不同熬制工艺对“佛跳墙”营养成分及风味物质的影响

林瑞榕，袁红飞，钟小清，唐胜春，吴娟娟，郭泽镔,*

（1.闽台特色海洋食品加工及营养健康教育部工程研究中心，福建 福州 350002；2.福建农林大学食品科学学院，福建 福州 350002；3.福建佰翔天厨食品有限公司，福建 福州 350209）

“佛跳墙”是传统闽式菜肴的特色名菜之首，通常以鲍鱼、海参、甲鱼裙、鱼胶、杏鲍菇、蹄筋、花菇、瑶柱和鸽子蛋等为原料，加入熬制好的高汤后文火煨制而成[1]。“佛跳墙”因营养价值丰富、风味鲜美浓郁[2]而广受人们青睐。菜肴的熬制工艺包括熬制时间、熬制温度及熬制方式等。傅宝尚等[3]以“佛跳墙”高汤为研究对象，研究了不同熬制时间对其营养和风味的影响，为实现“佛跳墙”产品生产规模化、标准化提供一定参考价值。刘树萍等[4]通过对料液比、熬制温度与时间及调味料用量进行单因素试验，优化了鲜金针菇菌汤烹饪工艺。“佛跳墙”的熬制方式分为传统和现代熬制工艺，传统熬制工艺通过明火、微火加热装有“佛跳墙”的瓷坛，而现代熬制工艺则选用不锈钢锅盛放“佛跳墙”，并采用电加热或者夹层锅加热的方式进行制作。由于熬制过程中的烹饪器皿、传热介质不同，其对产品的营养和风味品质也会造成不同影响。目前，关于“佛跳墙”的研究主要集中在主料优化[5]、贮藏时间与货架期评估[6]以及复热方式[7]等方面，关于不同熬制工艺对“佛跳墙”营养成分和风味物质的研究鲜有报道。

食品风味通常是由其前体物质经过加工后产生挥发性风味物质，赋予食品独特气味。研究表明，食品风味包括滋味和气味两部分。食品滋味主要来源于食品中的呈味物质，是一些小分子物质，如无机盐、游离氨基酸、小肽和核酸代谢产物等；而气味则来源于食品在受热过程中所产生的挥发性风味物质如不饱和醛酮、含硫化合物以及一些杂环化合物等[8]。因此，研究食品风味可以从两个方面入手：一方面是对食品中滋味物质及其前体物质研究，另一方面评估食品中挥发性风味物质的特征及变化规律[9-11]。目前，风味物质的研究手段层出不穷，其中识别食物中挥发性风味化合物最常用的分析技术包括气相色谱-质谱（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）、气相色谱-离子迁移谱（gas chromatography-ion mobility spectrometry，GC-IMS）和电子鼻等。GC-MS可以检测挥发性风味物质，快速鉴别出不同风味物质，但它无法确定导致整体香气的香味活性物质及其贡献大小[12-13]。GC-IMS是一种新的气相分离和检测技术，这项技术结合了GC的高分离能力和IMS的快速响应。与GC-MS相比，GC-IMS最突出的特点是其分离效率高[14]。电子鼻通过模拟人类嗅觉系统，由一系列具有非特定响应的气体传感器和多变量数据分析识别系统组成[15]。与电子鼻同为新兴仿生设备的是电子舌，它可以避免生理味觉的主观影响和缺陷，无偏测量食品的滋味[16]。袁灿等[17]利用电子鼻、电子舌和氨基酸分析技术鉴别中式菜肴鱼香肉丝调料的滋味与气味物质，凸显样品风味的差异性。

本研究通过传统和现代两种不同熬制工艺制作“佛跳墙”，比较“佛跳墙”在不同熬制工艺中营养品质及风味品质的变化，以期为研发营养风味俱佳的“佛跳墙”产品及实际生产应用提供一定理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

“佛跳墙” 福建佰翔天厨食品有限公司。传统工艺和现代工艺熬制的“佛跳墙”样品置于-18 ℃冰柜中保存。

甲醇（色谱级）、乙腈（色谱级）、氨基酸标准储备液A（纯度＞99%） 美国Sigma公司；AccQ·Fluor氨基酸衍生试剂盒 美国Waters公司；氨基酸标准储备液B（纯度＞99%） 北京索莱宝科技有限公司；甲酸铵（试剂级） 北京百灵威科技有限公司；酒石酸（分析纯） 西陇化工股份有限公司；氯化钾（分析纯）天津市光复科技发展有限公司。

1.2 仪器与设备

HWS26型电热恒温水浴锅、DJG-9053A鼓风干燥箱 上海一恒科学仪器有限公司；HH-8数显恒温水浴锅 江苏省常州国华电器有限公司；SpectraMax Plus384全波长酶标仪 美国Molecular Devices公司；Kjeltec8400全自动凯氏定氮仪 丹麦Foss公司；4500 Qtrap四极杆串联线性离子阱MS仪 美国SCIEX公司；Nexera X2LC-30A高效液相色谱仪 日本Shimadzu公司；TS-5000Z电子舌 北京盈盛恒泰科技有限责任公司；FlavourSpec®GC-IMS仪 德国G.A.S.公司。

1.3 方法

1.3.1 “佛跳墙”的制作原料

“佛跳墙”的主料配料：淡干海参、干南非鲍、金钩排翅、纯淡干瑶柱、鸽子蛋、干花菇、鹿筋、甲鱼裙；“佛跳墙”的高汤配料：鲜筒骨、番鸭、七寸、土鸡、鲜猪皮、鸡爪、花雕酒、生姜、葱、大豆油、八角、桂皮、鸡鲜粉调味料、食用盐、冰糖、水。

1.3.2 “佛跳墙”的熬制工艺

传统熬制工艺：将主料预烹饪后与熬制好的汤汁混合放入陶瓷坛中，坛子上面铺上荷叶后加盖，置于明火上煮沸，随后转微火熬制（8±0.5）h。熬制结束后，捞去上层漂浮脂肪，关火，捞出固形物，用3 层纱布过滤汤汁。按照固形物（165±5）g、汤汁（135±5）g装罐、金属检测、冷却、外包装、成品入库。

现代熬制工艺：将主料预烹饪后与熬制好的汤汁混合放入不锈钢桶中，加盖，置于电磁炉上煮沸，随后转至低温熬制（8±0.5）h，熬制结束后的操作方式同传统熬制工艺。

1.3.3 营养成分的测定

按照GB 5009.5—2016《食品中蛋白质的测定》中凯氏定氮法测定蛋白质含量[18]；按照GB 5009.6—2016《食品中脂肪的测定》中酸水解法测定脂肪含量[19]；按照GB/T 9695.23—2008《肉与肉制品 羟脯氨酸含量测定》测定羟脯氨酸含量[20]；按照GB/T 9695.31—2008《肉制品 总糖含量测定》中分光光度法测定总糖含量[21]。

1.3.4 游离氨基酸含量测定

参照陈思肜等[22]的AQC衍生法进行测定。

1.3.5 呈味核苷酸含量测定

按照GB 5413.40—2016《婴幼儿食品和乳品中核苷酸的测定》[23]。

1.3.6 电子舌的检测分析

参照曹荣等[24]的方法并稍作改动。称取解冻后样品20 g置于250 mL烧杯中，加入80 g纯净水充分混合后上机测试。采用TS-5000Z电子舌，以30 mmol/L氯化钾和0.3 mmol/L酒石酸混合溶液模拟人体唾液，并作为参比溶液。通过检测各种风味物质和人工脂膜之间的静电作用或疏水性相互作用产生的膜电势变化，实现对5 种基本味（酸、甜、苦、咸、鲜）和涩味的评价。

1.3.7 GC-IMS检测分析[25]

自动进样条件：称取1 g“佛跳墙”样品于20 mL顶空瓶中，进样体积500 μL，孵育时间15 min，孵化温度80 ℃，进样针温度85 ℃，孵化转速500 r/min。

GC-IMS 条件：载气和漂移气体均为N2（纯度≥99.999%）；漂移管温度45 ℃；FS-SE-54-CB-1石英毛细管柱（15 m×0.53 mm，0.5 μm）；分析时间30 min；柱温60 ℃；漂流气流量恒定为150 mL/min；载气流速程序：初始2 mL/min，保持2 min，8 min内增加到10 mL/min，20 min内增加到100 mL/min，30 min内增加到150 mL/min。

1.3.8 滋味活性值（taste active value，TAV）计算

按照式（1）计算TAV[26]：

1.3.9 味精当量（equivalent umami concentration，EUC）计算

按照式（2）计算EUC[27]，结果以每100 g样品中所含谷氨酸单钠当量表示（g/100 g）：

式中：ai为鲜味氨基酸含量/（g/100 g）；bi为鲜味氨基酸相对于谷氨酸单钠的鲜味系数（谷氨酸为1.0，天冬氨酸为0.077）；aj为呈味核苷酸含量/（g/100 g）；bj为呈味核苷酸相对于肌苷酸的鲜味系数（肌苷酸为1.0；腺苷酸为0.18；鸟苷酸为2.3）；1218为协同作用常数。

1.4 数据处理

2 结果与分析

2.1 熬制工艺对“佛跳墙”基本营养成分的影响

“佛跳墙”含有大量蛋白质，其中以羟脯氨酸含量变化表征“佛跳墙”中胶原蛋白含量变化。由表1所知，传统熬制工艺与现代熬制工艺在蛋白质、羟脯氨酸和总糖含量上均无显著差异（P＞0.05），仅在脂肪含量上存在显著差异（P＜0.05）；现代工艺熬制的“佛跳墙”中的脂肪含量高于传统工艺熬制的“佛跳墙”，其余营养成分含量都低于传统工艺熬制的“佛跳墙”。

表1 不同熬制工艺“佛跳墙”的蛋白质、羟脯氨酸、脂肪及总糖含量Table 1 Contents of protein,hydroxyproline,fat,and sugar in Fotiaoqiang cooked by different processes g/100 g

熬制过程中，温度升高引起蛋白质降解、脂肪溶出，其中饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸溶于汤中，为“佛跳墙”提供一定的营养和风味[11]。现代熬制工艺中“佛跳墙”脂肪含量较高，一方面可能因为油脂漂浮物较多，另一方面可能是两种熬制工艺的加热器皿不同导致出现熬制过程中受热不均的问题，从而影响营养物质和鲜味物质的浸出[28]。

2.2 熬制工艺对“佛跳墙”游离氨基酸含量的影响

如表2所示，传统工艺熬制“佛跳墙”的游离氨基酸总含量（1224.40 mg/100 g）略高于现代工艺熬制的“佛跳墙”（1206.20 mg/100 g），但不存在显著差异（P＜0.05）。TAV用于表示滋味强度[29]。两种熬制工艺中对滋味贡献较大的氨基酸都为谷氨酸（鲜）、精氨酸（苦/甜）和丙氨酸（甜），其中鲜味氨基酸谷氨酸含量最高。

表2 不同熬制工艺“佛跳墙”的游离氨基酸组成Table 2 Free amino acid composition of Fotiaoqiang cooked by different processes

氨基酸含量与蛋白质降解释放氨基酸以及氨基酸降解有关[30]。不同熬制工艺下游离氨基酸含量变化可能是因为现代熬制工艺使用的是不锈钢锅加热，不锈钢由金属粒子紧密排列组成，是传热速度快的优良导体，但其散热速度比传热速度慢，因此不能很好地均衡外界热量。传统熬制工艺使用陶瓷坛，陶瓷由不易传热的黏土和二氧化硅等材料经过高温烧制而成。由于陶瓷内壁分布着许多微孔，因此陶瓷坛具有传热均匀、散热快的特点，有利于高温下氨基酸及核苷酸的生成与释放[31]。

2.3 熬制工艺对“佛跳墙”呈味核苷酸含量的影响

如图1所示，不同熬制工艺“佛跳墙”中共检出4 种呈味核苷酸，其中5’-肌苷酸、5’-鸟苷酸和5’-腺苷酸是食品中主要的鲜味核苷酸[32]。由表3可知，两种熬制工艺的“佛跳墙”中肌苷酸含量均最高，只有鸟苷酸含量存在显著差异（P＜0.05）。研究表明，游离氨基酸和核苷酸均为非挥发性风味物质，它们之间相互影响能够为产品提供更独特的风味[33]。其中呈味核苷酸与鲜味氨基酸（谷氨酸和天冬氨酸）具有鲜味协同效应，一般用EUC衡量[34]。经计算，传统熬制工艺的EUC（48.72 g/100 g）高于现代熬制工艺（45.28 g/100 g），说明传统熬制工艺中呈味核苷酸能更好地与鲜味氨基酸结合发生协同效应，产生更丰富的鲜味[35]，这与游离氨基酸中鲜味氨基酸含量的研究结果一致。

图1 不同熬制工艺“佛跳墙”的核苷酸含量Fig.1 Nucleotide contents in Fotiaoqiang cooked by different processes

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

2.4 电子舌结果分析

2.4.1 熬制工艺对“佛跳墙”滋味轮廓的影响

电子舌能够模拟人类舌头且具有感知和区分非挥发性化合物的功能[36]。如图2所示，无味点是参比溶液输出点，酸味的无味点为-13，咸味的无味点为-6，其他指标的无味点均为0。以此为基准，当样品的味觉值低于无味点时说明样品无该味道，反之则有。由图2可知，两种熬制工艺下“佛跳墙”各项味觉指标高度相似，其中两种熬制工艺“佛跳墙”的酸味值均较低。

图2 不同熬制工艺“佛跳墙”样品有效味觉指标雷达图Fig.2 Radar chart of effective taste indexes of Fotiaoqiang cooked by different processes

2.4.2 熬制工艺对“佛跳墙”鲜味、咸味与丰富性的影响

由图3可知，传统工艺熬制和现代工艺熬制的“佛跳墙”样品的鲜味在12.3～13.5之间；咸味在-0.5～0.4之间，差异均在0.1左右，可见传统熬制和现代熬制的“佛跳墙”在咸味、鲜味方面的差异很小；在鲜味回味上，气泡大小相近，因此两种熬制工艺对“佛跳墙”滋味的丰富性无明显差异。结合图2分析，原因可能为“佛跳墙”的鲜味滋味均比较浓郁，回味较大，因此丰富性差异不明显。

图3 不同熬制工艺“佛跳墙”的咸味、鲜味和丰富性气泡图Fig.3 Bubble plot of the saltiness,umami and richness of Fotiaoqiang cooked by different processes

2.4.3 熬制工艺对“佛跳墙”苦味、涩味和苦味回味的影响

如图4所示，传统工艺熬制和现代工艺熬制“佛跳墙”样品的苦味值在8.4～9.9之间，涩味值在0.6～1.6之间；可见传统工艺熬制“佛跳墙”苦味略高于现代工艺熬制的“佛跳墙”，现代工艺熬制的“佛跳墙”则在涩味上强于传统工艺熬制的“佛跳墙”，而苦味回味的差异较小。

图4 不同熬制工艺“佛跳墙”的苦味、涩味和苦味回味气泡图Fig.4 Bubble plot of the bitterness,astringency and bitter aftertaste of Fotiaoqiang processed by different processes

2.4.4 不同熬制工艺“佛跳墙”滋味的PCA

PCA通过降维将多个存在一定关联的变量转变为几个互不相关的PC，从而揭示多个变量之间的关系[37]。通常，当累计贡献率达到60%时，就能选用PCA作为变量之间的分离模型[38]。如图5所示，PC1为88.7%，PC2为8.5%，总贡献率高达97.2%，说明该两个PC能够反映样品在滋味整体轮廓上的差异。传统工艺熬制和现代工艺熬制的“佛跳墙”滋味上的差异可以通过电子舌区分，结合前文分析可知二者之间的差异主要表现在苦味和涩味上。

图5 不同熬制工艺“佛跳墙”滋味的PCA得分图Fig.5 PCA score plot of Fotiaoqiang cooked by different processes

2.5 熬制工艺对“佛跳墙”挥发性物质的影响

2.5.1 GC-IMS谱图对比分析

由图6可知，两种“佛跳墙”样品的特征挥发性组分具有各不相同的GC-IMS特征谱信息。传统熬制工艺下佛跳墙部分挥发性有机物浓度高于现代熬制工艺。

图6 不同熬制工艺“佛跳墙”GC-IMS三维谱图Fig.6 Three-dimensional topographic plots of GC-IMS spectra of Fotiaoqiang cooked by different processes

2.5.2 挥发性组分定性分析

使用Gallery Plot插件软件以一张谱图为参照，其他几张谱图中浓度相同的物质颜色抵消为白色。被参比样品中的蓝色区域表示该物质浓度低于参比样品，蓝色越深，表示浓度越低；被参比样品中的红色区域表示该物质浓度高于参比样品，红色越深，表示浓度越高。由图7可初步得出以下结论：由于差异图中现代工艺熬制“佛跳墙”谱图中蓝色斑点大量存在，所以传统工艺熬制“佛跳墙”的风味物质组成较现代工艺熬制的“佛跳墙”更丰富。

图7 不同熬制工艺“佛跳墙”GC-IMS迁移谱图及差异图Fig.7 GC-IMS spectra showing differential volatile components between of Fotiaoqiang cooked by different processes

图8为图6投影到二维平面的GC-IMS谱图俯视图，横坐标1.0处红色竖线为经归一化处理后的反应离子峰，反应离子峰右侧的两条带状峰为乙醇单体和二聚体，因浓度较高呈现带状。应用GC-IMS Library Search软件内置的NIST数据库和IMS数据库对物质进行定性分析，共定性检出挥发性物质为36 种单体及部分物质的二聚体，主要包括醇类、醛类、酮类、酯类及其他类。

图8 不同熬制工艺“佛跳墙”的GC-IMS谱图定性结果Fig.8 GC-IMS spectra for qualitative analysis of volatile components of Fotiaoqiang cooked by different processes

由图9可知，传统工艺熬制“佛跳墙”风味物质组成较现代工艺熬制的“佛跳墙”更丰富。其中，醛类化合物来自氨基酸代谢或脂肪酸氧化[39]，其阈值低，对食品风味有重要影响：如A框中的辛烷、E-2-辛烯醛、n-正壬醛等。醇类物质一般认为来自脂肪氧化，可以产生特殊芳香味，如1-辛基-3-醇、α-蒎酚、3-甲基丁-1-醇、1,8-桉叶油醇等。酯类物质来自氨基酸、糖与脂质生物合成的前体物质，如乙酸乙酯。酮类物质是由脂质氧化、美拉德反应和氨基酸降解产生[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-戊二酮等风味物质在现代工艺熬制“佛跳墙”中含量较高。

图9 不同熬制工艺“佛跳墙”GC-IMS挥发性物质指纹图谱Fig.9 GC-IMS fingerprint of volatile substances of Fotiaoqiang cooked by different processes

2.5.3 不同熬制工艺“佛跳墙”挥发性物质的PCA

由图10可知，PC1（69%）与PC2（13%）的累计贡献率为82%（＞70%），说明该两个PC能够代表不同熬制工艺“佛跳墙”中挥发性物质的特征信息。两种熬制工艺的“佛跳墙”样品各自聚类，在PC1上差异明显，PC2上差异不明显，而PC1代表了样品69%的特征信息，说明不同熬制工艺“佛跳墙”样品的挥发性风味物质可明显区分。

图10 不同熬制工艺“佛跳墙”挥发性物质的PCA得分图Fig.10 PCA score plot of volatile substances of Fotiaoqiang cooked by different processes

3 结论

通过理化指标分析、非挥发性风味物质含量测定、电子舌和GC-IMS技术，对“佛跳墙”在不同熬制工艺下的营养成分及风味物质进行了研究。结果表明，传统工艺熬制的“佛跳墙”在蛋白质、游离氨基酸及核苷酸含量方面均高于现代工艺熬制的“佛跳墙”；其中，传统熬制“佛跳墙”中的呈味核苷酸能更好地与鲜味氨基酸发生协同效应，产生更丰富的鲜味。电子舌技术能够清晰地区分“佛跳墙”中不同滋味及其丰富性，得到的滋味轮廓图以及气泡图结合PCA进一步验证了两种熬制工艺“佛跳墙”在咸味和涩味等滋味上有明显区别。GCIMS分析结果表明传统熬制工艺的挥发性风味物质较现代熬制工艺更丰富，结合PCA得出不同熬制工艺对“佛跳墙”挥发性风味物质有明显差异。综上，本研究通过对“佛跳墙”在不同熬制工艺下营养成分和风味物质的变化分析，得出传统熬制工艺在营养和风味品质上更优于现代熬制工艺，可为“佛跳墙”产品生产与应用提供一定理论依据。