基于SPME-GC-MS分析磨浆时间对神仙豆腐挥发性风味的影响

贺超,杨莹,何攀,黄秋萍,唐衍洲,李敏娟,龙盼

(1.邵阳学院 食品与化学工程学院,湖南 邵阳,422000;2.湖南省邵阳市国家粮食质量监测站,湖南 邵阳,422000;3.中南粮油食品科学研究院有限公司,湖南 长沙,410000)

神仙豆腐,又称柴叶豆腐,在我国陕西、湖北、湖南、云南等地有着悠久食用历史,它是由豆腐柴叶经过一系列加工制作而成。野生豆腐柴资源丰富、神仙豆腐入口丝滑细腻,但长期以来,只有山区农民在夏季采摘豆腐柴叶制作“神仙豆腐”,其特殊香味却不被人所知,尚未得到较好的开发利用[1-3]。神仙豆腐的加工工艺复杂,包括制作豆腐柴干粉、磨浆、浆渣分离、凝固、静置等工序,其中磨浆是神仙豆腐生产过程中的关键工序[4]。磨浆时间不仅对果胶等营养物质提取率及稳定性有显著影响,而且对神仙豆腐品质和风味也起着决定性作用[5]。

神仙豆腐加工后产品色泽和微量元素表现得更加良好,风味更是产生了奇特的转变[6]。然而,对于深受人们喜爱且广泛流行的传统食品,针对其风味及加工前后物质转变的研究目前却未见报道,若能诠释风味的组成,则能给该风味的产品开发提供可能。因此,本研究旨在通过固相微萃取结合气相色谱-质谱联用技术(SPME-GC-MS)对不同磨浆时间下制作神仙豆腐的挥发性风味物质进行测试、分析得出神仙豆腐在不同磨浆时间加工后风味物质的具体成分及其风味组成贡献,对比其成分差异,从而在科学诠释传统美食,并给神仙豆腐这一类传统食品风味的相关产品开发奠定了理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

豆腐柴干粉(购自陕西省安康市岚皋县绿竹食品有限公司);去离子水。

1.2 仪器与设备

JA2203N型电子天平(精度0.01 g,上海民桥精密科学仪器有限公司);3205 FP3010博朗磨浆机(匈牙利机械公司);DZKU-4电子恒温水浴锅,固相微萃取手动进样器;75 μm CAR/PDMS黑色平头萃取头;7890B-5977A气相色谱-质谱联用仪;15 mL顶空萃取瓶、瓶盖。

1.3 试验方法

1.3.1 神仙豆腐生产工艺流程

豆腐柴干粉→加水研磨(磨浆)→浆渣分离→凝固→静置→神仙豆腐。

豆腐柴干粉与去离子水按照1∶35的比例在磨浆机中分别研磨1.5、2、2.5、3和3.5 min,浆渣分离后得到的滤液置于5 ℃冰箱中静置3 h,脱离磨具后得到神仙豆腐。

1.3.2 固相微萃取方法及条件选择

准确称取5.0 g神仙豆腐样品装入15 mL顶空萃取瓶中,用聚四氯乙烯隔垫密封,在60 ℃恒温水浴锅中预热20 min,将针管穿过隔垫,完全伸出萃取头,使其距离样品上方约1.0 cm处,萃取30 min后于气相色谱仪进样口解吸3 min。

1.3.3 色谱条件

色谱柱:DB-5MS 弹性石英毛细管柱(30 m×250 μm×0.25 μm);载气:高纯(99.999%)氦气(He),氦气流速1.0 mL/min;进样口温度250 ℃;不分流进样。程序升温:柱温45 ℃,保持2.000 min,以5 ℃/min升温至150 ℃,保持23.000 min,以15 ℃/min升温至290 ℃,保持37.333 min。

1.3.4 质谱条件

离子源:电子电离源(electronicionization,EI),离子源温度230 ℃;电子能量70 eV;发射电流150 μA;倍增器电压1 037 V;接口温度250 ℃;质量扫描范围45～500 m/z。

1.3.5 处理及分析

采用气相色谱-质谱联用仪检测样品中挥发性风味物质,获得其总离子流图,然后在美国国家标准技术研究所(National Institute of Standards and Technology,NIST)2014标准谱库检索,根据匹配度定性鉴定成分,采用峰面积归一法对成分定量后采用Excel、Origin软件统计及分析。

2 结果与分析

2.1 不同磨浆时间下制作神仙豆腐挥发性成分SPME-GC-MS离子流图

经过气相色谱-质谱联用仪检测,得到GC-MS的离子流图(图1～图5)及总离子流图(图6),出峰时间主要集中在5～30 min。

图1 磨浆时间为1.5 min的离子流图Fig.1 Ion flow plot with a grinding time of 1.5 min

图2 磨浆时间为2 min的离子流图Fig.2 Ion flow plot with a grinding time of 2 min

图3 磨浆时间为2.5 min的离子流图Fig.3 Ion flow plot with a grinding time of 2.5 min

图4 磨浆时间为3 min的离子流图Fig.4 Ion flow plot with a grinding time of 3 min

图5 磨浆时间为3.5 min的离子流图Fig.5 Ion flow plot with a grinding time of 3.5 min

图6 不同磨浆时间的总离子流图Fig.6 Total ion flow plots for different slurry grinding times

2.2 不同磨浆时间下制作神仙豆腐挥发性成分组成

2.2.1 神仙豆腐各样品的风味物质及相对含量

2.2.2 神仙豆腐各样品挥发性成分种类数及相对含量

由表1和表2可以看出,不同磨浆时间下制作的神仙豆腐样品中共检测到了55种挥发性成分,包括醇类10种,酯类10种,烯烃类9种,芳香族类3种,酮类9种,醛类6种,杂环类2种,烷烃类2种,其他化合物4种。其中,磨浆时间为1.5 min样品中共检测出26种挥发性成分,包括醇类9种,酯类4种,烯烃类6种,芳香族类1种,酮类3种,醛类1种,其他化合物2种;磨浆时间为2 min样品中共检测出19种挥发性成分,包括醇类2种,酯类4种,烯烃类1种,芳香族类2种,酮类3种,醛类3种,杂环类2种,烷烃类2种;磨浆时间为2.5 min样品中共检测出12种挥发性成分,包括醇类3种,酯类4种,酮类2种,醛类1种,杂环类1种,烷烃类1种;磨浆时间为3 min样品中共检测出15种挥发性成分,包括醇类3种,酯类4种,烯烃类3种,酮类2种,醛类1种,烷烃类1种,其他化合物1种;磨浆时间为3.5 min样品中共检测出16种挥发性成分,包括醇类3种,酯类4种,烯烃类3种,酮类2种,醛类1种,烷烃类1种,其他化合物2种。

表1 磨浆时间对神仙豆腐挥发性成分的影响Table 1 Influence of grinding pulp time on volatile constituent of fairy tofu

表2 神仙豆腐各样品挥发性成分种类数及相对含量Table 2 The number of volatile components and the relative content of each sample of the fairy tofu

挥发性成分中,醇类占总挥发性成分的59.46%～90.46%,主要为1-辛烯-3-醇、沉香醇、桉油烯醇,醇类物质在磨浆时间为2 min时样品含量中最高。1-辛烯-3-醇具有强烈的药草、干草样香气[7]。脂类化合物共有化合物为己二酸二酯,占总成分的0.58%～2.07%,还存在一些水杨酸甲酯、邻苯二甲酸二异丁酯,赋予花果芳香气味[8],磨浆时间3.5 min样品含酯类最高。酯类物质会赋予食品甜香气味和轻微油脂气味,即使在很低的浓度条件下也对食品的香味起着非常重要的作用[9-14]。烯烃类占总挥发性成分的0～10.12%,主要有物质有杜松烯、反式石竹烯、荜澄茄油烯,其在磨浆时间1.5 min样品中含量最高。杜松烯有木质气味,有通经络和助消化的特性,反式石竹烯具有淡淡的丁香味,常用作食品添加剂和食用香料,荜澄茄油烯具有清淡的樟木香气[15-17]。芳香族类化合物占总挥发性风味物0.23%～0.95%。酮类占总挥发性成分的0.27%～16.19%。酮类检出量较少,酮类化合物可能是醇类的氧化物或酯类的分解产物[18],样品中主要检测出Beta-紫罗酮,占总挥发性成分的0～2.44%。醛类占总挥发性成分的0～2.83%。醛类中环柠檬醛含量较高,环柠檬醛具有果香和花香,并带有樟脑、清凉和木香,稍有油腻气息[19-21]。杂环类检出量较少。烷类化合物占总挥发性风味物质0～2.55%。其他化合物检出2种,占总挥发性成分的0～8.65%,磨浆时间3.5 min样品含量最高。在不同磨浆时间下制作的五种样品中,酮类、醛类、烷烃类、芳香族类和杂环类风味影响较小,醇类、酯类、烯烃类阈值较低,对风味形成的影响可能更大。

2.3 不同磨浆时间下制作神仙豆腐的聚类分析(cluster analysis,CA)

图7聚类热图分析结果显示,不同磨浆时间下制作神仙豆腐的5种样品可聚为3类,其中磨浆时间1.5 min样品聚为一类,磨浆时间2 min和磨浆时间2.5 min样品聚为一类,磨浆时间3 min和3.5 min样品聚为一类。说明5种样品中,磨浆时间2 min和磨浆时间2.5 min样挥发性物质相似,磨浆时间3 min和磨浆时间3.5 min样挥发性物质相似,各类别间存在显著性差异。磨浆时间2 min和磨浆时间2.5 min下制作神仙豆腐的2个样品检测出的物质有沉香醇、1-辛烯-3-醇、五甲基乙醇、吡咯、金刚烷共6种。对比5个样品酯类、酮类和醛类挥发性物质种类及含量,磨浆时间2 min和磨浆时间2.5 min样品中1-辛烯-3-醇、五甲基乙醇和4,5,5-五甲基-2-环戊烯-1-酮均高于其他3种样品。磨浆时间3 min和磨浆时间3.5 min样品聚为一类,磨浆时间3 min和磨浆时间3.5 min样品在酯类中甲酸芳樟酯含量最高,在醇类物质中沉香醇含量最低,磨浆时间1.5 min样品在醇类、杂环类和烷烃类总含量最低,5种样品的杂环类和烷烃类含量都极少,醇类含量极高,主体物质决定了主要的风味[22-25],因此,可以推断在不同磨浆时间下制作神仙豆腐风味的形成过程中,醇类的含量和种类对于神仙豆腐风味的形成具有重要意义。

图7 不同磨浆时间下制作神仙豆腐的CAFig.7 Clustering analysis of making immortal fairy tofu under different grinding time CA

研究表明[26-29],在不同磨浆时间下制作神仙豆腐的工艺中,有些组分间可能相互发生反应,随着工艺时间的升高,氧化还原反应速率将增大,相应产物也增加。对比不同磨浆时间下制作的5个样品,工艺流程相似,但所检测到的挥发性物质也具有很大差异性,因而影响最终产生的挥发性风味物质不仅有磨浆时间,还有各组分之间的相互作用,这为优化神仙豆腐风味提供了研究方向。

3 结论

不同磨浆时间制作神仙豆腐样品中共鉴定出55种挥发性成分,包括醇类10种、酯类10种、烯烃类9种、芳香族类3种、酮类9种、醛类6种、杂环类2种、烷烃类2种、其他化合物4种。本文对不同磨浆时间下制作神仙豆腐的风味物质进行解析,获得了风味来源物质组成及风味转变的原因,为神仙豆腐风味物质研究的开发提供了研究思路。