不同条件下产品货架期，为贮藏工艺优化提供定量依据。

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结 论

藤椒核桃仁挥发性风味成分丰富，共鉴定出52 种，按化学结构分类及占比为：包括醛类14 种（占比26.9%）、烯烃类15 种（占比28.8%）、醇类11 种（占比21.2%）、酸类6 种（占比11.5%）、吡嗪类1 种（占比1.9%）、酯类1 种（占比1.9%）、其他4 种（占比7.7%）。

其中ROAV≥0.1的特征风味物质24 种，累计贡献92.3%的特征风味，(E,Z)-2,4-癸二烯醛（ROAV＝100.00）为标志性香气成分，赋予产品“烤香、鸡油味”特征。贮藏品质研究表明，不同包装与温度下，PE/AL/PET+真空+脱氧包装对氧化酸败的抑制效果最优。4、25、37 ℃贮藏末期，其POV实测货架期为164、150、139 d，AV实测货架期为157、120、119 d，较PET+常压组都有延长。这归因于该包装的高阻隔性（透氧率低）+脱氧工艺，可有效抑制氧气渗透及脂肪酶活性，减缓游离脂肪酸氧化，有效维持了产品感官与营养品质。

本研究明确了藤椒核桃仁“风味物质谱-包装-贮藏温度-品质劣变”的关联机制，通过香气成分解析与货架期预测模型（Arrhenius方程，R 2 ＞0.8），为核桃深加工的“风味保留-品质调控”提供关键参数。建议优先采用PE/AL/PET真空脱氧包装配合低温贮藏（4 ℃），从而实现产品货架期的最大化，研究结果可为核桃制品的工业化贮藏与品质升级提供理论支撑与技术参考。

引文格式：

唐晓华, 雷舒雯, 李凌飞, 等. 基于SPME-GC-MS与电子鼻的藤椒核桃仁风味成分分析及货架期稳定性[J]. 食品科学, 2026, 47(1): 185-194. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250814-101.

TANG Xiaohua, LEI Shuwen, LI Lingfei, et al. Analysis of flavor components and shelf-life stability of walnut kernels flavored with Zanthoxylum armatum using solid-phase micorextraction coupled with gas chromatography-mass spectrometry and electronic nose[J]. Food Science, 2026, 47(1): 185-194. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250814-101.

实习编辑：李杭生；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网

为系统提升我国食品营养与安全的科技创新策源能力，加速科技成果向现实生产力转化，推动食品产业向绿色化、智能化、高端化转型升级，由北京食品科学研究院、中国食品杂志社《食品科学》杂志（EI收录）、中国食品杂志社《Food Science and Human Wellness》杂志（SCI收录）、中国食品杂志社《Journal of Future Foods》杂志（ESCI收录）主办，合肥工业大学、安徽省食品行业协会、安徽大学、合肥大学、合肥师范学院、北京工商大学、中国科技大学附属第一医院临床营养科、安徽粮食工程职业学院、皖西学院、滁州学院、蚌埠学院共同主办的“ 第六届食品科学与人类健康国际研讨会 ”，将于 2026年8月15-16日（8月14日全天报到） 在 中国 安徽 合肥 召开。

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