采石矶茶干营养组成与挥发性风味物质分析

何 莹,陈 卓,吴学凤,梁 进,周 希,郑 志,穆冬冬,鲍 哲,杨 勇,李兴江,*

(1.合肥工业大学食品与生物工程学院,安徽省农产品精深加工重点实验室,农产品生物化工教育部工程研究中心,安徽合肥 230009; 2.安徽农业大学茶与食品科技学院,安徽省农产品加工工程实验室,安徽合肥 230009; 3.安徽马鞍山市采石矶食品有限公司,安徽马鞍山 243000)

大豆含有丰富的蛋白质以及多种人体必需氨基酸,是最重要的食品原料之一[1]。大豆经过一定的加工,在改善风味和口感的同时,也去除了一定的抗营养物质[2]。大豆产品分为发酵和非发酵两类,发酵豆制品主要有腐乳、酱油、豆豉;非发酵豆制品主要有豆浆、豆腐皮、豆腐干[3]。茶干,作为豆腐干的一类,是中国传统豆制品美食,拥有着悠久的历史文化。安徽的马鞍山“采石矶”牌茶干[4]源于清朝嘉庆年间,是朝廷贡品之一。采石矶茶干结合传统方法压紧和现代工艺卤制,色泽酱红,质地细腻,对折不断,进口香醇,品味俱佳,是老少皆宜的营养保健食品,同时也是旅游、饮酒、喝茶的休闲食品[5]。

营养风味是衡量豆干产品质量的重要指标[6]。因此,国内围绕传统卤豆干、臭豆腐干等工艺及风味物质发表的研究较多。毛佳怡等[7]对贵州传统卤豆干工艺优化及其对风味物质的影响研究可知,优化后的卤豆干风味物质明显增加,卤汁与压榨成型耦合生产卤豆干工艺可行。亓顺平等[8]通过GC-MS技术对非发酵臭豆腐挥发性风味物质进行了研究,共有49种化合物被检出,其中酸类、醇类、醛类、酯类是主要的种类。叶韬等[9]通过GC-MS技术对安徽八公山即食豆干加工过程中挥发性风味物质的研究可知,豆干卤制过程中风味物质更多,且卤制能降低腥味醇类物质,增加香气醛类、酮类。然而至今,因口感质地而闻名的茶干制品的研究却较为鲜见。且由前人研究可知,豆干制品因产地、工艺不一,种类风味也会有所不同。

因此,为初步了解采石矶茶干制品在营养风味上的共性和独特性,本文采用国标方法及HS-SPME-GC-MS技术[10],对其营养成分、挥发性风味物质进行了分析,希望能为茶干工艺等方面的研究提供一定参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

采石矶茶干 安徽马鞍山采石矶食品有限公司;铬酸钾、硝酸银、无水乙醚、甲醛(38%)NaOH等 国药集团化学试剂有限公司。

L-8900氨基酸自动分析仪 日本日立公司;5975-7890A气相色谱-质谱联用仪 美国Agilent 公司;50/30 um PDMS固相微萃取头、20 mLEPA/VOA螺口进样瓶 美国Supelco公司;SZF-06G粗脂肪测定仪 上海新嘉电子有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 营养成分的测定方法 感官指标:国家标准GB/T 23494-2009;水分含量测定:GB/T 5009.3-2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》—直接干燥法;盐含量测定:直接滴定法;总酸测定:GB/T 5009.124-2016《食品安全国家标准 食品中总酸的测定》进行测定—pH计法;氨基酸态氮测定:甲醛滴定法;脂肪测定:粗脂肪测定仪;氨基酸测定:氨基酸自动分析仪。

1.2.2 挥发性风味物质分析方法 HS-SPME:将采石矶茶干切成小块,并在粉碎机中迅速搅碎至粉末状态,准确称取2.0 g于20 mL顶空瓶中,迅速盖好铝帽,在磁力搅拌器上60 ℃平衡15 min,随后迅速插入提前老化处理的50/30 μm萃取头,调整萃取头在适宜位置,萃取40 min后拔出萃取头,立即插入气相色谱进样口,解析5 min,进行GC-MS分析[11]。

GC-MS色谱条件:色谱柱为DB-5MS(30 m×0.25 mm,0.25 μm);载气为氦气;流速为1 mL/min;进样口温度250 ℃,初始温度50 ℃,保持2 min,以6 ℃/min升至120 ℃,保持5 min,以8 ℃/min升至200 ℃,保持2 min,再以10 ℃/min升至250 ℃,保持8 min。采用不分流进样。

质谱条件:质谱接口温度250 ℃;离子源温度230 ℃;四级杆温度150 ℃;EI 70 eV;质量扫描范围45～450 amu/s。

定性定量方法:未知化合物经计算机检索,与美国国家标准技术研究所(National Institute of Standards and Technology)相匹配,取匹配度大于75%的化合物进行质谱定性[12-14]。定量使用面积归一化法[15]。

1.3 数据处理

数据结果均为3次重复试验的平均值±标准差,并用Excel 2003和SPSS 16软件进行数据处理和分析。

2 结果与分析

2.1 采石矶茶干的感官指标

通过国标方法得到茶干的感官指标结果见表1。

表1 采石矶茶干感官指标结果Table 1 Sensory results of Caishiji dried soybean curd

由表1可知,采石矶茶干的形状完整,厚薄均匀,无焦糊状;色泽酱红,光洁鲜亮;咸甜适口,进口香醇,无苦涩、焦糊及其他异味;无霉斑,无外来异物。结果表明,采石矶茶干感官指标符合国家有关标准的技术要求。

2.2 采石矶茶干营养成分测定

采石矶茶干的主要营养成分见表2,氨基酸组成及含量见表3。

表2 采石矶茶干营养成分测定结果(g/100 g)Table 2 Determination results of nutritional componentsin Caishiji dried soybean curd(g/100 g)

表3 采石矶茶干中氨基酸检测结果Table 3 Detection results of amino acidsin Caishii dried soybean curd

由表2可知茶干中水分含量为49.53 g/100 g、盐含量为2.49 g/100 g、脂肪含量为6.00 g/100 g、氨基酸态氮含量为0.85 g/100 g、总酸为0.32 g/100 g。其中含水量、含盐量、总酸、氨基酸氮含量均符合国家标准的技术要求。

氨基酸与茶干独特风味的形成密切相关。由表3可知,采石矶茶干中共鉴定出17种氨基酸(其中包括7种必需氨基酸),氨基酸总含量为24.02 g/100 g,必需氨基酸含量为7.31 g/100 g,其中6种甜味氨基酸含量为8.33 g/100 g,8种苦味氨基酸含量为8.19 g/100 g,2种鲜味氨基酸含量为5.96 g/100 g,1种酸味氨基酸含量为1.54 g/100 g。其中谷氨酸含量为3.54 g/100 g,天冬氨酸含量为2.42 g/100 g,赖氨酸含量为1.40 g/100 g,脯氨酸含量为2.89 g/100 g,精氨酸含量为1.79 g/100 g,半胱氨酸含量为1.54 g/100 g等,均较高于普通大豆[17]、豆酱[18]的含量。

2.3 采石矶茶干挥发性风味物质分析

采用HS-SPME-GC-MS测定得出总离子流图见图1,对其挥发性风味物质进行定性和定量分析,得出挥发性风味物质数量构成、相对含量构成见图2,挥发性风味物质的气-质联用分析结果见表4。

图1 采石矶茶干挥发性成分的GC-MS总离子流图Fig.1 Total ion current chromatogram of volatile compositionof Caishiji dried soybean curd analyzed by GC-MS

图2 采石矶茶干挥发性风味物质数量构成与相对含量构成Fig.2 Quantity composition and relative contents ofvolatile flavor substances in Caishiji dried soybean curd

表4 采石矶茶干中挥发性风味物质的气-质联用分析结果Table 4 Volatile flavor compounds in Caishiji dried soybean curd by GC-MS

续表

本试验对萃取方法和检测条件进行了优化,采用了在60 ℃下进行40 min萃取条件,由总离子色谱图(见图1)可看出,本试验在该高温条件下分离检测出的挥发性风味物质种类多,出峰效果好。由表4可知,采石矶茶干中共鉴定出48种挥发性风味物质,其中包括酯类10种,醛类7种,醇类7种,酸类2种,酮类2种,吡啶类5种,烃类4种,其他类11种。

采石矶茶干中共检测出10种酯类物质(己酸乙酯、辛酸乙酯、癸酸乙酯、庚酸乙酯、苯乙酸乙酯、十四酸乙酯、十六酸乙酯、苯甲酸乙基己酯、邻苯二甲酸二异丁酯、E-6-辛烷-1-乙酸酯),占茶干挥发性风味物质数量的20.83%,相对含量的10.83%。酯类物质是经过一系列酯化反应产生的,是食品香气的主要成分,赋予食品香甜、果香[26]。其中短链的酯类挥发性风味物质赋予产品果香味和奶油香味[27],是促进茶干风味形成的重要物质。对腐乳、油脂、奶酪等[28]挥发性风味物质的相关研究已能很好证明。由表4可知,茶干中的己酸乙酯的相对含量为1.15%,提供强烈的果香和酒香香气[22],庚酸乙酯的相对含量为8.37%,提供菠萝、香蕉的香气[22],其次为苯乙酸乙酯,相对含量为0.23%,提供浓烈而甜的蜂蜜香气[23],辛酸乙酯相对含量为0.11%,提供白兰地酒香味[22]。此外还检测出了十四酸乙酯、十六酸乙酯、苯甲酸乙基己酯、邻苯二甲酸二异丁酯、E-6-辛烷-1-乙酸酯等酯类物质,这些酯类物质大多具有轻微的油脂味[29]。

醛类也是茶干香气的重要组成部分,茶干中共检测出7种醛类物质(正己醛、糠醛、苯甲醛、苯乙醛、壬醛、2,4,6-三甲基-3-环己烯-1-甲醛、(E,E)-2,4-己二烯醛),占茶干挥发性风味物质数量的14.58%,相对含量的11.96%。醛类物质主要是由于大豆中的脂肪氧化酶催化分解亚油酸和亚麻酸而产生的[30],包括单烯醛、二烯醛和饱和醛,多数为直链醛。由表4可知,苯甲醛相对含量为4.15%,提供樱桃或杏仁味香气[20],壬醛相对含量为3.40%,提供糖果味、芳香味[21],而在亓顺平[24]对豆腐的研究中认为壬醛具有油脂味。糠醛的相对含量为3.65%,提供谷物焙烤香气[21],苯乙醛的相对含量为0.11%,提供令人愉快的花香、玫瑰香[20],其也在腐乳发酵中被检测出来[31]。但有部分醛类,如具有青草味的正己醛(0.26%)被认为是豆类产品中的不良气味。而相反在卢靖等[26]对腐乳挥发性风味物质中,随着腐乳发酵的进行,正己醛含量增加,为腐乳提供了清香、果香等特质。

醇类也对茶干的风味产生重要影响。茶干中共检测出7种醇类物质(马鞭草烯醇、1,2-环十二烷二醇、麦芽醇、2-甲基-1-丁醇、1-辛烯-3醇、正己醇、3-辛醇),占茶干挥发性风味物质数量的14.58%,相对含量的9.82%,由表4可知,茶干中的正己醇相对含量为3.45%,提供刺鼻的青草味,1-辛烯-3-醇的相对含量为2.38%,提供发霉的蘑菇味,其均是豆腥味的重要物质[20]。而在李杨等[32]研究中,1-辛烯-3-醇却提供蘑菇香气。2-甲基-1-丁醇的相对含量为0.36%,提供清凉的薄荷清凉香气[19],3-辛醇的相对含量为3.46%,提供类似于香瓜、坚果香气[20],由于正己醇1-辛烯-3醇的含量较高,所以醇类物质中腥味物质含量高于香气成分。这也验证了叶韬等[9]认为醇类物质的不良成分多于香气成分的观点。

酮类物质属于茶干中的香气物质,主要产生于茶干加工过程中的氨基酸分解、美拉德反应[32]。茶干中共检测出2种酮类化合物,占茶干挥发性风味物质数量的4.17%,相对含量的0.51%。由于酮类物质的相对含量较低,对风味的贡献较小。这与Moy等[20]的研究结果相似。

采石矶茶干中共检测出5种吡啶类物质,占茶干挥发性风味物质数量的10.42%,相对含量的21.31%,分别为2,4-二甲基吡啶(0.13%)、2,6-二甲基-4-氨基吡啶(20.1%)、2,4,6-三甲基吡啶(0.2%)、2-丙基吡啶(0.38%)、2-丁基吡啶(0.2%)。茶干中检测出的酸类化合物种类和含量相对较少,共检测出两种,占茶干挥发性风味物质数量的4.17%,相对含量的0.38%。由表4可知,山梨酸相对含量为0.25%,其次为丙基乙酸又名缬草酸,相对含量为0.13%,提供不良酸味[19],对茶干风味产生不良影响。

采石矶茶干挥发性成分中还存在4种烃类物质,包括烯烃和烷烃两类,占茶干挥发性风味物质数量的8.33%,相对含量的0.41%。烷烃的香气阈值较高,所占相对含量较低,所以对茶干的风味贡献较小[33]。相反,烯烃不仅香气國值较低,还具有特有的香味,对茶干的风味有一定贡献。由表4可知,茶干中检测出的双戊烯相对含量为0.22%,提供类似柠檬的香气[19]。

茶干中还检测出其他类化合物11种(2-乙基呋喃、3-乙基甲苯、3,4-二甲基苯胺、1,2,4-三甲基苯、对异丙基苯胺、2-乙基甲苯、均三甲苯、2-乙酰基吡咯、4-烯丙基苯甲醚、茴香脑、2-甲氧基-4-乙烯基苯酚),占茶干挥发性风味物质数量的22.92%,相对含量的43.83%。其中茴香脑的相对含量为14.00%,提供八角香料香气[25],且由叶韬等[9]研究可知,茴香脑成分是由卤制过程中香料所赋予的。2-乙基呋喃相对含量为0.35%,提供焦香香气[19]。2-甲氧基-4-乙烯基苯酚相对含量为0.10%,虽然含量较低,却能提供果味香气[24]。且由已有的研究可知,该挥发性风味物质不仅在豆腐中存在,咖啡、熏鱼、柯纳克白兰地酒、朗姆酒、葡萄酒中也有发现[24]。

3 结论

本文首次对采石矶茶干的营养成分和风味物质进行测定。营养成分检测表明,茶干中水分含量、盐含量、脂肪含量、氨基酸态氮、总酸等均符合国家标准的技术要求;氨基酸种类丰富,且含量相较高于其他类豆制品,这与茶干独特风味的形成密切相关,因此了解茶干中氨基酸种类和含量对于研究其独特风味的形成具有重要的意义。HS-SPME-GC-MS技术测定分析表明,茶干中共检测出48种挥发性风味物质,其中,酯类、醇类、醛类、吡啶类化合物含量较多,与已有的研究结果较一致。茶干特征香气成分主要有3-辛醇、苯甲醛、壬醛、糠醛、己酸乙酯、庚酸乙酯、茴香脑与双戊烯,这为茶干风味特征表征提供了一定的参考;而正己醛、正己醇作为主要的豆腥味成分,极大的影响着茶干的风味和品质口感,未来可针对该类风味物质进行更深入的分析。

此外,在茶干的制作过程中,卤汁的发酵制作与豆干卤制过程是关键,直接影响着茶干的最终品质与风味。而在卤汁发酵过程中,微生物则发挥着至关重要的作用。其通过一系列复杂的代谢活动,将原料中的蛋白质、淀粉、脂类等大分子物质水解后生成各种次级产物和香味物质,赋予卤汁独有的风味。豆干经过卤汁浸泡后,会进一步的影响着茶干成品的风味。因此,未来可针对卤汁发酵过程中微生物的存活情况、代谢情况及与卤汁、茶干风味物质相关性情况开展更全面的、深层次的研究,为生产具有理想感官特性、独特风味口感的茶干和改善传统大豆食品的风味品质提供新的见解。