张浩 顾思远 姜元华 周剑琴 唐英明 邓静 易宇文
引文格式:张浩,顾思远,姜元华,等.基于GC-IMS分析不同煸炒温度对郫县豆瓣风味影响及游离氨基酸呈味分析.中国调味品,2024,49(7):60-68,85.
ZHANG H, GU S Y, JIANG Y H, et al.Effects of different stir-frying temperatures on flavor of Pixian bean paste and analysis of taste of free amino acids based on GC-IMS.China Condiment,2024,49(7):60-68,85.
DOI:10.3969/j.issn.1000-9973.2024.07.009
摘要:为探寻不同煸炒温度对郫县豆瓣风味变化和游离氨基酸呈味的影响,使用菜籽油在60,80,100,120,140 ℃煸炒豆瓣,采用气相色谱-离子迁移谱(gas chromatography-ion mobility spectrometry,GC-IMS)技术、气味活性值(odor activity value,OAV)、正交偏最小二乘法判别分析(orthogonal partial least squares-discrimination analysis,OPLS-DA)和主成分分析(principal component analysis,PCA)确定不同煸炒温度对豆瓣风味和关键化合物的影响,结合滋味活性值(taste activity value,TAV)分析对游离氨基酸呈味的影响。结果表明,煸炒温度在60,80 ℃时郫县豆瓣化合物开始分解转化,煸炒温度在100,120,140 ℃时郫县豆瓣化合物大量聚集、浓缩为关键风味化合物。GC-IMS共鉴定出40种挥发性化合物(单体或二聚体),醇类是郫县豆瓣的主要化合物(相对浓度为12.43%~36.89%);其中,2-乙基呋喃使煸炒后的豆瓣呈现焦香风味,1-戊烯-3-醇使豆瓣呈现果香,正戊醛、(E)-2-庚烯醛使豆瓣呈现刺激气味和油脂香气。TAV分析确定120 ℃为煸炒最佳温度,此时郫县豆瓣的滋味最佳,谷氨酸的鲜味强度最高(TAV为44.38);当煸炒温度达到140 ℃时,缬氨酸的鲜味强度最高(TAV为18.21),豆瓣开始呈现苦味。Pearson相关性分析确认郫县豆瓣的TAV与OAV存在明显的相关性。
关键词:豆瓣;煸炒;气相色谱-离子迁移谱;风味化合物;游离氨基酸
中图分类号:TS264.24 文献标志码:A 文章编号:1000-9973(2024)07-0060-09
Effects of Different Stir-Frying Temperatures on Flavor of Pixian Bean Paste
and Analysis of Taste of Free Amino Acids Based on GC-IMS
ZHANG Hao1,2,3, GU Si-yuan1,3, JIANG Yuan-hua3, ZHOU Jian-qin1,3,
TANG Ying-ming3, DENG Jing1, YI Yu-wen1*
(1.Key Laboratory of Culinary Science in Institutions of Higher Education in Sichuan Province,
Sichuan Tourism University, Chengdu 610100, China; 2.Key Laboratory of Artificial
Intelligence for Sichuan Cuisine, Chengdu 610100, China; 3.College of Culinary
Science, Sichuan Tourism University, Chengdu 610100, China)
Abstract: In order to explore the effects of different stir-frying temperatures on the change of flavor and the taste of free amino acids of Pixian bean paste, rapeseed oil is used to stir-fry bean paste at 60,80,100,120,140 ℃.Gas chromatography-ion mobility spectrometry (GC-IMS), odor activity value, orthogonal partial least squares-discrimination analysis (OPLS-DA) and principal component analysis (PCA) are used to determine the effects of different stir-frying temperatures on the flavor and key compounds of bean
收稿日期:2023-12-15
基金项目:四川省自然科学基金项目(2022NSFSC0120);四川省教育厅研究中心项目(18TD0043);川菜人工智能重点实验室项目(CR23Y09,CR23Y18);四川旅游学院校级科研团队(21SCTUTG01);四川旅游学院校级科研项目(2023SCTUZK83);四川省重点实验室开放基金项目(2019GTJ011);烹饪科学四川省高等学校重点实验室项目(PRKX201908)
作者简介:张浩(1970—),男,讲师,研究方向:食品科学。
*通信作者:易宇文(1980—),男,研究员,硕士,研究方向:食品科学。
paste, and the effect on the taste of free amino acids is analyzed combined with taste activity value (TAV). The results show that the compounds of Pixian bean paste begin to decompose and transform when the stir-frying temperatures are 60, 80 ℃, and gather and concentrate into key flavor compounds when the stir-frying temperatures are 100, 120, 140 ℃. A total of 40 volatile compounds (monomers or dimers) are identified by GC-IMS, and alcohols are the main compounds (the relative concentration of 12.43%~36.89%) in Pixian bean paste, among which, 2-ethylfuran makes the stri-fried bean paste appear burnt flavor, 1-pentene-3-alcohol makes the bean paste appear fruity flavor, n-valeraldehyde, (E)-2-heptenal make the bean paste appear irritating odor and greasy aroma. Through TAV analysis, it is determined that 120 ℃ is the best stir-frying temperature. Pixian bean paste has the best taste and umami intensity of glutamic acid is the highest (TAV is 44.38) at this time. When the stir-frying temperature reaches 140 ℃, the umami intensity of valine is the highest (TAV is 18.21), and the bean paste begins to show bitterness. Through Pearson correlation analysis, it is determined that there is obvious correlation between TAV and OAV of Pixian bean paste.
Key words: bean paste; stir-frying; gas chromatography-ion mobility spectrometry; flavor compounds; free amino acids
郫县豆瓣被誉为“川菜之魂”,是川菜制作中常用的调味品。豆瓣烹饪前通常需要剁细,使辣椒酱和豆瓣子充分融合,然后使用川西地区特有的菜籽油,用小火、低油温持续煸炒(煸炒是放入少量的油,将原料放入锅中翻炒,使之成为半熟或刚熟的状态,是烹调初步熟处理方法)。煸炒过程中豆瓣经过美拉德反应、Strecker降解、温度、糖分和水分的变化、游离氨基酸转换等复杂的化学变化,呈现出独特的风味。豆瓣煸炒干水分后,其豆瓣子、辣椒香味被完全激发和释放出来,呈出香辣、醇厚、红润、酥香、浓郁的酱香风味。深入分析研究不同煸炒温度对郫县豆瓣风味、滋味变化的影响,解析煸炒后关键挥发性有机化合物(volatile organic compounds,VOCs)和滋味特征显得十分必要。
目前对于郫县豆瓣的研究很多且很深入,主要集中在豆瓣生产加工过程中,包含原料、发酵、减盐、风味特征、化合物的研究。随着预制菜和工业化开发的深入,也有学者开始重视烹饪过程中豆瓣风味的变化,赵建新等分析了传统酱的香气活性物质,赵驰等研究了豆瓣酱在不同油温下挥发性成分的变化,陈丽兰等采用GC-IMS研究了郫县豆瓣炒制时间对风味物质的影响,但仅仅是对豆瓣炒制时间的独立分析。目前对郫县豆瓣风味的研究相对碎片化,鲜有较系统的分析和比较研究,特别是结合气味和滋味的分析研究未见报道。GC-IMS技术无需预处理、稳定性好,能检测出小分子、低含量的VOCs,结合OPLS-DA可实现数据可视化和判别分析,结合OAV可以确定关键VOCs,TAV可以解释滋味物质与呈味阈值的关系,能够全面、系统地分析食品风味中气味与滋味的关系。从烹饪加工角度分析豆瓣煸炒温度对VOCs和OAV的影响,以及呈味氨基酸TAV研究,对于郫县豆瓣在预制菜工业化开发中的运用以及风味影响分析具有前瞻性理论指导作用。
本研究以60,80,100,120,140 ℃ 5个阶梯温度,时间统一为4 min,使用菜籽油煸炒豆瓣。通过GC-IMS技术确定影响豆瓣风味的关键VOCs,再结合游离氨基酸呈味特征,确定最佳煸炒温度,系统解析煸炒温度对郫县豆瓣气味和滋味的影响。研究结果旨在从烹饪煸炒后豆瓣的风味变化中找出规律,为后期开发应用提供参考和依据。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
市售中华老字号、地理标志产品:鹃城牌(一级)郫县豆瓣,酿制1年;福临门菜籽油。
氨基酸自动分析仪所用缓冲液(色谱纯):日本Mitsubishi公司;茚三酮显色液(色谱纯):日本Wako公司;浓盐酸、磺基水杨酸:西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司。
1.2 仪器与设备
FlavourSpec气相色谱-离子迁移谱联用仪 德国G.A.S.公司;L-8900型全自动氨基酸分析仪 日本Hitachi公司;S20ML顶空瓶 北京谱朋科技有限公司;BT423S型电子天平(精确到0.01 g) 德国赛多利斯公司;YCQ-300型超声波清洗机 上海凯波超声设备有限公司。
1.3 试验方法
1.3.1 样品的制备
根据煸炒预试验得到5个梯度温度和时间,分别精确称量50 g菜籽油加热到60,80,100,120,140 ℃,加入100 g剁细的郫县豆瓣煸炒,期间分3次共加入60 g清水,煸炒时间均为4 min。煸炒后取出装瓶,依次编号A、B、C、D、E,另取相同质量的菜籽油、郫县豆瓣与水混合作为参照组,编号F。
1.3.2 气相色谱-离子迁移谱(GC-IMS)检测
参考杨慧等的方法并略作修改,样品处理:按照2∶1的比例取煸炒后的豆瓣和豆瓣油,6个样品分别精确称量1.0 g,置于20 mL顶空瓶(IMS专用瓶)中密封,编号待检;每个样品平行3次。
进样条件:孵化温度50 ℃,孵育20 min;进样针温度85 ℃,进样量1 500 μL,转速500 r/min。
GC条件:使用MXT-5金属毛细管气相色谱柱(15 m×0.53 mm×1 μm),色谱柱温度60 ℃。载气为N2(纯度≥99.999%)。载气流速程序:初始流速2 mL/min,保持2 min,在8 min内匀速升至20 mL/min,保持100 mL/min至10 min,最后10 min线性增至150 mL/min。
IMS条件:漂移气流速保持150 mL/min,IMS温度45 ℃。
1.3.3 气味活性值(OAV)
气味活度值从浓度和阈值两个维度揭示了香气成分对食品香气体系的贡献,其计算方式见公式(1):
OAV=CT。(1)
式中:C为VOCs浓度(%);T为该化合物的文献呈香阈值(μg/kg)。当OAV>1时,表明该物质对总体香气有直接贡献;当OAV<1时,表明该物质对总体香气无实质性贡献,OAV越大说明该物质对总体香气的贡献越大。
1.3.4 游离氨基酸的测定
采用离子交换色谱-茚三酮柱后衍生法,参考赵超凡等的方法并略作修改。称取样品各2.00 g(精确至0.001 g),分别加入12 mL浓度为7%的磺基水杨酸溶液稀释,超声波振荡40 min,用滤纸过滤,使用针管挤压过0.22 μm滤膜后放入进样瓶中,编号待检。
分析条件:日立855-4507型离子交换色谱柱(60 mm×4.6 mm,3 μm);反应柱温:135 ℃;柠檬酸(锂)PBF缓冲液梯度洗脱,茚三酮流速0.35 mL/min;检测波长:570 nm±440 nm;洗脱泵流速0.35 mL/min,衍生泵流速0.30 mL/min;分析时间:30 min。
1.3.5 滋味活性值(TAV)
采用浓度与呈味阈值的比值来评价游离氨基酸对食品滋味的贡献,已广泛用于食品风味研究中。计算方式见公式(2):
TAV=CT。(2)
式中:C为游离氨基酸浓度(mg/g);T为该氨基酸的呈味阈值(mg/g)。当TAV>1时,表明该物质对呈味有贡献;当TAV<1时,表明该物质对呈味没有贡献。
1.4 数据统计与分析
采用Microsoft Office Excel 2016计算数据;采用仪器配套的VOCal软件内置的NIST数据库和IMS 数据库对化合物进行定性,定量采用半定量;采用Gallery Plot绘制指纹图谱;采用SIMCA Version 14.1进行OPLS-DA;采用Origin 21作堆积图、PCA图、Pearson相关性图(P<0.01表示极显著相关)。
2 结果与分析
2.1 煸炒后郫县豆瓣的气相色谱-离子迁移谱分析(GC-IMS)
2.1.1 煸炒后郫县豆瓣VOCs浓度差异
图1中a是6个样品图,左边起分别是样品A、B、C、D、E、F,图中每个点代表一种化合物,颜色越深表示浓度越高,颜色越浅表示浓度越低。迁移时间1.0 ms处深色竖线表示反应离子峰(reactive ion peak,RIP),每个样品迁移时间约为1.0~1.5 ms,各种物质的保留时间集中分布在100~500 s区域,750 s区域有少量物质出现。研究发现,豆瓣作为发酵品,含有大量乙醚、乙酸,检测时常常出现在峰值开始区域的大面积深色区域,有可能会掩盖其他物质。图1中b是样品D(120 ℃)和样品F(参照组)VOCs局部放大图,明显可见煸炒后郫县豆瓣的VOCs出现聚集、浓度提高现象;煸炒过的样品均呈现VOCs逐渐聚集、浓缩现象,表明煸炒对VOCs的影响较大,浓度提高后出现的可能是煸炒后郫县豆瓣的特征VOCs,但需要进一步对VOCs进行定性分析。
2.1.2 煸炒后郫县豆瓣挥发性物质定性分析
为明确VOCs浓度,采用GC-IMS自带的Laboratory Analytical Viewer软件和Library Search搜索定性软件,查询NIST数据库和IMS数据库,结合保留指数、保留时间和迁移时间对VOCs进行定性分析,结果见表1。
由表1可知,GC-IMS共鉴定出40种VOCs(包含单体或二聚体),其中醇类10种、酯类8种、醛类6种、酮类6种、烯类5种、烷类2种、酸类2种、呋喃类1种,还有10种物质未能识别。
2.1.3 煸炒后郫县豆瓣化合物指纹图谱分析
采用Gallery Plot插件选取所有样品的VOCs组分信号峰,形成可视化指纹图谱,可以简单、便捷、直观地分析出温度对煸炒后郫县豆瓣VOCs差异性的影响。图2右边竖坐标分别表示按照60,80,100,120,140 ℃煸炒的平行3次的样品A、B、C、D、E以及参照组F。每列代表检测出的VOCs浓度变化趋势,颜色越深代表信号强度越强,颜色越浅代表信号强度越弱;VOCs面积越大表示浓度越高,反之则浓度越低;图中的数字表示未能识别的物质。
图2可以分为4个区域:
一区:明显可见煸炒后郫县豆瓣中的2-甲基丁酸乙酯(D)、正丁醇(D)、异戊酸乙酯(D)、1-戊烯-3-酮(D)信号强度降低,在煸炒温度140 ℃时基本消失。
二区:明显可见煸炒温度为60,80 ℃时郫县豆瓣中的戊酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯(M)、β-蒎烯、异松油烯、3-蒎烯(M)、异戊酸乙酯(M)、正己醇、正丁醇(M)、1-戊醇、3-甲基-1-丁醇(D)、异丁醇(D)、3-蒎烯(D)信号强度降低,煸炒温度为100,120,140 ℃时逐渐消失。
三区:可见豆瓣中的2-乙基呋喃、3-羟基-2-丁酮(D)、1-戊烯-3-醇、2-丁醇、正己酸乙酯、3-羟基-2-丁酮(M)、1-戊烯-3-酮(M)随着煸炒温度的升高颜色变淡,信号强度减弱,但是面积变大,浓度增加,而醋酸、正戊醛(M)、丁醛(D)、丁酮(D)随着煸炒温度的不断升高呈现颜色逐渐变红、信号强度增强、面积增大、浓度增加的趋势。
四区:可见2-丁酮(M)、2-蒎烯、醋酸(M)、五甲基庚烷(D)、2-甲基丁醛、(E)-2-庚烯醛、乙酸乙酯(D)、3-甲基-1-丁醇(M)、醋酸(D)、丁醛(M)、五甲基庚烷(M)均在煸炒过程中信号强度增强、面积增大、浓度增加。
总的来看,郫县豆瓣在烹饪煸炒过程中含有的部分醇类会随着煸炒温度的升高逐渐转化为醛类,这与廖林等得出的醇类会裂解为醛类或者酮类物质的结论一致。烹饪过程中加入菜籽油富含的酯类和烯类会随着煸炒温度的升高在美拉德反应和脂质氧化降解作用下与豆瓣中的酯类、醇类结合,逐渐转化浓缩为酮类、烷烃类。林洪斌等在对郫县豆瓣发酵的研究中发现2,3-丁二酮和3-羟基-2-丁酮在蚕豆、制曲、甜瓣子发酵期间也不连续地被检出,本研究在煸炒后期出现浓度较高的酮类可能也是郫县豆瓣富含的豆瓣子在高温下释放出来的,研究结果印证了这一现象。指纹图谱表明,煸炒温度为60,80 ℃时郫县豆瓣的VOCs开始分解转化,当煸炒温度为100,120,140 ℃时大量聚集、浓缩为产生关键风味的几种VOCs,但是具体对气味的影响和差异的原因需要结合OAV和游离氨基酸TAV进行分析。
2.1.4 煸炒后郫县豆瓣挥发性物质浓度半定量分析
为进一步分析郫县豆瓣煸炒过程中VOCs的变化,采用GC-IMS半定量报告数据计算相对浓度,结果见图3。
由图3可知,郫县豆瓣醇类最多,相对浓度在12.43%~36.89%,呈现逐渐浓缩减少的趋势;有研究表明醇类可以被氧化成醛类、酸类等,是酯化反应的重要前体物质,本研究也证明醇类在豆瓣煸炒受热后可能转换为其他类型化合物,这也许是煸炒后郫县豆瓣呈香转换的关键原因。酯类相对浓度在5.58%~8.5%,呈现随温度升高而减少的趋势。醛类相对浓度在7.86%~17.86%,呈现逐渐升高的趋势,应该是煸炒使一些醇类转换为醛类,导致醛类浓度增加。酮类相对浓度在4.81%~8.08%,也呈现逐渐升高的趋势;烯类相对浓度在1.95%~3.47%,波动不大;酸类只鉴定出2种(二聚体),但相对浓度较高,在10.07%~24.99%,随着煸炒温度的升高而急剧上升。烷类只鉴定出2种(二聚体),但相对浓度较高,为19.49%~30.80%,随着煸炒温度的升高先急剧上升后下降,应该是大多数人感觉煸炒后豆瓣香味浓郁的主要原因。邬子璇等使用GC-IMS在白兰地酒分析中发现高浓度五甲基庚烷存在于15年陈酿白兰地中,尹洪旭等在对绿茶的研究中也发现高含量的香气物质中包括五甲基庚烷,但查阅文献后发现五甲基庚烷的相对气味阈值均未发现,在今后的研究中值得关注。呋喃类只有1种,相对浓度较小,波动也较小。
2.1.5 化合物浓度正交偏最小二乘法判别分析(OPLS-DA)
正交偏最小二乘法判别使用SIMCA软件进行分析,达到数据可视化和验证分析,在有监督的情况下对组间差异较大的数据进行分析和鉴别,与传统PCA无监督的降维分析法相比具有可视化的优势和通过模型验证数据的可靠性。
将VOCs半定量数据相对浓度设为变量X,气味活度值设为变量Y,随机改变分类变量的排列顺序建立相应的模型。由图4可知,A图为散点图,所有样品分布在不同区域且无重叠,说明OPLS能有效区分样品;B图为DA验证图,R2X=0.968,R2Y=0.739,Q2=0.548,当R2和Q2在0.5~1之间时,说明新建立的模型具有较好的解释和预测能力,可以用于区分化合物的差异。再进行200次置换,对新建模型进行验证,其结果为R2=(0.0,0.346),Q2=(0.0,-0.827),对4组模型进行拟合验证,R2数值均位于0横轴上方,Q2回归线是负数,说明该模型可靠,不存在过拟合现象,模型的相关性较好。
不同温度煸炒郫县豆瓣后的VOCs浓度OPLS主成分载荷图见图5。
由图5可知,第一主成分贡献率为64%,第二主成分贡献率为21.3%,两者相加大于80%,表明降维后的主成分能够代表大部分数据信息。图中内圈代表50%,中间圈代表75%,外圈代表100%的解释方差;明显可见样品E、F最靠近外圈的绝大多数VOCs,其100%解释方差也说明E、F样品的VOCs浓度优于其他样品,而样品A、B、C、D位于50%内圈位置,说明样品A、B的浓度相似,C、D的浓度相似。
经过DA模型验证后得到变量重要性投影(variable importance in projection,VIP)值,当VIP值>1时被认为可以用来解释影响力强度和衡量能力,并进一步作为VOCs差异化的选择标准。煸炒后郫县豆瓣变量重要性投影值见图6。由图6可知,VIP值>1的关键化合物有3-羟基-2-丁酮(D)、乙酸乙酯(D)、1-戊烯-3-醇、五甲基庚烷(M)、3-蒈烯(D)、1-戊烯-3-酮(M)、正戊醛(D)、2-甲基丁酸乙酯(D)、2-甲基丁醛、异丁醇(M)、2-乙基呋喃、醋酸(D)、正己醇、丁醛(D)、正戊醛(M)15种。
2.1.6 煸炒后郫县豆瓣气味活度值(OAV)分析
为进一步辨别烹饪过程中煸炒对郫县豆瓣VOCs风味构成的影响,比较郫县豆瓣VOCs浓度与阈值,分析相对气味活度值对豆瓣风味的影响。表2仅列举了OAV>1的VOCs结果,这些VOCs被认为对风味具有主要贡献,共有2-乙基呋喃、1-戊烯-3-醇、正戊醛(D)、(E)-2-庚烯醛、正丁醇(D)、2-丁醇、异丁醇(D)、1-戊醇、乙酸乙酯(M)、正己醇、正戊醛(M)、2-丁酮(M)12种,其中影响最大的是2-乙基呋喃(焦香),能使煸炒后的豆瓣带有明显的焦香风味,其次是1-戊烯-3-醇(果香、泥土气息),能使煸炒后的豆瓣带有大量果香味和少许泥土气味,然后是正戊醛、(E)-2-庚烯醛,能使煸炒后的豆瓣呈现出刺激气味和油脂香气。
OAV>1的主要贡献VOCs的主成分分析见图7。
由图7可知,样品A、B的风味相似,显著相关于正戊醛(D)、1-戊烯-3-醇、正戊醛(M),呈现较强烈的刺激性气味和果香味;样品C、D的风味相似,显著相关于正丁醇(D)、1-戊醇、正己醇,呈现酒精的芳香气味;样品E相关于异丁醇,呈现酒香、芳香;样品F相关于乙酸乙酯、(E)-2-庚烯醛,呈现浓郁的菠萝香味和油脂香气。
2.2 烹饪过程中郫县豆瓣游离氨基酸检测结果
2.2.1 煸炒后郫县豆瓣游离氨基酸含量分析
豆瓣中的辣椒和豆瓣子是郫县豆瓣发酵后风味形成的重要前体物质,赋予豆瓣酱典型的色泽。郫县豆瓣在煸炒过程中部分糖类和氨基酸受温度的影响转化、降解为豆瓣的VOCs,对郫县豆瓣的滋味形成具有重要意义。由表3可知,煸炒后的豆瓣共检测出17种常见氨基酸,其中,鲜味氨基酸为Glu>Pro>Asp>Ala>Gly,随着煸炒温度的升高,鲜味氨基酸含量均呈现增加的趋势;样品F(参照组)仅加入同等量的菜籽油和水混合,鲜味氨基酸含量较高于样品A、B、C,说明游离氨基酸的亲水性对发酵调味品的滋味形成起到关键性作用,是郫县豆瓣鲜味的主要来源;但是,当煸炒温度达到120,140 ℃时,样品D、E的鲜味氨基酸含量急剧上升,呈现滋味优于其他样品的趋势,表明煸炒达到一定温度时,郫县豆瓣会呈现出更好的鲜味。其中,影响最大的是谷氨酸(13.32 mg/g)和脯氨酸(9.51 mg/g),是使郫县豆瓣煸炒后呈现鲜味的主要氨基酸。甜味氨基酸为Thr>Ser>His,其含量相对较少,变化趋势也不明显,但随着煸炒温度的上升还是呈现上升的趋势,影响最大的是苏氨酸(5.00 mg/g)。苦味氨基酸为Arg>Val>Leu>Ile>Phe>Tyr>Met>Trp,影响较大的是精氨酸(8.54 mg/g)、缬氨酸(7.28 mg/g)、亮氨酸(6.71 mg/g),可以确定精氨酸、缬氨酸和亮氨酸是使煸炒后的郫县豆瓣呈现苦味的氨基酸。芳香族化合物、苦味氨基酸为Phe>Tyr,含量均较高,苯丙氨酸含量为5.77 mg/g,酪氨酸含量为5.70 mg/g。
2.2.2 煸炒后郫县豆瓣游离氨基酸呈味分析
滋味活性值通常用来评价食品整体滋味贡献,由表3可知,TAV影响最大的是谷氨酸,其次是精氨酸,表明对煸炒后郫县豆瓣滋味贡献最大的是谷氨酸和精氨酸。为进一步明确游离氨基酸的贡献度,以煸炒后的郫县豆瓣游离氨基酸与滋味活性值做载荷图分析。
由图8可知, 样品D位于100%解释方差区域,判断其滋味优于样品E;样品A、B距离较近,滋味相近;样品C、F距离较近,滋味相似。5个煸炒温度的样品呈现D>E>C>B>A,确定120 ℃(样品D)为煸炒郫县豆瓣的最佳温度,此时郫县豆瓣的滋味最佳,谷氨酸贡献的鲜味强度(TAV为44.38)最高;当温度达到140 ℃时,样品E中呈现苦味的缬氨酸(TAV为18.21)最高,豆瓣出现苦味;苦味会被鲜味和甜味掩盖,对呈味活性的影响较小,因此对豆瓣最终滋味的影响较小。
2.3 煸炒郫县豆瓣TAV与OAV相关性分析
为验证TAV与OAV的相关性,使用Pearson相关系数分析,其中,R值反映X、Y轴数据的线性相关程度,R的绝对值越大表示相关性越强,R的绝对值越小表示相关性越弱。取煸炒后豆瓣的关键VOCs的TAV为变量X,游离氨基酸呈味OAV为变量Y,结果见图9。
由图9可知,谷氨酸显著相关于所有关键VOCs的TAV,表明对煸炒后豆瓣风味影响最大的是谷氨酸;天冬氨酸、脯氨酸、缬氨酸显著负相关于2-甲基丁醛;甘氨酸、苏氨酸、组氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸显著负相关于五甲基庚烷,而亮氨酸显著正相关于五甲基庚烷;组氨酸、苯丙氨酸显著负相关于乙酸乙酯(D);分析确认郫县豆瓣的TAV与OAV存在明显的相关性。
3 结论
通过对5种不同温度煸炒郫县豆瓣后得到的VOCs数据、游离氨基酸数据的OAV、TAV计算结果进行比较分析,GC-IMS共鉴定出40种物质(单体或二聚体),包含醇类10种、酯类8种、醛类6种、酮类6种、烯类5种、烷类2种、酸类2种、呋喃类1种,还有10种物质未能识别。 VIP值>1的关键化合物有3-羟基-2-丁酮(D)、乙酸乙酯(D)、1-戊烯-3-醇、五甲基庚烷(M)、3-蒈烯(D)、1-戊烯-3-酮(M)、正戊醛(D)、2-甲基丁酸乙酯(D)、2-甲基丁醛、异丁醇(M)、2-乙基呋喃、醋酸(D)、正己醇、丁醛(D)、正戊醛(M)15种,其中,2-乙基呋喃能使煸炒后的豆瓣带有焦香风味,1-戊烯-3-醇能使豆瓣带有果香味和泥土气味,正戊醛、(E)-2-庚烯醛能使豆瓣呈现出刺激气味和油脂香气。
由GC-IMS技术的可视化指纹图谱明显可以看出,煸炒温度为60,80 ℃时郫县豆瓣化合物开始分解转化,煸炒温度为100,120,140 ℃时大量聚集、浓缩为关键风味化合物,表明煸炒温度能对郫县豆瓣的风味起到浓缩和提升作用,浓缩后形成大量的2-乙基呋喃,使煸炒后的豆瓣呈现焦香香味。氨基酸的TAV分析确定120 ℃为最佳煸炒温度,此时谷氨酸的鲜味强度(TAV为44.38)最高,豆瓣的滋味最佳。Pearson相关性分析确认郫县豆瓣的TAV与OAV存在明显的相关性,说明在食品风味研究中,VOCs的TAV与游离氨基酸的OAV结合分析研究具有较好的相关性,可以用来系统、完整地分析食品的风味、滋味特征,对今后郫县豆瓣烹饪加工处理具有一定的参考意义和指导作用。
参考文献:
高岭.郫县豆瓣的生产工艺改进.中国调味品,2006(5):34-39.
姜春和.试论煸炒.扬州大学烹饪学报,2001(1):31-33.
孙文佳,吴茜,张任虎,等.郫县豆瓣工艺技术研究现状与产业发展探讨.中国酿造,2022,41(12):22-25.
刘平,王雪梅,向琴,等.郫县豆瓣智能后发酵工艺优化及品质分析.食品科学,2020,41(22):166-176.
李雄波,李恒,邓维琴,等.盐度对郫县豆瓣甜瓣子发酵过程中微生物及产品品质的影响.食品科学,2020,41(22):193-199.
卢云浩,何强.郫县豆瓣特征挥发性物质演变及其香型特性研究.中国食品学报,2021,21(4):326-335.
林洪斌,方佳兴,毕小朋,等.郫县豆瓣甜瓣子发酵阶段蛋白质组分及降解规律研究.食品与发酵工业,2020,46(13):49-54.
刘阳,程鹏,许程剑,等.不同陈酿时间豆瓣酱对制作川菜风味的差异性分析.中国调味品,2023,48(2):76-82.
赵建新,戴小军,田丰伟,等.气相-嗅闻法分析传统豆酱风味活性物质.食品科学,2009,30(20):376-379.
赵驰,李治华,董玲,等.豆瓣酱在不同油温下挥发性成分分析.中国调味品,2020,45(2):149-153.
陈丽兰,陈祖明,袁灿.郫县豆瓣炒制后挥发性风味物质的分析.中国调味品,2020,45(4):177-180.
WANG S, CHEN H, SUN B. Recent progress in food flavor analysis using gas chromatography-ion mobility spectrometry (GC-IMS).Food Chemistry,2020,315:126158.
赵天娇,王鹏,徐幸莲.消费者喜好度与市售冷鲜鸡品质关系的偏最小二乘回归分析.南京农业大学学报,2020,43(5):950-958.
刘伟,张群,李志坚,等.不同品种黄花菜游离氨基酸组成的主成分分析及聚类分析.食品科学,2019,40(10):243-250.
杨慧,黄绿红,张帆,等.基于感官和气相色谱-离子迁移谱分析油温对辣椒油风味的影响.中国食品学报,2021,21(9):328-335.
陈芝飞,蔡莉莉,郝辉,等.香气活力值在食品关键香气成分表征中的应用研究进展.食品科学,2018,39(19):329-335.
ZHU Y, LYU H P, SHAO C Y, et al. Identification of key odorants responsible for chestnut-like aroma quality of green teas.Food Research International,2018,108:74-82.
赵超凡,吴姗姗,赵文俊,等.不同发酵方式对淡豆豉品质及风味的影响.食品工业科技,2022,43(23):144-152.
GUO L P, HUANG L, CHENG X, et al. Volatile flavor profile and sensory properties of vegetable soybean. Molecules,2022,27(3):939.
林洪斌,方佳兴,毕小朋,等.响应面法优化郫县豆瓣游离氨基酸的提取工艺及呈味特性分析.食品工业科技,2019,40(17):56-63.
冯云子,周婷,吴伟宇,等.酱油风味与功能性成分研究进展.食品科学技术学报,2021,39(4):14-28.
金文刚,别玲玲,裴金金,等.基于GC-IMS技术分析炖煮过程中大鲵头汤挥发性风味物质.食品工业科技,2021,42(19):307-313.
廖林,刘悦,贺稚非,等.基于顶空固相微萃取结合气相色谱-质谱技术的卤烤兔肉丁加工过程中挥发性风味物质变化分析.食品与发酵工业,2022,48(14):235-243.
STEINHAUS M, SINUCO D, POLSTER J, et al. Characterization of the aroma-active compounds in pink guava (Psidium guajava L.) by application of the aroma extract dilution analysis.Journal of Agricultural & Food Chemistry,2008,56(11):4120-4127.
SHASHIREKHA M N, BASKARAN R, RAO L J, et al. Influence of processing conditions on flavor compounds of custard apple (Annona squamosa L.).LWT-Food Science and Technology,2008,41(2):236-243.
邬子璇,杨洋,李美吟,等.气相色谱-离子迁移谱法结合多元统计学分析不同陈酿时间白兰地的挥发性香气成分差异.食品安全质量检测学报,2022,13(18):5795-5803.
尹洪旭,杨艳芹,姚月凤,等.栗香绿茶香气萃取方法优化及其芳香成分分析.茶叶科学,2018,38(5):518-526.
刘丽丽,杨辉,荆雄,等.基于GC-MS和GC-IMS技术分析凤香型年份基酒挥发性成分.食品工业科技,2022,43(23):318-327.
尹洪旭,杨艳芹,姚月凤,等.基于气相色谱-质谱技术与多元统计分析对不同栗香特征绿茶判别分析.食品科学,2019,40(4):192-198.
WORLEY B, POWERS R. Multivariate analysis in metabolomics.Current Metabolomics,2013(1):92-107.
PERS T, ALBRECHTSEN A, HOLST C, et al. The validation and assessment of machine learning: a game of prediction from high dimensional data.PLoS One,2009,4(8):6287.
陈臣,田同辉,刘政,等.基于感官评价、GC-IMS和GC-MS的中式酸凝奶酪挥发性风味比较研究.食品科学,2023,44(16):228-236.
刘登勇,周光宏,徐幸莲.确定食品关键风味化合物的一种新方法:“ROA”法.食品科学,2008(7):370-374.
里奥·范海默特.化合物嗅觉阈值汇编.北京:科学出版社,2018:600-659.
ZHAO C J, STIEBER A, GANZEL M. Formation of taste—active amino acids, amino acid derivatives and peptides in food fermentations—a review.Food Research International,2016,89(1):39-47.
赵静,丁奇,孙颖,等.香菇菌汤及酶解液中滋味成分及呈味特性的对比分析.食品科学,2016,37(24):99-104.
魏依兰,李娜,刘佳莉,等.郫县豆瓣关键滋味组分的鉴定.食品工业科技,2023,44(21):358-366.
雷文平,周辉,周杏荣,等.SPME-GC-MS结合组学技术分析发酵椰奶特征风味与风味物质相关性.食品与机械,2019,35(2):42-47.
张韵,李蕙蕙,王菁,等.不同烹制工艺对香菇挥发性成分和感官特性的影响.食品研究与开发,2022,43(6):75-84.