馬善麗，葉 慶，許 穎，袁小單，鄧娜娜，馬永昆*

(江蘇大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212013)

超高壓處理對(duì)納豆香氣物質(zhì)的影響

馬善麗，葉 慶，許 穎，袁小單，鄧娜娜，馬永昆*

(江蘇大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212013)

研究超高壓處理對(duì)納豆風(fēng)味的影響。納豆經(jīng)200、400MPa和600MPa超高壓處理10min后，采用固相微萃取富集香氣，并用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀檢測(cè)香氣成分。結(jié)果表明：超高壓處理后納豆香氣物質(zhì)的種類和含量變化顯著(P＜0.05)，2-甲基-3-戊酮含量下降至未檢出，并新增己醛、2-戊基呋喃兩種物質(zhì)；酮類、酯類和醇類含量呈現(xiàn)不同的增加趨勢(shì)，酸類、醛類和吡嗪類含量下降，其中400MPa處理10min后，酮類、酯類和醇類含量分別上升13.11%、117.29%和46.91%，酸類、醛類和吡嗪類含量分別下降50.59%、90.92%和16.17%，納豆香氣典型，且更加突出，而對(duì)風(fēng)味有不利影響的乙酸、苯甲醛等含量顯著下降(P＜0.05)。

納豆；超高壓；香氣；固相微萃??；氣相色譜-質(zhì)譜法

納豆是日本一種獨(dú)特的大豆傳統(tǒng)食品，類似中國(guó)的豆豉，是大豆經(jīng)枯草芽孢桿菌發(fā)酵而成的具有獨(dú)特風(fēng)味的一種食品，其含有納豆激酶、氨基酸、VK2、γ-谷氨?；D(zhuǎn)肽酶和α-多聚谷氨酸等物質(zhì)[1]，具有溶血栓[2]、抗氧化延緩衰老[3]、預(yù)防骨質(zhì)疏松[4]和降血壓[5]等保健功效。但是由于新鮮納豆具有氨味，難以被我國(guó)消費(fèi)者接受，因此改善納豆的風(fēng)味成為其在我國(guó)推廣努力的方向。Tanaka等[6]研究表明納豆的特征香氣成分主要是丙酮和異丁酸甲酯；Leejeerajumnean等[7]研究發(fā)現(xiàn)丁酮、3-羥基-2-丁酮、2-甲基-丁酸、2-戊基呋喃和吡嗪類物質(zhì)是納豆的主要香氣物質(zhì)，且干燥后納豆與新鮮納豆相比，其風(fēng)味物質(zhì)含量損失65%，而且其營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)也會(huì)損失。Allagheny等[8]研究表明在納豆發(fā)酵初期加入保濕劑(如NaCl等)、在發(fā)酵過程中減少氧氣的通入量或在低溫下貯存，可以減少水分活度、蛋白水解和氨水的形成，改善風(fēng)味；Mu等[9]研究表明在豆豉發(fā)酵時(shí)加入的鹽分濃度不同，發(fā)酵結(jié)束產(chǎn)生的氨水濃度也不同，因此需要一種既可以減少氨水濃度而又不損失營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的方法。

近年來，國(guó)內(nèi)外研究表明超高壓處理可以引起食品成分非共價(jià)鍵(氫鍵、離子鍵和疏水鍵等)的破壞或形成，使食品中的酶、蛋白質(zhì)和淀粉等生物高分子物質(zhì)分別失活、變性和糊化，并殺死食品中的細(xì)菌等微生物，同時(shí)能較好的保持食品的色香味和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，從而達(dá)到食品滅菌、保藏和加工的目的[10-12]。本實(shí)驗(yàn)利用超高壓處理納豆，檢測(cè)其處理前后香氣成分的變化，以期待對(duì)納豆的成分進(jìn)行轉(zhuǎn)化使其得到較為滿意的風(fēng)味，為改善納豆風(fēng)味、提高其在我國(guó)的接受度提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

黃豆 哈爾濱市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所；納豆菌凍干粉為本實(shí)驗(yàn)室分離并采用超高壓誘導(dǎo)獲得。

1.2 儀器與設(shè)備

3L智能化超高壓食品處理裝置 江蘇大學(xué)超高壓食品研究所；固相微萃取裝置、萃取纖維頭100μmDVB/CAR/ PDM 美國(guó)Supelco公司；HP6890 /5973型氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀 美國(guó)Agilent公司；手動(dòng)式塑料薄膜封口機(jī) 浙江省永嘉水電機(jī)械廠；高壓蒸汽滅菌鍋 上海三申醫(yī)療器械有限公司；無菌操作臺(tái) 蘇州凈化設(shè)備有限公司。

1.3 方法

1.3.1 納豆制備方法

制備步驟：黃豆→浸泡過夜(10h)→高溫蒸煮(121℃，15min)→接種(0.1%凍干粉)→培養(yǎng)(40℃，24h)→后熟(4℃，24h)→聚乙烯袋包裝→置于4℃?zhèn)溆谩?/p>

1.3.2 納豆超高壓處理

在室溫下，樣品經(jīng)200、400MPa和600MPa超高壓處理10min，對(duì)應(yīng)樣品編號(hào)為A200MPa、A400MPa和A600MPa，空白樣品編號(hào)為A空白。處理后的樣品在4℃保藏并在24h內(nèi)檢測(cè)。

1.3.3 固相微萃取(solid-phase microextraction，SPME)

將首次使用的DVB/CAR/PDMS固相微萃取頭在氣相色譜進(jìn)樣口老化至無雜峰(約30min)。稱取5g新鮮納豆放入15mL頂空瓶中，在50℃加熱平臺(tái)上保持10min，將DVB/CAR/ PDMS萃取頭插入瓶中，使之與樣品表面保持1.5cm間距，50℃萃取30min。

1.3.4 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS)參數(shù)條件及分析

色譜條件：色譜柱：DB-WAX柱(60m×0.25mm，0.25μm)；色譜條件：PDMS萃取頭解吸0min，進(jìn)樣口溫度 280℃，載氣為高純氦氣，流量1.1mL/min，不分流。程序升溫：起始溫度40℃，保持2min，以5℃/min的速度升至 120℃，再以12℃/min的速度升至 220℃，保持10min。

質(zhì)譜條件：5973型四極桿質(zhì)譜儀，接口溫度 250℃、電子電離(electron ionization，EI)離子源、電子能量為70eV；電子倍增器電壓：1353V；離子源溫度：230℃；四極桿溫度：150℃；質(zhì)量掃描范圍m/z33～350。

定性、定量方法：數(shù)據(jù)收集用HP化學(xué)工作站軟件對(duì)照NIST 98庫(kù)進(jìn)行，成分先由譜庫(kù)初步鑒定，再結(jié)合保留時(shí)間、質(zhì)譜和相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行定性。采用峰面積歸一化法定量。

2 結(jié)果與分析

2.1 納豆香氣成分總離子流圖

納豆經(jīng)不同超高壓條件處理后，經(jīng)GC-MS檢測(cè)得到總離子流圖如圖1所示。

圖1 超高壓處理前后納豆香氣成分總離子流圖Fig.1 GC-MS total ion current chromatograms for untreated and UHP-treated Natto

2.2 納豆香氣成分構(gòu)成及其主體成分分析

從表1可以看出，未經(jīng)超高壓處理的納豆共鑒定出3 1種香氣成分，主要由醇類、酯類、酮類、酸類和吡嗪類物質(zhì)等構(gòu)成，根據(jù)Guadagni香氣值理論[13-14]，食品中香氣濃度高而閾值低的成分很可能是食品的特征香氣或主體香氣成分，結(jié)合表1，己醇、1-辛烯-3-醇、3-羥基-2-丁酮、2,3-丁二酮、2-庚酮和異丁酸甲酯等物質(zhì)含量高閾值低，它們的閾值分別是250、1、800、2.3、140μg/kg和7μg/kg，雖然2,5-二甲基吡嗪、丙酮閾值為1500μg/kg和500000μg/kg，但是這兩種物質(zhì)含量很高，因此這些物質(zhì)都為納豆的主要香氣成分，與Tanaka等[6]、Leejeerajumnean等[7]檢測(cè)到的納豆主要香氣成分基本相同，它們呈現(xiàn)出釀香、奶制品香、青香和焦糖香等混合組成了納豆獨(dú)特的香氣。

2.3 超高壓處理對(duì)納豆香氣的影響

經(jīng)超高壓處理后，納豆香氣物質(zhì)的種類和含量都發(fā)生了顯著變化(P＜0.05)。經(jīng)超高壓處理后新增己醛、2-戊基呋喃等4種物質(zhì)，而2-甲基-3-戊酮含量下降至未檢出；酮類、酯類和醇類含量有不同程度的增加，酸類、醛類、吡嗪類含量下降；對(duì)風(fēng)味有不利影響的乙酸、苯甲醛等含量顯著下降(P＜0.05)。

2.3.1 吡嗪類、呋喃類

圖2 2,5-二甲吡嗪和四甲基吡嗪的合成代謝途徑Fig.2 Total ion current chromatogram of Gas Chromatography-Mass Spectromety(GC-MS)of untreated natto and after HPP

吡嗪類物質(zhì)含量占香氣總含量的20%，經(jīng)400MPa超高壓處理10min后，吡嗪類含量下降16.17%，其中2,5-二甲基吡嗪、四甲基吡嗪呈烤香、咖啡香及堅(jiān)果香，此外，四甲基吡嗪對(duì)心臟、冠脈循環(huán)和血壓調(diào)節(jié)都有一定的作用，它們?cè)诩{豆風(fēng)味中起重要作用，吡嗪類物質(zhì)是大豆在發(fā)酵過程中由蘇氨酸、3-羥基-2-丁酮經(jīng)一系列反應(yīng)生成的[15]，過程如圖2所示。經(jīng)超高壓處理后吡嗪類物質(zhì)發(fā)生了不同程度的下降，其中200、400MPa含量顯著降低(P＜0.05)，分別降低了17.6%、16.2%，600MPa處理含量降低了7.1%。其原因是超高壓處理可能會(huì)使蘇氨酸脫氫酶、5-氨基酮戊酸脫水酶鈍化甚至失活，影響吡嗪類物質(zhì)的生成。

2-戊基呋喃是大豆豆味的主要成分，在新鮮納豆中未檢出呋喃類物質(zhì)，但是經(jīng)400、600MPa處理可以檢測(cè)到2-戊基呋喃的產(chǎn)生。

2.3.2 酮類、酯類

酮類物質(zhì)的含量經(jīng)400MPa超高壓處理10min后上升了13.11%，其中3-羥基-2-丁酮、2,3-丁二酮、丙酮和2-庚酮具有果香、甜香和奶制品香，是納豆的主要香氣成分。其中3-羥基-2-丁酮、2,3-丁二酮是在發(fā)酵時(shí)以葡萄糖或檸檬酸為底物，生成的一系列風(fēng)味化合物[13,15]。3-羥基-2-丁酮和2,3-丁二酮在200MPa處理時(shí)含量分別下降65%、9%，400MPa對(duì)3-羥基-2-丁酮沒有顯著影響(P＞0.05)，而2,3-丁二酮?jiǎng)t下降23.4%，在600MPa處理時(shí)分別上升37.4%、20.6%。這可能是由于600MPa較200、400MPa能量和溫度都較高，提高了物質(zhì)的濃度，縮短分子之間的距離，導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)活性的提高，使物質(zhì)含量增加[16]。2-庚酮在200、400MPa時(shí)分別上升81%、82%，而在600MPa時(shí)下降16%。丙酮經(jīng)200、400MPa及600MPa 處理后含量發(fā)生顯著變化(P＜0.05)，分別增加103.8%、61.7%和6.9%。

酯類經(jīng)超高壓200、400MPa和600MPa處理后分別增加66%、117%和13%，其中異丁酸甲酯具有果香、醚香等水果香氣，是納豆的主要呈味物質(zhì)，經(jīng)超高壓處理之后分別提高1.38、3.25倍和1.75倍，表明經(jīng)超高壓處理之后酯香氣突出，400MPa處理后含量增加最多。

2.3.3 醛類、酸類

醛類物質(zhì)的含量經(jīng)400MPa超高壓處理10min后下降了90.92%，其中苯甲醛是納豆中的主要醛類物質(zhì)，其具有苦杏仁味，含量過高會(huì)影響納豆特有的香氣，對(duì)其產(chǎn)生不利的影響。苯甲醛經(jīng)超高壓處理后含量顯著下降(P＜0.5)，200、400MPa及600MPa處理苯甲醛含量分別降低82.5%、93.6%和63.4%，原因可能是由于較低壓力對(duì)一些酶有激活作用，這些酶激活后會(huì)破壞香氣成分使其發(fā)生降解，而600MPa處理雖然可以使酶失活鈍化，減少降解的作用，但是較高壓力可以使物質(zhì)濃度增加，加速反應(yīng)的進(jìn)行，促進(jìn)物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化[17]，形成新物質(zhì)——己醛。

酸類物質(zhì)的含量經(jīng)400MPa超高壓處理10min后下降了50.59%，其中乙酸具有刺激尖酸的氣息，經(jīng)過超高壓處理后會(huì)使其含量下降，減少納豆中較刺激的氣味，經(jīng)200、400MPa和600MPa處理后乙酸含量分別降低58%、47%和76%。超高壓處理可使酸、醇等物質(zhì)的合成反應(yīng)加速，生成一些酯類香氣等[18]。但總體來說400MPa處理既可以減少乙酸的刺激氣味，也可以使其和別的香氣成分柔和在一起，改善納豆的品質(zhì)。

3 結(jié) 論

納豆香氣成分主要由醇、酯、醛、酮等41種成分組成，主要的香氣成分為己醇、1-辛烯-3-醇、3-羥基-2-丁酮、2,3-丁二酮、2-庚酮、異丁酸甲酯、2,5-二甲基吡嗪、丙酮等。經(jīng)超高壓處理后納豆香氣的種類和含量都發(fā)生了較大的改變，酮類、酯類和醇類含量增加，酸類、醛類和吡嗪類含量下降；經(jīng)400MPa處理10min后能較好地保留并改善納豆的香氣。因此，采用超高壓處理納豆的較佳條件是壓力400MPa、保壓時(shí)間10min。

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Effect of Ultra High Pressure Treatment on Aroma Compounds of Natto

MA Shan-li，YE Qing，XU Ying，YUAN Xiao-dan，DENG Na-na，MA Yong-kun*
(School of Food and Biological Engineering, Jiangsu University, Zhenjiang 212013, China)

The effect of ultra high pressure (UHP) treatment on the aromatic quality of natto was studied. Natto samples were treated at 200, 400 or 600 MPa for 10 min, and aromatic compounds were extracted by solid-phase microextraction (SPME) and analyzed by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). The results showed that after UHP treatment, the types and contents of aroma compounds in natto had a significant change (P＜ 0.05). 2-Methyl-3-pentanone dropped to a undetectable level and another compounds such as hexanal and 2-pentyl furan were newly detected. The contents of ketones, esters and alcohols increased, while the contents of acids, aldehydes and pyrazines decreased. After UHP treatment at 400 MPa for 10 min, the contents of ketones, esters and alcohols revealed an increase by 13.11%, 117.29% and 46.91%, respectively; in contrast, the contents of acids, aldehydes and pyrazines exhibited a decrease by 50.59%, 90.92% and 16.17%, respectively. Following UHP treatment, more typical aroma of natto was achieved. The contents of acetic acid and benzene that have an unfavorable impact onthe aroma of natto revealed a significant reduction (P＜ 0.05).

natto；ultra high pressure (UHP) treatment；aroma compounds；solid-phase microextraction (SPME)；gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS)

TS214.2

A

1002-6630(2012)16-0194-05

2011-06-21

江蘇高校優(yōu)勢(shì)學(xué)科建設(shè)工程資助項(xiàng)目

馬善麗(1988—)，女，碩士研究生，研究方向?yàn)槌邏悍菬峒庸?。E-mail：mashanli.199@163.com

*通信作者：馬永昆(1963—)，男，教授，博士，研究方向?yàn)槌邏悍菬峒庸ぜ稗r(nóng)產(chǎn)品加工技術(shù)。E-mail：mayongkun@ujs.edu.cn