SDE-GC-MS結合保留指數分析不同預處理的豆漿風味

楊蕊蓮，蔣和體*

（西南大學食品科學學院，重慶 400715）

SDE-GC-MS結合保留指數分析不同預處理的豆漿風味

楊蕊蓮，蔣和體*

（西南大學食品科學學院，重慶 400715）

采用同時蒸餾-氣相色譜-質譜聯用技術分別對未處理、微波處理、冷凍處理和超聲處理后豆漿的揮發性物質進行分析，在利用NIST質譜檢索庫檢索的基礎上，結合保留指數進行定性，同時運用峰面積歸一化法加苯甲醇作內標定量。結果表明：共鑒定出48 種揮發性成分，4 種預處理后的樣品揮發性成分分別為28、26、30 種和33 種。不同預處理后的風味物質均以醛類、醇類、酮類、呋喃為主，醛類含量最多。結合感官評價得出冷凍處理后豆漿風味最佳。

豆漿；不同預處理；揮發性風味物質；同時蒸餾-氣相色譜-質譜聯用；保留指數

大豆及大豆制品營養豐富，富含蛋白質和不飽和脂肪酸[1]。豆漿作為大豆的水提取物，含有大豆中的大部分可溶性營養成分和一些不溶于水的物質，如纖維素、油脂以及不溶性蛋白質等，屬于植物蛋白飲料。豆漿還不含膽固醇、麩質、乳糖，因此適合乳糖不耐癥和素食主義食用[2]。然而在西方國家，盡管有研究[3]報道顯示對豆漿的異味的消除作出重大的改進，但是其消費是有限的，部分原因是加工過程中會產生異味。Kobayashi等[4[5]表明：異黃酮、皂苷等酚類物質具有苦味，所以被認為是豆漿中異味的主要不揮發性成分。因此，減少豆漿中的豆腥味顯得尤為重要。本研究采用微波、冷凍、超聲分別處理大豆后再磨成漿。

在風味分析中，樣品的前處理非常重要，同時蒸餾萃?。╯imultaneous distillation extraction，SDE）法是近年來發展比較快、使用比較多的樣品前處理方法，常用于污染物的樣品預處理和揮發性物質的風味分析，它不僅可以一步完成分離和提取，而且對微量成分提取率高，結合氣相色譜-質譜（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）聯用可以鑒定多種揮發性物質[6-8]。本研究基于感官評定與儀器分析結果相結合的原則，對豆漿揮發性成分的分析、特征性組分的鑒定，旨在尋找一種能有效降低豆腥味，并保持良好風味的處理方法，為豆漿的加工提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

大豆（隋金石品種：東北大豆） 市購；二氯甲烷、苯甲醇、甲醇（均為色譜純）、無水硫酸鈉（分析純） 成都市科龍化工試劑廠；C7～C23正構烷烴（色譜純） 北京化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

QP2010 GC-MS聯用儀 日本島津公司；電熱恒溫水浴鍋 上海齊欣科學儀器有限公司；旋轉蒸發器 上海亞榮生化廠；循環水式多用真空泵 鞏儀市英峪華科儀器廠；SDE裝置 定制；微波爐 廣東格蘭仕微波爐電器制造有限公司；榨汁機 九陽股份有限公司；冰箱合肥美的榮事達電冰箱有限公司；超聲波清洗機 昆山市超聲儀器有限公司；電熱套 天津市泰斯特儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品制備

未處理：大豆40 g→清洗→浸泡9 h→1∶9豆水比打漿→煮漿95 ℃保持4 min。

冷凍處理：大豆40 g→清洗→浸泡9 h→－18 ℃冷凍30 h→1∶9豆水比打漿→煮漿95 ℃保持4 min。

超聲處理：大豆40 g→清洗→浸泡7.5 h→超聲1.5 h→1∶9豆水比打漿→煮漿95 ℃保持4 min。

微波處理：大豆40 g→清洗→浸泡9 h→微波60 s→1∶9豆水比打漿→煮漿95 ℃保持4 min。

內標配制：取色譜標準苯甲醇0.106 6 g于10 mL容量瓶中，再用甲醇定容至10 mL，包裝后備用[9]。

1.3.2 萃取

準確稱取不同預處理的豆漿200.0 g于1 L圓底燒瓶中，加入少量沸石，加入內標（苯甲醇的甲醇溶液）0.1 mL，安裝在裝置的輕相，50 mL二氯甲烷裝入250 mL燒瓶中，置于裝置的重相。樣品用電熱套加熱，并使其保持微沸。有機溶液用水浴鍋加熱，保持溫度45 ℃，萃取2 h。萃取完成后收集有機相，加無水硫酸鈉去除水分，用旋轉蒸發儀濃縮提取液至5 mL，再吹氮濃縮至1 mL[10]。

1.3.3 GC-MS條件

GC條件：JW DB-5MS石英毛細柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；升溫程序：40 ℃保持4 min，以6 ℃/min升至230 ℃，保持5 min；載氣（He）流速11.8 mL/min，壓力33.4 kPa。

MS條件：電子電離源；電子能量70 eV；傳輸線溫度250 ℃；離子源溫度250 ℃；激活電壓350 V；進樣口溫度250 ℃；質量掃描范圍m/z 40～400。

1.3.4 定性及定量分析

定性方法：采用保留指數（retention index，RI）輔助MS檢索進行定性。1）MS鑒定：揮發性物質的檢測通過NIST 08譜庫檢索，選擇匹配度大于80%的鑒定結果；2）RI鑒定：采用相同的升溫程序，以C7～C23的正構烷烴為標準，通過保留時間計算樣品中物質的RI，并與其他文獻測定的RI進行比較確認。按下式計算各未知組分的RI[11]。

式中：tx為被分析組分的保留時間/min；tn為碳原子為n的正烷烴（tn＜tx）的保留時間/min；tn＋1為碳原子為n＋1的正烷烴（tx＜tn＋1）的保留時間/min。

定量分析：采用面積歸一化法得到各組分的相對含量，根據香氣成分峰面積與內標峰面積之比值計算求得其質量濃度計算各組分含量。

1.3.5 感官評價

抽取12 名有感官鑒定經驗的人員，要求小組人員確定未處理、微波處理、冷凍處理、超聲處理豆漿之間可能存在的差異；然后通過描述性測試評價以下5 個味道：豆腥味、油脂氧化味、青草味、澀味、甜香味[1]。

2 結果與分析

2.1 不同預處理后豆漿的揮發性物質分析

圖1 不同預處理后的豆漿的揮發性風味物質總離子流圖Fig.1 Total ion GC-MS of fl avor compounds in soybean milk with different pretreatments

采用SDE法提取豆漿中的揮發性物質的總離子流色譜圖如圖1所示，其揮發性化合物的分析結果如表1所示。不同處理后共檢測出48 種揮發性化合物，其中醛類19 種、醇類7 種、酮類5 種、烴類9 種、酸類2 種、酯類2 種、酚類1 種、醚類1 種、其他類2 種。4 種處理后的共同揮發性物質有24 種，以醛類為主，達13 種。鑒定出的含量比較高的化合物（相對峰面積大于1%）有己醛、2-己烯醛、反-2-庚烯醛、反-2-辛烯醛、壬醛、反-2-癸烯醛、反-2,4-癸二烯醛、2-十一烯醛、1-辛烯-3-醇、2,4-二叔丁基苯酚、2-戊基呋喃與Poliseli-Scopel[3]、Achouri[13]等研究基本一致。Lei[14]和Kühn[15]等指出揮發性風味物質主要是通過水合蛋白相互作用與疏水相互作用產生，任何影響蛋白質表面疏水性或疏水相互作用的因素都會影響風味物質的結合。Lü Yanchun等[16]通過實驗證明這些風味物質是大豆中的油酸、亞油酸等不飽和脂肪酸經過脂肪氧化酶氧化降解形成的。

表1 不同預處理后豆漿的風味物質比較分析Table1 Volatile compounds in soybean milk with different pretreatments

續表1

2.1.1 醛類

大豆豆腥味是由一類復雜混合物產生的，而己醛具有草腥味被認為是豆腥味的主要組成成分；2-己烯醛是一種葉醛，是一種非常濃的綠葉氣味[9]；己醛具有非常低的閾值，含量超過25μg/kg時便可被嗅到。因此，己醛含量可能是決定性的感官質量，因此豆漿具有低己醛含量會比較容易受消費者喜愛[1]。表1表明，超聲處理后豆漿中己醛含量最高，為5.16 μg/g；其次是未處理的含量為4.70 μg/g；再次是微波處理后的含量為3.85 μg/g；冷凍處理后的含量最低，為3.60 μg/g，己醛是不飽和脂肪酸氧化的產物，而鈍化脂肪氧化酶能直接減低己醛的產生，低溫降低了脂肪氧化酶活性，所以冷凍處理含量最低，而微波加熱通過預先加熱也鈍化了脂肪氧化酶，所以打漿出來己醛含量也較低，超聲處理可能是超聲空化效果加劇了脂肪氧化酶在豆漿中的氧化作用，故而含量比未處理的大。反-2,4-癸二烯醛是含量僅次于己醛的物質，這與Lü Yanchun等[16]研究不一致，可能由于樣品的預處理方式不同。苯甲醛、庚醛、反,反-2,4-庚二烯醛、反-2-辛烯醛等的含量微波處理和冷凍處理后減少，超聲處理后增加。

2.1.2 醇類

揮發性醇是豆奶風味中的第2大類物質，即使是在未處理的豆漿含量也比較多，主要來自脂肪氧化[1]，己醇濃度較高時具有一種青草氣味，它被認為是構成草綠腥味的主要醇類之一。Poliseli-Scopel等[1]報道的2-庚醇、2-戊烯-1-醇、3-己烯-1-醇、2-辛醇、3-辛醇、2-乙基己醇與1-辛醇并未檢出。在未處理豆漿中未檢測到醇類物質；冷凍處理后檢測到1-辛烯-3-醇，含量為0.41 μg/g；超聲處理后檢測到1,7-辛二烯-3-醇，其含量為0.17 μg/g；微波處理后豆漿的醇類物質有所增加，可能由于微波加熱和輻射產生。

2.1.3 酮類

酮類化合物主要是由亞油酸衍生而來，一般認為對風味貢獻不大，酮類揮發性化合物具有奶油味或果香味，有些酮類是形成雜環化合物的重要中間體，對香氣形成有增強作用[17]。2-庚酮是主要的酮類物質，冷凍處理豆漿中含量最高，為0.42 μg/g，但超聲處理的豆漿中未檢出；其次是3,4-環氧-2-辛酮。1-辛烯-3-酮被認為是引起豆漿不愉快氣味的物質，具有青草和豆腥味，在冷凍處理豆漿中未檢出。3-辛烯-2-酮、3,4-環氧-2-辛酮、環戊酮這3 種物質在Boatright[18]和Lozano[19]等的研究中并未檢出，可能是樣品的預處理方式和萃取方式不同造成。

2.1.4 呋喃類

一般來說，呋喃在豆漿中除了具有不愉快氣味外，還可以指示不同處理后豆漿顏色的變化，呋喃通過不飽和脂肪酸氧化或者美拉德反應形成[20-21]。2-戊基呋喃有一種特殊的青草氣味和豆腥味，其閾值比較低。微波處理后含量增加，為1.04 μg/g，可能由于微波輻射使其增加；冷凍處理和超聲處理后含量均有所減少。

2.1.5 烴類

烷烴類物質主要是由脂肪酸烷氧自由基的均裂產生的，以烯烴和烷烴2 類為主。微波處理后種類和含量均有所增加，其他處理后種類和含量均比較少。由于烷烴類閾值較高且含量較少，認為對豆漿風味貢獻不大。

2.1.6 酯類和酸類

酯類和酸類在本研究中含量較少，共檢測出4 種物質，分別為苯甲酸乙酯、鄰苯二甲酸二異丁酯、棕櫚酸、順-十八碳烯酸。酯類物質微波處理后的豆漿中未檢出，其他3 種處理后含量差別不大；棕櫚酸含量超聲處理后增加，可能由于超聲的振蕩使物質溶出量增加。目前關于酯類物質在豆漿中的產生及影響尚未有文獻報道，但是在其他產品中認為其有花香和果香[1]。

2.1.7 其他類

實驗中還檢測到2,4-二叔丁基苯酚、乙基辛基醚、萘。2,4-二叔丁基苯酚微波處理后含量減少，冷凍和超聲處理后含量增加。萘除了微波處理后未檢測到，其他3 種處理后均檢測到，其含量不變，為0.10 μg/g。

2.2 不同預處理的豆漿的物質種類及含量

在確定的48 種揮發性物質中，有10 種對豆漿的風味成分貢獻比較大，其中己醛、2-己烯醛、苯甲醛、反,反-2,4-庚二烯醛、異戊醇、2-戊基呋喃這6 種化合物呈現青草味、脂肪味、苦杏仁味、干草味、不愉快氣味、生味而不被人喜歡，因此可定義這幾種風味物質為豆腥味物質。而另外4 種化合物正己醇、反-2-壬烯醛、1-辛烯-3-醇、反,反-2,4-癸二烯醛分別呈現水果香、黃瓜香、薰衣草，玫瑰和干草味、橘子和新鮮的甜橙香氣，因此被人們喜歡，定義為非豆腥味物質[22]。

表2 不同預處理后豆漿中各類物質種類及含量Table2 Compound classes and contents in soybean milk with different pretreatments

由表1和表2可知，未處理的豆漿共檢測出28 種揮發性物質，醛類物質達17 種，其中己醛含量為4.70 μg/g、2-己烯醛為0.33 μg/g、苯甲醛為0.16 μg/g、反,反-2,4-庚二烯醛為0.09 μg/g、2-戊基呋喃為0.48 μg/g、反-2-壬烯醛為0.20 μg/g、反,反-2,4-癸二烯醛為5.02 μg/g。

微波處理的豆漿共檢測出26 種揮發性物質，醛類物質減少到13 種，醇類物質增加到3種。己醛含量降低為3.85 μg/g，2-己烯醛、苯甲醛、2-戊基呋喃含量有所增加，分別為0.41、0.24、1.04 μg/g。對于非豆腥物質己醇含量為0.57μg/g，反-2-壬烯醛、反,反-2,4-癸二烯醛含量均減少，分別為0.08、2.50 μg/g。由于大豆經微波處理后脂肪氧化酶的活性改變，蛋白質含量及結構也有所改變從而影響其揮發性物質[23]。

冷凍處理的豆漿共檢測出30 種揮發性物質，醛類物質16 種，己醛、2-己烯醛、反,反-2,4-庚二烯醛、2-戊基呋喃等豆腥味物質含量均下降，分別為3.60、0.27、0.08、0.33 μg/g。反-2-壬烯醛、反,反-2,4-癸二烯醛等非豆腥味物質含量略有減少，但冷凍處理后出現1-辛烯-3-醇這種物質，可能因為大豆經冷凍處理后脂肪氧化酶部分鈍化，其固形物及營養成分均有顯著提高所致[24]。

超聲處理的豆漿共檢測出33 種揮發性物質，醛類物質17 種，醇類物質3 種，且豆漿的揮發性物質含量整理比其3 種處理多。由于超聲波具有波動于能量的雙重屬性，可以改變蛋白質分子結構，破壞蛋白質內鍵，增大物質溶解性[25]。

2.3 感官評價

由圖2可以看出，未處理和超聲處理后的豆腥味油脂氧化味、青草味比較高，微波和冷凍處理后比較低。主要由于這些味道主要由己醛引起，而己醛的閾值比較低，容易被感覺到。冷凍處理后甜香味比較突出，口感最佳，與GC-MS結果基本一致。

圖2 不同預處理后豆漿的風味感官評價Fig.2 Sensory attribute evaluation of soybean milk with different pretreatments

3 結 論

對4 種不同預處理的豆漿的揮發性成分進行分析，總共48 種，醛類19 種、醇類7 種、酮類5種、烴類9 種、酸類2 種、酯類2 種、酚類1種、醚類1 種、其他類2 種。微波處理和冷凍處理后揮發性物質含量減少，分別減少23.31%、17.99%，超聲處理后增加56.69%。特別是己醛，冷凍處理后含量最低，其次是微波處理，推斷微波處理和冷凍處理可能有助于改善豆漿的豆腥味。

通過感官評價，得到冷凍處理后的豆漿口感最佳，豆腥味最低，且有一股清香。超聲處理后的豆漿味道最濃，與GC-MS的分析結果基本一致。由于揮發性風味物質的閾值有差異，所以它們的含量與對風味的貢獻并不呈正比，只有結合嗅覺閾值的測定才能夠進一步確定豆漿香氣中的特征性風味成分。因此，如果在此基礎上能夠結合氣相-嗅聞技術來檢測主要揮發性物質的閾值，對風味的檢測和準確評價將會提供更加有利的信息。

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Analysis of Aroma Components in Soybean Milk with Different Pretreatments by SDE-GC-MS Based on Retention Index

YANG Ruilian, JIANG Heti*
(College of Food Science, Southwest University, Chongqing 400715, China)

The volatile compounds of soymilk samples subjected to different pretreatments including blank control, microwave irradiation, freezing and ultrasonic irradiation were extracted by simultaneous distillation extraction (SDE) and then analyzed by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). The separated peaks were identifi ed by mass spectral library search combined with retention index comparison. The area normalization method was used for quantitative analysis employing benzyl alcohol as the internal standard. The results indicated that a total of 48 volatile compounds were identifi ed including 28, 26, 30 and 33 compounds detected in non-pretreated, microwave-treated, frozen and ultrasonic-treated soymilk, respectively. The main fl avor compounds of all four soymilk samples were aldehydes, alcohols, ketones, and furans, among which, the aldehydes were the most predominant compounds. These results together with sensory evaluation indicated that frozen soymilk had the best fl avor.

soymilk; different pretreatments; volatile flavor compound; simultaneous distillation extraction-gas chromatography-mass spectrometry (SDE-GC-MS); retention index

TS251.5.4

A

1002-6630（2015）20-0185-05

10.7506/spkx1002-6630-201520035

2015-02-09

楊蕊蓮（1989—），女，碩士研究生，研究方向為食品安全與質量控制。E-mail：yangruilian22@sina.com

*通信作者：蔣和體（1963—），男，教授，博士，研究方向為農產品加工。E-mail：jheti@126.com