基于SPME-GC-MS分析不同磨漿溫度對神仙豆腐揮發性風味的影響

賀 超, 尹樂斌, 何 攀, 鄒文廣, 劉 聰, 龍 盼, 李敏娟

(邵陽學院食品與化學工程學院1,邵陽 422000)

(中南糧油食品科學研究院有限公司2,長沙 410000)

神仙豆腐,又稱柴葉豆腐,在我國陜西、湖北、湖南、云南等地有著悠久食用歷史,它是由豆腐柴葉經過一系列加工制作而成。野生豆腐柴資源豐富、神仙豆腐入口絲滑細膩,但長期以來,只有山區農民在夏季采摘豆腐柴葉制作“神仙豆腐”,尚未得到較好的開發利用[1-3]。神仙豆腐的加工工藝復雜多樣,包括制作豆腐柴干粉、磨漿、漿渣分離、凝固、靜置等工序,其中磨漿是神仙豆腐生產過程中的關鍵工序[4]。不同磨漿溫度的神仙豆腐制作工藝,不僅對果膠等營養物質提取率及穩定性有顯著影響,而且對神仙豆腐品質和風味也起著決定性作用[5]。神仙豆腐高溫加工后可以使產品色澤及風味得到改善[6]。然而,從分子層面揭示神仙豆腐風味的變化機制鮮見報道。

通過固相微萃取結合氣相色譜-質譜聯用技術(SPME-GC-MS)對不同磨漿溫度下制作神仙豆腐的揮發性風味物質進行鑒定,分析不同磨漿溫度加工對風味物質的變化趨勢。本研究不僅為大規模機械化生產保持產品風味質量穩定提供了技術支撐,也對研究食品在不同加工工藝條件下風味物質產生的機制提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

豆腐柴干粉,去離子水。

1.2 儀器與設備

JA2203N 型電子天平(精度0.01 g),3205FP3010磨漿機,DZKU-4 電子恒溫水浴鍋,固相微萃取手動進樣器,75 μm CAR/PDMS黑色平頭固相微萃取頭;7890B-5977A 氣相色譜-質譜聯用儀,15 mL 頂空萃取瓶、瓶蓋等。

1.3 實驗方法

1.3.1 神仙豆腐生產工藝流程

豆腐柴干粉與去離子水按照1∶35的比例在磨漿機中研磨1.5 min,漿渣分離后得到的濾液置于5 ℃冰箱中靜置3 h凝固,脫離磨具后得到神仙豆腐。

1.3.2 固相微萃取方法及條件選擇

準確稱取5.0 g神仙豆腐樣品裝入15 mL頂空萃取瓶中,用聚四氯乙烯隔墊密封,在60 ℃恒溫水浴鍋中預熱20 min,將針管穿過隔墊,完全伸出萃取頭,使其距離樣品上方約1.0 cm處,萃取30 min后于氣相色譜儀進樣口解吸3 min。

1.3.2.1 色譜條件

色譜柱:DB-5MS 彈性石英毛細管柱(30.00 m×250.00 μm×0.25 μm);載氣:高純(99.999%)氦氣(He),氦氣流速1.0 mL/min;進樣口溫度250 ℃;不分流進樣。程序升溫:柱溫45 ℃,保持2 min,以5 ℃/min升溫至150 ℃,保持23 min,以15 ℃/min升溫至290 ℃,保持37.333 min。

1.3.2.2 質譜條件

離子源:電子電離源(electronicionization,EI),離子源溫度230 ℃;電子能量70 eV;發射電流150 μA;倍增器電壓1 037 V;接口溫度250 ℃;質量掃描范圍 (m/z)為45～500。

1.3.2.3 感官評分標準

評分標準見表1。選取5名食品專業研究生、5名從事神仙豆腐生產人員共10人組成感官評定小組,小組成員按照GB/T 29605—2013《感官分析 食品感官質量控制導則》要求進行培訓,對不同磨漿溫度下制作的神仙豆腐色澤、風味、組織狀態、口感等方面進行評分。

表1 感官評分標準

1.3.3 處理及分析

采用氣相色譜-質譜聯用儀檢測樣品中揮發性風味物質,獲得其總離子流圖后于美國國家標準技術研究所(NIST)2014標準譜庫檢索,根據匹配度定性鑒定成分,采用峰面積歸一法對成分定量后采用 Excel、Origin 軟件統計及分析結果。

2 結果與分析

2.1 不同磨漿溫度下神仙豆腐揮發性成分總離子流色譜圖

利用氣相色譜-質譜聯用儀檢測,得到SPME-GC-MS總離子流圖(見圖1),出峰時間主要集中在5～30 min。

圖1 不同磨漿溫度制備神仙豆腐的揮發性成分總離子流圖

2.2 不同磨漿溫度下制作神仙豆腐揮發性成分組成分析

由表2和表3可以看出,不同磨漿溫度下制作的神仙豆腐樣品中共檢測到了70種揮發性成分,其中,磨漿溫度為50、60、70、80、90 ℃樣品中分別檢測出18、36、33、37、31種揮發性成分。

表2 不同磨漿溫度對神仙豆腐揮發性風味物質的影響

表3 神仙豆腐各樣品揮發性成分種類數及相對質量分數

揮發性成分中,醇類占總揮發性成分質量分數的80.58%～89.38%,主要為蘑菇醇、沉香醇、桉油烯醇,醇類物質在磨漿溫度為60 ℃樣品中含量最高。蘑菇醇也存在于胡薄荷精油、薰衣草精油、谷類的風味物質中,帶有強烈、別致的清香,有米糠油臭樣氣息,土壤清香及藥草香氣[7]。酸類物質占總揮發性成分質量分數的0.06%～2.00%,其在磨漿溫度為60 ℃樣品中的含量最高。酸類主要為檸檬酸、1,2-苯二甲酸等,對于風味形成的作用都較小。烯烴類占總揮發性成分質量分數1.36%～2.78%,主要物質有杜松烯、反式石竹烯、蓽澄茄油烯,其在磨漿溫度70 ℃樣品中含量最高。杜松烯有木質氣味,有通經絡和助消化的特性,反式石竹烯具有淡淡的丁香味,常用作食品添加劑和食用香料,蓽澄茄油烯具有清淡的樟木香氣[8]。烴類化合物主要來源脂肪氧化或氨基酸氧化,對樣品的風味的影響較小[9,10]。醛類和酮類分別占總揮發性成分質量分數的1.47%～4.84%和1.42%～3.15%。醛類中苯甲醛、環檸檬醛含量較高,苯甲醛具有杏仁味,在風信子、香茅、肉桂、薔薇中也有發現,燃燒時有芳香味,環檸檬醛具有果香和花香香氣,并帶有樟腦、清涼和木香,稍有油膩氣息[11]。酮類檢出量較少,酮類化合物可能是醇類的氧化物或酯類的分解產物[12],樣品中主要檢測出β-紫羅酮,占總揮發性成分0.00%～2.44%。脂類化合物共有化合物為己二酸二酯,相對質量分數為0.08%～12.05%,還存在一些水楊酸甲酯、鄰苯二甲酸二異丁酯,賦予花果芳香氣味[13],磨漿溫度60 ℃樣品含酯類最高。酯類物質會賦予食品甜香氣味和輕微油脂氣味,即使在很低的濃度條件下也對食品的香味起著非常重要的作用[14-16]。醚類和酚類占總揮發性成分含量較低,單個樣品均最多檢出1種物質,可以調制食品香料。烷類和芳香族類化合物質量分數占總揮發性風味物質0.05%～1.6%、0.23%～0.82%。其他化合物檢出4種,占總揮發性成分的0.26%～3.31%,磨漿溫度90 ℃樣品含量最高。在不同磨漿溫度下制作的5種樣品中,醛類、酚類、酸類、烷類、芳香族類和醚類風味影響較小,醇類、酮類、酯類、烯烴類閾值較低,對風味形成的影響可能更大。

2.3 不同磨漿溫度下制作神仙豆腐的聚類分析

圖2聚類熱圖分析結果顯示,不同磨漿溫度下制作神仙豆腐的5種樣品可聚為3類,其中磨漿溫度50 ℃樣品聚為一類,磨漿溫度60 ℃、磨漿溫度70 ℃和磨漿溫度80 ℃樣品聚為一類,磨漿溫度90 ℃樣品聚為一類。磨漿溫度60 ℃、磨漿溫度70 ℃和磨漿溫度80 ℃下制作神仙豆腐的3個樣品檢測出共有物質有己二酸二(2-乙基己)酯、水楊酸甲酯、2-苯基乙醛、苯甲醛、3-異丙基苯甲醛、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)-大根香葉三烯-1-醇、(-)-反式-松香芹醇、4-萜烯醇、β-紫羅酮、反式石竹烯、Δ-杜松烯、(-)-α-蓽澄茄油烯、丁香酚和茶螺烷共19種。對比5個樣品醛類、酮類、酯類和醚類揮發性物質種類及含量,磨漿溫度60、70、80 ℃樣品中2-苯基乙醛、苯乙醇、Δ-杜松烯和丁香酚均高于其他2種樣品,己二酸二(2-乙基己)酯與正庚醚含量相比于其他2個樣品較低。磨漿溫度50 ℃樣品在酯類中己二酸二(2-乙基己)酯含量最高,在醇類物質中蘑菇醇含量最低,磨漿溫度90 ℃樣品在酯類、烯烴類和芳香族類總含量最低,5種樣品的酸類和酚類含量都極少,醇類含量極高,主體物質決定了主要的風味[17-19],因此可以推斷在不同磨漿溫度下制作神仙豆腐風味的形成過程中,醇類的含量和種類、酯類和酮類的含量對于神仙豆腐風味的形成具有重要意義。

圖2 不同磨漿溫度下制作神仙豆腐揮發性風味物質的聚類分析(CA)

在不同磨漿溫度下制作神仙豆腐的工藝中,有些組分間可能相互混合反應,隨著工藝溫度的升高,氧化還原反應速率將增大,相應產物也增加。對比不同磨漿溫度下制作的5個樣品,工藝流程相似,但所檢測到的揮發性物質也具有很大差異性,因而影響最終產生的揮發性風味物質的不僅有加熱溫度[20-22],還有各組分之間的相互作用,這為優化神仙豆腐風味提供了研究方向。

2.4 不同磨漿溫度下制作神仙豆腐的感官評價結果

神仙豆腐生產工藝中,磨漿溫度對產品的品質特性起著關鍵性的作用。不同磨漿溫度樣本對于神仙豆腐風味、組織狀態、口感和感官評分全部均呈現出顯著性(P<0.05),對于色澤沒有呈現出顯著性(P>0.05) ,意味著不同磨漿溫度樣本對于神仙豆腐風味、組織狀態、口感和感官評分均表現出差異性和對色澤表現出一致性。隨著磨漿溫度的增加,神仙豆腐的感官評分隨著磨漿溫度的增大先增大后減小(見表4),磨漿溫度在60 ℃以下時,產品色澤呈深綠色、風味發苦、組織狀態松散及入口粗糙、彈性較差,原因可能是小于60 ℃時,果膠酶活性較高,使得果膠發生了裂解[23]。當磨漿溫度大于80 ℃時,產品的感官評分發生了下降,當溫度過高時,一方面,果膠分子開始裂解,導致果膠含量降低;另一方面,原因可能是當溫度大于80 ℃時,大部分酶已經完全失活,果膠溶出變慢,高溫使得葉綠素失去活性[24-27],產品色澤變黃。

表4 磨漿溫度對神仙豆腐感官特性的影響

不同磨漿溫度制作神仙豆腐的5個樣品均具有豆腐柴清香的特征,磨漿溫度為80 ℃樣品的感官評分最好,呈現出色澤清亮碧綠,顏色均勻且有淡淡的豆腐柴香味,質地緊密有彈性,沒有雜質與氣泡,入口絲滑且細膩,嚼感舒適,香氣濃郁和諧。

3 結論

以不同磨漿溫度在標準化工藝下制作神仙豆腐,口感細膩、香味突出、質量安全,結合化學計量學和感官性狀分析不同磨漿溫度對神仙豆腐揮發性風味的影響。不同磨漿溫度制作神仙豆腐樣品中共鑒定出70種揮發性成分,包括醇類17種、醚類2種、醛類8種、酸類2種、烴類13種、酮類7種、酚類1種、烷類2種、芳香族類8種、酯類6種,其他化合物4種。己二酸二酯、蘑菇醇和桉油烯醇這3種物質為共有物質。對不同磨漿溫度下制作神仙豆腐的風味物質進行解析,獲得了風味來源物質組成及風味轉變的原因,為神仙豆腐的開發提供了基礎方向,也為神仙豆腐風味物質研究的開發提供了研究思路。