基于氣相色譜-嗅聞-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)和香氣活度值解析及調(diào)控雞蛋干關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)

董園園，李睿佳，張明

(北京工商大學(xué),食品與健康學(xué)院， 北京，100048)

雞蛋干是以全蛋液、蛋清液或蛋黃液為原料，配以適量的食鹽、糖、味精、香辛料等調(diào)味品及其他食品添加劑，通過熱處理使蛋液凝固形成的外觀和色澤與傳統(tǒng)豆腐干食品相似的產(chǎn)品[1]。雞蛋干作為一種新型休閑蛋制品，具有開袋即食、口感細(xì)膩等優(yōu)點(diǎn)。然而，目前的雞蛋干風(fēng)味類型卻非常單一，主要以模擬傳統(tǒng)蛋制品的風(fēng)味為主，以鹵味、茶味、辛辣味等主，而雞蛋本身特有香氣幾乎被完全掩蓋[2]，因此消費(fèi)者對雞蛋干風(fēng)味未能形成特殊印象。

目前關(guān)于雞蛋干的大部分研究集中于配料和工藝優(yōu)化方面，代昕冉等[3]以全蛋液和蔬菜汁為原料制作新型雞蛋干，改進(jìn)了產(chǎn)品的配方及工藝，解決了雞蛋干口味和營養(yǎng)較為單一的問題；趙宇琳等[4]引入山藥漿為雞蛋干配料，顯著降低了雞蛋干的膽固醇含量；李昕陽[5]在全蛋液中加入谷氨酰轉(zhuǎn)氨酶和復(fù)配膠，改善了雞蛋干的質(zhì)構(gòu)特性；胡躍[6]改進(jìn)了加工工藝，采用二次鹵制的方式得到色澤好、口味適中的產(chǎn)品；張伯男等[7]研究了不同凝膠增強(qiáng)物添加量、鹵制方式及蒸煮時(shí)間對雞蛋干感官品質(zhì)、凝膠特性和色差的影響。目前有關(guān)雞蛋干風(fēng)味的研究報(bào)道很少，雞蛋干本身形成的特征風(fēng)味成分未見報(bào)道。

近年來，國內(nèi)外學(xué)者對雞蛋的風(fēng)味成分進(jìn)行了解析。UMANO等[8]證明蛋黃加熱后會產(chǎn)生75種主要揮發(fā)性物質(zhì)，以醛類和吡嗪類為主，蛋清加熱后可產(chǎn)生57種揮發(fā)性物質(zhì)，以酮類為主。PLAGEMAN等[9]對熟蛋黃進(jìn)行風(fēng)味分析，檢測到許多醛類、醇類和硫化物。蛋黃的營養(yǎng)成分以脂質(zhì)為主，加熱過程中容易發(fā)生脂質(zhì)氧化降解反應(yīng)，生成醇類、醛類和酮類等。王建輝等[10]利用GC-MS研究了避光條件下亞油酸的受熱分解過程，結(jié)果表明亞油酸的一級氧化產(chǎn)物是己醛。蛋清的營養(yǎng)成分以蛋白質(zhì)為主，加熱過程中容易發(fā)生熱降解反應(yīng)、斯特雷克降解反應(yīng)，生成氨基酸、醛類、含硫化合物等[11]。然而，雞蛋干也可用攪打后的全蛋液為原料，相比于蛋清和蛋黃，風(fēng)味物質(zhì)前體更復(fù)雜多樣，形成的揮發(fā)性成分也必然有所區(qū)別[12]。

本研究的目的是系統(tǒng)解析雞蛋干的特征性關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)，并在此基礎(chǔ)上針對關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行調(diào)控和強(qiáng)化。實(shí)驗(yàn)首先以頂空固相微萃取(headspace-solid phase microextraction，HS-SPME)法結(jié)合氣相色譜-嗅聞-質(zhì)譜(gas chromatography olfactometry mass spectrometry, GC-O-MS)解析雞蛋干的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，結(jié)合香氣活度值(odor activity value，OAV)比較各風(fēng)味成分對雞蛋干香氣的貢獻(xiàn)程度，找到雞蛋干的關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)；推測關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)的前體成分，通過原輔料調(diào)整增強(qiáng)關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)的含量，以期為雞蛋干特征風(fēng)味的強(qiáng)化與調(diào)控提供指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料

德青源A級鮮雞蛋，北京德青源農(nóng)業(yè)科技股份有限公司；焦磷酸鈉、三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉，天津市永大化學(xué)試劑有限公司；2-甲基-3-庚酮(色譜純)、正己烷(色譜純)、正構(gòu)系列烷烴C7-C30(色譜純)，sigma公司；雀巢全脂高鈣奶粉，雙城雀巢有限公司；安佳黃油，恒天然商貿(mào)(上海)有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

GC-QTOF 7200，美國Agilent公司；毛細(xì)管色譜柱DB-WAX(0.25 mm×30 m,0.25 μm)，美國 Agilent公司；頂空固相微萃取手柄，美國 Supelco公司；頂空固相微萃取頭(Gray)，美國 Supelco公司；螺口樣品瓶(15 mL EPA/VOA)，美國 Supelco公司；ODP嗅聞檢測器，德國Gerstel公司；電熱恒溫水浴鍋，常州朗越儀器制造有限公司；ALC-201型電子天平，Acculab公司；打蛋器，美的公司；UF/UVPL5124型超純水儀，美國Pall公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 雞蛋干加工工藝流程

工藝流程：

雞蛋→去殼→打蛋→蛋清蛋黃分離→稱重→添加0.3%復(fù)合磷酸鹽→添加其他輔料(如需要)→攪打→過濾→靜置→入模→水浴蒸煮→靜置→烘干→真空包裝→成品[13]。

黃油、全脂奶粉輔料的添加：根據(jù)雞蛋液的質(zhì)量按比例稱取各種輔料(黃油、全脂奶粉)，將輔料緩慢加入蛋液中，經(jīng)充分?jǐn)嚢杌靹蚝笾糜谒≌糁螅囟葹?5 ℃，加熱60 min。烘干：將裝有雞蛋干的模具放入80 ℃烘箱內(nèi)烘干20 min[14]。

1.3.2 揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的提取

取3.0 g雞蛋干置于15 mL頂空瓶中，擰緊瓶蓋，放置75 ℃水浴鍋中預(yù)熱10 min，再插入裝有2 cm-50/30 μm DVB固相微萃取探頭吸附40 min。萃取完成后，迅速移取萃取頭，立即插入GC-MS進(jìn)樣口，熱解吸揮發(fā)物4 min，進(jìn)行GC-MS聯(lián)機(jī)分析[15]。

1.3.3 GC-MS和GC-O-MS條件

DB-WAX (30.0 m×250 mm×0.25 μm) 極性色譜柱；進(jìn)樣口溫度 250 ℃；載氣為氦氣，流速為1.2 mL/min；柱溫程序：起始溫度50 ℃(維持2 min)，升溫至140 ℃，升溫速率8 ℃/min，升溫至150 ℃，升溫速率2 ℃/min；再繼續(xù)升溫至230 ℃(維持10 min)，升溫速率10 ℃/min；不分流。流出物以1∶1的分流模式分別流入FID檢測器和ODP聞香器[16]。

電子轟擊離子源(electron impact source,EI)，EI電子能量70 eV，質(zhì)量掃描范圍50～400 amu，離子源溫度230 ℃，傳輸線溫度260 ℃，無溶劑延遲[17-18]。嗅聞檢測器接口溫度為150 ℃。為防止評價(jià)員鼻腔干燥，在檢測時(shí)通入濕潤氮?dú)狻?/p>

1.3.4 定性定量分析

保留指數(shù)(retention index,RI)：將C7 ～C30正構(gòu)烷烴混合物單獨(dú)進(jìn)樣，進(jìn)樣量 1 μL，升溫程序和GC-MS檢測條件一致。用C7 ～C30正構(gòu)烷烴的保留時(shí)間，根據(jù)公式(1)進(jìn)行計(jì)算：

(1)

式中：RI是保留指數(shù)；n是碳原子的個(gè)數(shù)；Ti為待測組分的調(diào)整保留時(shí)間，min；Tn是具有n個(gè)碳原子的正構(gòu)烷烴調(diào)整保留時(shí)間，min；Tn+1是具有n+1個(gè)碳原子的正構(gòu)烷烴調(diào)整保留時(shí)間，min。

定量分析：根據(jù)對雞蛋干中揮發(fā)性香氣化合物進(jìn)行分離鑒定時(shí)添加內(nèi)標(biāo)(2-甲基-3-庚酮)的量，和揮發(fā)性香氣化合物的色譜峰面積與內(nèi)標(biāo)的色譜峰面積進(jìn)行比較，計(jì)算出每一種揮發(fā)性香氣化合物相對于內(nèi)標(biāo)的量，計(jì)算如公式(2)所示：

(2)

式中：Ci是未知化合物的濃度，Si是內(nèi)標(biāo)物的濃度，Ca是未知化合物的峰面積，Sa是內(nèi)標(biāo)物的峰面積[19]。

1.3.5 OAV值的計(jì)算

OAV值計(jì)算如公式(3)所示：

(3)

式中:Ci為化合物的含量，μg/g；OTi為該化合物在水中的嗅覺閾值，mg/kg[20]。

1.3.6 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差來表示，每組實(shí)驗(yàn)3個(gè)平行進(jìn)行3次重復(fù)，使用EXCEL軟件處理數(shù)據(jù)作圖，利用IBM SPSS 20.0 軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。P<0.05表示兩者之間存在顯著性差異。利用R語言(Ri386 3.5.0版)進(jìn)行熱圖分析[21]。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同原料液雞蛋干風(fēng)味物質(zhì)的檢測

以單純的蛋黃液或蛋清液為原料液時(shí)，制成雞蛋干的風(fēng)味物質(zhì)總量(分別為2 064 ng/g、330 ng/g)顯著低于全蛋液雞蛋干的風(fēng)味物質(zhì)總量(2 805 ng/g)(P<0.05)。3種雞蛋干的風(fēng)味物質(zhì)組成也存在較大差別，由圖1可以看出，蛋黃液雞蛋干檢測出五類風(fēng)味物質(zhì)，其中醛類含量最高達(dá)48.62%，此外還有醇類(18.52%)、烷烴類(24.2%)、酮類(1.11%)和其他(7.55%)。蛋清液雞蛋干檢測出5類風(fēng)味物質(zhì)，其中醛類25.86%，此外還有醇類(22.82%)、烷烴類(23.19%)、酮類(3.8%)和其他(24.33%)。全蛋液雞蛋干檢測出9類風(fēng)味物質(zhì)，分別為醛類(24.4%)、醇類(15.23%)、烷烴類(41.03%)、芳香族類(3.17%)、酮類(1.28%)、醚類(5.08%)、酯類(3.91%)、烯烴類(1.34%)和其他(4.82%)。由全蛋液制成的雞蛋干，與蛋清、蛋黃制作的雞蛋干相比，新生成12種風(fēng)味化合物，包括醇類4種，芳香族類2種，酯類2種，醛類1種，酮類1種，醚類1種，雜環(huán)類化合物1種。

圖1 全蛋液、蛋黃液、蛋清液雞蛋干風(fēng)味物質(zhì)熱圖

因此，全蛋液雞蛋干所含風(fēng)味物質(zhì)豐富于蛋黃液雞蛋干和蛋清液雞蛋干，而且全蛋液雞蛋干所含風(fēng)味物質(zhì)并不僅僅是兩者的風(fēng)味物質(zhì)之和，而是產(chǎn)生了許多不同種類的風(fēng)味物質(zhì)。這可能是由于以全蛋液為底物時(shí)，蛋黃中含有的大量脂質(zhì)和蛋清中含有的豐富蛋白質(zhì)在熱條件下發(fā)生了更多相互作用，從而產(chǎn)生了比以單一料液為原料的雞蛋干更多而豐富的風(fēng)味物質(zhì)。因此，本研究的后續(xù)實(shí)驗(yàn)選擇全蛋液作為基礎(chǔ)原料。

2.2 全蛋液雞蛋干關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)的確定

采用HS-SPME-GC-O-MS的方法提取雞蛋干中的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，含量、嗅聞強(qiáng)度和香氣活度值為指標(biāo)，篩選出雞蛋干關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)。通過GC-MS鑒定出30種揮發(fā)性風(fēng)味化合物，結(jié)果如表1所示。在檢測出的30種風(fēng)味物質(zhì)中,OAV>1的物質(zhì)有8種,包括醛類物質(zhì)5種，醇類物質(zhì)2種，雜環(huán)類物質(zhì)1種。這些物質(zhì)對雞蛋干的風(fēng)味有貢獻(xiàn)作用。其中壬醛和己醛的OAV值分別為141.42和250.19，說明它們對雞蛋干的風(fēng)味有關(guān)鍵性貢獻(xiàn)作用。

根據(jù)GC-O共嗅聞到12種風(fēng)味活性物質(zhì)，包括烷烴類化合物1種，醛類化合物4種，醇類化合物3種，酮類化合物2種，醚類化合物1種，酚類化合物1種。這些風(fēng)味活性物質(zhì)提供的香氣特點(diǎn)包括脂肪香味、甜香、堅(jiān)果香、牛奶香、蘑菇味等。根據(jù)嗅聞強(qiáng)度結(jié)果可知，氣味較強(qiáng)的物質(zhì)有正己醛、壬醛、甲基庚烯酮、2-壬酮、草蒿腦，這些化合物對雞蛋干風(fēng)味貢獻(xiàn)最大，是主要的風(fēng)味物質(zhì)。

GC-O-MS和OAV值共同確定的揮發(fā)性風(fēng)味成分有2種：正己醛(青草清香)、壬醛(脂肪香味)，說明2種方法在鑒定雞蛋干揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)方面有一致性。同時(shí)，2種鑒定方法也有不同之處，比如OAV值較低的甲基庚烯酮、2-壬酮、草蒿腦，嗅聞強(qiáng)度卻較高；正庚醛、2-正戊基呋喃的OAV值>1，但卻沒有嗅聞到。說明2種方法存在差異性和不足之處。因此，結(jié)合2種方法來看，正己醛、壬醛的含量較高，且閾值低，容易引起感官反應(yīng)，在整體風(fēng)味中貢獻(xiàn)油脂香、清香等氣味，因此選定正己醛和壬醛為雞蛋干關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)。

2.3 添加乳脂肪對雞蛋干關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)的影響

醛類化合物一般是由脂肪氧化產(chǎn)生。乳脂肪的脂質(zhì)降解可以產(chǎn)生很多良好的風(fēng)味，主要源自于乳脂肪中中長鏈脂肪酸的氧化和降解反應(yīng)[22]，乳脂肪是食品工業(yè)中最常用的食品配料之一，應(yīng)用于曲奇、餅干、蛋糕等休閑食品中具有很好的風(fēng)味增強(qiáng)特點(diǎn)[23]。故本研究選用黃油和全脂奶粉作為輔料，來研究其對雞蛋干關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)的影響,不同治黨添加量對雞蛋干關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)的影響如圖2所示。

A-添加黃油；B-添加全脂奶粉圖2 不同乳脂肪添加量對雞蛋干關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)的影響

不同黃油添加量對正己醛、壬醛含量的影響結(jié)果見圖2-A。黃油對提高雞蛋干中正己醛含量具有顯著的作用，添加了黃油的雞蛋干中，正己醛含量均在1 700 ng/g以上，而對照組僅為209.5 ng/g。當(dāng)黃油添加量為7%時(shí)，正己醛含量達(dá)最大值1 945.5 ng/g，比對照組提高了8.28倍(P<0.05)。同時(shí)，黃油的添加對壬醛的提升也有顯著影響，添加量1%時(shí)測定到壬醛最高含量524.2 ng/g，比對照組提高了71.8% (P<0.05)。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果與MALLZA等[25]的研究結(jié)果一致，該研究對表明黃油產(chǎn)生的主要香氣活性物質(zhì)中包括己醛和壬醛。

不同全脂奶粉添加量對正己醛、壬醛含量的影響結(jié)果見圖2-B。全脂奶粉的添加對提高雞蛋干中正己醛、壬醛含量均具有顯著的效果。全脂奶粉添加量3%時(shí)測定到正己醛最高含量768.4 ng/g，比對照組提高了2.71倍(P<0.05)；添加量為1%時(shí)測定到壬醛最高含量565.7 ng/g，比對照組提高了85.4%(P<0.05)。全脂奶粉中含有乳糖、乳蛋白和一系列脂質(zhì)，包括長鏈飽和脂肪酸(如棕櫚酸)、單不飽和脂肪酸(如油酸)、多不飽和脂肪酸(如亞油酸)等。全脂奶粉雖然沒有黃油那么高的脂肪含量，但全脂奶粉可以增加食品的色澤和香氣。從檢測結(jié)果來看，全脂奶粉的添加對正己醛和壬醛的升高均有顯著性影響。該實(shí)驗(yàn)結(jié)果與遲雪露等[25]在分析耗牛奶粉風(fēng)味的結(jié)果一致，該研究指出耗牛奶粉中乳脂肪的氧化、降解等反應(yīng)，會產(chǎn)生壬醛為代表的醛類、酯類等一系列芳香化合物。

利用R語言繪制Heatmap圖進(jìn)行揮發(fā)物成分分析，結(jié)果如圖3所示。未添加輔料的雞蛋干中，檢測到較多的烷烴類物質(zhì)(如間二甲苯、正十三烷、正十六烷、正十八烷等)和醇類(如異戊醇、十一醇、順-2-己烯-1-醇)，但壬醛正己醛的含量較低；添加7%的全脂奶粉組檢測到較多的醇類和酮類，還有較多的壬醛、正十一烷等。添加7%的黃油組檢測到較多的醛類(如正己醛、反，反-2,4-壬二烯醛、反-2-辛烯醛等)。整體來看，添加全脂奶粉和黃油組能顯著改善雞蛋干的風(fēng)味，產(chǎn)生更多的醛類、醇類等閾值較低的芳香物質(zhì)。

圖3 不添加、添加7%全脂奶粉及添加7%黃油4種雞蛋干風(fēng)味物質(zhì)熱圖

3 結(jié)論

根據(jù)GC-O-MS和OAV的結(jié)果可知，雞蛋干的關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)為壬醛和正己醛，整體風(fēng)味中貢獻(xiàn)油脂香、清香等氣味。添加黃油和全脂奶粉均能顯著極高雞蛋干關(guān)鍵風(fēng)味成分的含量，其中黃油的作用尤為顯著，黃油添加量為7%時(shí)，正己醛含量達(dá)最大值1 945.5 ng/g，比對照組提高了8.28倍(P<0.05)，添加量1%黃油時(shí)測定到壬醛最高含量524.2 ng/g，比對照組提高了71.8% (P<0.05)。利用R語言繪制Heatmap圖分析結(jié)果顯示，添加全脂奶粉和黃油組能顯著改善雞蛋干的風(fēng)味，產(chǎn)生更多的醛類、醇類等閾值較低的芳香物質(zhì)，可作為雞蛋干特征風(fēng)味強(qiáng)化的配料之一。