李曉敏，季國(guó)志，董 陽(yáng)

（內(nèi)蒙古蒙牛乳業(yè)（集團(tuán)） 股份有限公司，內(nèi)蒙古呼和浩特 011500）

近年來(lái)，隨著植物基產(chǎn)品的迅速發(fā)展，植物蛋白的開發(fā)和應(yīng)用備受關(guān)注。大豆分離蛋白（Soybean protein isolate，SPI） 因蛋白質(zhì)消化利用率高，富含人體必需氨基酸及獨(dú)特的功能特性[1]，成為食品加工重要的植物蛋白原料。由于其原料大豆在加工過(guò)程中產(chǎn)生較多揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)[2-4]，極大地限制了大豆分離蛋白的廣泛應(yīng)用。這些揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)大致可分為非豆腥味物質(zhì)和豆腥味物質(zhì)。非豆腥味物質(zhì)是大豆本身含有的具有愉悅氣味的風(fēng)味成分，如苯甲醛等，但在一些植物基替代產(chǎn)品中應(yīng)用時(shí)，這些風(fēng)味也常常被去除或被掩蓋[5]。豆腥味物質(zhì)主要是大豆分離蛋白在加工或貯藏過(guò)程脂肪氧化酶（Lip-oxygenase，LOX） 氧化不飽和脂肪酸或者由光敏自動(dòng)氧化產(chǎn)生的[6]，多數(shù)為一些醛、酮和醇類化合物，如己醛、戊醛、1 - 辛烯- 3 - 醇、2 - 戊基呋喃、2,4 -癸二烯醛等，能使產(chǎn)品產(chǎn)生豆腥、油脂、青草等不良風(fēng)味[2，7]。豆腥味的去除是食品行業(yè)比較關(guān)注和需重點(diǎn)解決的技術(shù)問(wèn)題。目前，大豆分離蛋白工業(yè)生產(chǎn)多采用傳統(tǒng)的堿溶酸沉工藝，隨著大豆加工遷移帶入的特征風(fēng)味仍比較明顯[8]。溶劑萃取法是通過(guò)攪拌、混合或離心將風(fēng)味化合物從食品基質(zhì)中轉(zhuǎn)移到有機(jī)溶劑中，以達(dá)到分離風(fēng)味成分的目的[8]。乙醇是常用的有機(jī)溶劑，可以通過(guò)萃取除去大豆分離蛋白中的醛、醇類等化合物，改善產(chǎn)品風(fēng)味[9]。采用乙醇處理大豆分離蛋白，通過(guò)頂空固相微萃取和氣相色譜- 質(zhì)譜聯(lián)用（GC-MS） 技術(shù)分析萃取前后大豆分離蛋白中主要揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)變化，并結(jié)合感官評(píng)價(jià)綜合分析采用乙醇處理大豆分離蛋白制備豆奶的風(fēng)味改善情況，綜合探討乙醇萃取對(duì)大豆分離蛋白風(fēng)味的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

大豆分離蛋白，杜邦雙匯漯河食品有限公司提供；乙醇（≥95%），內(nèi)蒙古利牛生物化工有限責(zé)任公司提供；椰子油，秦皇島金海特種食用油工業(yè)有限公司提供；白砂糖，中糧屯河崇左糖業(yè)有限公司提供；磷脂，嘉吉亞太食品系統(tǒng)（北京） 有限公司提供。

1.2 儀器與設(shè)備

CR21GII 型高速冷凍離心機(jī)，日本日立集團(tuán)產(chǎn)品；STRIKE 280 型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，德國(guó)Chemtron 公司產(chǎn)品；TQ8030 型氣質(zhì)聯(lián)用儀，日本島津公司產(chǎn)品；57348-U 型固相微萃取頭，美國(guó)Supelco 公司產(chǎn)品；ME5002TE 型電子天平，美國(guó)梅特勒托利多有限公司產(chǎn)品；RET control-visc 型磁力攪拌器，德國(guó)IKA 公司產(chǎn)品；W20M-2 型恒溫水浴箱，美國(guó)SHELLAB 公司產(chǎn)品；L5M 型高剪切混合乳化器，英國(guó)Silverson公司產(chǎn)品；APV1000 型高壓均質(zhì)機(jī)，德國(guó)APV 公司產(chǎn)品；PT-20T 型微型超高溫UHT 殺菌及充填系統(tǒng)，日本POWERPOINT 公司產(chǎn)品。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 樣品制備（1） 大豆分離蛋白理化指標(biāo)。蛋白質(zhì)含量90%，具有特有原料風(fēng)味。

（2） SPI 乙醇萃取處理。取一定量的SPI 與酒精（50%，W/W）溶液1∶4 進(jìn)行混合；在攪拌狀態(tài)下25 ℃保持30 min；以轉(zhuǎn)速10 000 r/min 離心10 min，取沉淀；加水分散，以轉(zhuǎn)速6 000 r/min 高剪切處理10 min；真空度12 kPa，于75 ℃條件下蒸餾，待酒精蒸發(fā)完畢，得到蛋白濃縮物。將蛋白濃縮物配制成蛋白含量為10%的蛋白溶液備用。

（3） SPI 溶液。配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的SPI 水溶液，40～50 ℃水合30 min，以轉(zhuǎn)速6 000 r/min 高剪切處理10 min，備用。

1.3.2 頂空固相微萃取和氣相色譜分析

取2.5 g蛋白溶液樣品和2.5 g水混合均勻于20 mL頂空瓶中，加入10 μg/mL 的乙酸正戊酯溶液50 μL作為內(nèi)標(biāo)，樣品在60 ℃恒溫下平衡10 min；插入萃取頭距離液面0.5～1.0 cm 處，萃取20 min，萃取頭老化溫度及時(shí)間：250 ℃，25 min。然后插入氣相色譜儀進(jìn)行分析，分析條件為進(jìn)樣口溫度250 ℃；柱流量0.8 mL/min；分流比5∶1；升溫程序：起始溫度50 ℃，以2 ℃/min 升至160 ℃，再以15 ℃/min 升至285 ℃保持15 min。離子源溫度230 ℃；四極桿溫度150 ℃；傳輸管線溫度285 ℃；電離電壓70 eV；掃描范圍29～450。

1.3.3 關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)評(píng)價(jià)

為了更好地分析大豆分離蛋白中關(guān)鍵性風(fēng)味物質(zhì)對(duì)特征風(fēng)味的貢獻(xiàn)大小，采用風(fēng)味活性值（OAV）進(jìn)行評(píng)價(jià)。OAV 是風(fēng)味物質(zhì)的質(zhì)量濃度與其香氣閾值的比值，其值能更加科學(xué)地體現(xiàn)某種風(fēng)味物質(zhì)對(duì)樣品整體感官風(fēng)味的貢獻(xiàn)程度，OAV 值越大，則貢獻(xiàn)越大[10-11]。

1.3.4 SPI 溶解性及其制備豆奶感官評(píng)價(jià)

（1） 溶解性評(píng)價(jià)。分別將大豆分離蛋白（SPI）和乙醇萃取后的大豆分離蛋白（ESPI） 配制蛋白含量3.2%的蛋白溶液，于50 ℃下攪拌溶解30 min，高速剪切10 min，冷卻至室溫，以轉(zhuǎn)速3 000 r/min離心10 min，測(cè)定溶液pH 值、粒徑、離心沉淀率，每組溶液測(cè)試3 個(gè)重復(fù)取平均值，評(píng)估乙醇處理對(duì)SPI 溶解特性影響。

（2） 感官評(píng)價(jià)。分別利用大豆分離蛋白（SPI）和乙醇萃取后的大豆分離蛋白（ESPI） 制備蛋白含量為3.2%的豆奶，具體操作步驟：將大豆分離蛋白溶于50 ℃水中，水合30 min，加入椰子油、白砂糖、磷脂攪拌溶解，采用高剪切混合乳化器乳化10 min，經(jīng)20 MPa 均質(zhì)后進(jìn)行UHT 殺菌（溫度137 ℃，時(shí)間4 s），無(wú)菌灌裝后得到SPI 豆奶和ESPI 豆奶，用于感官評(píng)價(jià)。

感官分析采用Profiling 評(píng)估方法，由12 名專業(yè)感官人員對(duì)SPI 豆奶和ESPI 豆奶進(jìn)行品嘗評(píng)分。豆奶評(píng)估指標(biāo)包括特征風(fēng)味、脂肪感、口中稠度、順滑度、后味。其中，特種風(fēng)味進(jìn)一步評(píng)估了乳香味、豆腥味、生谷物味、豆香味、油味、奶油味指標(biāo)。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)采用10 點(diǎn)標(biāo)度法：0～1 分為完全沒有，2～3 分為輕微，4～5 分為中等程度，6～7 分為強(qiáng)，8～9 分為極強(qiáng)。

2 結(jié)果與分析

2.1 大豆分離蛋白揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)分析

乙醇萃取前后大豆分離蛋白中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)色譜圖見圖1，SPI 揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)組成見表1。

表1 SPI 揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)組成

圖1 乙醇萃取前后大豆分離蛋白中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)色譜圖

萃取前和萃取后SPI 分別鑒定出31 種、29 種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，其中近50%的風(fēng)味物質(zhì)屬于醛類物質(zhì)。萃取前和萃取后SPI 中的主要揮發(fā)性風(fēng)味成分均為2 - 戊基呋喃、己醛、壬醛、苯甲醛、葵醛、反式- 2 - 辛烯醛等，但經(jīng)乙醇萃取后SPI 中的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)含量（0.6 mg/L） 較萃取前（2.1 mg/L）明顯降低約71%。該結(jié)果與已有通過(guò)乙醇處理減弱蛋白風(fēng)味研究結(jié)論相符，由于許多醛類、酮類等風(fēng)味物質(zhì)能溶于乙醇，通過(guò)萃取方式可以有效除去風(fēng)味物質(zhì)[9]。

2.2 大豆分離蛋白特征氣味成分分析

由于不同風(fēng)味物質(zhì)的風(fēng)味閾值及風(fēng)味特征不同，SPI 中檢測(cè)到的明顯高于其香氣閾值的風(fēng)味物質(zhì)。

SPI 中主要風(fēng)味物質(zhì)的香氣特征及OAV 值見表2，乙醇萃取前后SPI 中主要揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)含量變化程度見圖2。

表2 SPI 中主要風(fēng)味物質(zhì)的香氣特征及OAV 值

圖2 乙醇萃取前后SPI中主要揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)質(zhì)量濃度變化程度

這些風(fēng)味物質(zhì)根據(jù)其香氣特征分為兩類：非豆腥味物質(zhì)和豆腥味物質(zhì)。SPI 中主要的非豆腥味物質(zhì)包括苯甲醛、戊醛、辛醛、壬醛、葵醛、十一醛，其中苯甲醛呈現(xiàn)豆香味，雖然在SPI 中含量較高，但低于其香氣閾值（0.35～3.50 mg/L）[12]，且其OAV小于1，并不是貢獻(xiàn)SPI 非豆腥味的主要物質(zhì)?？⑷扇?、辛醛、十一醛、戊醛均具有果香味特征，這些風(fēng)味物質(zhì)的含量均高于其香氣閾值，OAV 值大于1，是賦予SPI 非豆腥味的主要成分；在經(jīng)乙醇萃取處理后，這些主要非豆腥味成分含量分別減少了45%，43%，59%，52%，94%（見圖2），尤其戊醛含量降低至其香氣閾值以下，OAV 值小于1，十一醛含量也降低至接近其香氣閾值，均不再是非豆腥味的主要成分；對(duì)乙醇處理后SPI 非豆腥味貢獻(xiàn)較大的成分則主要是葵醛、壬醛和辛醛。

SPI 中豆腥味物質(zhì)主要包括（按照其風(fēng)味貢獻(xiàn)由大到小依次排序） 2,4 - 癸二烯醛、2 - 戊基呋喃、反式- 2 - 壬烯醛、己醛、1 - 辛烯- 3 - 醇、反式-2 - 辛烯醛、反式- 2 - 庚烯醛，這些風(fēng)味物質(zhì)分別呈現(xiàn)油脂味、青草味、泥土味等，且氣味閾值較低，是引起SPI 不良風(fēng)味的主要成分。2,4 - 癸二烯醛呈現(xiàn)深度油脂味，主要是由LOX1 催化13 - 氫過(guò)氧亞油酸產(chǎn)生[13]，在SPI 中雖然含量不高，但是其香氣閾值極低（0.007 μg/L），對(duì)SPI 異味產(chǎn)生的影響最大；經(jīng)乙醇處理后，其含量明顯降低（約82%），但仍是影響SPI 風(fēng)味的主要因素。2 - 戊基呋喃呈青草味、泥土味、豆味，是由大豆核黃素提供的單線態(tài)氧或光敏誘發(fā)亞油酸氧化產(chǎn)生[14]，是SPI 中的主要風(fēng)味成分，也是引起豆腥味的主要物質(zhì)，經(jīng)乙醇萃取處理后，SPI 中2 - 戊基呋喃含量降低約78%，OAV 值由132.2 降低至29.3，對(duì)豆腥味的影響明顯減弱。此時(shí)，反式- 2 - 壬烯醛香氣閾值較低0.08 μg/L，是由亞油酸自動(dòng)氧化形成的9 - 氫過(guò)氧化物分解產(chǎn)生，具有較好的熱穩(wěn)定性，呈現(xiàn)油炸味[3]，乙醇萃取處理后，其含量未發(fā)生變化，說(shuō)明該風(fēng)味物質(zhì)不能通過(guò)乙醇萃取方法除去。己醛呈現(xiàn)青草味，是很多大豆制品中引起豆腥味的主要風(fēng)味物質(zhì)，其是由LOX2通過(guò)催化亞油酸生成13 - 氫過(guò)氧亞油酸，再經(jīng)乙醇脫氫酶分解形成的[7]；SPI 中乙醛含量較高，經(jīng)乙醇萃取處理后，己醛含量明顯降低71%。1- 辛烯- 3- 醇在很多大豆制品研究中也被認(rèn)為是引起不良風(fēng)味的主要成分，呈現(xiàn)蘑菇味、泥土味，主要在大豆浸泡過(guò)程中產(chǎn)生，是大豆胚芽中的糖苷被β - 糖苷酶水解時(shí)從糖苷中解離出來(lái)的[15]，乙醇處理對(duì)1 - 辛烯-3 - 醇的去除效果較好，約93%的1 - 辛烯- 3 - 醇被除去，終含量（0.002 mg/L） 降低至接近香氣閾值（0.001 mg/L）。反式- 2 - 辛烯醛、反式- 2 - 庚烯醛分別呈現(xiàn)脂蠟味、青草味，反式- 2 - 辛烯醛是由LOX1 氧化亞麻酸形成的11- 氫過(guò)氧化物分解產(chǎn)生[16]，反式- 2- 庚烯醛主要是由大豆胚芽中的亞油酸經(jīng)光敏或單線態(tài)氧化形成12- 氫過(guò)氧化物，在Fe2+作用下分解產(chǎn)生的，受鐵離子、pH 值、螯合劑影響較大[17]；經(jīng)乙醇萃取處理后，其含量分別降低52%，57%，尤其是反式- 2 - 庚烯醛含量（0.014 mg/L） 接近其香氣閾值0.013 mg/L。綜合分析，除反式- 2 - 壬烯醛外，SPI 中的豆腥味物質(zhì)的OAV 值在經(jīng)乙醇萃取處理后均有明顯減小，說(shuō)明乙醇處理能有效減弱SPI的豆腥味，尤其是1 - 辛烯- 3 - 醇和反式- 2 - 庚烯醛均被認(rèn)為不再是引起SPI 不良風(fēng)味的主要風(fēng)味物質(zhì)。已有研究表明，乙醇水平越高，風(fēng)味物質(zhì)的去除效率越高，一方面乙醇能使脂肪氧化酶活性降低，減少風(fēng)味物質(zhì)的產(chǎn)生；另一方面由于其極性較低，與風(fēng)味物質(zhì)具有更強(qiáng)的親和力[9]。

2.3 乙醇處理對(duì)SPI 溶解性的影響

經(jīng)乙醇處理后的SPI，溶解后pH 值未發(fā)生變化，離心沉淀率和粒徑大小有所增加，但是不顯著（p＞0.05），說(shuō)明乙醇處理對(duì)大豆分離蛋白溶解性有影響但不顯著，與已有研究結(jié)果相似[20]。SPI 原料在乙醇洗滌過(guò)程中，可能由于溶劑極性低會(huì)引起部分蛋白質(zhì)變性，而在較高乙醇水平下，SPI 中的白蛋白和球蛋白含量的增加及脯氨酸的減少，反而會(huì)增加蛋白質(zhì)的溶解性[9]。試驗(yàn)采用的大豆分離蛋白原料蛋白質(zhì)含量較高，且在相對(duì)高水平乙醇洗滌過(guò)程中大部分SPI 處于非溶解狀態(tài)，其分子結(jié)構(gòu)受到乙醇影響較小，因此溶解性受到的影響也較小。

乙醇處理前后SPI 的理化特性見表3。

表3 乙醇處理前后SPI 的理化特性

2.4 豆奶感官評(píng)價(jià)

SPI 豆奶和ESPI 豆奶感官評(píng)分見圖3。

圖3 SPI 豆奶和ESPI 豆奶感官評(píng)分

由圖3 可知，對(duì)SPI 豆奶和ESPI 豆奶進(jìn)行的綜合感官評(píng)分結(jié)果顯示，ESPI 豆奶在特征風(fēng)味、后味、脂肪感、口中稠度上均比SPI 豆奶明顯降低，同時(shí)順滑度有所增加。在特征風(fēng)味上，ESPI 豆奶的生谷物味、豆腥味、油味、豆香味均較SPI 豆奶顯著降低，特征風(fēng)味得到明顯改善。與該試驗(yàn)風(fēng)味成分分析結(jié)果相符。感官評(píng)價(jià)進(jìn)一步論證了乙醇處理能有效改善SPI 的風(fēng)味品質(zhì)。

3 結(jié)論

溶劑萃取法除去大豆分離蛋白的不良風(fēng)味已有相關(guān)報(bào)道[9，20-22]，該方法工藝簡(jiǎn)單、成本較低，工業(yè)化生產(chǎn)具有可實(shí)現(xiàn)性?；诖蠖鄶?shù)醛類、酮類等風(fēng)味物質(zhì)溶于乙醇的原理，通過(guò)乙醇洗滌改善SPI 風(fēng)味的方法具有一定的前景。研究發(fā)現(xiàn)，乙醇萃取處理對(duì)非豆腥味物質(zhì)和豆腥味物質(zhì)都有不同程度的去除效果，尤其對(duì)豆腥味去除效果更顯著，可能與不同風(fēng)味物質(zhì)和蛋白質(zhì)結(jié)合程度不同有關(guān)[23]。非豆腥味物質(zhì)中戊醛含量降低最顯著，葵醛、辛醛、壬醛、十一醛的含量分別降低40%～60%。豆香、果香味等非豆腥味的降低有利于SPI 在食品領(lǐng)域應(yīng)用范圍的擴(kuò)大。豆腥味物質(zhì)中對(duì)異味貢獻(xiàn)最大的風(fēng)味物質(zhì)是2,4 - 癸二烯醛，其次依次為2 - 戊基呋喃、己醛，1- 辛烯- 3- 醇、反式- 2- 辛烯醛、反式- 2- 庚烯醛。經(jīng)乙醇萃取處理后，這些豆腥味物質(zhì)的含量分別降低了82%，78%，70%，93%，52%，57%。由此可見，乙醇萃取對(duì)豆腥味物質(zhì)均有較好的去除效果，尤其是1 - 辛烯- 3 - 醇除去效果最顯著，與已有研究結(jié)論相符[21]。經(jīng)乙醇處理SPI 制備豆奶的豆腥味、豆香味、油味也明顯減弱，進(jìn)一步證實(shí)了經(jīng)乙醇處理SPI 風(fēng)味得到明顯改善。很多研究表明，2,4- 癸二烯醛、1 - 辛烯- 3 - 醇、2 - 戊基呋喃、己醛是造成大豆制品青草味和豆腥味的主要物質(zhì)，研究發(fā)現(xiàn)乙醇萃取對(duì)這些風(fēng)味物質(zhì)均有顯著的去除效果，論證了溶劑萃取方法應(yīng)用于食品工業(yè)具有實(shí)際意義。