γ射線對傳統(tǒng)特色發(fā)酵食品腐乳揮發(fā)性物質的影響

周毅吉，周鐵安，李文革，彭 玲，鄒朝暉，楊 磊，鄧鋼橋

（1.湖南農業(yè)大學生物科學技術學院，湖南 長沙 410128；2.湖南省核農學與航天育種研究所，湖南省農業(yè)生物輻照工程技術研究中心，生物輻照技術湖南省工程研究中心，湖南 長沙 410125；3.煙臺大學，山東 煙臺 264005）

腐乳是我國的傳統(tǒng)特色發(fā)酵食品，又稱霉豆腐、醬豆腐、臭豆腐。據(jù)傳，最早的腐乳源自北魏時期，當時有書籍記載道干豆腐加鹽成熟后為腐乳[1]。現(xiàn)代腐乳由豆腐2次發(fā)酵而成，腐乳成熟后滋味鮮美，營養(yǎng)豐富，含多種人體必須氨基酸和大量不飽和脂肪酸。發(fā)酵后的腐乳中，蛋白質水解形成多肽和游離氨基酸，其水溶性氨基酸由3.61%增加到55.54%[2]，其蛋白質消化率可達92%[3]。

益陽地區(qū)的腐乳產業(yè)最早可以追溯到1821年的腐乳醬行，到民國時，當?shù)蒯勗旃に嚍榍捌谂嗑c后發(fā)酵的自然發(fā)酵工藝[4]。目前益陽地區(qū)的腐乳多為小廠家生產，發(fā)酵場所衛(wèi)生條件難以嚴格控制。為防止腐乳被肉毒桿菌等致病菌感染[5]，采用γ射線輻照滅菌工藝，可以在不破壞其熱敏風味物質的情況下保證其衛(wèi)生質量安全，具有廣闊的發(fā)展前景。

腐乳在發(fā)酵過程中產生的揮發(fā)性物質與輔料相互作用，形成了其獨特的風味。風味是腐乳的重要感官特征，是腐乳品質和質量的重要表征手段[6]。故研究電離輻射對腐乳揮發(fā)性風味物質的影響具有一定的應用價值。汪建明等[7]研究發(fā)現(xiàn)，使用低劑量γ射線處理的腐乳，其揮發(fā)性風味物質的相對含量會發(fā)生變化，但由于吸收劑量較低，不會產生顯著的輻照味。該研究采用不同吸收劑量γ射線處理益陽地區(qū)的傳統(tǒng)特色腐乳，分析γ射線吸收劑量與腐乳揮發(fā)性風味物質之間的關系，以期為γ射線輻照滅菌工藝在腐乳加工過程的應用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試腐乳為湖南益陽四季紅鎮(zhèn)傳統(tǒng)特色腐乳成品。采用60Co放射源進行輻照處理，使用時源活度約2.5×1016Ci，輻照裝置隸屬于湖南省核農學與航天育種研究所。其他儀器設備有YP-B5002天平（上海光正醫(yī)療儀器有限公司）、光明牌101型鼓風干燥箱（北京市永光明醫(yī)療儀器有限公司）、磁力攪拌器（湖南湘儀科學儀器設備有限公司）、METTLER TOLEDO DELTA 320 pH計[梅特勒-托利多國際貿易（上海）有限公司]、真空充氮封口機（佛山市金華輝噴碼包裝設備廠）、Agilent 7890A-5975C 氣質聯(lián)用儀（美國安捷倫公司）、固相微萃取裝置（美國SUPELCO公司）。

1.2 試驗方法

1.2.1 部分常規(guī)理化指標測定參照SB/T 10170—2007中的方法測定腐乳的水分含量。腐乳pH值測定：取1 g腐乳放入99 g高純水中，攪拌5 min，使用pH計讀取懸濁液的pH值，再進行換算。

1.2.2 輻照處理將1 500 g腐乳分裝到15個塑料密封袋，由封口機抽真空封口后，分為5組，CK為對照組，不進行輻照處理；其余4組吸收劑量分別為3、8、11、21 kGy。每組設3個平行。

1.2.3 揮發(fā)性風味物質測定輻照結束后立即采用頂空固相微萃取法和氣相色譜質譜聯(lián)用法提取和檢測腐乳中的風味物質。采用GC-MS分析軟件，檢索NIST08. L譜庫進行對比分析。用氣相-質譜離子流圖譜的峰面積表示各化合物的百分比含量。

2 結果與分析

2.1 γ射線對腐乳部分常規(guī)理化指標的影響

如圖1所示，輻照處理后，腐乳含水量與CK組相比下降約7.9%，差異均達極顯著水平（P＜0.01），不同吸收劑量處理間，腐乳含水量無顯著差異（圖1 A）；腐乳的pH值隨吸收劑量的增加緩慢上升（圖1 B），到11 kGy時達到峰值，隨后pH值下降，其中吸收劑量為3、8、11 kGy的樣品pH值極顯著高于CK（P＜0.01）。有報道稱，用0～7 kGy的γ射線處理腐乳，隨著吸收劑量的增加，腐乳中的總酸逐漸降低。這可能是由于電離輻射降解了腐乳后發(fā)酵過程中生成的游離脂肪酸與氨基酸等有機酸所致[8]。

圖1 輻照后腐乳的含水量（A）和pH值（B）的變化情況。

2.2 γ射線對腐乳揮發(fā)性風味物質的影響

對5組腐乳的總離子流圖譜進行數(shù)據(jù)分析，鑒定出不同吸收劑量處理的腐乳揮發(fā)性風味物質的種類及相對含量，按這些化合物的結構進行分類，呈現(xiàn)于表1。圖2為不同吸收劑量γ射線處理后腐乳各揮發(fā)性成分的相對豐度熱圖，可以較為直觀地表現(xiàn)特定揮發(fā)性風味成分的變化情況。

結合表1與圖2可知，CK組檢測出48種揮發(fā)性物質，其中烴類13種（2.59%），酯類20種（52.31%），醇類4種（14.01%），醛類4種（1.75%），酮類未檢出，酸類未檢出，其他風味物質7種（29.34%）；經吸收劑量3 kGy處理后，檢出揮發(fā)性物質種類43種，其中烴類9種（1.80%），酯類21種（57.48%），醇類5種（28.79%），醛類3種（1.65%），酮類未檢出，酸類未檢出，其他風味物質5種（10.28%）；經吸收劑量8 kGy處理后，檢出揮發(fā)性物質種類54種，其中烴類10種（1.19%），酯類25種（84.97%），醇類5種（7.43%），醛類4種（1.01%），酮類1種（0.01%），酸類3種（1.17%），其他風味物質6種（4.21%）；經吸收劑量11 kGy處理后，檢出揮發(fā)性物質種類63種，其中烴類11種（1.48%），酯類27種（81.03%），醇類6種（9.90%），醛類5種（0.85%），酮類3種（0.52%），酸類3種（0.65%），其他風味物質8種（5.57%）；經吸收劑量21 kGy處理后，檢出揮發(fā)性物質種類62種，其中烴類12種（1.55%），酯類26種（83.81%），醇類4種（7.34%），醛類7種（1.43%），酮類2種（0.29%），酸類3種（3.41%），其他風味物質8種（2.18%）。隨吸收劑量的增加，腐乳中的揮發(fā)性物質種類總體呈變多的趨勢。

表1 不同吸收劑量γ射線處理后腐乳揮發(fā)性風味成分相對含量的變化

續(xù)表1

圖2 不同吸收劑量γ射線處理后腐乳各揮發(fā)性成分的相對豐度熱圖

2.2.1 烴 類腐乳樣品中檢測出的揮發(fā)性烴類物質主要是烷烴、烯烴、炔烴，它們可能來源于后發(fā)酵時加入的輔料[9]。如圖3所示，烴類化合物在腐乳揮發(fā)性風味物質中占比較低，其中烷烴、炔烴和部分烯烴的風味閾值較高，氣味不明顯，對腐乳的風味貢獻不大[10]。部分烯烴如姜油烯、α-姜黃素有生姜香味[11]，β-松油烯有松脂香味[6]。這些萜烯類化合物在腐乳氣味風味中有一定貢獻。雖然γ射線處理使萜烯類化合物的種類增多，但萜烯類化合物如姜油烯、α-姜黃素等的相對含量隨吸收劑量的增加仍呈下降趨勢。

圖3 不同吸收劑量γ射線處理后腐乳各揮發(fā)性物質相對含量的分布

2.2.2 酯 類腐乳中的酯類化合物主要是發(fā)酵過程中酸和醇類化合物通過酯化反應生成的，是腐乳香氣的主要來源。其中，油酸乙酯、9,12-十八碳二烯酸乙酯（亞油酸乙酯的同分異構體）、9,12-十八碳二烯酸甲酯（亞油酸甲酯的同分異構體）、棕櫚酸乙酯及他們的衍生物賦予腐乳果香、甜香味[6,10]。部分含量較高的大分子酯，雖然其香氣弱，但因含量高，對腐乳香味的形成也有一定影響[12]。隨著γ射線吸收劑量的增加，到8 kGy時，酯類含量達到最高，烴類和醇類化合物占比則下降到一個相對低點，推測是因為烴類化合物被氧化后，與醇類化合物發(fā)生酯化反應導致的。

2.2.3 醇 類醇類化合物主要來源于后發(fā)酵時的料酒，CK組中含量最高的醇類化合物即乙醇，散發(fā)酒香。桉葉油醇為清涼的草藥香味；苯乙醇為花香；苯甲醇為溫和的香氣；它們也是腐乳香氣的來源之一[13]。當γ射線吸收劑量為3 kGy時，醇類物質的相對含量達到最高，推測是因為烴類化合物被γ射線氧化生成醇所致。隨著γ射線吸收劑量的增大，乙醇百分含量緩慢下降，醇類化合物的種類增多。

2.2.4 醛 類CK組腐乳的醛類化合物主要來源于氨基酸的降解以及酯類化合物的氧化與降解[10]，其中苯甲醛有杏仁香味，苯乙醛有玫瑰花香。隨著γ射線吸收劑量的增加，腐乳中醛類化合物的相對含量比較穩(wěn)定，但醛的種類有增加的趨勢。食品中少量的醛類化合物可以增加其香氣，但大部分醛被世界衛(wèi)生組織列為致畸致癌物質[14]，故仍應警惕醛類物質在腐乳中的含量。

2.2.5 酮 類CK組腐乳中沒有檢測出酮類物質，其在腐乳中的來源主要是脂肪與氨基酸的降解。供試腐乳樣品的發(fā)酵工藝可能更接近腐乳的自然發(fā)酵工藝[15]，故未在CK組樣品中檢出酮類化合物。當γ射線吸收劑量達到8 kGy時，腐乳樣品中開始出現(xiàn)酮類化合物，其相對含量較低，對腐乳風味的影響不大。

2.2.6 酸 類CK組腐乳樣品中沒有酸類化合物，當γ射線吸收劑量達到8 kGy時，腐乳樣品中開始出現(xiàn)酸類化合物，推測可能是γ射線對腐乳的電離氧化作用產生的。其中，亞油酸、棕櫚酸、肉豆蔻酸沒有氣味，它們對腐乳的氣味風味幾乎沒有影響。

2.2.7 其他化合物CK組腐乳樣品中的吲哚來自色氨酸的降解，低濃度時為果香味，高濃度時呈腐爛的氣息。苯酚可能來自發(fā)酵時酪氨酸的降解，雖然苯酚有殺菌作用[15-16]，但其散發(fā)令人惡心的甜味和柏油氣味，對腐乳風味有負面影響。隨著γ射線吸收劑量的增加，這2種化合物百分含量總體呈下降趨勢。雖然酚類化合物種類有所增加，但其總含量呈下降趨勢。茴香腦具有茴香氣，主要來自腐乳后發(fā)酵過程中的香辛料[6,13]。隨γ射線吸收劑量的增加，茴香腦含量有所增加，但相對含量較低。2,3-二氫苯并呋喃具有麝香的氣味，隨γ射線吸收劑量的增加，其含量逐漸降低，當吸收劑量大于8 kGy時，被γ射線完全分解，無法檢出。

3 結論與討論

以γ射線為代表的輻照滅菌工藝在食品工業(yè)上的應用較早。但是，輻照滅菌是否會影響腐乳感官風味一直為生產方所關注。該試驗結果表明，益陽傳統(tǒng)特色腐乳的氣味風味主要由酯類化合物構成，當接受吸收劑量為21 kGy的γ射線輻照處理時，其組分的相對含量仍比CK組有較大提升。然而，輻照對酯類物質的氧化作用是否會導致輻照味需要后續(xù)感官評價進一步鑒定。

部分萜烯類化合物對腐乳的氣味風味有一定影響，不過在吸收劑量大于3 kGy后，其相對含量快速下降。醇類化合物的風味主要來源于后發(fā)酵的料酒。當γ射線吸收劑量小于3 kGy時，隨吸收劑量增加其相對含量緩慢增加；繼續(xù)增加吸收劑量，則乙醇相對含量緩慢下降，輻照生成的醇類化合物種類增多。苯酚在內的酚類化合物會產生令人不悅的氣味，但γ射線處理可以降解這類物質，這說明γ射線處理對提升腐乳的風味有一定的作用。

隨著γ射線吸收劑量的增加，腐乳中揮發(fā)性風味化合物的種類總體呈增長趨勢，其中酯類、醛類、酮類、酸類及其他種類化合物種類增長較為顯著，其中大部分醛類、部分酮類對人體有害。同時，為防止生成更多對人體有害的化合物，也應控制輻照處理的吸收劑量。