表1 TS-5000Z电子舌的传感阵列
Table 1 Model TS-5000Z electronic tone sensor array
谢 靓 1,2，蒋立文 1,2,*，涂 彬 1,2，陈淼芬 1,3，廖卢艳 1，刘德明 1,3，周 辉 1
（1.湖南农业大学食品科技学院，湖南 长沙 410128；2.食品科学与生物技术湖南省重点实验室，湖南 长沙 410128；3.湖南农业大学分析测试中心，湖南，长沙 410128）
摘 要：以湖南浏阳豆豉为研究对象，比较自然晒制、烘箱烘干和微波烘干3 种不同干燥方式对浏阳豆豉挥发性成分的影响。采用固相微萃取和气相色谱-质谱联用技术结合电子舌，比较3 种不同干燥方式处理的豆豉样品之间差异。结果表明：三者干燥方式理化指标差异不大，自然晒制、烘箱烘干、微波烘干的挥发性成分分别有31、33 种和22 种，自然晒制豆豉主要挥发性成分包括2,3,5,6-四甲基吡嗪（24.10%）、2-甲基丁酸乙酯（19.91%）、2-甲基丁酸（7.82%）、3-甲基-1-丁醇乙酸酯（7.65%）、2,3,5-三甲基吡嗪（7.53%）。烘箱烘干豆豉以乙酸乙酯（3.27%）、2,3-丁二醇（4.23%）、糠基甲基苯丙胺（4.23%）、2-（2-甲基丙基）-3,5,6-三甲基吡嗪（4.13%）、3-辛酮（4.10%）为主。微波烘干豆豉含3-甲基丁酸（27.96%）、2,3,5,6-四甲基吡嗪（13.28%）、2-甲基丁酸（10.55%）、甲酰肼（10.33%）、2,3,5-三甲基吡嗪（6.28%）比例占优。3 种干燥方式后的豆豉味道也有差异，其中自然晒制、烘箱烘干2 种干燥方式处理后豆豉的味道较接近，它们与微波烘干处理方式的差异主要表现在第2主成分上，即鲜味、苦味和咸味。
关键词：浏阳豆豉；自然晒制；烘箱烘干；微波烘干；挥发性成分；电子舌
豆豉是以大豆为主要原料，经过浸泡、蒸煮、摊凉、制曲、发酵等一系列工艺而制成的一种传统发酵调味食品 [1]。浏阳豆豉作为淡豆豉的代表之一，属曲霉型豆豉，有良好的葡糖苷酶抑制作用，可稳定餐后血糖 [2-5]。其中含有的多种功能因子 [6]，具有解毒、除烦、宣郁的功效 [6-10]，常吃豆豉还可预防老年痴呆症、高血压等老年多发病 [11]。浏阳豆豉虽然药食兼用，但由于没有实现标准化生产其产业规模不大。
近年来国内外专家学者主要关注传统发酵食品中的微生物及代谢调控条件对产品品质、营养、功能方面的影响，较少考虑工艺或工序条件对产品品质影响。但实际结果说明经过不同处理方式后的产品差异很大。李刚等 [12]优化淡豆豉的发酵炮制工艺（蒸煮时间、发酵温度、发酵时间），所得成品具有芳香气味，色泽光亮，质地柔软，断面为棕黑色，表皮皱缩；总异黄酮及大豆苷元含量显著提高。林晓华等 [13]优化豆豉双菌种制曲工艺米，调整曲霉与黑曲霉菌种配比，有效提高豆豉成曲中的蛋白酶活力。高玉荣等 [14]采用多菌种低盐发酵豆豉，缩短了发酵时间并降低了含盐量，成品豆豉不仅具有豆豉香气而且醇香、酱香和酯香浓郁。邹磊等 [15]研究不同加工工艺对豆豉抗氧化能力的影响，发现大豆经过浸泡、蒸煮后，其提取物抗氧化能力变化不大。曲霉发酵过程中，豆豉的抗氧化能力随发酵时间的延长而增大。
实际生产中为节省时间提高生产效率，拟采用烘箱烘干或微波烘干代替自然晒制方法干燥豆豉，为研究不同加工方式对浏阳豆豉气味和滋味的影响，借助固相微萃取（solid phase microextraction，SPME）和气相色谱-质谱（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）联用技术能够简单快捷地对豆豉香气成分进行分析。而电子舌作为一种新型的现代化分析检测仪器，依赖生物味觉的客观感受系统，具有重复性好、测量快速、操作简单等优点 [16]。由于无需样品前处理，对样品不存在破坏，电子舌现已广泛应用在茶类 [17-18]、酒类 [19-20]、饮料 [21]、肉制品 [22]、乳制品 [23]等食品整体品质质量分析检测、食品质量安全检测等多个方面。本实验以SPME结合GC-MS联用技术，对不同干燥方式处理后样品的挥发性成分进行差异分析，并结合电子舌对酸、甜、苦、咸、鲜、涩及苦味回味、涩味回味和鲜味回味（即丰富度）等味觉指标分别量化，期待为传统工艺的进一步发展提供理论依据。
1.1 材料
浏阳豆豉 湖南美美食品有限公司。豆豉由黑豆原料经过清洗、蒸熟、自然制曲、洗曲、堆积发酵、晒干而成为成品，本实验样品来自洗曲完成滤干样、堆积发酵样和干燥后成品。
1.2 仪器与设备
101-2AB电热鼓风干燥箱 天津市泰斯特仪器有限公司；EG23B-DC（F）微波炉（光波输出功率1 300 W、输出功率800 W） 广东美的微波炉制造有限公司；SPME装置（包括手柄、导向杆）进样器 上海安谱实验科技股份有限公司；7890B GC-QQQ GC-MS联用仪美国安捷伦科技有限公司；TS-5000Z电子舌 北京盈盛恒泰科技有限责任公司。
1.3 方法
1.3.1 豆豉干燥处理工艺
洗曲完成后的豆豉半成品，采用自然光晒制2.5 d，烘箱烘干温度50 ℃、时间2.5 d，微波分批烘干（8 min/批），3 种干燥方式处理。
1.3.2 SPME方法
萃取头活化：在SPME之前，必须对萃取头进行活化，以去除杂质。将50/30 µm二乙基苯/碳分子筛/聚二甲基硅氧烷（divinylbenzene/carboxen/ polydimethylsiloxane，DVB/CAR/PDMS）萃取头在270 ℃条件下活化0.5 h直至色谱检测无干扰峰出现。
SPME：取3 g样品（切碎成散粒状），置于15 mL样品瓶中，插入老化好的SPME针头，将石英纤维头推出暴露在样品瓶顶空中，在电热恒温水浴锅中60 ℃萃取20 min，最后将吸附好分析组分的萃取头插入GC-MS进样器中解吸。
1.3.3 GC-MS分析
GC条件：DB-5MS色谱柱（30 m×0.25 mm，0.25 µm）；载气：He，流速1.0 mL/min；进样口温度220 ℃；升温程序：60 ℃保持1 min，以5 ℃/min升温到190 ℃，保持33 min；进样量1 µL；分流比10∶1。
MS条件：电子电离源；离子源温度200 ℃；电子能量70 eV；溶剂延迟时间30 min；质量扫描范围40～550 u；全扫描。
1.3.4 味觉分析方法
先将样品在粉碎机中打碎，称取25 g，取对应的蒸馏水100 mL搅拌混匀，超声波清洗机中加入约40 ℃的水，超声波处理1 h，冷却至室温，四层纱布过滤，取滤液，测试。电子舌各传感器对应基本味和回味见表1。
表1 TS-5000Z电子舌的传感阵列
Table 1 Model TS-5000Z electronic tone sensor array
1.3.5 理化指标检测
总酸含量测定采用GB/T 12456—2008《食品中总酸的测定》；氨基酸态氮含量采用GB/T 5009.39—2003《酱油卫生标准的分析方法》测定；氯化钠含量测定采用GB/T 12457—2008《食品中氯化钠的测定》；水分含量测定采用GB 5009.3—2010《食品中水分的测定》。
1.4 数据处理
所有实验和分析均重复3次，采用Excel和SPSS 16.0软件进行数据统计。定性分析：将检测信息用NIST 14s. LIB谱库检索，结合文献资料，对样品中各挥发性物质进行核对和确认（相似度≥80）；定量分析：采用峰面积归一化法计算各种成分的相对含量。
2.1 不同干燥方法主要理化指标的比较
表2 不同干燥方法对理化指标测定值的影响
Table2 Comparative physicochemical properties of douchi produced with different drying methods
浏阳豆豉传统加工方式就是将洗曲后直接堆积发酵（不加盐或加极少量的盐保鲜）后晒干得到产品。从表2可以看出，浏阳豆豉原样中的水分含量最高，经过不同干燥方法处理后，样品含水量均降至15%以下，这和传统的浏阳豆豉干燥保存水分基本一致。其中自然晒制方式比烘箱烘干和微波烘干所保留的水分较多，可能与周围环境达到了某种平衡。由于烘干方式不一样，热源传递和接触方式不同，每个指标之间均存在一定差异。自然晒制和微波烘干处理后的浏阳豆豉氨基酸态氮的含量相对较高。烘箱烘干的样品中氯化钠含量最高，因为电热鼓风使烘箱内部温度达到均匀时也使样品中水分迅速丧失，此过程中氯化钠在表面形成大量盐析，一定程度上阻止豆豉内部水分流失，因而实际烘箱样品表面“白霜”最多。但干燥过程中温度差异导致氨基酸和一些醇类或糖类物质发生酯化、美拉德反应导致差异不一致。样品中总酸的含量较高，可能与各样品种不挥发性酸含量较高有关。
2.2 不同干燥方式相互挥发性成分之间差异性比较
浏阳豆豉经过SPME-GC-MS分离鉴定得出挥发性成分离子图见图1。经过对比谱库解析后，样品A、B、C、D挥发性成分相对含量见表3。
图1 浏阳豆豉挥发性成分总离子流色谱图
Fig.1 Total ion current chromatogram of Liuyang douchi
比较3 种不同干燥方式的处理，结果差异较为明显。样品B、C、D中鉴定出的挥发性成分总量分别为31、33、22 种，均高于样品A（15 种），其中样品B中鉴定出的挥发性成分总量最多。由此可知，烘干处理后豆豉的香气成分得到进一步丰富，并且晒制方法处理豆豉后增香效果更加显著。
经自然晒制的样品B中主要挥发性成分是1-辛烯-3-醇、2-甲基丙酸、2-甲基丁酸、3-甲基-1-丁醇乙酸酯、2-甲基丁基乙酸酯、2-甲基丁酸乙酯、2,3,5-三甲基吡嗪、2,3,5,6-四甲基吡嗪、甲酰肼、2,3,5-三甲基-6-乙烷基吡嗪等成分占总峰面积的99.51%。其中挥发性成分相对含量最高的是酯类（50.75%），其次是其他类化合物（46.89%）、酸类（12.33%）、醇类（4.53%）、酮类（0.88%）、醛类（0.80%）、酚类（0.49%）。酯类物质
来源于豆类中脂肪酸成分与发酵醇类物质反应生成，样品B中的酯类物质相对含量较高可能与自然晒制过程有关。
经烘箱烘干的样品C中主要挥发性成分是2,3-丁二醇、3-辛酮、2-甲基丁酸、乙酸乙酯、糠基甲基苯丙胺、2-（1,1-二甲基甲酰胺）-3-乙烷基环氧己烷、2,3,5-三甲基吡嗪、2,5-二甲基嘧啶、2-（2-甲基丙基）-3,5,6-三甲基吡嗪、甲酰肼等成分占总峰面积的37.38%。其中挥发性成分相对含量最高的是杂环类化合物（27.77%）、其次是酯类（12.50%）、醇类（11.40%）、烃类（10.34%）、酸类（6.12%）、酮类（1.40%）、醛类（1.24%）。样品C中杂环类化合物又以吡嗪类物质相对含量较高，吡嗪类物质是美拉德反应的产物，水分含量在10%～15%时反应极易发生。烘箱烘干过程促进了美拉德反应，提升了豆豉的复合香味。
经微波烘干的样品D中主要挥发性成分是2-甲基丙酸、2-甲基丁酸、3-甲基丁酸、2,3,5-三甲基吡嗪、2,3,5,6-四甲基吡嗪、甲酰肼等占总峰面积的72.22%。其中挥发性相对含量最高的是酸类（42.33%），其次是杂环类化合物（37.66%）、醛类（4.11%）、醇类（2.96%）、烃类（2.40%）、酯类（1.70%）。酸类物质源于豆类中脂质的水解，微波烘干过程可能进一步促进了脂质的分解，使得酸类物质相对含量偏高。
表3 3 种不同干燥方式处理后浏阳豆豉挥发性成分及相对含量
Table3 Volatile components and their relative contents in Liuyang douchi produced with three different drying methods
续表3
续表3
注：—.未检出。
由表3可知，样品B、C、D中共同检出的物质有8 种，分别为1-辛烯-3-醇、2-甲基丙酸、2-甲基丁酸、3-甲基-1-丁醇乙酸酯、2,3,5-三甲基吡嗪、2,3,5,6-四甲基吡嗪、2,3-二甲基吡嗪和甲酰肼，其中香气成分相同的物质总量占总香气成分有一定的差别，分别占60.49%、18.28%、48.82%，这与不同烘干方式之间的传热条件不同有关。1-辛烯-3-醇也称蘑菇醇，是一种略带蘑菇和泥土气味的芳香物质，样品B、C、D中其相对含量均略低于样品A，范琳等 [24]在曲霉型豆豉后发酵过程中挥发性成分的动态变化研究中也表明豆豉发酵后期其含量略有降低，是大豆腥味的主要来源，对风味贡献不大。2,3-丁二醇略带甜味，具有令人愉快的香味，样品A中未检出，样品C中其相对含量较其他2 种高，为4.23%。2-甲基丁酸具有刺鼻辛辣的羊乳干酪样气味，低浓度时呈愉快的水果香气，是豆豉的主要呈香物质，在样品A、B、C、D中均有不同程度的检出，相对含量分别为11.01%、7.82%、3.83%和10.55%。同时，许多学者在豆豉香气成分研究中也曾大量检出该物质。3-甲基-1-丁醇乙酸酯有类似香蕉的风味，可赋予新鲜花果头香和提调香气的效果。吡嗪类化合物具有浓郁的烤香、坚果气息和焙烤香气。2,3,5-三甲基吡嗪和2,3,5,6-四甲基吡嗪在样品A、B、C、D中均大量检出。2,3,5,6-四甲基吡嗪具有可可和咖啡香气，且有扩张血管、改善微循环和抑制血小板积聚等功能。2,3-二甲基吡嗪在样品B、C、D中均有检出，可提供霉香、坚果皮、可可粉、烤土豆、咖啡和焙烤、奶油、肉类香气，有烤焦的蛋白质气味和可可果气味，而样品A中未检出。另外不同的烘干方式吡嗪类、呋喃类、酯类等差异较大。
3 种不同干燥方式处理浏阳豆豉中相同的挥发性成分有醇类、酸类、酯类、吡嗪，具体为：1-辛烯-3-醇、2-甲基丙酸、2-甲基丁酸、3-甲基-1-丁醇乙酸酯、2,3,5-三甲基吡嗪、2,3,5,6-四甲基吡嗪、2,3-二甲基吡嗪、甲酰肼。其中1-辛烯-3-醇又称松蕈醇，它天然存在某些蘑菇以及薰衣草油、胡薄荷油中，具有蘑菇香气、森林青香以及薰衣草似的香调；2-甲基丁酸有辛辣味和酸味，尖刺的奶油味，在极度稀释时（＜10 mg/kg）有水果香味；3-甲基-1-丁醇乙酸酯又称乙酸异戊酯，有强烈的水果香气，稀释时有香蕉、梨、苹果等果香香韵，主要用于食用香精配方中；相对含量较高的2,3,5-三甲基吡嗪天然存在于烘烤制品、炒大麦、花生等食品中，具有炒花生样的坚果香味以及烤土豆似的烤香香味；相对含量较高的2,3,5,6-四甲基吡嗪具有牛肉和猪脂加热时的香气和发酵的大豆味，稀释至20 mg/kg时呈牛奶巧克力风味；以糖类、糖蜜、麦芽浆或醇母液等为原料，经生物发酵法制得。烘箱烘干和微波烘干共有的2,3-丁二醇无明显气味，在糖类发酵制酒精进而制醋时，其中副产物乙醛也可在酵母菌作用下生成2,3-丁二醇。晒制干燥和烘箱干燥共有的2-甲基丁醛具有强烈的窒息性气味，辣、霉气，2 种干燥方法所得样品中2-甲基丁醛相对含量都较低，而2-甲基丁醛稀释后有独特的可可和咖啡的香气，甜的、微带水果味的、坚果、糠醛类似异戊醛、麦芽、发酵香韵，巧克力样的风味。
2.3 电子舌检测
图2 以RefSol参比溶液为基准的样品雷达图（A）和有效评价指标雷达图（B）
Fig.2 Radar map of samples with RefSol reference solution (A) and effective evaluation index radar chart (B)
以基准溶液（人工唾液）的输出为无味点，除了咸味、鲜味和苦味，其他指标的无味点均为0，通常将大于
无味点的味觉项目作为评价对象。因为基准溶液中含有少量的酸和盐，酸味和咸味的无味点分别为-13和-6。无味点以下的项目可以认为是该样品没有的味道，从图2A可以看出，无味点以下的项目是酸味，即酸味不能被人体感知，而其他味觉指标可作为有效的味觉评价指标。
从图2B可以看出，4 个样品之间存在着显著的差异，可以通过电子舌区分不同发酵时间样品气味之间的差异。不同烘干方式与初始样的味觉差异主要表现在咸味、鲜味、苦味和涩味上。
图3 不同干燥方式条件下浏阳豆豉的苦味及苦味回味（A）、涩味及涩味回味（B）、鲜味及咸味（C）
Fig.3 Bitterness and aftertaste bitterness (A) and stringency and aftertaste astringency (B) umami and saltiness (C) of douchi obtained with different drying methods
从图3A可以看出，3 种干燥方式处理后豆豉的苦味均有所增大，苦味由大到小的顺序是烘箱烘干＞自然晒制样＞微波烘干，且自然晒制和烘箱烘干样2 种处理方式对苦味的影响很接近，均大于微波烘干这种干燥方式，从苦味的数值上来看，不同干燥方式苦味之间的差异较小，均在0.5 个刻度以内，未经专业培训很难判断其差异。3 种处理方式苦味回味数值在0.15～0.25之间，差异很小。
从图3B可以看出，3 种干燥方式处理后豆豉的涩味均增大，涩味由大到小的顺序是微波烘干＞烘箱烘干＞自然晒制，但从涩味的数值上来看，样品涩味在0.9～1.2之间，三者差异很小。
如图3C所示，以初始样品为参比可见，不同干燥方式处理后，豆豉的咸味明显增大，而鲜味却显著降低。咸味由大到小的顺序是烘箱烘干＞微波烘干＞自然晒制，鲜味由大到小的顺序是自然晒制＞烘箱烘干＞微波烘干。在咸味方面，自然晒制、烘箱烘干、微波烘干样品咸味值在1.9～2.2之间，三者差异很小，在鲜味上，自然晒制、烘箱烘干2 种处理方式豆豉鲜味降低的程度接近，微波烘干的处理方式导致豆豉鲜味明显低于自然晒制和烘箱烘干处理的样品。
图4 豆豉不同干燥方式的主成分分析图
Fig.4 PCA chart for douchi obtained with different drying methods
表4 味觉指标贡献值
Table4 Contribution rates of taste properties
由图4、表4可见，第1主分贡献率为91.67%，第2主成分贡献率为8.09%，两个主成分累积区分贡献率为99.77%，基于所有味觉指标值，将其进行聚类分析，结合表2可知，干燥后的豆豉与初始样品差异很大，且差异主要体现在第1主成分上，即咸味、鲜味和涩味。
3 种干燥方式后的豆豉味道有差异，其中自然晒制和烘箱烘干2 种处理后豆豉的味道较接近，他们与微波烘干处理方式的差异主要表现在第2主成分上，即鲜味、苦味和咸味。
通过SPME结合GC-MS联用技术对3 种不同干燥方式处理的浏阳豆豉成品进行挥发性成分分析，4 个样品共鉴定出82 种挥发性成分，其中醇类7 种、醛类9 种、酮类2 种、酸类7 种、酯类17 种、酚类2 种、烃类9 种、杂环类化合物29 种。不同干燥方式鉴定出的挥发性成分相对含量差异显著，分别为15、31、33、22种。经烘箱烘干的豆豉成品中鉴定出的挥发性成分最多，自然晒制、微波烘干次之。自然晒制的豆豉成品中酯类物质相对含量最高、烘箱烘干的豆豉成品中杂环类化合物相对含量最高、微波烘干的豆豉成品中酸类物质相对含量最高，风味各有不同。通过电子舌测定结果来看自然晒制和烘
干味道接近，2 种方式与微波干燥差异体现在第2主成分上，即鲜味、苦味、咸味的有一定的差别，至于何种干燥方式是浏阳豆豉的最佳处理方式，要结合最终产品才能进一步确定。
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Comparison of the Effects of Three Different Drying Methods on the Quality of Liuyang Douchi as Analyzed by Electronic Tongue and SPME-GC-MS
XIE Jing
1,2, JIANG Liwen
1,2,*, TU Bin
1,2, CHEN Miaofen
1,3, LIAO Luyan
1, LIU Deming
1,3, ZHOU Hui
1
(1. College of Food Science and Technology, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China; 2. Hunan Provincial Key Laboratory of Food Science and Biotechnology, Changsha 410128, China; 3. Center of Analytical Service, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China)
Abstract：This study compared the effects of three different drying methods i.e., natural drying, oven drying and microwave drying on the volatile composition of Liuyang douchi. The volatile components were extracted by solid phase microextraction (SPME) and analyzed by electronic tongue and gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). The results showed that douchi samples obtained by the three drying methods exhibited only slight differences in physicochemical parameters. A total of 31, 33, and 22 volatile components were identified from the naturally dried, oven dried, and microwave dried samples, respectively. The main volatile components of naturally dried douchi were tetramethyl pyrazine (24.10%), ethyl-2-methylbutyrate (19.91%), 2-methyl butyric acid (7.82%), 1-butanol, 3-methyl-acetate (7.65%), and 2,3,5-trimethyl pyrazine (7.53%). The main volatile components of oven dried douchi were acetic acid ethyl ester (3.27%), 2,3-butanediol (4.23%), furfuryl methamphetamine (4.23%), 2-(2-methyl propyl)-3,5,6-trimethyl pyrazine (4.13%), and 3-octanone (4.10%). The main volatile components of microwave dried douchi were 3-methyl butyric acid (27.96%), 2,3,5,6-tetramethyl pyrazine (13.28%), 2-methyl butyric acid (10.55%), benzoyl hydrazine (10.33%), and 2,3,5-trimethyl pyrazine (6.28%). The tastes of the three douchi samples were different, and the naturally dried and oven dried samples had similar taste properties, differing from the microwave dried douchi mainly in terms of the second principal component, umami, bitterness and saltiness.
Key words：Liuyang douchi; natural drying; oven drying; microwave drying; volatile components; electronic tongue
DOI：10.7506/spkx1002-6630-201622013
中图分类号：TS201.3
文献标志码：A
文章编号：1002-6630（2016）22-0092-07
引文格式：
谢靓, 蒋立文, 涂彬, 等. 电子舌-固相微萃取-气相色谱-质谱联用比较3 种不同干燥方式对浏阳豆豉品质影响[J]. 食品科学, 2016, 37(22): 92-98. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201622013. http://www.spkx.net.cn
XIE Jing, JIANG Liwen, TU Bin, et al. Comparison of the effects of three different drying methods on the quality of Liuyang douchi as analyzed by electronic tongue and SPME-GC-MS[J]. Food Science, 2016, 37(22): 92-98. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-201622013. http://www.spkx.net.cn
收稿日期：2016-05-03
基金项目：国家自然科学基金面上项目（31571819）
作者简介：谢靓（1991—），女，硕士研究生，研究方向为食品生物技术。E-mail：1595255945@qq.com
*通信作者：蒋立文（1968—），男，教授，博士，研究方向为食品生物技术。E-mail：1024305380@qq.com