袁紅飛, 鐘小清, 唐勝春, 趙 峰, 孔云靖, 郭澤鑌*
(1.福建農(nóng)林大學(xué) 食品科學(xué)學(xué)院,福建 福州350002;2.福建佰翔天廚食品有限公司,福建 福州350209;3.福建中醫(yī)藥大學(xué) 藥學(xué)院,福建 福州350122)
佛跳墻,又名“滿壇香”“福壽全”等,是福州當(dāng)?shù)氐奶厣耍彩情}菜的代表作,始于道光年間。它通常以鮑魚、海參、甲魚裙、魚膠、杏鮑菇、蹄筋、花菇、瑤柱、鴿子蛋等為原料,加入熬制好的高湯后文火煨制而成。佛跳墻結(jié)合了煎、炒、蒸、煨等烹飪手法,味道鮮美,濃郁可口,物材豐富,濃郁可口,營養(yǎng)價值高,深受消費者喜愛。
目前,佛跳墻的研究主要集中在其原材料處理、烹飪工藝,以及殺菌工藝等方面,而對佛跳墻的風(fēng)味物質(zhì)研究較少。關(guān)于風(fēng)味物質(zhì)的檢測分析,國內(nèi)外已建立了十分廣泛的食品風(fēng)味儀器分析平臺,如近年來使用頻繁的電子鼻、電子舌、氣相色譜法(GC)、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法(GC-MS)、氣相色譜-吸聞檢測技術(shù)(GC-O)、離子遷移譜(IMS)等,還包括相關(guān)檢測儀器的研究。氣相色譜-離子遷移譜(GC-IMS)是近年來使用特別廣泛的一種新型分離與檢測技術(shù)[1-3]。氣相色譜和離子遷移譜聯(lián)用(GCIMS)可兼得高分離度與低檢出限的分析需求,成為了檢測風(fēng)味物質(zhì)的較好選擇[4],目前主要應(yīng)用于干腌制品的分類及風(fēng)味分析[5-7]、植物油種類鑒別及摻假檢測[8-10]、菌類和乳制品類風(fēng)味成分分析[11-12]、鮮凍肉品儲藏時間及解凍方式判別、不同貯藏時間水果的風(fēng)味變化[13-14]等方面,尚未見GC-IMS應(yīng)用于佛跳墻的文獻(xiàn)報道。
作者以3種不同等級的佛跳墻為研究對象,運用電子舌、GC-IMS等手段對其風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行分析,以期探究造成其感官品質(zhì)特性差異的物質(zhì)基礎(chǔ),進(jìn)而了解佛跳墻風(fēng)味物質(zhì)的組成,并為實現(xiàn)佛跳墻產(chǎn)品的高值化提供理論指導(dǎo)。
佛跳墻樣品:福建佰翔天廚食品有限公司提供,包括尊享版佛跳墻、樂享版佛跳墻、自助版佛跳墻,并將樣品放置于-18℃冰柜保存。色譜級甲醇、乙腈、氨基酸標(biāo)準(zhǔn)儲備液A:美國Sigma公司產(chǎn)品;氨基酸標(biāo)準(zhǔn)儲備液B:華培貿(mào)易公司和索萊寶科技有限公司產(chǎn)品;AccQ·FluorTM氨基酸衍生試劑盒:美國Waters公司產(chǎn)品;試劑級甲酸銨:J&K Scientific公司產(chǎn)品;酒石酸:西隴化工股份有限公司產(chǎn)品;氯化鉀:天津市光復(fù)科技有限公司產(chǎn)品。
TS-5000Z型味覺分析系統(tǒng):日本Insent公司產(chǎn)品;Sciex 4500 Qtrap質(zhì)譜儀:美國Sciex公司產(chǎn)品;Nexera X2LC-30A高效液相色譜儀:日本Shimadzu公司產(chǎn)品;FlavourSpec?氣相色譜-離子遷移譜儀:德國G.A.S.公司產(chǎn)品。
1.3.1 佛跳墻的制作原料及工藝 佛跳墻的主料配料表及高湯配料表分別見表1和表2,主要工藝流程見圖1。
表1 佛跳墻的主料配料表Table 1 Ingredients list of‘Fo Tiao Qiang’
表2 佛跳墻的高湯配料表Table 2 Soup stock ingredients list of‘Fo Tiao Qiang’
1.3.2 氨基酸的測定 參照陳思彤等的AQC衍生法[16]。
1.3.3 呈味核苷酸的測定按照國標(biāo)GB 5413.40—2016測定。
1.3.4 滋味活性值的計算滋味活性值(taste active value,TAV)按照如下公式[17]計算:
式中:C為樣品中某呈味物質(zhì)的絕對濃度值,K為該物質(zhì)的味道閾值。
1.3.5 味精當(dāng)量的計算味精當(dāng)量(equivalent umami concentration,EUC)引用龔駿等[17]的方法,計算公式如下:
式中:EUC表示味精當(dāng)量,即100 g樣品中含味精(MSG)的克數(shù),g/hg;ai和aj分別表示鮮味氨基酸和呈味核苷酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù),g/hg;bi和bj分別表示鮮味氨基酸和呈味核苷酸的相對呈鮮系數(shù)(Glu為1.0,Asp為0.077,IMP為1.0,AMP為0.18,GMP為2.3);1 218為協(xié)同作用常數(shù)。
1.3.6 電子舌的檢測分析參照曹榮等[4]的方法并稍做修改,將冷凍的佛跳墻樣品置于40℃左右的水中,使其解凍,稱取20 g樣品置于250 mL的燒杯中,再稱取80 g純凈水加入到樣品中,充分混合后上機(jī)測試。采用TS-5000Z型味覺分析系統(tǒng),加載酸、甜、苦、咸、鮮、澀味6種傳感器電極,并按照設(shè)定程序進(jìn)行檢測。以氯化鉀(30 mmol/L)和酒石酸(0.3 mmol/L)混合溶液模擬人體唾液,并作為參比溶液。每個樣品3次平行,并使用電子舌設(shè)備自有數(shù)據(jù)庫及軟件對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。
1.3.7 GC-IMS檢測分析參照王輝等[14]和劉常園等[18]的方法并稍做修改,采用自動頂空進(jìn)樣,取1 g樣品置于20 mL頂空瓶中,孵化溫度為80℃,孵化15 min后樣品進(jìn)入風(fēng)味分析儀進(jìn)行檢測。使用儀器配套的分析軟件LAV及GC-IMSLibrary Search軟件內(nèi)置的數(shù)據(jù)庫對采集到的特征風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行定性分析。
使用SPSS 25.0軟件和Excel 2016軟件處理數(shù)據(jù),使用Origin 2018繪制雷達(dá)圖、氣泡圖和多柱狀圖。
2.1.1 不同等級佛跳墻中氨基酸的比較分析不同等級佛跳墻的氨基酸組成情況及其對應(yīng)的滋味活性值如表3所示。由表3可以看出,3種不同等級佛跳墻的氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)有較大差異,尊享版佛跳墻、樂享版佛跳墻、自助版佛跳墻的氨基酸總質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為1 224.41、1 132.99、2 225.17 mg/hg。尊享版佛跳墻中含量較高的幾種氨基酸與樂享版相同,依次為Glu、Ala、Arg、Gly,其中尊享版佛跳墻中含量最高的Glu質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到332.84 mg/hg,占氨基酸總量的27.2%;樂享版佛跳墻中Glu質(zhì)量分?jǐn)?shù)為333.67 mg/hg,占氨基酸總量的29.5%;自助版佛跳墻中含量較高的氨基酸依次為Glu、Arg、Ala、Gly,Glu質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到583.95 mg/hg,占氨基酸總量的26.2%。Glu為鮮味氨基酸,是佛跳墻中鮮味的主要來源。
表3 不同等級佛跳墻的氨基酸組成Table 3 Composition of amino acid in different grades of‘Fo Tiao Qiang’
續(xù)表3
氨基酸是重要的呈味物質(zhì),種類不同其閾值也不同,滋味強(qiáng)度一般由呈味物質(zhì)的含量及其閾值共同決定,用TAV表示。TAV與滋味貢獻(xiàn)程度成正比[4]。其中Glu(鮮)、Arg(苦/甜)、Ala(甜)為自助版佛跳墻中滋味貢獻(xiàn)程度靠前的3種氨基酸;Glu(鮮)、Ala(甜)、Arg(苦/甜)為尊享版佛跳墻與樂享版佛跳墻中滋味貢獻(xiàn)較大的前3種氨基酸。從氨基酸總量看,由于尊享版佛跳墻、樂享版佛跳墻所用原材料很大程度上相似,且加工工藝相同,所以差異不顯著;而這兩種佛跳墻與自助版佛跳墻之間均存在顯著性差異,自助版佛跳墻所用的材料較前兩者有較大差異,并且在產(chǎn)品出鍋時會加入雞精粉調(diào)味,這可能是造成自助版佛跳墻Glu質(zhì)量分?jǐn)?shù)明顯較高的原因。
2.1.2 不同等級佛跳墻中呈味核苷酸的比較分析不同等級佛跳墻中呈味核苷酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)及其差異如圖2所示,除5′-UMP外,另3種呈味核苷酸都存在顯著性差異(P<0.05)。
圖2 不同等級佛跳墻的核苷酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)Fig.2 Nucleotide content of different grades of‘Fo Tiao Qiang’
在5′-核苷酸中,5′-IMP、5′-GMP和5′-AMP對食品鮮味的貢獻(xiàn)最為突出,5′-IMP主要存在于海鮮和畜禽肉類中,而5′-GMP則主要存在于菌類比如香菇中[19]。3種不同等級佛跳墻中5′-IMP、5′-GMP和5′-AMP的質(zhì)量分?jǐn)?shù)及其滋味活性值見表4。呈味核苷酸與鮮味氨基酸產(chǎn)生的協(xié)同效應(yīng)一般用EUC(味精當(dāng)量)來衡量[20]。經(jīng)過計算,尊享版佛跳墻、樂享版佛跳墻、自助版佛跳墻的味精當(dāng)量分別為48.72、45.39、73.39 g/hg,說明自助版佛跳墻的鮮味強(qiáng)度最高,這種差異主要是由鮮味氨基酸造成的。
表4 不同等級佛跳墻的核苷酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)及滋味活性值Table 4 Nucleotide content and their TAVs of different grades of‘Fo Tiao Qiang’
不同等級佛跳墻電子舌味覺特征如圖3所示。圖中坐標(biāo)軸代表味道強(qiáng)度值,該值是電子舌基于韋伯-費希納定律將呈味物質(zhì)20%的強(qiáng)度變化定義為一個味道單位。參比溶液(Reference solution)由氯化鉀和酒石酸組成味覺值,以參比溶液的輸出為無味點(Tasteless,即0點),除了酸味和咸味,其他指標(biāo)的無味點均為0,酸味的無味點為-13,咸味的無味點為-6,當(dāng)樣品的味覺值低于無味點時說明樣品沒有這種味道,反之則有[21]。由圖3可知,佛跳墻的酸味在無味點以下,故佛跳墻樣品無酸味特征。鮮味、咸味、豐富性、苦味、澀味、苦味回味、澀味回味均在無味點以上,因此可以作為3種佛跳墻樣品的有效味覺指標(biāo)。
圖3 不同等級佛跳墻樣品有效味覺指標(biāo)雷達(dá)圖Fig.3 Radar chart of effective taste index of samples of different grades of‘Fo Tiao Qiang’
如圖4所示,橫縱坐標(biāo)分別代表咸味強(qiáng)度值和鮮味強(qiáng)度值,氣泡大小代表豐富性(鮮味回味,可持續(xù)感知的鮮味)大小,從圖中首先可見同一樣品的3個平行樣整體的味道非常相似;其次,自助版佛跳墻的鮮味值與尊享版佛跳墻、樂享版佛跳墻之間的差異明顯(P<0.05),其具有較足的鮮味,與EUC的分析結(jié)果一致,但豐富性(鮮味回味)較小,鮮味回味與呈味物質(zhì)的含量及呈味物質(zhì)的組成密切相關(guān);最后尊享版佛跳墻和樂享版佛跳墻在咸味、鮮味和豐富性方面非常接近。
圖4 不同等級佛跳墻的咸味、鮮味和豐富性氣泡圖Fig.4 Saltiness,umami and richness bubble chart of different grades of‘Fo Tiao Qiang’
苦味、澀味也是佛跳墻滋味的組成部分,佛跳墻樣品所得的苦澀味并不同于咖啡、茶等樣品給人的苦澀味感,可能是佛跳墻在熬制過程中加入的黃酒、香辛料或其他物質(zhì)等對傳感器產(chǎn)生了應(yīng)答,苦澀味反映了樣品的另一種風(fēng)味。如圖5所示,橫縱坐標(biāo)分別代表苦味強(qiáng)度值和澀味強(qiáng)度值,氣泡大小代表苦味回味(啤酒,咖啡等一般食品的苦味)大小。
圖5 不同等級佛跳墻的苦味、澀味和苦味回味氣泡圖Fig.5 Bitterness,astringency and bitter aftertaste bubble chart of different grades of‘Fo Tiao Qiang’
同一樣品的3個平行樣在苦味上存在一定的差異,差值有時會超過0.5個刻度;幾個樣品的澀味值較小,澀味值在0.5~1.5;自助版佛跳墻的苦、澀味和苦味回味均相對較大,主要是由于自助版佛跳墻中含有較多的Arg、Leu等苦味氨基酸;樂享版佛跳墻的3個樣品平行性很好,苦、澀味和苦味回味均最??;尊享版佛跳墻則是苦味略大但澀味較小。綜合來說,自助版佛跳墻的鮮味、豐富性等滋味強(qiáng)度更高,但苦味和澀味也較大,總體滋味較豐富。
PCA主成分分析是一種常見的數(shù)學(xué)統(tǒng)計分析方法,可以保留樣本的大量原始信息,常用來做不同樣品之間的聚類分析。對電子舌數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析,結(jié)果如圖6所示。從圖中可以得出PC1貢獻(xiàn)率為74.5%,PC2貢獻(xiàn)率為22.9%,總貢獻(xiàn)率達(dá)97.4%(大于85%),說明PC1和PC2能夠代表傳感器的原始信息,很好地反映樣本的整體情況。圖6結(jié)果顯示,尊享版佛跳墻和樂享版佛跳墻在PCA分布上較為接近,故整體味道上較為相似,而自助版佛跳墻則與二者存在明顯的差異。
圖6 不同等級佛跳墻的PCA主成分分析圖Fig.6 PCA principal component analysis diagram of different grades of‘Fo Tiao Qiang’
2.3.1 不同等級佛跳墻揮發(fā)性物質(zhì)的GC-IMS譜圖對比分析圖7是由LAV分析軟件中Reporter插件程序制作的不同等級佛跳墻的GC-IMS 3D對比圖。圖8為圖7投影到二維平面的GC-IMS譜圖俯視圖,整個圖背景為藍(lán)色,橫坐標(biāo)1.0處紅色豎線為RIP峰(反應(yīng)離子峰,經(jīng)歸一化處理),RIP峰兩側(cè)的每一個點代表一種揮發(fā)性有機(jī)物,顏色代表物質(zhì)濃度,白色表示濃度較低,紅色表示濃度較高,點的顏色越深,表示該揮發(fā)性有機(jī)物的濃度越高[22-24]。從圖7和圖8中可知,不同等級佛跳墻樣品的揮發(fā)性物質(zhì)具有不同的特征信息。由圖8可以直觀得出,自助版佛跳墻的揮發(fā)性有機(jī)物種類較少,而尊享版佛跳墻和樂享版佛跳墻的揮發(fā)性有機(jī)物種類比較相似。
圖7 不同等級佛跳墻GC-IMS譜圖(三維圖)Fig.7 3D-topographic in different grades of ‘Fo Tiao Qiang’(three-dimensional plot)
圖8 不同等級佛跳墻GC-IMS譜圖(俯視圖)Fig.8 3D-topographic in different grades of‘Fo Tiao Qiang’(top view)
2.3.2 不同等級佛跳墻揮發(fā)性物質(zhì)的GC-IMS定性分析應(yīng)用GC-IMS Library Search軟件內(nèi)置的NIST數(shù)據(jù)庫和IMS數(shù)據(jù)庫對物質(zhì)進(jìn)行定性分析,共鑒定出36種揮發(fā)性物質(zhì),主要包括醇類、醛類、酮類、酯類及其他類別,具體物質(zhì)定性結(jié)果見表5。
表5 不同等級佛跳墻揮發(fā)性物質(zhì)定性分析Table 5 Qualitative analysis of volatile substances in different grades of‘Fo Tiao Qiang’
續(xù)表5
制作佛跳墻的原材料經(jīng)過加熱熬煮后產(chǎn)生了香氣,隨著熬煮時間的增加,發(fā)生了一系列的化學(xué)反應(yīng),其中最為顯著的就是美拉德反應(yīng)及脂肪氧化,從而貢獻(xiàn)出很多對佛跳墻湯汁香味有用的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)[25]。
經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn),醇類、醛類、酮類、酯類都是形成佛跳墻揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的重要組成部分。其中醇類共檢出6種,包括α-松油醇、β-苯乙醇、5-甲基-2-呋喃甲醇、1-辛烯-3-醇、異戊醇、桉葉油醇。醇類化合物主要來源于氨基酸的還原和脂肪的氧化,具有果香味和花香味,但閾值一般較高[26],對佛跳墻的氣味貢獻(xiàn)不大;其中1-辛烯-3-醇主要來源于香菇,幾乎所有食用菌中都含有1-辛烯-3-醇[27];桉葉油醇有類似樟腦香氣,可用于制作藥草型香精;α-松油醇具有紫丁香的花香,廣泛應(yīng)用于食用香精的配制;其他長鏈醇對佛跳墻風(fēng)味也有一定程度的貢獻(xiàn)[28]。
醛類物質(zhì)共檢出11種,主要包括壬醛、反-2-辛烯醛、苯乙醛、正辛醛、苯甲醛、己醛、庚醛、異戊醛、戊醛、糠醛、反-2-庚烯醛。大部分醛類物質(zhì)主要來源于脂肪酸的氧化和Strecker降解,揮發(fā)性較強(qiáng),由于其閾值較低,風(fēng)味特征比較明顯,具有脂肪芳香和水果香氣,是很關(guān)鍵的香味物質(zhì)[29-31]。其中苯乙醛主要是通過佛跳墻主料中鮑魚的苯丙氨酸發(fā)生美拉德反應(yīng)產(chǎn)生,具有焦香味[25];己醛和庚醛分別是亞油酸和花生四烯酸的氧化產(chǎn)物[32],具有青草味[33];壬醛則由油酸氧化產(chǎn)生[34],具有烤焦香味;苯乙醛可產(chǎn)生青草香味或花香味。
酮類物質(zhì)共檢出5種,包括甲基庚烯酮、1-辛烯-3-酮、2-庚酮、2,3-戊二酮、甲乙酮。酮類物質(zhì)的閾值一般較高[35],對氣味貢獻(xiàn)較小。酯類物質(zhì)共檢出兩種,包括D-乳酸乙酯、乙酸乙酯,這兩種酯類均為短鏈脂肪酸(C1~C10),一般具有水果香甜氣味。
2.3.3 不同等級佛跳墻揮發(fā)性物質(zhì)的GC-IMS指紋圖譜分析由圖9可知,不同等級佛跳墻中揮發(fā)性物質(zhì)分布不一致,有共同區(qū)域,但也有各自的特征峰。A框中框出的己醛、反-2-庚烯醛、壬醛、糠醛、甲基麥芽酚、β-苯乙醇、1-辛烯-3-醇、順-氧化玫瑰醚等風(fēng)味物質(zhì)在3個等級佛跳墻樣品中含量類似。
圖9 不同等級佛跳墻GC-IMS指紋圖譜Fig.9 GC-IMSfingerprint in different grades of‘Fo Tiao Qiang’
B框中框出的D-乳酸乙酯、甲乙酮、苯甲醛、5-甲基-2-呋喃甲醇等風(fēng)味物質(zhì)在尊享版佛跳墻中含量最高,樂享版佛跳墻次之,自助版佛跳墻最少,可能是尊享版佛跳墻中所加原材料比如鮑魚、魚翅、蹄筋等物料等級不一,從而導(dǎo)致這些揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)產(chǎn)生的含量不一致。
C框中框出的α-松油醇、異戊醇、正辛醛、1-辛烯-3-酮等風(fēng)味物質(zhì)在尊享版佛跳墻和樂享版佛跳墻中含量高于自助版佛跳墻,原因可能是尊享版佛跳墻和樂享版佛跳墻中加入的鮑魚、瑤柱等經(jīng)過熬煮產(chǎn)生。
D框中框出的甲基庚烯酮、2-庚酮、庚醛、反-2-辛烯醛、桉葉油醇、α-蒎烯等風(fēng)味物質(zhì)在樂享版佛跳墻中較高,可以作為樂享版佛跳墻的特征物質(zhì)。
E框中框出的戊醛、異戊醛、苯乙醛、乙酸乙酯、2,3-戊二酮等風(fēng)味物質(zhì)在自助版佛跳墻中含量較高,可以作為自助版佛跳墻的特征風(fēng)味物質(zhì)。
2.3.4 不同等級佛跳墻揮發(fā)性物質(zhì)的GC-IMS主成分分析通過儀器軟件自帶的Dynamic進(jìn)行主成分分析,可更直觀地了解不同等級佛跳墻的風(fēng)味差異,結(jié)果見圖10。PC1貢獻(xiàn)率為58%,PC2貢獻(xiàn)率為27%,累積貢獻(xiàn)率為85%(>70%),說明能夠代表佛跳墻的揮發(fā)性物質(zhì)信息。由圖10可知,不同等級的佛跳墻樣品各自聚類,尊享版佛跳墻與樂享版佛跳墻在圖中距離較近,說明兩種佛跳墻在風(fēng)味上較為相似。以尊享版佛跳墻為對照,自助版佛跳墻與對照樣品差異最大,表明它們之間存在較大差異,而樂享版佛跳墻居中,且樣品之間沒有重疊部分,說明不同等級佛跳墻樣品能夠明顯區(qū)分。
圖10 不同等級佛跳墻的PCA分析圖Fig.10 PCA analysis chart of different grades of‘Fo Tiao Qiang’
3種佛跳墻在滋味方面存在顯著差異,從整體上看,自助版佛跳墻的滋味更為豐富,其鮮味強(qiáng)度值明顯高于另兩種佛跳墻,但與此同時,苦味和苦味回味強(qiáng)度值也較高,這一結(jié)果與氨基酸、呈味核苷酸、味精當(dāng)量分析情況一致。通過電子舌技術(shù)能更直觀地反映出3種佛跳墻在不同滋味上的輪廓差異。采用GC-IMS技術(shù)進(jìn)一步分析3種佛跳墻的揮發(fā)性化合物,共鑒定出36種揮發(fā)性物質(zhì),包括醇類、醛類、酮類、酯類以及其他類別,其中醛類化合物的閾值較低,對佛跳墻的整體氣味有較大貢獻(xiàn)。GC-IMS指紋圖譜結(jié)果顯示,尊享版佛跳墻的揮發(fā)性物質(zhì)總體含量高于樂享版佛跳墻和自助版佛跳墻,通過分析不同佛跳墻的特征峰區(qū)域,繪制PCA主成分分析圖,能較好地區(qū)分3種不同等級的佛跳墻樣品。將電子舌技術(shù)與GC-IMS技術(shù)結(jié)合,能快速、簡單、無損地分析出不同產(chǎn)品的滋味及氣味特征,豐富了佛跳墻的風(fēng)味數(shù)據(jù)庫,也為佛跳墻產(chǎn)品的判別提供理論支持。
作者研究了不同等級佛跳墻營養(yǎng)成分和風(fēng)味物質(zhì),這為以后佛跳墻產(chǎn)品的開發(fā)提供了思路。在生產(chǎn)佛跳墻時,應(yīng)將不同種類的佛跳墻風(fēng)味及其氣味充分考慮在內(nèi),實現(xiàn)產(chǎn)品的高值化。