采石磯茶干營養組成與揮發性風味物質分析

何 瑩,陳 卓,吳學鳳,梁 進,周 希,鄭 志,穆冬冬,鮑 哲,楊 勇,李興江,*

(1.合肥工業大學食品與生物工程學院,安徽省農產品精深加工重點實驗室,農產品生物化工教育部工程研究中心,安徽合肥 230009; 2.安徽農業大學茶與食品科技學院,安徽省農產品加工工程實驗室,安徽合肥 230009; 3.安徽馬鞍山市采石磯食品有限公司,安徽馬鞍山 243000)

大豆含有豐富的蛋白質以及多種人體必需氨基酸,是最重要的食品原料之一[1]。大豆經過一定的加工,在改善風味和口感的同時,也去除了一定的抗營養物質[2]。大豆產品分為發酵和非發酵兩類,發酵豆制品主要有腐乳、醬油、豆豉;非發酵豆制品主要有豆漿、豆腐皮、豆腐干[3]。茶干,作為豆腐干的一類,是中國傳統豆制品美食,擁有著悠久的歷史文化。安徽的馬鞍山“采石磯”牌茶干[4]源于清朝嘉慶年間,是朝廷貢品之一。采石磯茶干結合傳統方法壓緊和現代工藝鹵制,色澤醬紅,質地細膩,對折不斷,進口香醇,品味俱佳,是老少皆宜的營養保健食品,同時也是旅游、飲酒、喝茶的休閑食品[5]。

營養風味是衡量豆干產品質量的重要指標[6]。因此,國內圍繞傳統鹵豆干、臭豆腐干等工藝及風味物質發表的研究較多。毛佳怡等[7]對貴州傳統鹵豆干工藝優化及其對風味物質的影響研究可知,優化后的鹵豆干風味物質明顯增加,鹵汁與壓榨成型耦合生產鹵豆干工藝可行。亓順平等[8]通過GC-MS技術對非發酵臭豆腐揮發性風味物質進行了研究,共有49種化合物被檢出,其中酸類、醇類、醛類、酯類是主要的種類。葉韜等[9]通過GC-MS技術對安徽八公山即食豆干加工過程中揮發性風味物質的研究可知,豆干鹵制過程中風味物質更多,且鹵制能降低腥味醇類物質,增加香氣醛類、酮類。然而至今,因口感質地而聞名的茶干制品的研究卻較為鮮見。且由前人研究可知,豆干制品因產地、工藝不一,種類風味也會有所不同。

因此,為初步了解采石磯茶干制品在營養風味上的共性和獨特性,本文采用國標方法及HS-SPME-GC-MS技術[10],對其營養成分、揮發性風味物質進行了分析,希望能為茶干工藝等方面的研究提供一定參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

采石磯茶干 安徽馬鞍山采石磯食品有限公司;鉻酸鉀、硝酸銀、無水乙醚、甲醛(38%)NaOH等 國藥集團化學試劑有限公司。

L-8900氨基酸自動分析儀 日本日立公司;5975-7890A氣相色譜-質譜聯用儀 美國Agilent 公司;50/30 um PDMS固相微萃取頭、20 mLEPA/VOA螺口進樣瓶 美國Supelco公司;SZF-06G粗脂肪測定儀 上海新嘉電子有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 營養成分的測定方法 感官指標:國家標準GB/T 23494-2009;水分含量測定:GB/T 5009.3-2016《食品安全國家標準 食品中水分的測定》—直接干燥法;鹽含量測定:直接滴定法;總酸測定:GB/T 5009.124-2016《食品安全國家標準 食品中總酸的測定》進行測定—pH計法;氨基酸態氮測定:甲醛滴定法;脂肪測定:粗脂肪測定儀;氨基酸測定:氨基酸自動分析儀。

1.2.2 揮發性風味物質分析方法 HS-SPME:將采石磯茶干切成小塊,并在粉碎機中迅速攪碎至粉末狀態,準確稱取2.0 g于20 mL頂空瓶中,迅速蓋好鋁帽,在磁力攪拌器上60 ℃平衡15 min,隨后迅速插入提前老化處理的50/30 μm萃取頭,調整萃取頭在適宜位置,萃取40 min后拔出萃取頭,立即插入氣相色譜進樣口,解析5 min,進行GC-MS分析[11]。

GC-MS色譜條件:色譜柱為DB-5MS(30 m×0.25 mm,0.25 μm);載氣為氦氣;流速為1 mL/min;進樣口溫度250 ℃,初始溫度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。采用不分流進樣。

質譜條件:質譜接口溫度250 ℃;離子源溫度230 ℃;四級桿溫度150 ℃;EI 70 eV;質量掃描范圍45～450 amu/s。

定性定量方法:未知化合物經計算機檢索,與美國國家標準技術研究所(National Institute of Standards and Technology)相匹配,取匹配度大于75%的化合物進行質譜定性[12-14]。定量使用面積歸一化法[15]。

1.3 數據處理

數據結果均為3次重復試驗的平均值±標準差,并用Excel 2003和SPSS 16軟件進行數據處理和分析。

2 結果與分析

2.1 采石磯茶干的感官指標

通過國標方法得到茶干的感官指標結果見表1。

表1 采石磯茶干感官指標結果Table 1 Sensory results of Caishiji dried soybean curd

由表1可知,采石磯茶干的形狀完整,厚薄均勻,無焦糊狀;色澤醬紅,光潔鮮亮;咸甜適口,進口香醇,無苦澀、焦糊及其他異味;無霉斑,無外來異物。結果表明,采石磯茶干感官指標符合國家有關標準的技術要求。

2.2 采石磯茶干營養成分測定

采石磯茶干的主要營養成分見表2,氨基酸組成及含量見表3。

表2 采石磯茶干營養成分測定結果(g/100 g)Table 2 Determination results of nutritional componentsin Caishiji dried soybean curd(g/100 g)

表3 采石磯茶干中氨基酸檢測結果Table 3 Detection results of amino acidsin Caishii dried soybean curd

由表2可知茶干中水分含量為49.53 g/100 g、鹽含量為2.49 g/100 g、脂肪含量為6.00 g/100 g、氨基酸態氮含量為0.85 g/100 g、總酸為0.32 g/100 g。其中含水量、含鹽量、總酸、氨基酸氮含量均符合國家標準的技術要求。

氨基酸與茶干獨特風味的形成密切相關。由表3可知,采石磯茶干中共鑒定出17種氨基酸(其中包括7種必需氨基酸),氨基酸總含量為24.02 g/100 g,必需氨基酸含量為7.31 g/100 g,其中6種甜味氨基酸含量為8.33 g/100 g,8種苦味氨基酸含量為8.19 g/100 g,2種鮮味氨基酸含量為5.96 g/100 g,1種酸味氨基酸含量為1.54 g/100 g。其中谷氨酸含量為3.54 g/100 g,天冬氨酸含量為2.42 g/100 g,賴氨酸含量為1.40 g/100 g,脯氨酸含量為2.89 g/100 g,精氨酸含量為1.79 g/100 g,半胱氨酸含量為1.54 g/100 g等,均較高于普通大豆[17]、豆醬[18]的含量。

2.3 采石磯茶干揮發性風味物質分析

采用HS-SPME-GC-MS測定得出總離子流圖見圖1,對其揮發性風味物質進行定性和定量分析,得出揮發性風味物質數量構成、相對含量構成見圖2,揮發性風味物質的氣-質聯用分析結果見表4。

圖1 采石磯茶干揮發性成分的GC-MS總離子流圖Fig.1 Total ion current chromatogram of volatile compositionof Caishiji dried soybean curd analyzed by GC-MS

圖2 采石磯茶干揮發性風味物質數量構成與相對含量構成Fig.2 Quantity composition and relative contents ofvolatile flavor substances in Caishiji dried soybean curd

表4 采石磯茶干中揮發性風味物質的氣-質聯用分析結果Table 4 Volatile flavor compounds in Caishiji dried soybean curd by GC-MS

續表

本試驗對萃取方法和檢測條件進行了優化,采用了在60 ℃下進行40 min萃取條件,由總離子色譜圖(見圖1)可看出,本試驗在該高溫條件下分離檢測出的揮發性風味物質種類多,出峰效果好。由表4可知,采石磯茶干中共鑒定出48種揮發性風味物質,其中包括酯類10種,醛類7種,醇類7種,酸類2種,酮類2種,吡啶類5種,烴類4種,其他類11種。

采石磯茶干中共檢測出10種酯類物質(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、鄰苯二甲酸二異丁酯、E-6-辛烷-1-乙酸酯),占茶干揮發性風味物質數量的20.83%,相對含量的10.83%。酯類物質是經過一系列酯化反應產生的,是食品香氣的主要成分,賦予食品香甜、果香[26]。其中短鏈的酯類揮發性風味物質賦予產品果香味和奶油香味[27],是促進茶干風味形成的重要物質。對腐乳、油脂、奶酪等[28]揮發性風味物質的相關研究已能很好證明。由表4可知,茶干中的己酸乙酯的相對含量為1.15%,提供強烈的果香和酒香香氣[22],庚酸乙酯的相對含量為8.37%,提供菠蘿、香蕉的香氣[22],其次為苯乙酸乙酯,相對含量為0.23%,提供濃烈而甜的蜂蜜香氣[23],辛酸乙酯相對含量為0.11%,提供白蘭地酒香味[22]。此外還檢測出了十四酸乙酯、十六酸乙酯、苯甲酸乙基己酯、鄰苯二甲酸二異丁酯、E-6-辛烷-1-乙酸酯等酯類物質,這些酯類物質大多具有輕微的油脂味[29]。

醛類也是茶干香氣的重要組成部分,茶干中共檢測出7種醛類物質(正己醛、糠醛、苯甲醛、苯乙醛、壬醛、2,4,6-三甲基-3-環己烯-1-甲醛、(E,E)-2,4-己二烯醛),占茶干揮發性風味物質數量的14.58%,相對含量的11.96%。醛類物質主要是由于大豆中的脂肪氧化酶催化分解亞油酸和亞麻酸而產生的[30],包括單烯醛、二烯醛和飽和醛,多數為直鏈醛。由表4可知,苯甲醛相對含量為4.15%,提供櫻桃或杏仁味香氣[20],壬醛相對含量為3.40%,提供糖果味、芳香味[21],而在亓順平[24]對豆腐的研究中認為壬醛具有油脂味。糠醛的相對含量為3.65%,提供谷物焙烤香氣[21],苯乙醛的相對含量為0.11%,提供令人愉快的花香、玫瑰香[20],其也在腐乳發酵中被檢測出來[31]。但有部分醛類,如具有青草味的正己醛(0.26%)被認為是豆類產品中的不良氣味。而相反在盧靖等[26]對腐乳揮發性風味物質中,隨著腐乳發酵的進行,正己醛含量增加,為腐乳提供了清香、果香等特質。

醇類也對茶干的風味產生重要影響。茶干中共檢測出7種醇類物質(馬鞭草烯醇、1,2-環十二烷二醇、麥芽醇、2-甲基-1-丁醇、1-辛烯-3醇、正己醇、3-辛醇),占茶干揮發性風味物質數量的14.58%,相對含量的9.82%,由表4可知,茶干中的正己醇相對含量為3.45%,提供刺鼻的青草味,1-辛烯-3-醇的相對含量為2.38%,提供發霉的蘑菇味,其均是豆腥味的重要物質[20]。而在李楊等[32]研究中,1-辛烯-3-醇卻提供蘑菇香氣。2-甲基-1-丁醇的相對含量為0.36%,提供清涼的薄荷清涼香氣[19],3-辛醇的相對含量為3.46%,提供類似于香瓜、堅果香氣[20],由于正己醇1-辛烯-3醇的含量較高,所以醇類物質中腥味物質含量高于香氣成分。這也驗證了葉韜等[9]認為醇類物質的不良成分多于香氣成分的觀點。

酮類物質屬于茶干中的香氣物質,主要產生于茶干加工過程中的氨基酸分解、美拉德反應[32]。茶干中共檢測出2種酮類化合物,占茶干揮發性風味物質數量的4.17%,相對含量的0.51%。由于酮類物質的相對含量較低,對風味的貢獻較小。這與Moy等[20]的研究結果相似。

采石磯茶干中共檢測出5種吡啶類物質,占茶干揮發性風味物質數量的10.42%,相對含量的21.31%,分別為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%)。茶干中檢測出的酸類化合物種類和含量相對較少,共檢測出兩種,占茶干揮發性風味物質數量的4.17%,相對含量的0.38%。由表4可知,山梨酸相對含量為0.25%,其次為丙基乙酸又名纈草酸,相對含量為0.13%,提供不良酸味[19],對茶干風味產生不良影響。

采石磯茶干揮發性成分中還存在4種烴類物質,包括烯烴和烷烴兩類,占茶干揮發性風味物質數量的8.33%,相對含量的0.41%。烷烴的香氣閾值較高,所占相對含量較低,所以對茶干的風味貢獻較小[33]。相反,烯烴不僅香氣國值較低,還具有特有的香味,對茶干的風味有一定貢獻。由表4可知,茶干中檢測出的雙戊烯相對含量為0.22%,提供類似檸檬的香氣[19]。

茶干中還檢測出其他類化合物11種(2-乙基呋喃、3-乙基甲苯、3,4-二甲基苯胺、1,2,4-三甲基苯、對異丙基苯胺、2-乙基甲苯、均三甲苯、2-乙酰基吡咯、4-烯丙基苯甲醚、茴香腦、2-甲氧基-4-乙烯基苯酚),占茶干揮發性風味物質數量的22.92%,相對含量的43.83%。其中茴香腦的相對含量為14.00%,提供八角香料香氣[25],且由葉韜等[9]研究可知,茴香腦成分是由鹵制過程中香料所賦予的。2-乙基呋喃相對含量為0.35%,提供焦香香氣[19]。2-甲氧基-4-乙烯基苯酚相對含量為0.10%,雖然含量較低,卻能提供果味香氣[24]。且由已有的研究可知,該揮發性風味物質不僅在豆腐中存在,咖啡、熏魚、柯納克白蘭地酒、朗姆酒、葡萄酒中也有發現[24]。

3 結論

本文首次對采石磯茶干的營養成分和風味物質進行測定。營養成分檢測表明,茶干中水分含量、鹽含量、脂肪含量、氨基酸態氮、總酸等均符合國家標準的技術要求;氨基酸種類豐富,且含量相較高于其他類豆制品,這與茶干獨特風味的形成密切相關,因此了解茶干中氨基酸種類和含量對于研究其獨特風味的形成具有重要的意義。HS-SPME-GC-MS技術測定分析表明,茶干中共檢測出48種揮發性風味物質,其中,酯類、醇類、醛類、吡啶類化合物含量較多,與已有的研究結果較一致。茶干特征香氣成分主要有3-辛醇、苯甲醛、壬醛、糠醛、己酸乙酯、庚酸乙酯、茴香腦與雙戊烯,這為茶干風味特征表征提供了一定的參考;而正己醛、正己醇作為主要的豆腥味成分,極大的影響著茶干的風味和品質口感,未來可針對該類風味物質進行更深入的分析。

此外,在茶干的制作過程中,鹵汁的發酵制作與豆干鹵制過程是關鍵,直接影響著茶干的最終品質與風味。而在鹵汁發酵過程中,微生物則發揮著至關重要的作用。其通過一系列復雜的代謝活動,將原料中的蛋白質、淀粉、脂類等大分子物質水解后生成各種次級產物和香味物質,賦予鹵汁獨有的風味。豆干經過鹵汁浸泡后,會進一步的影響著茶干成品的風味。因此,未來可針對鹵汁發酵過程中微生物的存活情況、代謝情況及與鹵汁、茶干風味物質相關性情況開展更全面的、深層次的研究,為生產具有理想感官特性、獨特風味口感的茶干和改善傳統大豆食品的風味品質提供新的見解。