γ射线对传统特色发酵食品腐乳挥发性物质的影响

周毅吉，周铁安，李文革，彭 玲，邹朝晖，杨 磊，邓钢桥

（1.湖南农业大学生物科学技术学院，湖南 长沙 410128；2.湖南省核农学与航天育种研究所，湖南省农业生物辐照工程技术研究中心，生物辐照技术湖南省工程研究中心，湖南 长沙 410125；3.烟台大学，山东 烟台 264005）

腐乳是我国的传统特色发酵食品，又称霉豆腐、酱豆腐、臭豆腐。据传，最早的腐乳源自北魏时期，当时有书籍记载道干豆腐加盐成熟后为腐乳[1]。现代腐乳由豆腐2次发酵而成，腐乳成熟后滋味鲜美，营养丰富，含多种人体必须氨基酸和大量不饱和脂肪酸。发酵后的腐乳中，蛋白质水解形成多肽和游离氨基酸，其水溶性氨基酸由3.61%增加到55.54%[2]，其蛋白质消化率可达92%[3]。

益阳地区的腐乳产业最早可以追溯到1821年的腐乳酱行，到民国时，当地酿造工艺为前期培菌与后发酵的自然发酵工艺[4]。目前益阳地区的腐乳多为小厂家生产，发酵场所卫生条件难以严格控制。为防止腐乳被肉毒杆菌等致病菌感染[5]，采用γ射线辐照灭菌工艺，可以在不破坏其热敏风味物质的情况下保证其卫生质量安全，具有广阔的发展前景。

腐乳在发酵过程中产生的挥发性物质与辅料相互作用，形成了其独特的风味。风味是腐乳的重要感官特征，是腐乳品质和质量的重要表征手段[6]。故研究电离辐射对腐乳挥发性风味物质的影响具有一定的应用价值。汪建明等[7]研究发现，使用低剂量γ射线处理的腐乳，其挥发性风味物质的相对含量会发生变化，但由于吸收剂量较低，不会产生显著的辐照味。该研究采用不同吸收剂量γ射线处理益阳地区的传统特色腐乳，分析γ射线吸收剂量与腐乳挥发性风味物质之间的关系，以期为γ射线辐照灭菌工艺在腐乳加工过程的应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试腐乳为湖南益阳四季红镇传统特色腐乳成品。采用60Co放射源进行辐照处理，使用时源活度约2.5×1016Ci，辐照装置隶属于湖南省核农学与航天育种研究所。其他仪器设备有YP-B5002天平（上海光正医疗仪器有限公司）、光明牌101型鼓风干燥箱（北京市永光明医疗仪器有限公司）、磁力搅拌器（湖南湘仪科学仪器设备有限公司）、METTLER TOLEDO DELTA 320 pH计[梅特勒-托利多国际贸易（上海）有限公司]、真空充氮封口机（佛山市金华辉喷码包装设备厂）、Agilent 7890A-5975C 气质联用仪（美国安捷伦公司）、固相微萃取装置（美国SUPELCO公司）。

1.2 试验方法

1.2.1 部分常规理化指标测定参照SB/T 10170—2007中的方法测定腐乳的水分含量。腐乳pH值测定：取1 g腐乳放入99 g高纯水中，搅拌5 min，使用pH计读取悬浊液的pH值，再进行换算。

1.2.2 辐照处理将1 500 g腐乳分装到15个塑料密封袋，由封口机抽真空封口后，分为5组，CK为对照组，不进行辐照处理；其余4组吸收剂量分别为3、8、11、21 kGy。每组设3个平行。

1.2.3 挥发性风味物质测定辐照结束后立即采用顶空固相微萃取法和气相色谱质谱联用法提取和检测腐乳中的风味物质。采用GC-MS分析软件，检索NIST08. L谱库进行对比分析。用气相-质谱离子流图谱的峰面积表示各化合物的百分比含量。

2 结果与分析

2.1 γ射线对腐乳部分常规理化指标的影响

如图1所示，辐照处理后，腐乳含水量与CK组相比下降约7.9%，差异均达极显著水平（P＜0.01），不同吸收剂量处理间，腐乳含水量无显著差异（图1 A）；腐乳的pH值随吸收剂量的增加缓慢上升（图1 B），到11 kGy时达到峰值，随后pH值下降，其中吸收剂量为3、8、11 kGy的样品pH值极显著高于CK（P＜0.01）。有报道称，用0～7 kGy的γ射线处理腐乳，随着吸收剂量的增加，腐乳中的总酸逐渐降低。这可能是由于电离辐射降解了腐乳后发酵过程中生成的游离脂肪酸与氨基酸等有机酸所致[8]。

图1 辐照后腐乳的含水量（A）和pH值（B）的变化情况。

2.2 γ射线对腐乳挥发性风味物质的影响

对5组腐乳的总离子流图谱进行数据分析，鉴定出不同吸收剂量处理的腐乳挥发性风味物质的种类及相对含量，按这些化合物的结构进行分类，呈现于表1。图2为不同吸收剂量γ射线处理后腐乳各挥发性成分的相对丰度热图，可以较为直观地表现特定挥发性风味成分的变化情况。

结合表1与图2可知，CK组检测出48种挥发性物质，其中烃类13种（2.59%），酯类20种（52.31%），醇类4种（14.01%），醛类4种（1.75%），酮类未检出，酸类未检出，其他风味物质7种（29.34%）；经吸收剂量3 kGy处理后，检出挥发性物质种类43种，其中烃类9种（1.80%），酯类21种（57.48%），醇类5种（28.79%），醛类3种（1.65%），酮类未检出，酸类未检出，其他风味物质5种（10.28%）；经吸收剂量8 kGy处理后，检出挥发性物质种类54种，其中烃类10种（1.19%），酯类25种（84.97%），醇类5种（7.43%），醛类4种（1.01%），酮类1种（0.01%），酸类3种（1.17%），其他风味物质6种（4.21%）；经吸收剂量11 kGy处理后，检出挥发性物质种类63种，其中烃类11种（1.48%），酯类27种（81.03%），醇类6种（9.90%），醛类5种（0.85%），酮类3种（0.52%），酸类3种（0.65%），其他风味物质8种（5.57%）；经吸收剂量21 kGy处理后，检出挥发性物质种类62种，其中烃类12种（1.55%），酯类26种（83.81%），醇类4种（7.34%），醛类7种（1.43%），酮类2种（0.29%），酸类3种（3.41%），其他风味物质8种（2.18%）。随吸收剂量的增加，腐乳中的挥发性物质种类总体呈变多的趋势。

表1 不同吸收剂量γ射线处理后腐乳挥发性风味成分相对含量的变化

续表1

图2 不同吸收剂量γ射线处理后腐乳各挥发性成分的相对丰度热图

2.2.1 烃 类腐乳样品中检测出的挥发性烃类物质主要是烷烃、烯烃、炔烃，它们可能来源于后发酵时加入的辅料[9]。如图3所示，烃类化合物在腐乳挥发性风味物质中占比较低，其中烷烃、炔烃和部分烯烃的风味阈值较高，气味不明显，对腐乳的风味贡献不大[10]。部分烯烃如姜油烯、α-姜黄素有生姜香味[11]，β-松油烯有松脂香味[6]。这些萜烯类化合物在腐乳气味风味中有一定贡献。虽然γ射线处理使萜烯类化合物的种类增多，但萜烯类化合物如姜油烯、α-姜黄素等的相对含量随吸收剂量的增加仍呈下降趋势。

图3 不同吸收剂量γ射线处理后腐乳各挥发性物质相对含量的分布

2.2.2 酯 类腐乳中的酯类化合物主要是发酵过程中酸和醇类化合物通过酯化反应生成的，是腐乳香气的主要来源。其中，油酸乙酯、9,12-十八碳二烯酸乙酯（亚油酸乙酯的同分异构体）、9,12-十八碳二烯酸甲酯（亚油酸甲酯的同分异构体）、棕榈酸乙酯及他们的衍生物赋予腐乳果香、甜香味[6,10]。部分含量较高的大分子酯，虽然其香气弱，但因含量高，对腐乳香味的形成也有一定影响[12]。随着γ射线吸收剂量的增加，到8 kGy时，酯类含量达到最高，烃类和醇类化合物占比则下降到一个相对低点，推测是因为烃类化合物被氧化后，与醇类化合物发生酯化反应导致的。

2.2.3 醇 类醇类化合物主要来源于后发酵时的料酒，CK组中含量最高的醇类化合物即乙醇，散发酒香。桉叶油醇为清凉的草药香味；苯乙醇为花香；苯甲醇为温和的香气；它们也是腐乳香气的来源之一[13]。当γ射线吸收剂量为3 kGy时，醇类物质的相对含量达到最高，推测是因为烃类化合物被γ射线氧化生成醇所致。随着γ射线吸收剂量的增大，乙醇百分含量缓慢下降，醇类化合物的种类增多。

2.2.4 醛 类CK组腐乳的醛类化合物主要来源于氨基酸的降解以及酯类化合物的氧化与降解[10]，其中苯甲醛有杏仁香味，苯乙醛有玫瑰花香。随着γ射线吸收剂量的增加，腐乳中醛类化合物的相对含量比较稳定，但醛的种类有增加的趋势。食品中少量的醛类化合物可以增加其香气，但大部分醛被世界卫生组织列为致畸致癌物质[14]，故仍应警惕醛类物质在腐乳中的含量。

2.2.5 酮 类CK组腐乳中没有检测出酮类物质，其在腐乳中的来源主要是脂肪与氨基酸的降解。供试腐乳样品的发酵工艺可能更接近腐乳的自然发酵工艺[15]，故未在CK组样品中检出酮类化合物。当γ射线吸收剂量达到8 kGy时，腐乳样品中开始出现酮类化合物，其相对含量较低，对腐乳风味的影响不大。

2.2.6 酸 类CK组腐乳样品中没有酸类化合物，当γ射线吸收剂量达到8 kGy时，腐乳样品中开始出现酸类化合物，推测可能是γ射线对腐乳的电离氧化作用产生的。其中，亚油酸、棕榈酸、肉豆蔻酸没有气味，它们对腐乳的气味风味几乎没有影响。

2.2.7 其他化合物CK组腐乳样品中的吲哚来自色氨酸的降解，低浓度时为果香味，高浓度时呈腐烂的气息。苯酚可能来自发酵时酪氨酸的降解，虽然苯酚有杀菌作用[15-16]，但其散发令人恶心的甜味和柏油气味，对腐乳风味有负面影响。随着γ射线吸收剂量的增加，这2种化合物百分含量总体呈下降趋势。虽然酚类化合物种类有所增加，但其总含量呈下降趋势。茴香脑具有茴香气，主要来自腐乳后发酵过程中的香辛料[6,13]。随γ射线吸收剂量的增加，茴香脑含量有所增加，但相对含量较低。2,3-二氢苯并呋喃具有麝香的气味，随γ射线吸收剂量的增加，其含量逐渐降低，当吸收剂量大于8 kGy时，被γ射线完全分解，无法检出。

3 结论与讨论

以γ射线为代表的辐照灭菌工艺在食品工业上的应用较早。但是，辐照灭菌是否会影响腐乳感官风味一直为生产方所关注。该试验结果表明，益阳传统特色腐乳的气味风味主要由酯类化合物构成，当接受吸收剂量为21 kGy的γ射线辐照处理时，其组分的相对含量仍比CK组有较大提升。然而，辐照对酯类物质的氧化作用是否会导致辐照味需要后续感官评价进一步鉴定。

部分萜烯类化合物对腐乳的气味风味有一定影响，不过在吸收剂量大于3 kGy后，其相对含量快速下降。醇类化合物的风味主要来源于后发酵的料酒。当γ射线吸收剂量小于3 kGy时，随吸收剂量增加其相对含量缓慢增加；继续增加吸收剂量，则乙醇相对含量缓慢下降，辐照生成的醇类化合物种类增多。苯酚在内的酚类化合物会产生令人不悦的气味，但γ射线处理可以降解这类物质，这说明γ射线处理对提升腐乳的风味有一定的作用。

随着γ射线吸收剂量的增加，腐乳中挥发性风味化合物的种类总体呈增长趋势，其中酯类、醛类、酮类、酸类及其他种类化合物种类增长较为显著，其中大部分醛类、部分酮类对人体有害。同时，为防止生成更多对人体有害的化合物，也应控制辐照处理的吸收剂量。