不同熬制工藝對“佛跳墻”營養成分及風味物質的影響

林瑞榕，袁紅飛，鐘小清，唐勝春，吳娟娟，郭澤鑌,*

（1.閩臺特色海洋食品加工及營養健康教育部工程研究中心，福建 福州 350002；2.福建農林大學食品科學學院，福建 福州 350002；3.福建佰翔天廚食品有限公司，福建 福州 350209）

“佛跳墻”是傳統閩式菜肴的特色名菜之首，通常以鮑魚、海參、甲魚裙、魚膠、杏鮑菇、蹄筋、花菇、瑤柱和鴿子蛋等為原料，加入熬制好的高湯后文火煨制而成[1]。“佛跳墻”因營養價值豐富、風味鮮美濃郁[2]而廣受人們青睞。菜肴的熬制工藝包括熬制時間、熬制溫度及熬制方式等。傅寶尚等[3]以“佛跳墻”高湯為研究對象，研究了不同熬制時間對其營養和風味的影響，為實現“佛跳墻”產品生產規模化、標準化提供一定參考價值。劉樹萍等[4]通過對料液比、熬制溫度與時間及調味料用量進行單因素試驗，優化了鮮金針菇菌湯烹飪工藝。“佛跳墻”的熬制方式分為傳統和現代熬制工藝，傳統熬制工藝通過明火、微火加熱裝有“佛跳墻”的瓷壇，而現代熬制工藝則選用不銹鋼鍋盛放“佛跳墻”，并采用電加熱或者夾層鍋加熱的方式進行制作。由于熬制過程中的烹飪器皿、傳熱介質不同，其對產品的營養和風味品質也會造成不同影響。目前，關于“佛跳墻”的研究主要集中在主料優化[5]、貯藏時間與貨架期評估[6]以及復熱方式[7]等方面，關于不同熬制工藝對“佛跳墻”營養成分和風味物質的研究鮮有報道。

食品風味通常是由其前體物質經過加工后產生揮發性風味物質，賦予食品獨特氣味。研究表明，食品風味包括滋味和氣味兩部分。食品滋味主要來源于食品中的呈味物質，是一些小分子物質，如無機鹽、游離氨基酸、小肽和核酸代謝產物等；而氣味則來源于食品在受熱過程中所產生的揮發性風味物質如不飽和醛酮、含硫化合物以及一些雜環化合物等[8]。因此，研究食品風味可以從兩個方面入手：一方面是對食品中滋味物質及其前體物質研究，另一方面評估食品中揮發性風味物質的特征及變化規律[9-11]。目前，風味物質的研究手段層出不窮，其中識別食物中揮發性風味化合物最常用的分析技術包括氣相色譜-質譜（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）、氣相色譜-離子遷移譜（gas chromatography-ion mobility spectrometry，GC-IMS）和電子鼻等。GC-MS可以檢測揮發性風味物質，快速鑒別出不同風味物質，但它無法確定導致整體香氣的香味活性物質及其貢獻大小[12-13]。GC-IMS是一種新的氣相分離和檢測技術，這項技術結合了GC的高分離能力和IMS的快速響應。與GC-MS相比，GC-IMS最突出的特點是其分離效率高[14]。電子鼻通過模擬人類嗅覺系統，由一系列具有非特定響應的氣體傳感器和多變量數據分析識別系統組成[15]。與電子鼻同為新興仿生設備的是電子舌，它可以避免生理味覺的主觀影響和缺陷，無偏測量食品的滋味[16]。袁燦等[17]利用電子鼻、電子舌和氨基酸分析技術鑒別中式菜肴魚香肉絲調料的滋味與氣味物質，凸顯樣品風味的差異性。

本研究通過傳統和現代兩種不同熬制工藝制作“佛跳墻”，比較“佛跳墻”在不同熬制工藝中營養品質及風味品質的變化，以期為研發營養風味俱佳的“佛跳墻”產品及實際生產應用提供一定理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

“佛跳墻” 福建佰翔天廚食品有限公司。傳統工藝和現代工藝熬制的“佛跳墻”樣品置于-18 ℃冰柜中保存。

甲醇（色譜級）、乙腈（色譜級）、氨基酸標準儲備液A（純度＞99%） 美國Sigma公司；AccQ·Fluor氨基酸衍生試劑盒 美國Waters公司；氨基酸標準儲備液B（純度＞99%） 北京索萊寶科技有限公司；甲酸銨（試劑級） 北京百靈威科技有限公司；酒石酸（分析純） 西隴化工股份有限公司；氯化鉀（分析純）天津市光復科技發展有限公司。

1.2 儀器與設備

HWS26型電熱恒溫水浴鍋、DJG-9053A鼓風干燥箱 上海一恒科學儀器有限公司；HH-8數顯恒溫水浴鍋 江蘇省常州國華電器有限公司；SpectraMax Plus384全波長酶標儀 美國Molecular Devices公司；Kjeltec8400全自動凱氏定氮儀 丹麥Foss公司；4500 Qtrap四極桿串聯線性離子阱MS儀 美國SCIEX公司；Nexera X2LC-30A高效液相色譜儀 日本Shimadzu公司；TS-5000Z電子舌 北京盈盛恒泰科技有限責任公司；FlavourSpec?GC-IMS儀 德國G.A.S.公司。

1.3 方法

1.3.1 “佛跳墻”的制作原料

“佛跳墻”的主料配料：淡干海參、干南非鮑、金鉤排翅、純淡干瑤柱、鴿子蛋、干花菇、鹿筋、甲魚裙；“佛跳墻”的高湯配料：鮮筒骨、番鴨、七寸、土雞、鮮豬皮、雞爪、花雕酒、生姜、蔥、大豆油、八角、桂皮、雞鮮粉調味料、食用鹽、冰糖、水。

1.3.2 “佛跳墻”的熬制工藝

傳統熬制工藝：將主料預烹飪后與熬制好的湯汁混合放入陶瓷壇中，壇子上面鋪上荷葉后加蓋，置于明火上煮沸，隨后轉微火熬制（8±0.5）h。熬制結束后，撈去上層漂浮脂肪，關火，撈出固形物，用3 層紗布過濾湯汁。按照固形物（165±5）g、湯汁（135±5）g裝罐、金屬檢測、冷卻、外包裝、成品入庫。

現代熬制工藝：將主料預烹飪后與熬制好的湯汁混合放入不銹鋼桶中，加蓋，置于電磁爐上煮沸，隨后轉至低溫熬制（8±0.5）h，熬制結束后的操作方式同傳統熬制工藝。

1.3.3 營養成分的測定

按照GB 5009.5—2016《食品中蛋白質的測定》中凱氏定氮法測定蛋白質含量[18]；按照GB 5009.6—2016《食品中脂肪的測定》中酸水解法測定脂肪含量[19]；按照GB/T 9695.23—2008《肉與肉制品 羥脯氨酸含量測定》測定羥脯氨酸含量[20]；按照GB/T 9695.31—2008《肉制品 總糖含量測定》中分光光度法測定總糖含量[21]。

1.3.4 游離氨基酸含量測定

參照陳思肜等[22]的AQC衍生法進行測定。

1.3.5 呈味核苷酸含量測定

按照GB 5413.40—2016《嬰幼兒食品和乳品中核苷酸的測定》[23]。

1.3.6 電子舌的檢測分析

參照曹榮等[24]的方法并稍作改動。稱取解凍后樣品20 g置于250 mL燒杯中，加入80 g純凈水充分混合后上機測試。采用TS-5000Z電子舌，以30 mmol/L氯化鉀和0.3 mmol/L酒石酸混合溶液模擬人體唾液，并作為參比溶液。通過檢測各種風味物質和人工脂膜之間的靜電作用或疏水性相互作用產生的膜電勢變化，實現對5 種基本味（酸、甜、苦、咸、鮮）和澀味的評價。

1.3.7 GC-IMS檢測分析[25]

自動進樣條件：稱取1 g“佛跳墻”樣品于20 mL頂空瓶中，進樣體積500 μL，孵育時間15 min，孵化溫度80 ℃，進樣針溫度85 ℃，孵化轉速500 r/min。

GC-IMS 條件：載氣和漂移氣體均為N2（純度≥99.999%）；漂移管溫度45 ℃；FS-SE-54-CB-1石英毛細管柱（15 m×0.53 mm，0.5 μm）；分析時間30 min；柱溫60 ℃；漂流氣流量恒定為150 mL/min；載氣流速程序：初始2 mL/min，保持2 min，8 min內增加到10 mL/min，20 min內增加到100 mL/min，30 min內增加到150 mL/min。

1.3.8 滋味活性值（taste active value，TAV）計算

按照式（1）計算TAV[26]：

1.3.9 味精當量（equivalent umami concentration，EUC）計算

按照式（2）計算EUC[27]，結果以每100 g樣品中所含谷氨酸單鈉當量表示（g/100 g）：

式中：ai為鮮味氨基酸含量/（g/100 g）；bi為鮮味氨基酸相對于谷氨酸單鈉的鮮味系數（谷氨酸為1.0，天冬氨酸為0.077）；aj為呈味核苷酸含量/（g/100 g）；bj為呈味核苷酸相對于肌苷酸的鮮味系數（肌苷酸為1.0；腺苷酸為0.18；鳥苷酸為2.3）；1218為協同作用常數。

1.4 數據處理

2 結果與分析

2.1 熬制工藝對“佛跳墻”基本營養成分的影響

“佛跳墻”含有大量蛋白質，其中以羥脯氨酸含量變化表征“佛跳墻”中膠原蛋白含量變化。由表1所知，傳統熬制工藝與現代熬制工藝在蛋白質、羥脯氨酸和總糖含量上均無顯著差異（P＞0.05），僅在脂肪含量上存在顯著差異（P＜0.05）；現代工藝熬制的“佛跳墻”中的脂肪含量高于傳統工藝熬制的“佛跳墻”，其余營養成分含量都低于傳統工藝熬制的“佛跳墻”。

表1 不同熬制工藝“佛跳墻”的蛋白質、羥脯氨酸、脂肪及總糖含量Table 1 Contents of protein,hydroxyproline,fat,and sugar in Fotiaoqiang cooked by different processes g/100 g

熬制過程中，溫度升高引起蛋白質降解、脂肪溶出，其中飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸溶于湯中，為“佛跳墻”提供一定的營養和風味[11]。現代熬制工藝中“佛跳墻”脂肪含量較高，一方面可能因為油脂漂浮物較多，另一方面可能是兩種熬制工藝的加熱器皿不同導致出現熬制過程中受熱不均的問題，從而影響營養物質和鮮味物質的浸出[28]。

2.2 熬制工藝對“佛跳墻”游離氨基酸含量的影響

如表2所示，傳統工藝熬制“佛跳墻”的游離氨基酸總含量（1224.40 mg/100 g）略高于現代工藝熬制的“佛跳墻”（1206.20 mg/100 g），但不存在顯著差異（P＜0.05）。TAV用于表示滋味強度[29]。兩種熬制工藝中對滋味貢獻較大的氨基酸都為谷氨酸（鮮）、精氨酸（苦/甜）和丙氨酸（甜），其中鮮味氨基酸谷氨酸含量最高。

表2 不同熬制工藝“佛跳墻”的游離氨基酸組成Table 2 Free amino acid composition of Fotiaoqiang cooked by different processes

氨基酸含量與蛋白質降解釋放氨基酸以及氨基酸降解有關[30]。不同熬制工藝下游離氨基酸含量變化可能是因為現代熬制工藝使用的是不銹鋼鍋加熱，不銹鋼由金屬粒子緊密排列組成，是傳熱速度快的優良導體，但其散熱速度比傳熱速度慢，因此不能很好地均衡外界熱量。傳統熬制工藝使用陶瓷壇，陶瓷由不易傳熱的黏土和二氧化硅等材料經過高溫燒制而成。由于陶瓷內壁分布著許多微孔，因此陶瓷壇具有傳熱均勻、散熱快的特點，有利于高溫下氨基酸及核苷酸的生成與釋放[31]。

2.3 熬制工藝對“佛跳墻”呈味核苷酸含量的影響

如圖1所示，不同熬制工藝“佛跳墻”中共檢出4 種呈味核苷酸，其中5’-肌苷酸、5’-鳥苷酸和5’-腺苷酸是食品中主要的鮮味核苷酸[32]。由表3可知，兩種熬制工藝的“佛跳墻”中肌苷酸含量均最高，只有鳥苷酸含量存在顯著差異（P＜0.05）。研究表明，游離氨基酸和核苷酸均為非揮發性風味物質，它們之間相互影響能夠為產品提供更獨特的風味[33]。其中呈味核苷酸與鮮味氨基酸（谷氨酸和天冬氨酸）具有鮮味協同效應，一般用EUC衡量[34]。經計算，傳統熬制工藝的EUC（48.72 g/100 g）高于現代熬制工藝（45.28 g/100 g），說明傳統熬制工藝中呈味核苷酸能更好地與鮮味氨基酸結合發生協同效應，產生更豐富的鮮味[35]，這與游離氨基酸中鮮味氨基酸含量的研究結果一致。

圖1 不同熬制工藝“佛跳墻”的核苷酸含量Fig.1 Nucleotide contents in Fotiaoqiang cooked by different processes

表3 不同熬制工藝“佛跳墻”的核苷酸TAVTable 3 TAVs of nucleotides in Fotiaoqiang cooked by different processes

2.4 電子舌結果分析

2.4.1 熬制工藝對“佛跳墻”滋味輪廓的影響

電子舌能夠模擬人類舌頭且具有感知和區分非揮發性化合物的功能[36]。如圖2所示，無味點是參比溶液輸出點，酸味的無味點為-13，咸味的無味點為-6，其他指標的無味點均為0。以此為基準，當樣品的味覺值低于無味點時說明樣品無該味道，反之則有。由圖2可知，兩種熬制工藝下“佛跳墻”各項味覺指標高度相似，其中兩種熬制工藝“佛跳墻”的酸味值均較低。

圖2 不同熬制工藝“佛跳墻”樣品有效味覺指標雷達圖Fig.2 Radar chart of effective taste indexes of Fotiaoqiang cooked by different processes

2.4.2 熬制工藝對“佛跳墻”鮮味、咸味與豐富性的影響

由圖3可知，傳統工藝熬制和現代工藝熬制的“佛跳墻”樣品的鮮味在12.3～13.5之間；咸味在-0.5～0.4之間，差異均在0.1左右，可見傳統熬制和現代熬制的“佛跳墻”在咸味、鮮味方面的差異很小；在鮮味回味上，氣泡大小相近，因此兩種熬制工藝對“佛跳墻”滋味的豐富性無明顯差異。結合圖2分析，原因可能為“佛跳墻”的鮮味滋味均比較濃郁，回味較大，因此豐富性差異不明顯。

圖3 不同熬制工藝“佛跳墻”的咸味、鮮味和豐富性氣泡圖Fig.3 Bubble plot of the saltiness,umami and richness of Fotiaoqiang cooked by different processes

2.4.3 熬制工藝對“佛跳墻”苦味、澀味和苦味回味的影響

如圖4所示，傳統工藝熬制和現代工藝熬制“佛跳墻”樣品的苦味值在8.4～9.9之間，澀味值在0.6～1.6之間；可見傳統工藝熬制“佛跳墻”苦味略高于現代工藝熬制的“佛跳墻”，現代工藝熬制的“佛跳墻”則在澀味上強于傳統工藝熬制的“佛跳墻”，而苦味回味的差異較小。

圖4 不同熬制工藝“佛跳墻”的苦味、澀味和苦味回味氣泡圖Fig.4 Bubble plot of the bitterness,astringency and bitter aftertaste of Fotiaoqiang processed by different processes

2.4.4 不同熬制工藝“佛跳墻”滋味的PCA

PCA通過降維將多個存在一定關聯的變量轉變為幾個互不相關的PC，從而揭示多個變量之間的關系[37]。通常，當累計貢獻率達到60%時，就能選用PCA作為變量之間的分離模型[38]。如圖5所示，PC1為88.7%，PC2為8.5%，總貢獻率高達97.2%，說明該兩個PC能夠反映樣品在滋味整體輪廓上的差異。傳統工藝熬制和現代工藝熬制的“佛跳墻”滋味上的差異可以通過電子舌區分，結合前文分析可知二者之間的差異主要表現在苦味和澀味上。

圖5 不同熬制工藝“佛跳墻”滋味的PCA得分圖Fig.5 PCA score plot of Fotiaoqiang cooked by different processes

2.5 熬制工藝對“佛跳墻”揮發性物質的影響

2.5.1 GC-IMS譜圖對比分析

由圖6可知，兩種“佛跳墻”樣品的特征揮發性組分具有各不相同的GC-IMS特征譜信息。傳統熬制工藝下佛跳墻部分揮發性有機物濃度高于現代熬制工藝。

圖6 不同熬制工藝“佛跳墻”GC-IMS三維譜圖Fig.6 Three-dimensional topographic plots of GC-IMS spectra of Fotiaoqiang cooked by different processes

2.5.2 揮發性組分定性分析

使用Gallery Plot插件軟件以一張譜圖為參照，其他幾張譜圖中濃度相同的物質顏色抵消為白色。被參比樣品中的藍色區域表示該物質濃度低于參比樣品，藍色越深，表示濃度越低；被參比樣品中的紅色區域表示該物質濃度高于參比樣品，紅色越深，表示濃度越高。由圖7可初步得出以下結論：由于差異圖中現代工藝熬制“佛跳墻”譜圖中藍色斑點大量存在，所以傳統工藝熬制“佛跳墻”的風味物質組成較現代工藝熬制的“佛跳墻”更豐富。

圖7 不同熬制工藝“佛跳墻”GC-IMS遷移譜圖及差異圖Fig.7 GC-IMS spectra showing differential volatile components between of Fotiaoqiang cooked by different processes

圖8為圖6投影到二維平面的GC-IMS譜圖俯視圖，橫坐標1.0處紅色豎線為經歸一化處理后的反應離子峰，反應離子峰右側的兩條帶狀峰為乙醇單體和二聚體，因濃度較高呈現帶狀。應用GC-IMS Library Search軟件內置的NIST數據庫和IMS數據庫對物質進行定性分析，共定性檢出揮發性物質為36 種單體及部分物質的二聚體，主要包括醇類、醛類、酮類、酯類及其他類。

圖8 不同熬制工藝“佛跳墻”的GC-IMS譜圖定性結果Fig.8 GC-IMS spectra for qualitative analysis of volatile components of Fotiaoqiang cooked by different processes

由圖9可知，傳統工藝熬制“佛跳墻”風味物質組成較現代工藝熬制的“佛跳墻”更豐富。其中，醛類化合物來自氨基酸代謝或脂肪酸氧化[39]，其閾值低，對食品風味有重要影響：如A框中的辛烷、E-2-辛烯醛、n-正壬醛等。醇類物質一般認為來自脂肪氧化，可以產生特殊芳香味，如1-辛基-3-醇、α-蒎酚、3-甲基丁-1-醇、1,8-桉葉油醇等。酯類物質來自氨基酸、糖與脂質生物合成的前體物質，如乙酸乙酯。酮類物質是由脂質氧化、美拉德反應和氨基酸降解產生[40]，如1-辛-3-酮。只有少量如B框中的β-苯乙醇、松油醇、2-糠醛、戊醛、3-甲基丁醛、苯乙醛、2,3-戊二酮等風味物質在現代工藝熬制“佛跳墻”中含量較高。

圖9 不同熬制工藝“佛跳墻”GC-IMS揮發性物質指紋圖譜Fig.9 GC-IMS fingerprint of volatile substances of Fotiaoqiang cooked by different processes

2.5.3 不同熬制工藝“佛跳墻”揮發性物質的PCA

由圖10可知，PC1（69%）與PC2（13%）的累計貢獻率為82%（＞70%），說明該兩個PC能夠代表不同熬制工藝“佛跳墻”中揮發性物質的特征信息。兩種熬制工藝的“佛跳墻”樣品各自聚類，在PC1上差異明顯，PC2上差異不明顯，而PC1代表了樣品69%的特征信息，說明不同熬制工藝“佛跳墻”樣品的揮發性風味物質可明顯區分。

圖10 不同熬制工藝“佛跳墻”揮發性物質的PCA得分圖Fig.10 PCA score plot of volatile substances of Fotiaoqiang cooked by different processes

3 結論

通過理化指標分析、非揮發性風味物質含量測定、電子舌和GC-IMS技術，對“佛跳墻”在不同熬制工藝下的營養成分及風味物質進行了研究。結果表明，傳統工藝熬制的“佛跳墻”在蛋白質、游離氨基酸及核苷酸含量方面均高于現代工藝熬制的“佛跳墻”；其中，傳統熬制“佛跳墻”中的呈味核苷酸能更好地與鮮味氨基酸發生協同效應，產生更豐富的鮮味。電子舌技術能夠清晰地區分“佛跳墻”中不同滋味及其豐富性，得到的滋味輪廓圖以及氣泡圖結合PCA進一步驗證了兩種熬制工藝“佛跳墻”在咸味和澀味等滋味上有明顯區別。GCIMS分析結果表明傳統熬制工藝的揮發性風味物質較現代熬制工藝更豐富，結合PCA得出不同熬制工藝對“佛跳墻”揮發性風味物質有明顯差異。綜上，本研究通過對“佛跳墻”在不同熬制工藝下營養成分和風味物質的變化分析，得出傳統熬制工藝在營養和風味品質上更優于現代熬制工藝，可為“佛跳墻”產品生產與應用提供一定理論依據。