基于SPME-GC-MS分析不同磨浆温度对神仙豆腐挥发性风味的影响

贺 超, 尹乐斌, 何 攀, 邹文广, 刘 聪, 龙 盼, 李敏娟

(邵阳学院食品与化学工程学院1,邵阳 422000)

(中南粮油食品科学研究院有限公司2,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”,尚未得到较好的开发利用[1-3]。神仙豆腐的加工工艺复杂多样,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]。不同磨浆温度的神仙豆腐制作工艺,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]。神仙豆腐高温加工后可以使产品色泽及风味得到改善[6]。然而,从分子层面揭示神仙豆腐风味的变化机制鲜见报道。

通过固相微萃取结合气相色谱-质谱联用技术(SPME-GC-MS)对不同磨浆温度下制作神仙豆腐的挥发性风味物质进行鉴定,分析不同磨浆温度加工对风味物质的变化趋势。本研究不仅为大规模机械化生产保持产品风味质量稳定提供了技术支撑,也对研究食品在不同加工工艺条件下风味物质产生的机制提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

豆腐柴干粉,去离子水。

1.2 仪器与设备

JA2203N 型电子天平(精度0.01 g),3205FP3010磨浆机,DZKU-4 电子恒温水浴锅,固相微萃取手动进样器,75 μm CAR/PDMS黑色平头固相微萃取头;7890B-5977A 气相色谱-质谱联用仪,15 mL 顶空萃取瓶、瓶盖等。

1.3 实验方法

1.3.1 神仙豆腐生产工艺流程

豆腐柴干粉与去离子水按照1∶35的比例在磨浆机中研磨1.5 min,浆渣分离后得到的滤液置于5 ℃冰箱中静置3 h凝固,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。

1.3.2.1 色谱条件

色谱柱:DB-5MS 弹性石英毛细管柱(30.00 m×250.00 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 min,以5 ℃/min升温至150 ℃,保持23 min,以15 ℃/min升温至290 ℃,保持37.333 min。

1.3.2.2 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 (m/z)为45～500。

1.3.2.3 感官评分标准

评分标准见表1。选取5名食品专业研究生、5名从事神仙豆腐生产人员共10人组成感官评定小组,小组成员按照GB/T 29605—2013《感官分析 食品感官质量控制导则》要求进行培训,对不同磨浆温度下制作的神仙豆腐色泽、风味、组织状态、口感等方面进行评分。

表1 感官评分标准

1.3.3 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,获得其总离子流图后于美国国家标准技术研究所(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 软件统计及分析结果。

2 结果与分析

2.1 不同磨浆温度下神仙豆腐挥发性成分总离子流色谱图

利用气相色谱-质谱联用仪检测,得到SPME-GC-MS总离子流图(见图1),出峰时间主要集中在5～30 min。

图1 不同磨浆温度制备神仙豆腐的挥发性成分总离子流图

2.2 不同磨浆温度下制作神仙豆腐挥发性成分组成分析

由表2和表3可以看出,不同磨浆温度下制作的神仙豆腐样品中共检测到了70种挥发性成分,其中,磨浆温度为50、60、70、80、90 ℃样品中分别检测出18、36、33、37、31种挥发性成分。

表2 不同磨浆温度对神仙豆腐挥发性风味物质的影响

表3 神仙豆腐各样品挥发性成分种类数及相对质量分数

挥发性成分中,醇类占总挥发性成分质量分数的80.58%～89.38%,主要为蘑菇醇、沉香醇、桉油烯醇,醇类物质在磨浆温度为60 ℃样品中含量最高。蘑菇醇也存在于胡薄荷精油、薰衣草精油、谷类的风味物质中,带有强烈、别致的清香,有米糠油臭样气息,土壤清香及药草香气[7]。酸类物质占总挥发性成分质量分数的0.06%～2.00%,其在磨浆温度为60 ℃样品中的含量最高。酸类主要为柠檬酸、1,2-苯二甲酸等,对于风味形成的作用都较小。烯烃类占总挥发性成分质量分数1.36%～2.78%,主要物质有杜松烯、反式石竹烯、荜澄茄油烯,其在磨浆温度70 ℃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[8]。烃类化合物主要来源脂肪氧化或氨基酸氧化,对样品的风味的影响较小[9,10]。醛类和酮类分别占总挥发性成分质量分数的1.47%～4.84%和1.42%～3.15%。醛类中苯甲醛、环柠檬醛含量较高,苯甲醛具有杏仁味,在风信子、香茅、肉桂、蔷薇中也有发现,燃烧时有芳香味,环柠檬醛具有果香和花香香气,并带有樟脑、清凉和木香,稍有油腻气息[11]。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[12],样品中主要检测出β-紫罗酮,占总挥发性成分0.00%～2.44%。脂类化合物共有化合物为己二酸二酯,相对质量分数为0.08%～12.05%,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[13],磨浆温度60 ℃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[14-16]。醚类和酚类占总挥发性成分含量较低,单个样品均最多检出1种物质,可以调制食品香料。烷类和芳香族类化合物质量分数占总挥发性风味物质0.05%～1.6%、0.23%～0.82%。其他化合物检出4种,占总挥发性成分的0.26%～3.31%,磨浆温度90 ℃样品含量最高。在不同磨浆温度下制作的5种样品中,醛类、酚类、酸类、烷类、芳香族类和醚类风味影响较小,醇类、酮类、酯类、烯烃类阈值较低,对风味形成的影响可能更大。

2.3 不同磨浆温度下制作神仙豆腐的聚类分析

图2聚类热图分析结果显示,不同磨浆温度下制作神仙豆腐的5种样品可聚为3类,其中磨浆温度50 ℃样品聚为一类,磨浆温度60 ℃、磨浆温度70 ℃和磨浆温度80 ℃样品聚为一类,磨浆温度90 ℃样品聚为一类。磨浆温度60 ℃、磨浆温度70 ℃和磨浆温度80 ℃下制作神仙豆腐的3个样品检测出共有物质有己二酸二(2-乙基己)酯、水杨酸甲酯、2-苯基乙醛、苯甲醛、3-异丙基苯甲醛、蘑菇醇、桉油烯醇、苯乙醇、α-松油醇、反式-橙花叔醇、4(15),5,10(14)-大根香叶三烯-1-醇、(-)-反式-松香芹醇、4-萜烯醇、β-紫罗酮、反式石竹烯、Δ-杜松烯、(-)-α-荜澄茄油烯、丁香酚和茶螺烷共19种。对比5个样品醛类、酮类、酯类和醚类挥发性物质种类及含量,磨浆温度60、70、80 ℃样品中2-苯基乙醛、苯乙醇、Δ-杜松烯和丁香酚均高于其他2种样品,己二酸二(2-乙基己)酯与正庚醚含量相比于其他2个样品较低。磨浆温度50 ℃样品在酯类中己二酸二(2-乙基己)酯含量最高,在醇类物质中蘑菇醇含量最低,磨浆温度90 ℃样品在酯类、烯烃类和芳香族类总含量最低,5种样品的酸类和酚类含量都极少,醇类含量极高,主体物质决定了主要的风味[17-19],因此可以推断在不同磨浆温度下制作神仙豆腐风味的形成过程中,醇类的含量和种类、酯类和酮类的含量对于神仙豆腐风味的形成具有重要意义。

图2 不同磨浆温度下制作神仙豆腐挥发性风味物质的聚类分析(CA)

在不同磨浆温度下制作神仙豆腐的工艺中,有些组分间可能相互混合反应,随着工艺温度的升高,氧化还原反应速率将增大,相应产物也增加。对比不同磨浆温度下制作的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的不仅有加热温度[20-22],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。

2.4 不同磨浆温度下制作神仙豆腐的感官评价结果

神仙豆腐生产工艺中,磨浆温度对产品的品质特性起着关键性的作用。不同磨浆温度样本对于神仙豆腐风味、组织状态、口感和感官评分全部均呈现出显著性(P<0.05),对于色泽没有呈现出显著性(P>0.05) ,意味着不同磨浆温度样本对于神仙豆腐风味、组织状态、口感和感官评分均表现出差异性和对色泽表现出一致性。随着磨浆温度的增加,神仙豆腐的感官评分随着磨浆温度的增大先增大后减小(见表4),磨浆温度在60 ℃以下时,产品色泽呈深绿色、风味发苦、组织状态松散及入口粗糙、弹性较差,原因可能是小于60 ℃时,果胶酶活性较高,使得果胶发生了裂解[23]。当磨浆温度大于80 ℃时,产品的感官评分发生了下降,当温度过高时,一方面,果胶分子开始裂解,导致果胶含量降低;另一方面,原因可能是当温度大于80 ℃时,大部分酶已经完全失活,果胶溶出变慢,高温使得叶绿素失去活性[24-27],产品色泽变黄。

表4 磨浆温度对神仙豆腐感官特性的影响

不同磨浆温度制作神仙豆腐的5个样品均具有豆腐柴清香的特征,磨浆温度为80 ℃样品的感官评分最好,呈现出色泽清亮碧绿,颜色均匀且有淡淡的豆腐柴香味,质地紧密有弹性,没有杂质与气泡,入口丝滑且细腻,嚼感舒适,香气浓郁和谐。

3 结论

以不同磨浆温度在标准化工艺下制作神仙豆腐,口感细腻、香味突出、质量安全,结合化学计量学和感官性状分析不同磨浆温度对神仙豆腐挥发性风味的影响。不同磨浆温度制作神仙豆腐样品中共鉴定出70种挥发性成分,包括醇类17种、醚类2种、醛类8种、酸类2种、烃类13种、酮类7种、酚类1种、烷类2种、芳香族类8种、酯类6种,其他化合物4种。己二酸二酯、蘑菇醇和桉油烯醇这3种物质为共有物质。对不同磨浆温度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,为神仙豆腐的开发提供了基础方向,也为神仙豆腐风味物质研究的开发提供了研究思路。