不同加熱處理對豆腐風(fēng)味和異黃酮含量的影響研究

李加雙，張良，3，王晶，姜雪晶，邢利婷，張春江，3，*

（1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品加工重點實驗室，北京100193；2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所主食加工技術(shù)研究院，黑龍江哈爾濱151900；3.合肥中農(nóng)科泓智營養(yǎng)健康有限公司，安徽合肥238000）

豆腐以營養(yǎng)豐富、風(fēng)味獨特、物美價廉、品種多樣、老少皆宜而深受人們的青睞，以制作工藝獨特、神奇且科學(xué)而舉世聞名[1]。豆腐作為一種高蛋白制品富含多種營養(yǎng)功效使其在國民日常膳食中起著舉足輕重的作用[2-3]。因為它提供必需氨基酸，維生素B1，B2和B3、維生素C、葉酸、鈣、鐵、鉀等營養(yǎng)成分，而且還有可產(chǎn)生植物雌激素的異黃酮，使豆腐具有預(yù)防膽固醇和降血糖的功效[4-5]。大豆中含有各種功能性非營養(yǎng)性植物化學(xué)物質(zhì)，如異黃酮，植酸鹽和皂甙，其中大豆異黃酮是最常見的成分[6]。它是一組主要存在大豆中的天然雜環(huán)酚，其中大豆苷（daidzin）、染料木苷（genistin）、黃豆黃苷（clycitin）、大豆苷元（daidzein）、黃豆黃素（glycitein）及染料木素（genistein）6種大豆異黃酮單體是大豆中異黃酮的主要組分[7-8]。研究發(fā)現(xiàn)，大豆異黃酮具有預(yù)防甚至治療骨質(zhì)疏松癥、更年期綜合癥、前列腺癌等功效[9]。大豆為原料加工的豆腐，其中異黃酮含量也很高[10]。豆腐的主要食用方式包括作為火鍋涮煮、傳統(tǒng)蒸制、燉煮，也有短時加熱后蘸料食用的。對于豆腐在熱加工的風(fēng)味變化研究及異黃酮含量變化的文獻目前還較少，本文對其在電磁爐煮制、蒸制、油炸、微波短時加熱處理過程中的揮發(fā)性風(fēng)味和異黃酮含量的變化進行了研究。探索了豆腐在不同加熱方式處理條件下豆腐的風(fēng)味變化規(guī)律，并比較了不同加熱方式對豆腐異黃酮含量的影響，旨在發(fā)現(xiàn)豆腐風(fēng)味和營養(yǎng)物質(zhì)變化的規(guī)律。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

鹵水豆腐為白玉100%鹵水北豆腐：市售；3-甲基-2庚酮標準品：美國Sigma公司；甲醇、乙腈色譜級：北京百靈威科技有限公司；無水乙醇、石油醚（60℃～90℃）、冰乙酸（色譜純）：北京伊諾凱有限公司；黃豆苷（98%）、黃豆黃苷（98%）、染料木苷（95%）、大豆苷元98%、黃豆黃素98%、染料木素標準品98%：北京翰城科技有限公司；0.45 μm針頭微孔過濾器：天津津騰實驗設(shè)備有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

GCMS-QP2010Plus氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀：日本島津公司；PEN3電子鼻：德國AIRSENSE公司；Agilent 1100液相色譜儀：美國安捷倫公司；RV3旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀：艾卡（廣州）儀器設(shè)備有限司；C21-SK2101電磁爐：廣州美的公司；G80F20CN2L-B8（R0）微波爐：廣東格蘭仕微波生活電器制造有限公司；YZ-3032-T多功能油炸鍋：廣東容聲電器股份有限公司；TABLE-TOP 350型過熱蒸汽烤箱：日本Naomoto公司；SER148型脂肪測定儀：意大利VECp公司；BS2SS型電子分析天平：北京賽多利斯計量儀器有限公司。

1.3 樣品處理方法

1.3.1 豆腐加熱處理方法

一般油炸等制品中心溫度達到72℃以上，才能保證產(chǎn)品的安全性[11]。本文選取豆腐尺寸4 cm×4 cm×1.5 cm，加熱中心溫度為90℃為加熱終點。根據(jù)熱電偶加熱中心溫度監(jiān)控，得出不同加熱豆腐中心溫度達到90℃時所需時間，如表1所示。

表1 不同方式加熱豆腐至90℃所需時間的比較Table 1 Comparison of the time required to heat tofu to 90℃in different methods

1.3.1.1 微波處理

微波額定功率1 300 W，將豆腐樣品裝盤入微波爐加熱。

1.3.1.2 電磁爐煮制

蒸餾水煮沸后（水溫＞95℃），然后將3組豆腐分別放入煮沸的蒸餾水中，保證原料入鍋時水面浸沒豆腐，高于原料坯5 cm。分別煮制，輸出功率2 100 W。

1.3.1.3 電磁爐蒸制

蒸鍋中水煮沸后（水溫＞95℃），豆腐入蒸鍋蒸制，輸出功率2 100 W。

1.3.1.4 油炸處理

多功能油炸鍋油炸豆腐處理，油炸溫度150℃。

1.3.1.5 過熱蒸汽處理

過熱蒸汽蒸制豆腐處理，上、下火，蒸汽溫度分別160℃，蒸汽通量最大擋位。

1.3.2 檢測方法

1.3.2.1 揮發(fā)性成分分析

1）電子鼻

將5組處理好的樣品分別稱取1.0 g，立即裝入15 mL電子鼻自動進樣瓶，蓋好瓶塞，采用頂空抽樣的方法用電子鼻檢測，每個樣品重復(fù)測定3次。檢測時間為60 s，傳感器清洗時間為180 s，取平均溫度狀態(tài)下48 s～52 s的測量數(shù)據(jù)作為分析的點，采用PEN3自帶的軟件系統(tǒng)進行主成分分析法（principal component analysis，PCA）進行數(shù)據(jù)分析[12]。

2）揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)測定

將1.0 g樣品置于15 mL頂空瓶內(nèi)，采用固相微萃取方法提取揮發(fā)性化合物，再通過氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀對化合物進行分離并分析。

頂空固相微萃取：每個處理組萃取前分別加入0.5 g無水氯化鈉，同時加入4 μL的2-甲基-3庚酮（0.336 μg/μL）后，立即用乳膠蓋密封頂空瓶口，置于40℃恒溫磁力攪拌器上萃取，攪拌速率為200 r/min，平衡10 min。插入65 μm PDMS/DVB萃取頭，萃取吸附30 min。最后將萃取頭拔出并置于200℃的進樣口中解吸2min。進行氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析。每個品種3次重復(fù)，取平均值[13]。

氣相色譜聯(lián)用（gas chromatography-mass spectrometer，GC-MS）測定條件：色譜柱型號 DB-WAX（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；氣相色譜法（gas chromatography，GC）條件：程序升溫，初溫40℃，保溫4 min，以 6°C/min的升溫速率升溫至230℃，再以10°C/min的升溫速率升至250℃，保溫5 min；載氣為高純氦氣（99.999%），流速1 mL/min，壓力112.0 kPa；進樣方式：分流進樣，分流比20∶1；MS條件：接口溫度230℃，離子源溫度200℃；采用SCAN模式進行全掃描，掃描范圍為m/z=45～450；電離方式：EI，70 eV。

定性分析：樣品經(jīng)GC-MS分析后，所得到的質(zhì)譜圖經(jīng)計算機與美國國家標準與技術(shù)研究院（NIST 14和NIST 14S）質(zhì)譜圖數(shù)據(jù)庫比對，同時結(jié)合相對保留時間，查閱文獻等資料分析，對各揮發(fā)性香氣物質(zhì)的成分進行定性分析。

定量分析：豆腐揮發(fā)性物質(zhì)的定量采用內(nèi)標法分析，以2-甲基-3庚酮作為內(nèi)標物進行質(zhì)量濃度計算。計算公式如下：

式中：Xi為待測物質(zhì)含量，μg/kg；Cs為豆腐樣品中內(nèi)標物濃度，μg/kg；As為內(nèi)標物的峰面積；Ai為待測物的峰面積；fi為待測組分i對內(nèi)標物s的質(zhì)量次相對校正因子；本研究中假定的各待測組分i的相對校正因子均為1。

1.3.2.2 異黃酮含量測定

色譜柱：C18分析柱（250 mm×4.6 mm，5 μm）；流動相A：0.1%乙酸-水溶液，流動相B：0.1%乙酸-乙腈溶液，檢測波長：260 nm；流速：1.0 mL/min；柱溫：30℃；進樣量：10 μL。梯度洗脫程序如表2所示[8]。

表2 高效液相色譜法大豆異黃酮梯度洗脫表Table 2 Gradient elution table of determination of soybean isoflavones by high performance liquid chromatography

樣品處理與測定：取5 g豆腐凍干粉末，在60℃～90℃石油醚脫脂3 h，50℃條件下烘干，烘干后粉末與70%乙醇溶液按1∶10（g/mL）的比例混合，超聲處理40 min，離心處理，離心時間40 min，轉(zhuǎn)速7 000 r/min，殘渣再次乙醇超聲提取，合并兩次上清液，濃縮至50 mL，取 4 mL～5 mL 離心，轉(zhuǎn)速 10 000 r/min，離心時間20 min，通過0.45 μm濾膜，高效液相色譜法（high performance liquid chromatography，HPLC）進樣檢測。取大豆異黃酮混合標準品溶液，按照上述色譜條件進行測定，連續(xù)進樣6次，每次進樣量為1μL，記錄各大豆異黃酮單體峰面積并計算各單體含量及相對標準偏差。公式：相對標準偏差（relativestandarddeviation，RSD）/%=標準偏差（SD）/計算結(jié)果的算計平均值（X）×100

2 結(jié)果與分析

2.1 電子鼻檢測結(jié)果

采用主成分分析對不同加熱方式豆腐樣品進行電子鼻數(shù)據(jù)分析結(jié)果見圖1。

圖1 不同加熱方式處理豆腐的PCA分析圖Fig.1 PCA analysis diagram of tofu processed by different heating methods

如圖1所示，PCA圖中每個點代表一個樣品，點間距離代表樣品之間差異的大小[14]。第一主成分區(qū)分貢獻率為79.59%，第二主成分區(qū)分貢獻率為17.84%，2個主成分區(qū)分貢獻率和為97.43%，大于90%就可以表示兩個主成分基本代表了樣品的主要信息特征[15]。幾組不同加熱方式處理的樣品與原始樣品在PCA圖上的分布都較為分散，但它們之間的重疊區(qū)域較大，重疊說明幾種加工方式豆腐的揮發(fā)性風(fēng)味較為相似。根據(jù)PCA分析結(jié)果，微波處理與油炸處理樣品差異顯著。

2.2 揮發(fā)性風(fēng)味檢測結(jié)果

利用固相微萃取技術(shù)（solid-phase microextraction，SPME）結(jié)合GC-MS對豆腐的不同加熱方式處理的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)成分進行測定。各種風(fēng)味物質(zhì)的種類及相對含量如圖2和表3所示。

豆腐經(jīng)不同熱處理，產(chǎn)生了不同種類和不同質(zhì)量濃度的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，圖3即為不同熱處理組的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的種類對比圖，圖4為揮發(fā)性風(fēng)味成分的含量變化圖。

圖2 不同加熱處理豆腐樣品氣相色譜圖Fig.2 Gas chromatographic map of tofu samples under different heating treatments

表3 不同加熱方式處理豆腐揮發(fā)性風(fēng)味含量測定結(jié)果Table 3 Results of volatile flavor of tofu treated by different heating methods

續(xù)表3 不同加熱方式處理豆腐揮發(fā)性風(fēng)味含量測定結(jié)果Continue table 3 Results of volatile flavor of tofu treated by different heating methods

圖3 豆腐經(jīng)不同熱處理揮發(fā)性風(fēng)味成分的種類變化Fig.3 Variation of volatile flavor components in tofu after different heat treatments

圖4 豆腐經(jīng)不同熱處理揮發(fā)性風(fēng)味成分的含量變化Fig.4 Changes in the content of volatile flavor components of tofu after different heat treatments

由表3，圖3可知，豆腐原料和經(jīng)過微波、水煮、蒸制、油炸、過熱蒸汽加工的豆腐樣品揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)共鑒定出61種，分別為醛類（10種）、醇類（7種）、烷烴類（19種）、羧酸類（2種）、酮類（6種）、酯類（7種）、酚類（4種）、其他類（6種）。不同加熱方式處理的豆腐樣品揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的種類和含量均明顯不同。結(jié)合表3，圖4可知，原樣、微波、煮制、蒸制、油炸、過熱蒸汽處理的樣品中分別檢測出23、27、27、30、26和 26種揮發(fā)性物質(zhì)，含量分別是 47.454、51.453、48.184、54.206、75.281、35.310 mg/kg。熱加工處理后，豆腐的風(fēng)味發(fā)生了明顯變化，醛類、醇類、酮類、烷烴類以及其他類構(gòu)成豆腐的風(fēng)味成分；加熱能降低腥味醇類物質(zhì)含量，增加香氣醛類、酮類和其他類的含量，使加熱的豆腐具有芳香味、輕微的肉香味。苯甲醛、反式-2，4-癸二烯醛、正辛醇是原樣豆腐、微波、水煮、蒸制、油炸、過熱蒸汽熱加工處理均存在的風(fēng)味化合物。醛類物質(zhì)主要是豆腐中的脂肪氧化酶催化分解亞油酸和亞麻酸產(chǎn)生的，一般具有脂肪香氣[16-17]。壬醛呈現(xiàn)柑橘味、芳香氣味，是豆乳中最主要的非豆腥味成分[18]，在豆腐中也同樣存在。在不同的加熱處理中，壬醛的含量顯著增加除在煮制中未檢測到，微波處理豆腐的壬醛含量最高，且與其他處理組有明顯差異。

豆腐在未經(jīng)處理前，有明顯的豆腥味、土味，在經(jīng)過不同的熱處理方式加工后，這種不愉快的味道明顯降低或消失，KOHAYASHI A研究豆類制品腥味揮發(fā)性成分主要集中在醇類、醛類化合物中，但是不同的工藝揮發(fā)性成分均有差異[19-20]。本研究得出結(jié)論加熱過程導(dǎo)致產(chǎn)生豆腥味的正己醇含量的減少和產(chǎn)生泥土氣味的環(huán)己酮化合物的消失有關(guān)。加熱過程中，產(chǎn)生芳香物質(zhì)的醇類、醛類、酮類的增加，賦予加熱后豆腐香味，壬醛和苯甲醛是具有芳香味、櫻桃或杏仁香氣的化合物。油炸處理樣品的醛類化合物含量較高，這是由于在熱處理過程中形成了（E，E）-2，4-癸二烯醛，其具有油炸薯條的香氣。

2.3 異黃酮檢測結(jié)果

黃豆苷、黃豆黃苷、染料木苷、大豆苷元、黃豆黃素和染料木素6種大豆異黃酮單體的標準品色譜圖及出峰時間見圖5。

圖5 6種異黃酮混合標準曲線色譜圖Fig.5 Six isoflavones mixed stangdard curve chromatogram

異黃酮含量的標準曲線的線性方程、保留時間及回歸方程如表4所示。用文中方法檢測的6種大豆異黃酮線性方程的決定系數(shù)R2＞0.997 5，呈較好的線性關(guān)系。

6種異黃酮含量測定結(jié)果見表5。

大豆異黃酮是普遍存在大豆中的功能性物質(zhì)，作為大豆制品的豆腐也有一定量的分布，但其含量和種類會因為不同的工藝或熱處理會發(fā)生變化。表5顯示豆腐經(jīng)過不同熱處理后大豆異黃酮含量變化。熱處理引起異黃酮化學(xué)結(jié)構(gòu)的變化，主要表現(xiàn)為丙二酰葡糖苷脫羧為乙酰葡糖苷，或丙二酰葡糖苷與乙酰葡糖苷水解為葡糖苷。通過糖苷鍵的斷裂，共軛形式也可以轉(zhuǎn)化為酰錐形式[21]。以豆腐原料為對照比較5種不同熱處理方式豆腐對大豆異黃酮含量，染料木苷含量在煮制、微波作用下含量降低，蒸制、油炸和過熱蒸汽處理含量增加，減少和增加組間對比存在顯著差異。苷元的增加可能是由于異黃酮化合物間的轉(zhuǎn)換導(dǎo)致。染料木素，在經(jīng)熱處理過程中含量降低，其中煮制損失量與其他組有明顯差異。有研究大豆至豆腐的過程中，異黃酮含量的變化，研究發(fā)現(xiàn)大豆在沸水中的研磨可能導(dǎo)致異黃酮在加工過程中的重大損失[7]。本文中，經(jīng)水煮的豆腐幾種異黃酮含量均低于其他處理組，但黃豆苷、黃豆黃苷、大豆苷元含量與原樣相比，并沒有顯著性差異。異黃酮總含量，油炸處理組含量與對照組最接近，其次是蒸制處理，這可能是由于油炸的色拉油中也含有異黃酮物質(zhì)，導(dǎo)致其含量較高。

表4 6種異黃酮單體線性關(guān)系Table 4 Linear relationship of six soybean isoflavones monomer

表5 6種異黃酮含量測定結(jié)果Table 5 Determination of six isoflavone content μg/g

3 結(jié)論

綜合PCA、揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)檢測和大豆異黃酮含量檢測，得出結(jié)論不同的加熱方式對豆腐的風(fēng)味和營養(yǎng)物質(zhì)含量均有一定的影響，PCA分析結(jié)果顯示，微波處理與油炸處理樣品差異顯著；加熱降低了豆腐中腥味物質(zhì)含量，增加香氣類物質(zhì)含量，使加熱的豆腐具有芳香味、輕微的肉香味；營養(yǎng)物質(zhì)分析，經(jīng)水煮處理的豆腐幾種異黃酮含量均低于其他處理組，但黃豆苷、黃豆黃苷、大豆苷元含量與原樣相比，并沒有顯著性差異。本文考察了不同熱處理方式對豆腐的揮發(fā)性風(fēng)味和營養(yǎng)物質(zhì)的影響，而目前針對豆腐傳統(tǒng)菜肴的研究較少，后續(xù)的研究中可以從豆腐的成味機理、與其他食材的復(fù)配、貯藏期品質(zhì)變化等方面，系統(tǒng)研究豆腐菜肴在熱加工過程中的品質(zhì)變化規(guī)律。