郫縣豆瓣特征香氣物質的研究鑒定

劉 平，翟 剛，陳 功，黃 湛，李 峰，謝 彪

（1.西華大學 生物工程學院，四川 成都 610039；2.四川省經濟和信息化委員會，四川 成都 610013；3.四川省食品發酵工業研究設計院，四川 溫江 611130）

風味是食品最重要的品質特征之一。食品中眾多揮發性物質中，僅一小部分對總體風味的貢獻較突出，或起輔助作用。這些對產品風味起主導作用的化合物被稱為該食品的特征風味化合物（characteristic flavor compounds）[1]。氣相色譜-嗅覺測量法（gas chromatography-olfatometry，GC-O）最早是由FULLER于1964年提出的，是一種將氣相色譜的分離能力與人類鼻子敏感的嗅覺相聯系，從復雜的混合物中選擇和評價氣味活性物質的有效方法[2]。

食品風味組分的強度不但與濃度有關，還與該化合物的閾值有關。為客觀確定食品中的特征風味組分，可采用香氣活性值法（odour activity value，OAV）[3]，即濃度與閾值的比值確定關鍵香氣成分。根據Guadagni香氣理論，所檢測到的揮發性化合物中含量高且閾值低的香氣成分對豆瓣產品香氣的貢獻較大，以含量高閾值低的香氣成分作為其特征香氣成分。目前，此方法已用于火腿、黑莓、黃豆醬及橄欖油等[4-7]食品關鍵風味化合物的確定。

本研究采用同時蒸餾萃取法（simultaneous distillation extraction，SDE）提取郫縣豆瓣中的香氣成分，再通過氣質聯用技術（gas chromatography-mass spectrometer，GC-MS）對其進行定性定量分析，采用GC-O法分析樣品中氣味活性化合物，并采用香氣活性值法（OAV值）量化評價不同揮發性物質對總體郫縣豆瓣風味的貢獻程度，以期通過郫縣豆瓣中的特征風味組分的鑒定，為郫縣豆瓣生產工藝的優化、產品質量的控制提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

三種傳統一級郫縣豆瓣：購于陽光特惠超市；乙酸苯乙酯（純度≥99%）：西格瑪奧德里奇（上海）貿易有限公司；二氯甲烷（分析純）、無水Na2SO4（分析純）：成都市科龍化工試劑廠。

1.2 儀器與設備

HAD2513同時蒸餾萃取裝置（SDE）：安徽東冠器械設備有限公司；QP2010plus氣相色譜質譜聯用儀（GC-MS）：日本島津公司；ODP2嗅聞儀（Olfactometry）：德國Gerstel公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 揮發性風味物質的提取

采用同時蒸餾萃取法（SDE）提取樣品中的揮發性物質[8]。稱取已粉碎的不同等級傳統郫縣豆瓣50.0 g放入500 mL圓底燒瓶中，加入100 mL去離子水。另取50 mL二氯甲烷放入250 mL圓底燒瓶中，將裝有傳統郫縣豆瓣的500 mL圓底燒瓶和裝有溶劑的250 mL圓底燒瓶分別裝在同時蒸餾萃取儀器的兩側，加熱回流2 h?；亓鹘Y束后，用無水Na2SO4脫水，然后旋轉蒸發濃縮至5～6 mL，再用氮氣吹掃至總體積約1 mL，以待作GC-MS聯機分析。

1.3.2 GC-MS分析

氣相色譜條件：采用DB-5MS毛細管色譜柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm），用氦氣作載氣，流速為1.0 mL/min，進樣體積1 μL。升溫程序：色譜柱起始柱溫40 ℃，保持3 min，再以8 ℃/min升至80 ℃，隨后以10 ℃/min升至160 ℃，保持0.5 min，再以2 ℃/min升至175 ℃，接著以10 ℃/min升至230 ℃，然后在230 ℃保持7 min。

質譜條件：電離方式為電子電離（electron ionization，EI），離子源溫度為230 ℃，接口溫度達280 ℃，分流比5∶1，溶劑延遲時間2 min，采集方式掃描。

揮發性化合物的定性分析：將所測揮發性化合物的質譜信息與數據庫中已知揮發性化合物的質譜信息進行比對，根據相似度的高低進行定性。

揮發性風味化合物的定量分析：采用內標法。按照SDE法制備的含風味物質的溶液，再用無水Na2SO4脫水后，加入1 μL內標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聯機分析。

1.3.3 GC-O分析

樣品采用上述的SDE法制備，樣品經氣相色譜柱分離后，流出物在質譜及嗅聞儀間被1∶1 分開，由3 位有經驗的感官評價員進行嗅聞。每個評價員記錄從嗅聞儀出口聞到的氣味特性及時間，至少2名評價員對每種化合物的氣味特征及時間描述一致時才可確定。

1.3.4 郫縣豆瓣中特征風味的鑒定

香氣活性值計算公式[3]：

式中：OVA為香氣活性值；C為香氣物質的質量分數，ng/kg；T為感覺閾值，mg/kg。

在既定條件下：OAV＜1，說明該組分對總體氣味無實際作用；OAV＞1，說明該組分可能對總體氣味有直接影響；且在一定范圍內，OAV值越大說明該組分對總體氣味貢獻越大。

2 結果與分析

2.1 一級郫縣豆瓣中揮發性風味物質分析

一級郫縣豆瓣三種樣品經SDE法提取后，采用GC-MS分析，測定一級郫縣豆瓣樣品中的揮發性風味物質的組成及含量，其結果如表1所示。

表1 一級郫縣豆瓣中揮發性風味物質分析Table 1 Analysis of volatile flavor components in first-level Pixian soybean paste

續表

續表

由表1可知，從三種一級傳統郫縣豆瓣中共檢測出112種揮發性風味物質，包括醇類12種、醛類15種、酮類7種、酯類35種、雜環類2種、酚類5種、酸類12種和其他類24種。在三種一級傳統郫縣豆瓣中均被檢出的化合物數量為25種，其中質量分數較高的有苯乙醇（1 263.12～1 495.42 ng/g）、異戊醛（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）。

在三種一級傳統郫縣豆瓣中，酯類化合物的檢出個數是最多的。很多研究表明，酯類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。因為短鏈酯類不僅在常溫條件下可大量揮發，而且具有極低的閾值（小于其相應的醇類約10倍）。酯類除了賦予產品特殊的酯香（類似花果香）外，還可掩蓋游離脂肪酸帶來的不愉快的味道[9]。在三種一級傳統郫縣豆瓣中，醇類化合物的檢出個數僅次于酯類。從幾種主要的醇類化合物的來源途徑分析，有的由可發酵性糖經酵母代謝作用產生，有的是工藝體系中因成型和密封造成了較低的氧化還原電位，多數醛和酮被還原成醇所致，有的先經Stretcher降解產生相應的醛，然后再繼續還原產生[10]。

在檢出的22種醛酮類物質中，只有5種物質在三個樣品中均被檢出。醛類和酮類都是羰基類化合物，它們均屬不穩定的中間體化合物，易被還原成相應的醇[10]。醛酮類物質主要經過脂質氧化產生，也可能是用于郫縣豆瓣發酵的微生物的生長代謝產物，主要以花果香貢獻于郫縣豆瓣的風味。在各樣品中，4-乙基-2-甲氧基苯酚均有被檢出，其閾值較低，且含量相對較高，對豆瓣的風味有較大貢獻，其也被鑒定是醬油香氣的主要成分之一[11]。在三種豆瓣樣品中均有酸類物質檢出，其閾值較高，對豆瓣的總體風味貢獻不大。乙酸和丙酸為可發酵性糖的代謝產物；由具有5個或更多碳原子的辛酸、壬酸、軟脂酸則由脂肪水解產生[12-13]。異丁酸和異戊酸則來源于纈氨酸和亮氨酸的降解產物[14]。它們主要以不愉快的味道貢獻于豆瓣風味。烷烴和烯烴類化合物都有所檢出，其對風味貢獻不大[15]。

綜上所述，豆瓣中的揮發性風味物質是非常復雜的。醛類和雜環類化合物等占的比例不大，但是可能其閾值比較低，所以還需進一步實驗確定對豆瓣特征風味具有重要貢獻的化合物。事實上，人們對化合物的嗅覺敏感性差異很大，通常把人能感受到某種物質的最低濃度稱為“感覺閾值”（detection threshold）。濃度一定時，感覺閾值越低的化合物越容易被感知；感覺閾值一定時，濃度越高的化合物越容易被感知，將二者結合在一起才能作出客觀的評價。

2.2 一級郫縣豆瓣中香氣活性成分的確立

采用GC-O技術和OAV值鑒別出對郫縣豆瓣的風味具有貢獻的香氣活性成分。一級傳統郫縣豆瓣中活性風味物質測定結果如表2所示，香氣活性成分的OAV值如表3所示。

表2 一級傳統郫縣豆瓣中香氣活性成分Table 2 The aroma-active components of first-level Pixian soybean pastes

結合表1與表2可知，采用氣質聯用技術能在郫縣豆瓣樣品中檢測到的物質，只有其中一小部分揮發性物質能夠被嗅覺感覺到，這說明氣質聯用檢測出來的揮發性化合物和實際對產品具有風味貢獻的化合物在數量上是有差異的，而且化合物的嗅聞時間與總離子流量圖上的保留時間存在一定的滯后。通過GC-O分析，在三種一級傳統郫縣豆瓣中均被檢測到的香氣化合物為23種，包括6種醛酮類、5種醇類、4種酸類、1種酚類和7種酯類。在這些能被嗅覺感覺到的化合物中，酯類和醇類居多，這和氣質聯用的結果中所檢出的酯類和醇類個數較多相對應。一級傳統郫縣豆瓣中出現的長鏈酯類物質雖然質量分數較大，但由于其對應的感覺閾值較大，該類物質對一級傳統郫縣豆瓣風味的貢獻較不突出。一級傳統郫縣豆瓣中出現的醛酮類、醇類和酚類中，有些物質的感官閾值很小，因而能對整體風味產生很大的貢獻。

表3 一級郫縣豆瓣中香氣活性成分的OAV值Table 3 The OAV of aroma-active components in first-level Pixian soybean pastes

根據公式（1）計算出各香氣化合物的OAV值，其結果如表3所示。在樣品1中，香氣貢獻最大的是糠醛，香氣描述為焦香與辛香，OAV值為874.410；香氣貢獻次之的是苯乙醇和4-乙基-2-甲氧基苯酚，前者香氣描述為花果香，OAV值為6.315；后者香味描述為焦香和辛香，OAV值為4.672；OAV值＞1.000的還有異戊醛、十六酸乙酯、3-甲硫基丙醛、芳樟醇和異戊醇，香氣描述分別為蘋果香、微弱蠟香和奶油香氣、醬香和蔥香、花果香及花果香。其他香氣物質OAV值＜1，對整體香氣的貢獻較小。在樣品2中，香氣貢獻最大的是糠醛，OAV值為512.62，香氣貢獻次之的是4-乙基-2-甲氧基苯酚，OAV值為7.585；OAV值＞1的還有苯乙醇、異戊醛、十六酸乙酯、芳樟醇和3-甲硫基丙醛。在樣品3中，香氣貢獻最大的是糠醛，OAV值為867.060，香氣貢獻次之的是苯乙醇，OAV值為7.121；OAV值＞1的還有4-乙基-2-甲氧基苯酚、異戊醛、十六酸乙酯、異戊醇、3-甲硫基丙醛、芳樟醇。

綜合可知，在三種一級傳統郫縣豆瓣中OAV值均＞1的化合物來說，糠醛、異戊醛、3-甲硫基丙醛、芳樟醇、苯乙醇、4-乙基-2-甲氧基苯酚、十六酸乙酯這7種物質的氣味強度較強，對總體氣味貢獻最大。

3 結論

在三種一級傳統郫縣豆瓣中共檢測出112種揮發性物質，包括醇類12種、醛類15種、酮類7種、酯類35種、雜環類2種、酚類5種、酸類12種和其他類24種。通過GC-O分析，在三種一級傳統郫縣豆瓣中均被檢測到的香氣化合物為23種，包括6種醛酮類、5種醇類、4種酸類、1種酚類和7種酯類。結合OAV值法，初步確定出一級傳統郫縣豆瓣中的特征香氣化合物有糠醛、異戊醛、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。郫縣豆瓣中特征香氣化合物的鑒定，有助于區別豆瓣產品風味質量的優劣和劃分產品的質量等級，同時促進郫縣豆瓣生產企業更有效地控制和優化產品的風味品質。

[1]劉士健.臘肉加工過程中主體風味物質變化研究[D].重慶：西南農業大學碩士論文，2005.

[2]張 青，王蠕昌，劉 源.GC-O 法在食品風味分析中的應用[J].食品科學，2009，30（3）：284-287.

[3]劉超蘭，黃 著，彭熙敏，等.乳酸菌和酵母共培養技術縮短郫縣豆瓣醬陳釀期的應用研究[J].中國釀造，2009，28（3）：105-109.

[4]劉登勇，周光宏，徐幸蓮.確定食品關鍵風味化合物的一種新方法：“ROAV”法[J].食品科學，2008，29（7）：370-374.

[5]QIAN M C,WANG Y Y.Seasonal variation of volatile composition and odor activity value of‘Marion’(Rubusspp.hyb) and‘Thornless evergreen’(R.laciniatusL.)blackberries[J].Food Sci,2005,70(1):17-20.

[6]WANG X X,FAN W L,XU Y.Comparison on aroma compounds in Chinese soy sauce and strong aroma type liquors by gas chromatography-olfactometry,chemical quantitative and odor activity values analysis[J].Eur Food Res Technol,2014,239(5):813-825.

[7]REBOREDO-RODRíGUEZ P,GONZáLEZ-BARREIRO C,CANCHOGRANDE B,et al.Concentrations of aroma compounds and odor activity values of odorant series in different olive cultivars and their oils[J].J Agr Food Chem,2013,61(22):5252-5259.

[8]黃明泉，韓書斌，孫寶國，等.同時蒸餾萃取氣質聯機分析郫縣豆瓣醬風味成分的研究[J].食品工業科技，2009，30（4）：136-139.

[9]章建浩，周光宏，朱健輝，等.金華火腿傳統加工過程中游離氨基酸和風味物質的變化及其相關性[J].南京農業大學學報，2004，27（4）：96-100.

[10]FERNáNDEZ-GARCIíA E,CARBONELL M,GAYA P,et al.Evolution of the volatile components of ewes raw milk zamorano cheese seasonal variation[J].Int Dairy J,2004,14(8):701-711.

[11]馮 軍，陳海濤，黃明泉，等.不同品牌郫縣豆瓣醬揮發性成分的比較研究[J].北京工商大學學報：自然科學版，2010，28（3）：17-22.

[12]NOGUEIRA M C L，LUBACHEVSKY G,RANKIN S A.A study of the volatile composition of Minas cheese[J].LWT-Food Sci Technol,2005,38(5):555-563.

[13]IZCO J M,TORRE P.Characterisation of volatile flavor compounds in Roncal cheese extracted by the‘purge and trap’method and analyzed by GC-MS[J].Food Chem,2000,70(3):409-417.

[14]YVON M,RIJNEN L.Cheese flavor formation by amino acid catabolism[J].Int Dairy J,2001,11(4-7):185-201.

[15]CHUNG H Y.Volatile flavor components in red fermented soybean(Glycine max)cards[J].J Agr Food Chem,2000,48(5):1803-1809.