黑皮雞樅菌醬工藝優(yōu)化及其香氣成分分析

樊一鳴，馮瑤，支胤宏，馬世宇，楊鎮(zhèn)，辛廣*

(1.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品學(xué)院，沈陽 110161；2.葫蘆島農(nóng)函大玄宇食用菌野馴繁育有限公司，遼寧 興城 125100)

黑皮雞樅菌,也稱為蟻樅、雞腳麟菇,是在熱帶非洲和亞洲發(fā)現(xiàn)的一種藥食兩用大型共生真菌[1-2]。它富含氨基酸、礦物質(zhì)、多糖和維生素等營養(yǎng)成分,肉質(zhì)脆嫩,味道鮮美,香氣濃郁,有“菌中之王”的美譽[3]。從其子實體中分離出蛋白質(zhì)、多糖、脂質(zhì)以及腦苷脂、皂苷、香豆素、麥角甾醇等生物活性成分,具有降血糖、降血脂、抗氧化、提高免疫力的作用,在新型健康食品開發(fā)方面具有廣闊前景[4]。

食用菌具有典型的鮮味和香氣[5],香氣是蘑菇及其產(chǎn)品被消費者接受的關(guān)鍵感官參數(shù)[6-7]。揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)是食用菌香味的主要組分,包括醇類、酮類、酯類、烴類和雜環(huán)類化合物[8-9]。對于食用菌醬的研究集中于其加工工藝上,其揮發(fā)性成分在加工過程中動態(tài)變化的研究卻鮮有報道。以黑皮雞樅菌為原料加工的調(diào)味醬食用方便,營養(yǎng)豐富,同時提高了黑皮雞樅菌的經(jīng)濟價值, 滿足了市場需求,逐漸成為人們的研究熱點[10]。

通過水分含量、水分活度及模糊數(shù)學(xué)感官評價法確定了最佳的炒制時間和炒制溫度;利用響應(yīng)面法優(yōu)化了黑皮雞樅菌醬的加工工藝;對不同炒制時間下的黑皮雞樅菌醬的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)進行定性與定量分析,篩選出對揮發(fā)性風(fēng)味形成最有利的炒制時間。

1 材料和方法

1.1 材料

干制黑皮雞樅菌:葫蘆島農(nóng)函大玄宇食用菌野馴繁育有限公司;蔥伴侶豆瓣醬:欣和食品有限公司;精煉一級大豆油:益海嘉里金龍魚糧油食品股份有限公司;白砂糖:太古糖業(yè)(中國)有限公司。

1.2 主要儀器與設(shè)備

HD-3A智能水分活度測量儀 無錫市華科儀器儀表有限公司;電子舌 北京盈盛恒泰科技有限責(zé)任公司;WGL-65B電熱鼓風(fēng)干燥箱、雙列六孔電熱恒溫水浴鍋 天津市泰斯特儀器有限公司;Agilent 7890B-5977B氣質(zhì)聯(lián)用儀 美國安捷倫公司。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程

干制黑皮雞樅菌復(fù)水→將黑皮雞樅菌切丁→熱油→加入黑皮雞樅菌翻炒→加入醬和水→加入糖和水→裝罐→密封滅菌→成品。

1.3.2 單因素試驗設(shè)計

規(guī)定黑皮雞樅菌每份100.00 g,豆瓣醬添加量為10.00,20.00,30.00,40.00,50.00 g;白砂糖添加量為4.00,5.00,6.00,7.00,8.00 g;水添加量為50.00,100.00,150.00,200.00,250.00 g;食用油添加量為30.00,40.00,50.00,60.00,70.00 g,進行單因素試驗,通過電子舌鮮味值與模糊數(shù)學(xué)感官評分,為響應(yīng)面試驗確定合適的因素水平范圍。

1.3.3 響應(yīng)面試驗設(shè)計

選擇豆瓣醬、食用油、水的添加量為響應(yīng)面的優(yōu)化因素,以模糊數(shù)學(xué)感官評分為響應(yīng)值,設(shè)計三因素三水平的響應(yīng)面優(yōu)化試驗。

1.4 品質(zhì)指標(biāo)檢測

1.4.1 水分活度的測定

水分活度按照國標(biāo)GB 5009.238-2016規(guī)定的方法進行測定。測定條件為25 ℃,將黑皮雞樅菌醬平鋪到樣品盒中,打開水分活度儀開關(guān),待穩(wěn)定后讀取數(shù)據(jù)。

1.4.2 水分含量的測定

水分含量按照國標(biāo)GB/T 5009.3-2016規(guī)定的方法進行測定。

1.4.3 電子舌的測定

準(zhǔn)確稱取黑皮雞樅菌醬樣品10.00 g,分別加入30.00 mL蒸餾水,混勻,在6 000 r/min條件下離心30 min,取上清液進行測定。

1.4.4 基于模糊數(shù)學(xué)評價法的黑皮雞樅菌醬的綜合感官評價[11]

根據(jù)GB/T 24399-2009《黃豆醬》確定評定域由5個因素構(gòu)成,即X=(色澤、形態(tài)、香味、味道、口感),感官評價標(biāo)準(zhǔn)見表1。通過用戶調(diào)查法確定權(quán)重集為V=(0.15,0.15,0.25,0.3,0.15)。選擇沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院10名年齡分布在20～30歲之間的有食用菌及醬類相關(guān)研究經(jīng)驗的研究生組成感官評價小組,對產(chǎn)品進行感官質(zhì)量評價,各因素的評價確定4個等級,即評語域Y=(優(yōu)、良、中、差)。將評議人評定分值轉(zhuǎn)化為評語域各等級得票數(shù)。評語域的贊成比率=得票數(shù)/10。最終得到模糊評價集:b=(b1,b2,b3,…,bn)=a·R,評價等級集:K=(95,85,75,65),模糊綜合評價得分:T=b·K。

表1 基于模糊數(shù)學(xué)評價法的黑皮雞樅菌醬的綜合感官評價標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Comprehensive sensory evaluation criteria of Oudemansiella raphanipies sauce based on fuzzy mathematical evaluation method

1.4.5 GC-MC分析條件[12]

稱取混勻的樣品5.00 g放置于20 mL頂空瓶中,加入1,2-二氯苯10 μL(濃度均為 10.00 mg/mL)。將裝樣的頂空瓶置于60 ℃水浴鍋中平衡10 min,將已老化的萃取頭(50/30 μm DVB/CAR/PDMS)插入頂空瓶中萃取30 min,在進樣器中解吸附3 min后進樣。

色譜條件:管柱采用具有彈性的毛細管柱,氦氣作為載氣,控流1.00 mL/min,不分流;進樣口溫度為270 ℃;以40 ℃作為初始升溫程序溫度,5 min后,以6 ℃/min升至230 ℃,保持6 min;載氣流速為1.0 mL/min,不分流進樣,溶劑延遲10 min。

質(zhì)譜條件:70 eV、230 ℃的EI離子源,接口溫度為280 ℃,質(zhì)量掃描范圍為10～450 m/z。

揮發(fā)性成分使用NIST譜庫檢索結(jié)合保留指數(shù)進行定性,對保留指數(shù)C7～C30正構(gòu)烷烴進行計算,采用內(nèi)標(biāo)法對香氣成分進行定量分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 最佳炒制時間和溫度的確定

圖1 炒制時間(a)和炒制溫度(b)對黑皮雞樅菌醬水分含量、水分活度和感官品質(zhì)的影響Fig.1 The effect of frying time (a) and frying temperature (b) on water content, water activity and sensory quality of Oudemansiella raphanipies sauce注：不同小寫字母表示不同處理間具有顯著性差異(P<0.05)，下圖同。

水是所有食品的主要成分,它作為食物烹飪和加工的中間體改變其感官特性。水既是確保食品質(zhì)量的重要成分,也是高效生產(chǎn)的關(guān)鍵[13]。由圖 1可知,隨著炒制時間的延長與炒制溫度的升高,黑皮雞樅菌醬的水分含量和水分活度均呈下降趨勢,水分含量和水分活度太高不僅導(dǎo)致醬不夠黏稠,影響其口感和風(fēng)味,也縮短了其保質(zhì)期;水分含量和水分活度過低,醬過于干硬,也嚴(yán)重影響其感官品質(zhì)。感官評價能夠直觀地分析和描述食品感官特性,反映評價者對食品的接受和喜好程度[14]。基于模糊數(shù)學(xué)感官評價得分與水分活度、水分含量,最佳炒制時間和溫度分別為5 min和160 ℃,此時的產(chǎn)品具有最佳的色澤、形態(tài)、口感和風(fēng)味。

2.2 單因素試驗

2.2.1 豆瓣醬添加量對產(chǎn)品品質(zhì)的影響

圖2 豆瓣醬添加量對產(chǎn)品品質(zhì)的影響Fig.2 The effect of addition amount of broad bean paste on the quality of product

豆瓣醬添加量會影響醬料的黏稠度、風(fēng)味和色澤[15]。由圖2可知,豆瓣醬添加量為30 g時感官得分最高,為89.6分。隨著豆瓣醬添加量的增加,黑皮雞樅菌醬的色澤加深,醬味濃郁,當(dāng)過量加入時,產(chǎn)品色澤過深,醬味過濃,降低了口感,掩蓋了黑皮雞樅菌特有的風(fēng)味。不同添加量下測得的電子舌鮮味值分別為9.12,9.16,9.24,9.20,9.26。綜合考慮,選擇豆瓣醬添加量為30 g進行下一步試驗。

2.2.2 水添加量對產(chǎn)品品質(zhì)的影響

圖3 水添加量對產(chǎn)品品質(zhì)的影響Fig.3 The effect of addition amount of water on the quality of product

由圖3可知,隨著水添加量的增加,黑皮雞樅菌醬的感官評分和鮮味值均呈先上升后下降的趨勢,當(dāng)水的添加量為100 g時,感官得分為91.8分,鮮味值最高。此時,產(chǎn)品黏稠適中,鮮味和香氣協(xié)調(diào),色澤油亮。因此,選擇水添加量為100 g進行下一步試驗。

2.2.3 食用油添加量對產(chǎn)品品質(zhì)的影響

圖4 食用油添加量對產(chǎn)品品質(zhì)的影響Fig.4 The effect of addition amount of edible oil on the quality of product

由圖4可知,當(dāng)食用油添加量為60 g時,菌醬色澤油亮,黏稠度較佳,菌粒和醬汁較好地融合,感官評分最高,為92.3分。鮮味值呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢,在食用油添加量為70 g時,測得的鮮味值最高,為9.75。這是由于隨著食用油添加量的增加,分子運動加劇,更多鮮味物質(zhì)被浸提,鮮味越濃[16]。食用油的含量過高會使產(chǎn)品過于油膩,影響其口感,選擇食用油添加量為60 g進行下一步試驗。

2.2.4 白砂糖添加量對產(chǎn)品品質(zhì)的影響

圖5 白砂糖添加量對產(chǎn)品品質(zhì)的影響Fig.5 The effect of addition amount of white granulated sugar on the quality of product

由圖5可知,隨著白砂糖添加量的增加,黑皮雞樅菌醬的感官評分先升高后降低,鮮味值呈上升趨勢。當(dāng)白砂糖添加量為6 g時,感官評分最高,這是因為糖具有提鮮作用[17]。當(dāng)白砂糖添加量過高時,在高溫炒制下發(fā)生焦糖化和美拉德反應(yīng),會影響產(chǎn)品的色澤和口感。與其他因素相比,不同白砂糖添加量對感官評分的影響相對較小。

2.3 響應(yīng)面優(yōu)化

2.3.1 響應(yīng)面試驗設(shè)計與結(jié)果

以豆瓣醬添加量(A)、水添加量(B)、食用油添加量(C)為自變量,采用Box-Behnken進行三因素三水平的響應(yīng)面優(yōu)化試驗,以黑皮雞樅菌的感官評分為響應(yīng)值,探究其最佳加工工藝,試驗結(jié)果見表2。

表2 響應(yīng)面試驗方案及結(jié)果Table 2 Response surface test scheme and results

2.3.2 模型的建立及方差分析

對表2中數(shù)據(jù)進行多元回歸擬合，得出黑皮雞樅菌醬的感官評分與3個因素之間的方程：

Y感官評分=89.12+0.31A+0.26B+0.33C-0.34AB-0.05AC+0.3BC-1.35A2-1.5B2-1.87C2。

方差分析和顯著性檢驗結(jié)果見表3。

表3 方差分析和顯著性檢驗Table 3 Analysis of variance and significance tes

續(xù) 表

由表3可知,回歸模型的P<0.000 1,失擬項的P>0.05,說明構(gòu)建的模型極顯著,能夠很好地解釋豆瓣醬添加量(A)、水添加量(B)、食用油添加量(C)與黑皮雞樅菌醬感官評分之間的關(guān)系。方差R2=0.900 8,調(diào)整系數(shù)RAdj2=0.977 5,說明模型對因素與響應(yīng)值之間的關(guān)系有著較好的擬合,綜上說明該試驗?zāi)Ｐ驼`差較小,具有統(tǒng)計學(xué)意義,可以用于黑皮雞樅菌醬加工工藝的優(yōu)化。模型中因素A(豆瓣醬添加量)與因素C(食用油添加量)對黑皮雞樅菌醬的感官評分具有極顯著影響(P<0.01),因素B(水添加量)對黑皮雞樅菌醬的感官評分具有顯著影響(P<0.05),通過比較F值的大小,可以得出各項單因素對黑皮雞樅菌綜合感官評分的影響,F值越大,對感官評分的影響越大,由大到小依次是食用油添加量(C)>豆瓣醬添加量(A)>水添加量(B)。

2.3.3 響應(yīng)面分析及最優(yōu)條件

根據(jù)構(gòu)建的回歸模型制作響應(yīng)曲面圖,考察擬合響應(yīng)曲面的形狀, 分析各因素對黑皮雞樅菌醬感官評分的影響,結(jié)果見圖6。

圖6 各因素交互效應(yīng)對感官評分的響應(yīng)面圖Fig.6 Response surface diagrams of interaction of various factors on sensory scores

響應(yīng)曲面圖直觀地反映了各因素對感官評分的影響,水與豆瓣醬添加量、食用油與豆瓣醬添加量及食用油與水添加量之間的交互曲面較為陡峭,且等高線呈橢圓形,表明這些因素之間的交互作用對感官評分的影響顯著,這與表2中方差分析的結(jié)果一致。

綜上,結(jié)合Design Expert 21軟件二次回歸模型方程的數(shù)學(xué)分析計算功能,對回歸方程進行偏導(dǎo)求解,得出黑皮雞樅菌醬的最佳加工工藝:豆瓣醬添加量為31.01 g,水添加量為104.13 g,食用油添加量為60.92 g,此時感官評分為89.16分。

2.3.4 制醬工藝驗證

為了驗證構(gòu)建模型的可靠性,同時方便操作,采用豆瓣醬添加量為31.01 g,水添加量為104.13 g,食用油添加量為60.92 g,經(jīng)過3次驗證試驗,得到黑皮雞樅菌醬的最終感官評分為90.40分。

2.4 不同炒制時間對黑皮雞樅菌醬揮發(fā)性成分的影響

表4 不同炒制時間對黑皮雞樅菌醬揮發(fā)性成分的影響Table 4 The effect of different frying time on volatile components of Oudemansiella raphanipies sauce

續(xù) 表

由表4可知,5個炒制時間下共鑒定出揮發(fā)性成分37種,包括醇類5種,醛類4種,酮類4種,酯類7種,酸類1種,含氮化合物3種,烴類和其他雜環(huán)化合物13種,炒制2,3,4,5,6 min的樣品分別鑒定出25,25,28,32,34,28 種。1-辛烯-3-醇、苯乙醇、2-丁基-1-辛醇、苯甲醛、苯乙醛、甲基庚烯酮、丙酮香葉酯、2,5-二甲基吡嗪、四甲基吡嗪、d-檸檬烯、奧甘菊環(huán)是5個樣本共有的成分,其濃度也相對較高,是黑皮雞樅菌醬的重要香氣成分。

醇類通常具有植物香氣,揮發(fā)性的八碳化合物是蘑菇最重要的氣味物質(zhì)[18],1-辛烯-3-醇,又稱“蘑菇醇”,被鑒定為一種氣味似蘑菇的風(fēng)味化合物,具有獨特的泥土味和甜味,存在于大多數(shù)食用蘑菇中。由表4可知,1-辛烯-3-醇在炒制5 min時濃度最高。炒制初期,1-辛烯-3-醇濃度下降,或許是由于它的不穩(wěn)定性,隨著加工時間的延長其濃度升高可能是其他物質(zhì)向其發(fā)生了轉(zhuǎn)化。醇類物質(zhì)在炒制2,3,4,5,6 min時的總濃度分別為4.13,4.89,8.31,11.95,5.55 mg/kg,5 min時其總濃度最大。

酮類和醛類主要由脂質(zhì)氧化、羰基化合物和氨基化合物的美拉德反應(yīng)產(chǎn)生,對食物的香氣特征有重要影響。醛類物質(zhì)由于閾值較低,對風(fēng)味具有較大貢獻[19]。總的來說,5種炒制時間下醛類物質(zhì)的含量均較高,在炒制后期濃度達到最高,說明脂肪酸的氧化隨著加工時間的延長逐漸劇烈。酮類物質(zhì)在蘑菇中主要提供新鮮、草本、木香和果香香氣。在高溫炒制過程中,酮類物質(zhì)也是形成雜環(huán)類化合物的重要中間體[20]。5個加工時間下分別檢測出4,2,2,4,4種酮類物質(zhì),其濃度總的來說也呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢。前期濃度的下降是由于其在高溫炒制過程中部分酮類物質(zhì)發(fā)生了轉(zhuǎn)化，形成了雜環(huán)類化合物,加工后期濃度逐漸上升或許是由于高溫下氨基酸和酯類物質(zhì)的降解。

酯類化合物是一類重要的香氣化合物,大部分具有果香、花香、蜜香等氣味[21]。炒制各個階段分別檢測出酯類5,6,6,5,4種,隨著炒制的進行,酯類物質(zhì)種類減少,與醇類、醛類和酮類物質(zhì)對比其濃度相對較低,它們對樣品的整體風(fēng)味具有平衡和調(diào)節(jié)作用,是一類非常重要的呈香物質(zhì)。

含氮化合物的香氣閾值較低,主要來源于氨基酸和還原糖之間的美拉德反應(yīng)、氨基酸的熱降解和硫胺素的降解[22-23]。共檢測出3種含氮化合物,總濃度分別為1.43,2.39,4.29,6.35,6.51 mg/kg,總體上呈增加趨勢。據(jù)報道,烷基吡嗪是由糖分解、α-β-丁二酮與氨基酸的Strecker降解反應(yīng)形成的氨基酮自身縮合和氧化形成,是許多加熱食品中經(jīng)常出現(xiàn)的揮發(fā)物,具有可可和烘烤香氣[24-25]。

飽和烴的種類較多,在2 min的樣品中相對含量較高,主要來源于脂肪酸烷氧基的裂解反應(yīng),閾值較高,對風(fēng)味的貢獻不大,但有些是形成雜環(huán)化合物的重要中間體。因此3,4,5,6 min下較低的原因或許是其發(fā)生了轉(zhuǎn)化。不飽和烴類物質(zhì)主要指烯烴類物質(zhì),它們的呈味閾值較低,氣味強烈,對樣品風(fēng)味的貢獻大[26]。本試驗檢測到的不飽和烴為d-檸檬烯和β-石竹烯,在炒制3 min時其濃度逐漸升高,炒制5 min時濃度達到最大。d-檸檬烯在炒制5 min時濃度為3.76 mg/kg,顯著高于其他樣本。這種化合物不僅具有強烈的檸檬香,還有消炎、殺菌、抗腫瘤等藥理活性[27]。檢測出來的一些雜環(huán)類化合物有1-甲基萘、2,6-二甲基萘、1-乙烯基-1H-茚、奧甘菊環(huán)、苯并噻唑,對風(fēng)味起著重要的協(xié)調(diào)作用。在炒制5,6 min時檢測出的雜環(huán)類化合物種類更多,均為4種,其濃度也相對更高。噻唑類化合物的閾值比較低,對風(fēng)味的影響顯著,在炒制6 min的樣品中相對含量最高。

隨著炒制溫度的升高和時間的延長,會發(fā)生糖裂解、Amadori重排、Strecker降解、脂質(zhì)氧化、醛縮反應(yīng)等合成分解反應(yīng)[28]。通過這些反應(yīng),最終形成黑皮雞樅菌醬特有的香氣。總的來說,不同炒制時間對黑皮雞樅菌醬風(fēng)味成分的影響較大。其主要原因在于不同種類化合物的來源與釋放速率不同,以及隨著加工條件的改變發(fā)生了氧化或降解。炒制后期,炒制5 min時檢測出的揮發(fā)性香氣物質(zhì)的種類最多,香氣成分的總濃度最高,是黑皮雞樅菌醬合適的加工時間。

3 結(jié)論

以100.00 g黑皮雞樅菌為基準(zhǔn),豆瓣醬、水、油、糖的添加量分別為31.01,104.13,60.92,6.00 g時,在160 ℃下炒制5 min的黑皮雞樅菌醬色澤油亮、醬體均勻、味道鮮美、香氣濃郁。在5個炒制時間下共鑒定出37種揮發(fā)性香氣成分,其中5 min時黑皮雞樅菌醬的揮發(fā)性成分種類最多,總濃度最高。1-辛烯-3-醇、苯乙醇、2-丁基-1-辛醇、苯甲醛、苯乙醛、甲基庚烯酮、丙酮香葉酯、2,5-二甲基吡嗪、四甲基吡嗪、d-檸檬烯、奧甘菊環(huán)是黑皮雞樅菌醬的重要香氣成分。將黑皮雞樅菌加工成調(diào)味醬可以更好地保持其原有的口感與風(fēng)味,豐富了其加工的產(chǎn)品種類。本研究為黑皮雞樅菌產(chǎn)品的工藝優(yōu)化及品質(zhì)調(diào)控提供了基礎(chǔ)。