不同加热处理对豆腐风味和异黄酮含量的影响研究

李加双，张良，3，王晶，姜雪晶，邢利婷，张春江，3，*

（1.中国农业科学院农产品加工研究所，农业部农产品加工重点实验室，北京100193；2.中国农业科学院农产品加工研究所主食加工技术研究院，黑龙江哈尔滨151900；3.合肥中农科泓智营养健康有限公司，安徽合肥238000）

豆腐以营养丰富、风味独特、物美价廉、品种多样、老少皆宜而深受人们的青睐，以制作工艺独特、神奇且科学而举世闻名[1]。豆腐作为一种高蛋白制品富含多种营养功效使其在国民日常膳食中起着举足轻重的作用[2-3]。因为它提供必需氨基酸，维生素B1，B2和B3、维生素C、叶酸、钙、铁、钾等营养成分，而且还有可产生植物雌激素的异黄酮，使豆腐具有预防胆固醇和降血糖的功效[4-5]。大豆中含有各种功能性非营养性植物化学物质，如异黄酮，植酸盐和皂甙，其中大豆异黄酮是最常见的成分[6]。它是一组主要存在大豆中的天然杂环酚，其中大豆苷（daidzin）、染料木苷（genistin）、黄豆黄苷（clycitin）、大豆苷元（daidzein）、黄豆黄素（glycitein）及染料木素（genistein）6种大豆异黄酮单体是大豆中异黄酮的主要组分[7-8]。研究发现，大豆异黄酮具有预防甚至治疗骨质疏松症、更年期综合症、前列腺癌等功效[9]。大豆为原料加工的豆腐，其中异黄酮含量也很高[10]。豆腐的主要食用方式包括作为火锅涮煮、传统蒸制、炖煮，也有短时加热后蘸料食用的。对于豆腐在热加工的风味变化研究及异黄酮含量变化的文献目前还较少，本文对其在电磁炉煮制、蒸制、油炸、微波短时加热处理过程中的挥发性风味和异黄酮含量的变化进行了研究。探索了豆腐在不同加热方式处理条件下豆腐的风味变化规律，并比较了不同加热方式对豆腐异黄酮含量的影响，旨在发现豆腐风味和营养物质变化的规律。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

卤水豆腐为白玉100%卤水北豆腐：市售；3-甲基-2庚酮标准品：美国Sigma公司；甲醇、乙腈色谱级：北京百灵威科技有限公司；无水乙醇、石油醚（60℃～90℃）、冰乙酸（色谱纯）：北京伊诺凯有限公司；黄豆苷（98%）、黄豆黄苷（98%）、染料木苷（95%）、大豆苷元98%、黄豆黄素98%、染料木素标准品98%：北京翰城科技有限公司；0.45 μm针头微孔过滤器：天津津腾实验设备有限公司。

1.2 仪器与设备

GCMS-QP2010Plus气相色谱质谱联用仪：日本岛津公司；PEN3电子鼻：德国AIRSENSE公司；Agilent 1100液相色谱仪：美国安捷伦公司；RV3旋转蒸发仪：艾卡（广州）仪器设备有限司；C21-SK2101电磁炉：广州美的公司；G80F20CN2L-B8（R0）微波炉：广东格兰仕微波生活电器制造有限公司；YZ-3032-T多功能油炸锅：广东容声电器股份有限公司；TABLE-TOP 350型过热蒸汽烤箱：日本Naomoto公司；SER148型脂肪测定仪：意大利VECp公司；BS2SS型电子分析天平：北京赛多利斯计量仪器有限公司。

1.3 样品处理方法

1.3.1 豆腐加热处理方法

一般油炸等制品中心温度达到72℃以上，才能保证产品的安全性[11]。本文选取豆腐尺寸4 cm×4 cm×1.5 cm，加热中心温度为90℃为加热终点。根据热电偶加热中心温度监控，得出不同加热豆腐中心温度达到90℃时所需时间，如表1所示。

表1 不同方式加热豆腐至90℃所需时间的比较Table 1 Comparison of the time required to heat tofu to 90℃in different methods

1.3.1.1 微波处理

微波额定功率1 300 W，将豆腐样品装盘入微波炉加热。

1.3.1.2 电磁炉煮制

蒸馏水煮沸后（水温＞95℃），然后将3组豆腐分别放入煮沸的蒸馏水中，保证原料入锅时水面浸没豆腐，高于原料坯5 cm。分别煮制，输出功率2 100 W。

1.3.1.3 电磁炉蒸制

蒸锅中水煮沸后（水温＞95℃），豆腐入蒸锅蒸制，输出功率2 100 W。

1.3.1.4 油炸处理

多功能油炸锅油炸豆腐处理，油炸温度150℃。

1.3.1.5 过热蒸汽处理

过热蒸汽蒸制豆腐处理，上、下火，蒸汽温度分别160℃，蒸汽通量最大挡位。

1.3.2 检测方法

1.3.2.1 挥发性成分分析

1）电子鼻

将5组处理好的样品分别称取1.0 g，立即装入15 mL电子鼻自动进样瓶，盖好瓶塞，采用顶空抽样的方法用电子鼻检测，每个样品重复测定3次。检测时间为60 s，传感器清洗时间为180 s，取平均温度状态下48 s～52 s的测量数据作为分析的点，采用PEN3自带的软件系统进行主成分分析法（principal component analysis，PCA）进行数据分析[12]。

2）挥发性风味物质测定

将1.0 g样品置于15 mL顶空瓶内，采用固相微萃取方法提取挥发性化合物，再通过气相色谱-质谱联用仪对化合物进行分离并分析。

顶空固相微萃取：每个处理组萃取前分别加入0.5 g无水氯化钠，同时加入4 μL的2-甲基-3庚酮（0.336 μg/μL）后，立即用乳胶盖密封顶空瓶口，置于40℃恒温磁力搅拌器上萃取，搅拌速率为200 r/min，平衡10 min。插入65 μm PDMS/DVB萃取头，萃取吸附30 min。最后将萃取头拔出并置于200℃的进样口中解吸2min。进行气相色谱-质谱联用分析。每个品种3次重复，取平均值[13]。

气相色谱联用（gas chromatography-mass spectrometer，GC-MS）测定条件：色谱柱型号 DB-WAX（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；气相色谱法（gas chromatography，GC）条件：程序升温，初温40℃，保温4 min，以 6°C/min的升温速率升温至230℃，再以10°C/min的升温速率升至250℃，保温5 min；载气为高纯氦气（99.999%），流速1 mL/min，压力112.0 kPa；进样方式：分流进样，分流比20∶1；MS条件：接口温度230℃，离子源温度200℃；采用SCAN模式进行全扫描，扫描范围为m/z=45～450；电离方式：EI，70 eV。

定性分析：样品经GC-MS分析后，所得到的质谱图经计算机与美国国家标准与技术研究院（NIST 14和NIST 14S）质谱图数据库比对，同时结合相对保留时间，查阅文献等资料分析，对各挥发性香气物质的成分进行定性分析。

定量分析：豆腐挥发性物质的定量采用内标法分析，以2-甲基-3庚酮作为内标物进行质量浓度计算。计算公式如下：

式中：Xi为待测物质含量，μg/kg；Cs为豆腐样品中内标物浓度，μg/kg；As为内标物的峰面积；Ai为待测物的峰面积；fi为待测组分i对内标物s的质量次相对校正因子；本研究中假定的各待测组分i的相对校正因子均为1。

1.3.2.2 异黄酮含量测定

色谱柱：C18分析柱（250 mm×4.6 mm，5 μm）；流动相A：0.1%乙酸-水溶液，流动相B：0.1%乙酸-乙腈溶液，检测波长：260 nm；流速：1.0 mL/min；柱温：30℃；进样量：10 μL。梯度洗脱程序如表2所示[8]。

表2 高效液相色谱法大豆异黄酮梯度洗脱表Table 2 Gradient elution table of determination of soybean isoflavones by high performance liquid chromatography

样品处理与测定：取5 g豆腐冻干粉末，在60℃～90℃石油醚脱脂3 h，50℃条件下烘干，烘干后粉末与70%乙醇溶液按1∶10（g/mL）的比例混合，超声处理40 min，离心处理，离心时间40 min，转速7 000 r/min，残渣再次乙醇超声提取，合并两次上清液，浓缩至50 mL，取 4 mL～5 mL 离心，转速 10 000 r/min，离心时间20 min，通过0.45 μm滤膜，高效液相色谱法（high performance liquid chromatography，HPLC）进样检测。取大豆异黄酮混合标准品溶液，按照上述色谱条件进行测定，连续进样6次，每次进样量为1μL，记录各大豆异黄酮单体峰面积并计算各单体含量及相对标准偏差。公式：相对标准偏差（relativestandarddeviation，RSD）/%=标准偏差（SD）/计算结果的算计平均值（X）×100

2 结果与分析

2.1 电子鼻检测结果

采用主成分分析对不同加热方式豆腐样品进行电子鼻数据分析结果见图1。

图1 不同加热方式处理豆腐的PCA分析图Fig.1 PCA analysis diagram of tofu processed by different heating methods

如图1所示，PCA图中每个点代表一个样品，点间距离代表样品之间差异的大小[14]。第一主成分区分贡献率为79.59%，第二主成分区分贡献率为17.84%，2个主成分区分贡献率和为97.43%，大于90%就可以表示两个主成分基本代表了样品的主要信息特征[15]。几组不同加热方式处理的样品与原始样品在PCA图上的分布都较为分散，但它们之间的重叠区域较大，重叠说明几种加工方式豆腐的挥发性风味较为相似。根据PCA分析结果，微波处理与油炸处理样品差异显著。

2.2 挥发性风味检测结果

利用固相微萃取技术（solid-phase microextraction，SPME）结合GC-MS对豆腐的不同加热方式处理的挥发性风味物质成分进行测定。各种风味物质的种类及相对含量如图2和表3所示。

豆腐经不同热处理，产生了不同种类和不同质量浓度的挥发性风味物质，图3即为不同热处理组的挥发性风味物质的种类对比图，图4为挥发性风味成分的含量变化图。

图2 不同加热处理豆腐样品气相色谱图Fig.2 Gas chromatographic map of tofu samples under different heating treatments

表3 不同加热方式处理豆腐挥发性风味含量测定结果Table 3 Results of volatile flavor of tofu treated by different heating methods

续表3 不同加热方式处理豆腐挥发性风味含量测定结果Continue table 3 Results of volatile flavor of tofu treated by different heating methods

图3 豆腐经不同热处理挥发性风味成分的种类变化Fig.3 Variation of volatile flavor components in tofu after different heat treatments

图4 豆腐经不同热处理挥发性风味成分的含量变化Fig.4 Changes in the content of volatile flavor components of tofu after different heat treatments

由表3，图3可知，豆腐原料和经过微波、水煮、蒸制、油炸、过热蒸汽加工的豆腐样品挥发性风味物质共鉴定出61种，分别为醛类（10种）、醇类（7种）、烷烃类（19种）、羧酸类（2种）、酮类（6种）、酯类（7种）、酚类（4种）、其他类（6种）。不同加热方式处理的豆腐样品挥发性风味物质的种类和含量均明显不同。结合表3，图4可知，原样、微波、煮制、蒸制、油炸、过热蒸汽处理的样品中分别检测出23、27、27、30、26和 26种挥发性物质，含量分别是 47.454、51.453、48.184、54.206、75.281、35.310 mg/kg。热加工处理后，豆腐的风味发生了明显变化，醛类、醇类、酮类、烷烃类以及其他类构成豆腐的风味成分；加热能降低腥味醇类物质含量，增加香气醛类、酮类和其他类的含量，使加热的豆腐具有芳香味、轻微的肉香味。苯甲醛、反式-2，4-癸二烯醛、正辛醇是原样豆腐、微波、水煮、蒸制、油炸、过热蒸汽热加工处理均存在的风味化合物。醛类物质主要是豆腐中的脂肪氧化酶催化分解亚油酸和亚麻酸产生的，一般具有脂肪香气[16-17]。壬醛呈现柑橘味、芳香气味，是豆乳中最主要的非豆腥味成分[18]，在豆腐中也同样存在。在不同的加热处理中，壬醛的含量显著增加除在煮制中未检测到，微波处理豆腐的壬醛含量最高，且与其他处理组有明显差异。

豆腐在未经处理前，有明显的豆腥味、土味，在经过不同的热处理方式加工后，这种不愉快的味道明显降低或消失，KOHAYASHI A研究豆类制品腥味挥发性成分主要集中在醇类、醛类化合物中，但是不同的工艺挥发性成分均有差异[19-20]。本研究得出结论加热过程导致产生豆腥味的正己醇含量的减少和产生泥土气味的环己酮化合物的消失有关。加热过程中，产生芳香物质的醇类、醛类、酮类的增加，赋予加热后豆腐香味，壬醛和苯甲醛是具有芳香味、樱桃或杏仁香气的化合物。油炸处理样品的醛类化合物含量较高，这是由于在热处理过程中形成了（E，E）-2，4-癸二烯醛，其具有油炸薯条的香气。

2.3 异黄酮检测结果

黄豆苷、黄豆黄苷、染料木苷、大豆苷元、黄豆黄素和染料木素6种大豆异黄酮单体的标准品色谱图及出峰时间见图5。

图5 6种异黄酮混合标准曲线色谱图Fig.5 Six isoflavones mixed stangdard curve chromatogram

异黄酮含量的标准曲线的线性方程、保留时间及回归方程如表4所示。用文中方法检测的6种大豆异黄酮线性方程的决定系数R2＞0.997 5，呈较好的线性关系。

6种异黄酮含量测定结果见表5。

大豆异黄酮是普遍存在大豆中的功能性物质，作为大豆制品的豆腐也有一定量的分布，但其含量和种类会因为不同的工艺或热处理会发生变化。表5显示豆腐经过不同热处理后大豆异黄酮含量变化。热处理引起异黄酮化学结构的变化，主要表现为丙二酰葡糖苷脱羧为乙酰葡糖苷，或丙二酰葡糖苷与乙酰葡糖苷水解为葡糖苷。通过糖苷键的断裂，共轭形式也可以转化为酰锥形式[21]。以豆腐原料为对照比较5种不同热处理方式豆腐对大豆异黄酮含量，染料木苷含量在煮制、微波作用下含量降低，蒸制、油炸和过热蒸汽处理含量增加，减少和增加组间对比存在显著差异。苷元的增加可能是由于异黄酮化合物间的转换导致。染料木素，在经热处理过程中含量降低，其中煮制损失量与其他组有明显差异。有研究大豆至豆腐的过程中，异黄酮含量的变化，研究发现大豆在沸水中的研磨可能导致异黄酮在加工过程中的重大损失[7]。本文中，经水煮的豆腐几种异黄酮含量均低于其他处理组，但黄豆苷、黄豆黄苷、大豆苷元含量与原样相比，并没有显著性差异。异黄酮总含量，油炸处理组含量与对照组最接近，其次是蒸制处理，这可能是由于油炸的色拉油中也含有异黄酮物质，导致其含量较高。

表4 6种异黄酮单体线性关系Table 4 Linear relationship of six soybean isoflavones monomer

表5 6种异黄酮含量测定结果Table 5 Determination of six isoflavone content μg/g

3 结论

综合PCA、挥发性风味物质检测和大豆异黄酮含量检测，得出结论不同的加热方式对豆腐的风味和营养物质含量均有一定的影响，PCA分析结果显示，微波处理与油炸处理样品差异显著；加热降低了豆腐中腥味物质含量，增加香气类物质含量，使加热的豆腐具有芳香味、轻微的肉香味；营养物质分析，经水煮处理的豆腐几种异黄酮含量均低于其他处理组，但黄豆苷、黄豆黄苷、大豆苷元含量与原样相比，并没有显著性差异。本文考察了不同热处理方式对豆腐的挥发性风味和营养物质的影响，而目前针对豆腐传统菜肴的研究较少，后续的研究中可以从豆腐的成味机理、与其他食材的复配、贮藏期品质变化等方面，系统研究豆腐菜肴在热加工过程中的品质变化规律。