郫县豆瓣特征香气物质的研究鉴定

刘 平，翟 刚，陈 功，黄 湛，李 峰，谢 彪

（1.西华大学 生物工程学院，四川 成都 610039；2.四川省经济和信息化委员会，四川 成都 610013；3.四川省食品发酵工业研究设计院，四川 温江 611130）

风味是食品最重要的品质特征之一。食品中众多挥发性物质中，仅一小部分对总体风味的贡献较突出，或起辅助作用。这些对产品风味起主导作用的化合物被称为该食品的特征风味化合物（characteristic flavor compounds）[1]。气相色谱-嗅觉测量法（gas chromatography-olfatometry，GC-O）最早是由FULLER于1964年提出的，是一种将气相色谱的分离能力与人类鼻子敏感的嗅觉相联系，从复杂的混合物中选择和评价气味活性物质的有效方法[2]。

食品风味组分的强度不但与浓度有关，还与该化合物的阈值有关。为客观确定食品中的特征风味组分，可采用香气活性值法（odour activity value，OAV）[3]，即浓度与阈值的比值确定关键香气成分。根据Guadagni香气理论，所检测到的挥发性化合物中含量高且阈值低的香气成分对豆瓣产品香气的贡献较大，以含量高阈值低的香气成分作为其特征香气成分。目前，此方法已用于火腿、黑莓、黄豆酱及橄榄油等[4-7]食品关键风味化合物的确定。

本研究采用同时蒸馏萃取法（simultaneous distillation extraction，SDE）提取郫县豆瓣中的香气成分，再通过气质联用技术（gas chromatography-mass spectrometer，GC-MS）对其进行定性定量分析，采用GC-O法分析样品中气味活性化合物，并采用香气活性值法（OAV值）量化评价不同挥发性物质对总体郫县豆瓣风味的贡献程度，以期通过郫县豆瓣中的特征风味组分的鉴定，为郫县豆瓣生产工艺的优化、产品质量的控制提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

三种传统一级郫县豆瓣：购于阳光特惠超市；乙酸苯乙酯（纯度≥99%）：西格玛奥德里奇（上海）贸易有限公司；二氯甲烷（分析纯）、无水Na2SO4（分析纯）：成都市科龙化工试剂厂。

1.2 仪器与设备

HAD2513同时蒸馏萃取装置（SDE）：安徽东冠器械设备有限公司；QP2010plus气相色谱质谱联用仪（GC-MS）：日本岛津公司；ODP2嗅闻仪（Olfactometry）：德国Gerstel公司。

1.3 试验方法

1.3.1 挥发性风味物质的提取

采用同时蒸馏萃取法（SDE）提取样品中的挥发性物质[8]。称取已粉碎的不同等级传统郫县豆瓣50.0 g放入500 mL圆底烧瓶中，加入100 mL去离子水。另取50 mL二氯甲烷放入250 mL圆底烧瓶中，将装有传统郫县豆瓣的500 mL圆底烧瓶和装有溶剂的250 mL圆底烧瓶分别装在同时蒸馏萃取仪器的两侧，加热回流2 h。回流结束后，用无水Na2SO4脱水，然后旋转蒸发浓缩至5～6 mL，再用氮气吹扫至总体积约1 mL，以待作GC-MS联机分析。

1.3.2 GC-MS分析

气相色谱条件：采用DB-5MS毛细管色谱柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm），用氦气作载气，流速为1.0 mL/min，进样体积1 μL。升温程序：色谱柱起始柱温40 ℃，保持3 min，再以8 ℃/min升至80 ℃，随后以10 ℃/min升至160 ℃，保持0.5 min，再以2 ℃/min升至175 ℃，接着以10 ℃/min升至230 ℃，然后在230 ℃保持7 min。

质谱条件：电离方式为电子电离（electron ionization，EI），离子源温度为230 ℃，接口温度达280 ℃，分流比5∶1，溶剂延迟时间2 min，采集方式扫描。

挥发性化合物的定性分析：将所测挥发性化合物的质谱信息与数据库中已知挥发性化合物的质谱信息进行比对，根据相似度的高低进行定性。

挥发性风味化合物的定量分析：采用内标法。按照SDE法制备的含风味物质的溶液，再用无水Na2SO4脱水后，加入1 μL内标乙酸苯乙酯二氯甲烷溶液（10 μg/μL），再用二氯甲烷定容至50 mL，以待作GC-MS联机分析。

1.3.3 GC-O分析

样品采用上述的SDE法制备，样品经气相色谱柱分离后，流出物在质谱及嗅闻仪间被1∶1 分开，由3 位有经验的感官评价员进行嗅闻。每个评价员记录从嗅闻仪出口闻到的气味特性及时间，至少2名评价员对每种化合物的气味特征及时间描述一致时才可确定。

1.3.4 郫县豆瓣中特征风味的鉴定

香气活性值计算公式[3]：

式中：OVA为香气活性值；C为香气物质的质量分数，ng/kg；T为感觉阈值，mg/kg。

在既定条件下：OAV＜1，说明该组分对总体气味无实际作用；OAV＞1，说明该组分可能对总体气味有直接影响；且在一定范围内，OAV值越大说明该组分对总体气味贡献越大。

2 结果与分析

2.1 一级郫县豆瓣中挥发性风味物质分析

一级郫县豆瓣三种样品经SDE法提取后，采用GC-MS分析，测定一级郫县豆瓣样品中的挥发性风味物质的组成及含量，其结果如表1所示。

表1 一级郫县豆瓣中挥发性风味物质分析Table 1 Analysis of volatile flavor components in first-level Pixian soybean paste

续表

续表

由表1可知，从三种一级传统郫县豆瓣中共检测出112种挥发性风味物质，包括醇类12种、醛类15种、酮类7种、酯类35种、杂环类2种、酚类5种、酸类12种和其他类24种。在三种一级传统郫县豆瓣中均被检出的化合物数量为25种，其中质量分数较高的有苯乙醇（1 263.12～1 495.42 ng/g）、异戊醛（2 254.01～2 384.12 ng/g）、糠醛（1 537.86～2 623.23 ng/g）、十二酸乙酯（2 145.57～2 491.39 ng/g）和十六酸乙酯（5 564.75～6 481.67 ng/g）。

在三种一级传统郫县豆瓣中，酯类化合物的检出个数是最多的。很多研究表明，酯类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。因为短链酯类不仅在常温条件下可大量挥发，而且具有极低的阈值（小于其相应的醇类约10倍）。酯类除了赋予产品特殊的酯香（类似花果香）外，还可掩盖游离脂肪酸带来的不愉快的味道[9]。在三种一级传统郫县豆瓣中，醇类化合物的检出个数仅次于酯类。从几种主要的醇类化合物的来源途径分析，有的由可发酵性糖经酵母代谢作用产生，有的是工艺体系中因成型和密封造成了较低的氧化还原电位，多数醛和酮被还原成醇所致，有的先经Stretcher降解产生相应的醛，然后再继续还原产生[10]。

在检出的22种醛酮类物质中，只有5种物质在三个样品中均被检出。醛类和酮类都是羰基类化合物，它们均属不稳定的中间体化合物，易被还原成相应的醇[10]。醛酮类物质主要经过脂质氧化产生，也可能是用于郫县豆瓣发酵的微生物的生长代谢产物，主要以花果香贡献于郫县豆瓣的风味。在各样品中，4-乙基-2-甲氧基苯酚均有被检出，其阈值较低，且含量相对较高，对豆瓣的风味有较大贡献，其也被鉴定是酱油香气的主要成分之一[11]。在三种豆瓣样品中均有酸类物质检出，其阈值较高，对豆瓣的总体风味贡献不大。乙酸和丙酸为可发酵性糖的代谢产物；由具有5个或更多碳原子的辛酸、壬酸、软脂酸则由脂肪水解产生[12-13]。异丁酸和异戊酸则来源于缬氨酸和亮氨酸的降解产物[14]。它们主要以不愉快的味道贡献于豆瓣风味。烷烃和烯烃类化合物都有所检出，其对风味贡献不大[15]。

综上所述，豆瓣中的挥发性风味物质是非常复杂的。醛类和杂环类化合物等占的比例不大，但是可能其阈值比较低，所以还需进一步实验确定对豆瓣特征风味具有重要贡献的化合物。事实上，人们对化合物的嗅觉敏感性差异很大，通常把人能感受到某种物质的最低浓度称为“感觉阈值”（detection threshold）。浓度一定时，感觉阈值越低的化合物越容易被感知；感觉阈值一定时，浓度越高的化合物越容易被感知，将二者结合在一起才能作出客观的评价。

2.2 一级郫县豆瓣中香气活性成分的确立

采用GC-O技术和OAV值鉴别出对郫县豆瓣的风味具有贡献的香气活性成分。一级传统郫县豆瓣中活性风味物质测定结果如表2所示，香气活性成分的OAV值如表3所示。

表2 一级传统郫县豆瓣中香气活性成分Table 2 The aroma-active components of first-level Pixian soybean pastes

结合表1与表2可知，采用气质联用技术能在郫县豆瓣样品中检测到的物质，只有其中一小部分挥发性物质能够被嗅觉感觉到，这说明气质联用检测出来的挥发性化合物和实际对产品具有风味贡献的化合物在数量上是有差异的，而且化合物的嗅闻时间与总离子流量图上的保留时间存在一定的滞后。通过GC-O分析，在三种一级传统郫县豆瓣中均被检测到的香气化合物为23种，包括6种醛酮类、5种醇类、4种酸类、1种酚类和7种酯类。在这些能被嗅觉感觉到的化合物中，酯类和醇类居多，这和气质联用的结果中所检出的酯类和醇类个数较多相对应。一级传统郫县豆瓣中出现的长链酯类物质虽然质量分数较大，但由于其对应的感觉阈值较大，该类物质对一级传统郫县豆瓣风味的贡献较不突出。一级传统郫县豆瓣中出现的醛酮类、醇类和酚类中，有些物质的感官阈值很小，因而能对整体风味产生很大的贡献。

表3 一级郫县豆瓣中香气活性成分的OAV值Table 3 The OAV of aroma-active components in first-level Pixian soybean pastes

根据公式（1）计算出各香气化合物的OAV值，其结果如表3所示。在样品1中，香气贡献最大的是糠醛，香气描述为焦香与辛香，OAV值为874.410；香气贡献次之的是苯乙醇和4-乙基-2-甲氧基苯酚，前者香气描述为花果香，OAV值为6.315；后者香味描述为焦香和辛香，OAV值为4.672；OAV值＞1.000的还有异戊醛、十六酸乙酯、3-甲硫基丙醛、芳樟醇和异戊醇，香气描述分别为苹果香、微弱蜡香和奶油香气、酱香和葱香、花果香及花果香。其他香气物质OAV值＜1，对整体香气的贡献较小。在样品2中，香气贡献最大的是糠醛，OAV值为512.62，香气贡献次之的是4-乙基-2-甲氧基苯酚，OAV值为7.585；OAV值＞1的还有苯乙醇、异戊醛、十六酸乙酯、芳樟醇和3-甲硫基丙醛。在样品3中，香气贡献最大的是糠醛，OAV值为867.060，香气贡献次之的是苯乙醇，OAV值为7.121；OAV值＞1的还有4-乙基-2-甲氧基苯酚、异戊醛、十六酸乙酯、异戊醇、3-甲硫基丙醛、芳樟醇。

综合可知，在三种一级传统郫县豆瓣中OAV值均＞1的化合物来说，糠醛、异戊醛、3-甲硫基丙醛、芳樟醇、苯乙醇、4-乙基-2-甲氧基苯酚、十六酸乙酯这7种物质的气味强度较强，对总体气味贡献最大。

3 结论

在三种一级传统郫县豆瓣中共检测出112种挥发性物质，包括醇类12种、醛类15种、酮类7种、酯类35种、杂环类2种、酚类5种、酸类12种和其他类24种。通过GC-O分析，在三种一级传统郫县豆瓣中均被检测到的香气化合物为23种，包括6种醛酮类、5种醇类、4种酸类、1种酚类和7种酯类。结合OAV值法，初步确定出一级传统郫县豆瓣中的特征香气化合物有糠醛、异戊醛、3-甲硫基丙醛、芳樟醇、苯乙醇、4-乙基-2-甲氧基苯酚、十六酸乙酯。郫县豆瓣中特征香气化合物的鉴定，有助于区别豆瓣产品风味质量的优劣和划分产品的质量等级，同时促进郫县豆瓣生产企业更有效地控制和优化产品的风味品质。

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