GUO Shuntang, XU Jingting. Research progress on soy food flavor[J]. Journal of Food Science and Technology, 2025,43(2):1-10.
食品风味分为香气、香味和滋味。经鼻腔直接闻到的是香气;食物经吞咽后,气味再进入鼻腔所感觉到的为香味;通过咀嚼感受到的为滋味,是食物成分作用于味蕾而被大脑感知的电化学反应[1]。实际上,与嗅觉相关的挥发性化合物与香气或香味有关,而与味觉相关的主要是非挥发性化合物[2]。人们对某一食品的印象,往往是基于其香气来判断的,这是因为挥发物无须直接接触便可被快速感知,所以比较与香气和嗅觉相关的挥发性化合物,则成了评价该食品品质或喜好度的重要指标[3]。
大豆食品是具有代表性的中华传统食品,自古以来就是老百姓重要的蛋白质来源和营养保障。大豆食品产业是我国食品产业的重要组成部分,目前产值超过千亿元[4]。经两千多年的传承,大豆食品及其衍生品种类十分丰富,包括豆腐、豆乳、腐竹等非发酵大豆食品,也包括豆酱、豆豉、酱油等发酵的大豆食品或调味品。在这些大豆食品中,来自大豆本身成分的风味往往不受消费者欢迎,被称为“异味”,需要在加工过程中去除,如豆奶、豆奶粉、大豆蛋白等;而发酵类产品由于菌种或微生物的发酵作用往往产生一些宜人的风味,如脂香、酱香等成分,从而为产品带来了调味增香功能和新用途。因此,了解大豆食品风味及其形成机理,控制风味特征的形成过程对优质大豆食品的开发十分重要。本文围绕近年来笔者团队研究成果并结合国内外文献综述了我国传统大豆食品的非发酵食品和发酵豆制品的风味(香气)及其形成机理的研究进展,介绍了代表性大豆食品的风味特征及其影响因素,以期对行业在传统大豆食品风味品质调控、稳定化生产等方面起到一定的指导作用。
迄今为止,国内外研究者已从大豆、豆乳、大豆蛋白、豆腐等非发酵产品中鉴定出300多种挥发性风味成分,包含醛、醇、酮、呋喃、酸、酯、吡嗪、烷、硫化合物等[5];从豆豉、豆酱等发酵大豆食品产品也鉴定出200多种挥发性风味成分,其中也涵盖酯、醛、醇、酮、呋喃、吡嗪、烷、硫化合物等[6]。但在不同的大豆产品中,对其风味起到重要贡献的挥发性成分往往存在显著差异。举例来说,醛、醇是对豆乳风味起重要作用的主要成分[7];醇和酸则是影响豆酱风味的关键所在[8];酯和醛在豆豉的风味形成中贡献突出[9]。这表明,不同大豆食品不仅含有大豆本身自带的风味物质,还因加工过程的不同形成了各自独特的风味,彼此之间风味表现出明显差异。
影响食品风味的关键因素不仅取决于风味物质的含量,更取决于风味物质的阈值。在分析检测到的挥发性成分中,并非所有的成分都对大豆食品风味有着重要影响:有的风味物质含量虽高,但由于阈值高,对该食品的风味贡献并不突出;相反,对于一些阈值较低的物质,即使含量不高,却可能在大豆食品的风味构成中发挥着关键作用。而对于阈值低却含量高的物质,往往则发挥着决定性作用。例如,己醛具有青草气味(阈值4.5 μg/L),1-辛烯-3-醇呈现蘑菇味(阈值1.5 μg/L),因此它们都是大豆食品的关键风味成分。因此,要建立大豆食品的风味有效控制路径,既要明确风味化合物种类、含量,还要明确其在相应食品体系中的阈值。
非发酵大豆食品主要包括豆乳、豆腐、腐竹、大豆蛋白等,其中以豆乳的风味最具有代表性。依据现有的研究结果,至今豆乳中已被鉴定的风味物质有70种以上[10-12],其中多数为醛类、醇类、酮类,还有少量酯类、酸类、酚类、呋喃类、吡啶类、噻唑类、硫化物等。采用动态顶空稀释分析法(DHDA)和气质-嗅探联用法(GC-O-MS)对豆乳风味物质相关研究表明,主要的风味物质包括己醛、己醇、(E)-2-辛烯醛、3-甲基丁醛、冰乙酸、(E)-2-壬烯醛、(E)-2-己烯醛、壬醛、1-辛烯-3-醇、苯甲醛、(E,E)-2,4-癸二烯醛等化合物,这些物质能够基本代表豆乳的整体风味[13-14]。其中,己醛、(E)-2-己烯醛、1-辛烯-3-醇等主要表现为“生味”“青草味”,被认为是呈豆腥味的物质;而(E)-2-辛烯醛、3-甲基丁醛等主要表现为“甜香味”,赋予产品豆香味。在日常生活中,生豆乳往往具有明显的豆腥味,而经煮制后的熟豆乳则更多呈现出豆香味,那么在这一过程中,是何因素导致豆乳风味发生了变化?
大量研究表明,豆乳风味物质是由大豆中的脂肪酸、蛋白质、糖类等风味前体物质在浸泡、磨浆、加热等一系列豆乳加工过程中发生化学反应或相互作用而形成的产物。其中,多数豆乳风味物质都是由大豆中的亚油酸、亚麻酸等多不饱和脂肪酸,经脂肪氧化酶(lipoxygenase,LOX)和脂肪酸氢过氧化物裂解酶催化后生成的短链化合物[15]。LOX有LOX1、LOX2、LOX3三种同工酶,对风味物质生成所起作用由大到小依次为LOX2、LOX1、LOX3,其中,LOX2的最适温度约为30 ℃[16]。己醛、己烯醛等许多豆腥味成分正是通过这一途径产生的[10]。实际上,LOX引起的酶促反应在大豆籽粒生长和储存期间就一直在缓慢进行,当大豆在浸泡、磨浆时,酶促反应加速,己醛等豆腥味物质随之大量产生,其原因可能与蛋白质水合、分散程度及脂肪氧化酶活性的增强有关[17]。而在随后的加热过程中,随着温度升高,LOX逐渐失活,豆腥味成分的生成量逐渐减少;与此同时,热蒸发作用使豆腥味物质在豆乳整体风味的占比不断降低,豆香味逐步占据主导,豆乳风味从“生”变“香”[1]。此外,加热过程还能促进豆乳中糖类、氨基酸、脂肪酸的进一步降解,从而导致更多风味物质的生成或浓度的增加。例如,α-氨基酸在热降解过程中会发生脱酰胺反应,释放大量氨基,而这些氨基正是美拉德反应形成的一些含氮杂环化合物风味物质(如吡嗪、吡啶、吡咯)的氮素来源[18]。豆乳风味物质生成后,还会与豆乳中的蛋白质、油脂等其他成分发生相互作用,进而间接影响豆乳的整体风味。例如,醛类、酮类物质能与大豆蛋白发生可逆结合而形成一个动态平衡体系,从而抑制此类风味物质的挥发[19]。有些小分子风味物质还能与大豆蛋白的末端氨基和羧基牢固结合而形成复杂化合物。此外,油脂能够吸收并溶解脂溶性的风味物质[20],导致此类物质释放或游离浓度减少。所以说,豆乳风味的形成是一个涉及多物质、多环节、多反应且各因素相互影响的复杂过程,从原料中的风味前体物质,到加工过程中的酶促反应、热反应,再到风味物质与其他成分的相互作用,每一步都紧密相连,共同塑造了豆乳独特的风味面貌。
发酵大豆食品是借助微生物代谢作用形成的一类特色食品,我国典型的四大传统发酵大豆产品分别是豆豉、豆酱、腐乳和酱油。在微生物产生的酶系作用下,大豆原料中的蛋白质、碳水化合物、脂质等大分子物质,在发酵过程中被逐步分解转化为肽、氨基酸、糖和脂肪酸,从而极大地改变了产品的口感、质地和营养成分状态更产生了大量具有调味功能的风味成分[21]。所以,与豆乳、豆腐等非发酵食品不同,发酵后的大豆豆腥味基本不再明显,而对其风味起主导作用是经微生物作用后形成的独特风味,像豆酱特有的酱香味,豆豉的豉香味等。而且,不同的发酵食品由于工艺和微生物的差异,风味也各有独特之处。比如,豆酱的特征风味主要来源于乙基愈创木酚、三甲基吡嗪和异戊酸[8];豆豉的特征风味之一为2-甲基丁酸乙酯带来的果香味[9]。
对于同一种发酵食品,使用的微生物菌种和制作工艺不同往往导致产品风味呈现较大的差异。以豆豉为例,因使用菌种不同将其分为曲霉型豆豉、毛霉型豆豉、细菌型豆豉和根霉型豆豉四大类。例如我国典型的毛霉型豆豉——永川豆豉,其加工工艺主要包括浸泡、蒸煮、制曲、洗曲和后发酵5个环节,制作周期长(30～35 d),在前制曲阶段选取毛霉属为发酵菌种,经发酵,洗曲后在15～20 ℃的温度下进行后发酵并获得产品[22];其关键性风味化合物包括2,3-丁二酮、二甲基三硫化物、乙酰吡嗪、3-甲基戊酸、4-甲基戊酸、2-甲氧基苯酚、γ-壬内酯、丁香酚和苯乙酸等[23]。而细菌型豆豉最典型的代表是纳豆,纳豆的加工流程仅为浸泡、蒸煮和发酵,制作周期也相对较短(2～5 d),参与发酵的微生物为枯草芽孢杆菌。纳豆的特征性关键风味化合物主要为吡嗪类物质,如2,5-二甲基吡嗪、2,3,5-三甲基吡嗪、2,3,5,6-四甲基吡嗪和2,3,5-甲基-6-乙基吡嗪等[24]。
在发酵大豆食品中,微生物发酵过程中释放出各种酶,形成复杂的酶系,包括蛋白酶、肽酶、脂肪酶、纤维素酶、淀粉酶等。这些酶将原料中的蛋白质、脂肪、碳水化合物等分解成肽、氨基酸、脂肪酸、糖等风味前体物质,在后发酵期间这些前体物质经一系列的微生物代谢和生化反应,进而形成发酵食品的各种风味。研究发现,发酵大豆食品中的74种芳香化合物与58属微生物之间存在正相关关系。例如,3-辛酮(C8H16O)是一类具有强烈蘑菇和草木风味的化合物,在多种传统发酵大豆食品均可被鉴定出来。芽孢杆菌属、假丝酵母属、棒状杆菌属、米勒酵母属、毕赤酵母属、魏斯氏菌属等多种微生物与3-辛酮的产生呈正相关;再比如,芽孢杆菌是传统发酵大豆食品中常见的细菌属,它与乙酸、丁酸、2-甲基丁酸、2-甲基丁醛、3-甲基丁酸、庚醛、己醛、壬醛、苯甲醛、丁酸丁酯、丁酸丙酯、1-辛烯-3-醇、3-辛酮、辛醛、2,3,5,6-四甲基吡嗪、2-甲氧基苯酚等多种香气化合物呈正相关[25]。正是因为发酵大豆食品的整个生产过程是由多种微生物共同完成的,所以微生物的多样性分布及其在发酵过程中的演替对发酵起着至关重要的作用,这也是影响和决定产品风味的核心因素。
对于同一类大豆食品,原料、加工工艺及条件、贮藏方式都可能导致产品风味产生差异。下面以豆乳为代表,从原料、工艺到贮藏过程进行逐步分析,从各个角度阐释引起大豆食品风味差异的原因。
大豆品种及生长环境是影响豆乳风味的重要因素。豆乳风味成分是由大豆中的亚油酸、亚麻酸等不饱和脂肪酸,经脂肪氧化酶催化降解而形成的[15]。所以大豆原料中的亚油酸及亚麻酸的含量、脂氧合酶的有无或活性水平,与豆乳中风味物质的含量、整体感知强度呈显著正相关[26]。采用缺失LOX的大豆品种加工豆乳,经检测发现己醛、己醇、2-正戊基呋喃、1-辛烯-3-酮和1-辛烯-3-醇等风味化合物的含量均低于常规品种制备的豆乳[27]。在生长环境方面,相关学者曾在美国俄亥俄州的2个地区(Columbus 和Lakeview)分别种植了5个大豆品种,将各品种加工成豆乳并分析了豆乳中的9种风味化合物(庚烷、丙醛、乙醇、庚醛、己醛、2-己烯醛、庚醇、2-庚醛、1-辛烯-3-醇),结果发现用不同品种和不同生长地区大豆制备豆乳的9种风味化合物总含量存在显著差异,相同产地的大豆,由于生长环境相同,豆乳的风味品质较为相似,但产地不同时,其风味表现出明显的差异性[28]。
我国大豆种植面积广泛,本团队分别选择了安徽淮北(10个)、东北吉林(吉育系列、GY系列、吉系列等共47个)、北京(10个)3个地区共67个大豆品种,分别比较了这67个大豆的基础理化指标和加工豆乳风味特性,确定了可影响豆乳风味的主要大豆理化指标分别为蛋白质、脂肪、钙、硬脂酸、软脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸含量[29]。对上述理化指标进行聚类分析,67个大豆品种的豆乳风味特征分为3类,主成分分析结果显示,整体风味特征系数较大,风味浓厚为一类(Ⅰ);豆乳风味较淡为一类(Ⅱ);还有一类(Ⅲ)介于两者之间。将大豆品种按照种植地区(安徽、北京、东北)分布进行分析,结果表明:安徽品种在第Ⅱ类大豆区间有较高的分布密度,即该地区大豆的加工豆乳具有较为柔和的风味特性;北京地区的品种中有2个位于第Ⅰ类区间、8个在第Ⅱ类区间;而东北地区的47个大豆品种在第Ⅲ类大豆品种区间的分布密度最高,表明该地区大豆的加工豆乳具有较高的风味强度。由此可见,不同地区的大豆品种制备豆乳的风味特性在整体上呈现一定的差异性,而这种差异性可能与这3个地区所处的地理纬度(即大豆的种植环境)不同有关。对不同大豆进行理化指标比较,发现具有较高蛋白质、饱和脂肪酸含量和较低不饱和脂肪酸含量的大豆品种制备的豆乳具有较柔和的风味强度。其中,处于第Ⅲ类的东北吉育、GY、吉3个系列品种的主要理化指标其含量范围较为相似(特别是脂肪酸含量差异较小);但分别位于第Ⅲ类和第Ⅱ类的吉育系列的理化成分含量表现显著的区别。由此也进一步说明:同一地区、不同系列的大豆品种若具有相似的豆乳风味特性,其理化成分含量范围也较为接近。同一地区、同一系列的大豆品种若具有不同的豆乳风味特性,其理化成分含量范围也有显著区别。不同地区、不同系列的大豆品种若具有相似的豆乳风味特性,虽然蛋白质、脂肪、钙含量有一定的差异,但由于脂肪酸含量较为接近,也表现出较为相似的风味[30]。也就是说,大豆品种理化指标,特别是脂肪酸含量对豆乳风味特性起着决定性的作用,而大豆理化指标含量呈现差异性,不仅仅是因为品种基因型之间的差异,更包括了大豆的种植环境(温度、光照、土壤成分等)对这些成分的影响[31]。
2.2.1 制浆方式对豆乳风味的影响
我国传统的豆乳加工方式以生浆法制浆和熟浆法制浆为主。生浆法是指对浸泡充分的大豆加水磨浆,将磨好的豆糊过滤除渣得到生豆乳,再通过加热煮浆得到熟豆乳的方法。熟浆法则是先把浸泡充分的大豆加水磨成豆糊,再升温将豆糊煮熟,最后对豆糊过滤除渣得到熟豆乳的方法。比较生浆法和熟浆法豆乳的风味,从感官上来看,生浆法豆乳的青草味和甜香味得分与熟浆法持平,但生浆法豆乳的豆腥味、豆香味、油脂氧化味高于熟浆法,而熟浆法豆乳的谷物味高于生浆法。对二者风味进行分析也能确定,熟豆乳中的豆腥味成分,像3-甲基丁醛、己醛、(E)-2-己烯醛、己醇、壬醛等明显减少,且豆香味成分关键化合物成分壬醛、1-辛烯-3-醇在两种制浆法豆乳中存在显著性差异,其他风味化合物不存在显著性差异。总体上熟浆法较生浆法的豆乳风味整体要更好,品质也更出色[32]。
2.2.2 原料预处理条件与豆乳风味的变化
虽然加工工艺会造成豆乳风味的差异,但无论生浆法还是熟浆法均会产生较为浓重的青草味、蘑菇味等豆腥味。西方消费者对豆腥味十分敏感[28],许多学者研究通过热处理法或物理、化学、生物等钝化酶活的加工方法来抑制豆腥味成分的生成[18,30],其中“康奈尔”法和“伊利诺伊”法是目前西方国家生产的豆乳普遍采用的方法[33],该方法主要是采用高温短时热烫(80 ℃以上)以钝化脂肪氧化酶实现无腥味豆乳的加工。研究发现,大豆经70～100 ℃的热烫处理能够显著降低豆乳中己醛等豆腥味成分的含量,且热烫温度越高,所需时间也越短[13,34]。另外,磨浆温度也是影响豆腥味的重要因素,将浸泡后的大豆分别在常温和80 ℃条件下碾磨,结果表明,80 ℃碾磨制备豆乳中的己醛含量仅为常温下碾磨的8.4%[35]。也有研究指出,低温磨浆也能够降低氢过氧化物(风味前体物质)和油脂衍生的豆腥味成分含量,但其降低效果不如热磨浆显著[36]。若在热烫后再在对应温度下进行热磨浆处理,与普通生浆法工艺(对照)相比,60 ℃时会显著提高豆腥味成分的气味活度值(odor activity value,OAV),但随着温度上升,豆腥味OAV逐渐下降,80 ℃时已低于对照,100 ℃时仅为对照的40.2%;而对于豆香味成分的OAV,温度在80 ℃以下时与对照差异不显著;当温度高于80 ℃时,此值呈迅速降低趋势。OAV比值(豆香味成分/豆腥味成分)反映了豆香味在产品风味中强度,其比值越高表明豆乳整体的风味品质越好。研究发现,当处理温度为60 ℃时,OAV比值低于对照,随着处理温度的升高,OAV比值逐渐增大,90 ℃时达到最大值(约为对照的1.1倍),表明此处理获得的豆乳风味品质最佳,若继续升高温度,此比值不再有显著的变化。可见,漂烫和磨浆温度对豆乳中的豆腥味成分有重要抑制效果,当温度≥70 ℃时就能显著改善豆乳的风味品质;温度≥80 ℃时能够显著降低豆腥味,且温度越高豆腥味强度越小;温度≥90 ℃时,则会造成豆香味的明显损失,反而不利于豆乳风味的保持[37]。在上述热处理基础上,采用隔氧磨浆也能起到很好地去豆腥味效果[38]。
2.2.3 煮浆温度与豆乳风味的生成
煮浆是豆乳加工的重要环节,对豆乳的风味品质起着决定作用。目前常用的煮浆方式包括常压煮浆,微压煮浆等。相关研究表明,提高煮浆温度能够加速脂肪氧化酶失活,减少酶促反应诱导豆腥味成分的生成[39],例如经143 ℃、60 s处理的豆乳具有较好的感官品质,而经UHT杀菌的豆乳有较强的甜香味。但过度的热处理也会导致风味物质的挥发,或使氨基酸降解而产生不良风味,甚至产生蒸煮味[40]。本团队研究发现,以95 ℃常压煮浆为对照,当煮浆温度在110 ℃时(保持10 min),豆乳中的豆腥味成分,特别是己醛含量显著降低;(E,E)-2,4-癸二烯醛在110 ℃时会显著增加且此后变化不明显;(E)-2-己烯醛的变化趋势与1-辛烯-3-醇类似,在95～120 ℃的煮浆温度范围内并无显著差异,但升至130 ℃时降至95 ℃的61.3%;而己醇的含量在不同煮浆温度条件下差异性不大。对于豆香味成分而言,壬醛和(E)-2-辛烯醛类似,在110 ℃时其含量比对照有所下降,再升温变化不明显,继续升至130 ℃时含量又有小幅度的下降;(E)-2-壬烯醛的含量在95～120 ℃内OAV无显著差异,130 ℃时其含量降至对照的91.9%。总体来说,提高煮浆温度可导致豆香味成分和豆腥味成分含量均呈现不同程度的降低趋势,且豆腥味成分的下降程度比豆香味更大。因此,相比豆香味成分,提高煮浆温度对豆腥味成分的降低效果更为显著,这有助于调节豆乳风味成分的比例。但煮浆温度不宜过高,过高的温度使豆香味也随之下降,会增加豆乳的蒸煮味,不利于产品风味的改善。通常情况下,110 ℃上下的微压煮浆便可获得豆香味更为突出的优良豆乳产品[41]。
2.2.4 添加环糊精对豆乳风味的改善作用
环糊精是一种常见的风味掩盖剂,主要有α-、β-和γ- 3种结构,其中食品加工中常用的是β-环糊精。环糊精能与风味化合物分子形成复合物,并与食品中的水分子形成释放-捕捉平衡体系,进而调节食品风味[42]。据报道,环糊精能捕捉大豆制品中的低分子量风味物质,因而有利于豆腥味的降低。在煮熟的豆乳中添加0.50%α-环糊精或γ-环糊精会导致己醛、己醇、戊醛、庚醛、苯甲醛、1-辛烯-3-醇等豆腥味物质的含量显著降低[43]。本团队研究发现,添加β-环糊精能够显著降低豆乳体系中关键性风味物质的含量,在豆乳加热至60 ℃阶段时添加≥0.50%的β-环糊精,所得豆乳中己醛、己醇、1-辛烯-3-醇等关键性豆腥味成分含量显著降低(P<0.05),但同时(E)-2-辛烯醛这种豆香成分的含量也有所损失。豆乳豆腥味、蘑菇味和甜香味的感官评价结果也呈现类似的趋势。但是,当添加0.75% β-环糊精时,所得豆乳的整体风味品质都好于其他添加量的效果,即能获得最佳的豆乳风味品质改善效果[44]。
β-环糊精是由7个葡萄糖单元以α-1,4-糖苷键连接而成的环状结构的碳水化合物,其中,葡萄糖的主要和次级羟基基团在结构外侧,使其外侧具有亲水性,而碳架和氧原子在结构内侧,由此形成一个疏水性的腔体结构[45-46]。该腔体能够容纳约一个烷烃链的5～6个亚甲基基团[45],由此可推测,相比8碳以上的化合物,6碳化合物与β-环糊精的腔体更为匹配,易被优先捕获,且能形成稳定的内容复合物。这或许能为添加β-环糊精(尤其是在煮浆后添加)对己醛、己醇等风味成分含量的降低程度高于1-辛烯-3-醇、(E)-2-辛烯醛、(E)-2-壬烯醛等风味成分提供一定的科学解释。
随着灌装和包装技术的进步,豆乳产品的包装形式日益多样化,包括短保质期简易包装产品、灌装后二次巴氏杀菌产品、超高温灭菌和UHT常温长保质期产品[47]。其中,UHT等杀菌常温长保豆乳的储藏期可高达1年左右。包装豆乳产品风味变化被生产商广为关注,研究发现,豆乳总挥发物的峰面积均会随储藏时间的推移而减少。当在4 ℃下储存7 d后,豆乳中大多数豆腥味化合物的浓度降低[43],尤其在储藏6周后,22 ℃和4 ℃储藏条件下的豆乳总挥发物显著减少;但是38 ℃储藏时的豆乳样品其总挥发物在储藏12周后峰面积反而有所增加[48],而引起风味化合物含量增加的原因,可能是在较高的储藏温度下,豆乳体系中发生的美拉德反应产生了醛、醇、呋喃等化合物[47]。其中对于己醛这一最主要的挥发性物质来说,其含量呈波动式变化,可能是由于豆乳中的油脂在贮藏期间仍在发生部分氧化,而引起脂质发生氧化反应的原因可能与包装内有残存的氧和/或水溶解氧的渗透性等因素有关[48]。但可以确定的是,在较高温度下引起的脂肪氧化反应显然不利于豆乳风味品质的稳定。因此,可以说,豆乳储藏期间引起的一系列不良风味产生的原因是氧化反应。
豆腐是将豆乳经凝固剂凝固而形成的半固体类产品[49]。豆腐的风味一方面来自豆浆固有的风味化合物,另一方面,由于凝固剂的添加引起风味成分与凝固剂、蛋白的相互作用,从而改变了风味成分的挥发性。在传统的豆腐加工中,除了大规模豆腐生产中采用蒸汽直接加热法制备豆浆外,还有采用直火加热法制备“柴锅豆腐”的做法。2种豆腐均存在豆腥味、酸味、青草味、甜香味、豆香味,其中直火法豆腐的豆香味、甜香味和酸味高于蒸汽法豆腐,尤其是豆香味强度评分是蒸汽法豆腐的2倍,二者之间存在显著性差异。这表明直火豆腐的风味更浓郁;通过GC-MS分析,从直火和蒸汽加热豆腐中分别鉴定出32种和27种化合物,其中直火法豆腐中苯环类化合物占总化合物的比例最高,特别是邻二甲苯、间二甲苯和乙苯含量占整体风味的80%以上。此外,直火法豆腐的酸类成分要明显高于蒸汽豆腐。而且甲苯、3-羟基丁醛、苯甲酸甲酯、苯并呋喃为直火式豆腐所特有的呈香化合物,这或许正是直火法比蒸汽法豆香味和甜香味更浓郁的原因[50]。
曲霉型豆豉在我国普及面广,产量大,是我国豆豉的典型代表。阳江豆豉更是其中的佼佼者,占我国豆豉产品市场40%的份额[4]。阳江豆豉的加工过程一般包括原料预处理、制曲、洗曲、后发酵、发酵结束这五个阶段。从风味组分上来看,在整个发酵过程中,共检测出83种挥发性香气成分,包括20种醇、12种醛、8种酮、7种烷烃、2种烯烃、15种酯、8种苯衍生物、1种酸、6种酚、2种呋喃(酮)和2个杂环化合物。在前发酵阶段,豆豉的风味主要来自大豆的1-己醇、1-辛烯-3-醇、壬醛等醇类和醛类物质,但随着发酵的进行,2-甲基丁酸乙酯、邻甲氧基苯酚、3-辛酮等酯类、酮类和酚类物质的含量迅速上升,成为发酵后期的重要风味化合物;且后发酵阶段随着风味组分数量的增多和浓度的增加,其整体风味组成呈现明显的差异,这表明豆豉的特征风味主要是在发酵后期形成[51]。决定豆豉风味的关键性挥发性物质共17种,分别为:2-甲基丁酸乙酯、3-辛酮、1-辛烯-3-酮、1-辛烯-3-醇、己醇、3-辛醇、苯乙醇、癸醛、壬醛、(E)-2-壬烯醛、苯乙醛、苯甲酸乙酯、苯乙酸乙酯、乙酸、2-甲氧基苯酚、4-乙基苯酚和苯酚,这些物质呈现出较强烈的果香味、蘑菇味、泥土味、花香、豆腥味、果香味、烟熏味、脂肪味、酸味等,可以认为是豆豉重要的呈味物质。阳江豆豉的风味与体系内微生物菌群的类型密切相关:假丝酵母菌属、 柯达酵母属、米勒酵母和横梗霉属与多种关键香气活性化合物呈显著正相关,发酵后期假丝酵母菌属、柯达酵母属、米勒酵母占据主导地位,尤其是与酯类、醇类物质呈极显著正相关,曲霉属和毛孢菌属则与香气活性化合物呈负相关。丰富多样的微生物种类对阳江豆豉的特色风味形成起到了重要贡献作用[52]。
乳酸菌发酵豆乳是以豆乳为原料经乳酸菌发酵后制得的一类新型植物基食品[53]。其风味物质主要有2,3-丁二酮、2,3-戊二酮、3-己酮、2-庚酮、2-壬酮、乙醛、戊醛、糠醛、己酸、丁酸乙酯、2-戊基呋喃等,这些挥发性物质基本代表了发酵酸豆乳的整体风味[54]。其形成途径主要包括乳酸发酵、乳酸代谢及柠檬酸代谢、脂质分解、蛋白质的水解及氨基酸的代谢[55]。然而在实际加工中,豆乳经过乳酸菌发酵后通常还需经杀菌处理以延长保质期并保持品质稳定,但豆乳乳酸菌在发酵过程中会产生酸臭味和腐败味,而且这种腐败气味在热杀菌后异常强烈,严重影响了产品的感官品质,大大降低了市场接受度。研究发现,丁酸和3-甲基丁酸是乳酸菌发酵豆乳产生酸臭味的核心物质,且豆乳乳酸菌发酵产生的酸臭味与菌种有关;对热杀菌乳酸菌发酵豆乳中共鉴定出44中风味化合物,除去一种呈现谷物香气的化合物未被定性外,风味物质以醇、醛、酮类为主,其次为酸和呋喃类物质、酯类、硫化物和吡喃酮类物质含量最少。热杀菌后发酵豆乳的关键性风味物质为1-辛烯-3-醇、2,3-丁二酮、2,3-戊二酮、己醇、己醛、 (E)-2-庚烯醛、(E)-2-辛烯醛、苯甲醛、乙酸和2-甲基四氢噻吩-3-酮,其中2-甲基四氢噻吩-3-酮是导致体系产生腐败味的核心物质[56]。而通过调控豆乳中糖类物质的组成比例能够抑制2-甲基四氢噻吩-3-酮的产生,进而实现具有良好风味植物乳基酸豆乳的加工生产[57]。
大豆食品种类繁多,风味各具特色。近年来的研究已明确了关键风味物质及其形成途径,在风味成分鉴定、加工工艺对风味的影响等方面取得了较大进展,为未来大豆食品的风味调控提供了重要的科学依据。然而,大豆食品风味形成的机制复杂,涉及多种成分的相互作用以及加工过程中的物理化学反应,风味控制途径和有效的方法仍需进一步深入研究。未来,应重点研究异味的高效率去除方法,研究风味定向生成控制技术。同时,结合消费者对健康、营养和个性化口味的追求,开发具有地域特色、多样化且符合现代饮食趋势的大豆食品。此外,加强食品科学、化学、生物学及工程学等多学科交叉合作,推动风味研究成果在实际生产中的高效转化与应用,提升大豆食品的品质和市场竞争力,满足消费者日益增长的需求,推动大豆食品产业的可持续发展。
[1] 吕艳春. 豆乳风味平衡体系变化规律的研究[D]. 北京:中国农业大学, 2011.LÜ Y C. Study on the equilibrium change of beany flavors and non-beany flavor in soymilk[D]. Beijing: China Agricultural University, 2011.
[2] GUICHARD E, BARBA C, THOMAS-DANGUIN T, et al. Multivariate statistical analysis and odor-taste network to reveal odor-taste associations[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2020, 68(38): 10318-10328.
[3] YI C P, ZHU H, YANG R H, et al. Links between microbial compositions and volatile profiles of rice noodle fermentation liquid evaluated by 16S rRNA sequencing and GC-MS[J]. LWT-Food Science and Technology, 2020, 118:108774.
[4] 郭顺堂, 徐婧婷. 我国大豆食品产业发展现状及存在的问题[J]. 食品科学技术学报, 2023, 41(3): 1-8.GUO S T, XU J T. Development status and existing problems of soybean food industry in China[J]. Journal of Food Science and Technology, 2023, 41(3): 1-8.
[5] 冯笑笑. 豆浆关键挥发性异味成分的形成机制及加工工艺对豆浆风味影响的研究[D]. 无锡:江南大学,2021.FENG X X. Study on the formation mechanism of key off-flavor compounds and the effect of processing on soymilk flavor[D]. Wuxi: Jiangnan University, 2021.
[6] DING Y B, LI X Y, KAN J A Q. Isolation and identification of flavor peptides from Douchi (traditional Chinese soybean food) [J]. International Journal of Food Properties, 2017(S2): 1982-1994.
[7] 田其英. 基于多元模拟体系的豆浆挥发性成分形成机理研究[D]. 无锡:江南大学, 2021.TIAN Q Y. Study on formation mechanism of volatile components in soymilk based on multiple simulation system[D]. Wuxi: Jiangnan University, 2021.
[8] PENG X, LI X, SHI X, et al. Evaluation of the aroma quality of Chinese traditional soy paste during storage based on principal component analysis[J]. Food Chemistry, 2014, 151: 532-538.
[9] YANG L, YANG H L, TU Z C, et al.High-throughput sequencing of microbial community diversity and dyna-mics during Douchi fermentation[J]. PLoS One, 2016, 11(12): e0168166.
[10] ACHOURI A, BOYE J I, ZAMANI Y. Identification of volatile compounds in soymilk using solid-phase microextraction-gas chromatography[J]. Food Chemistry, 2006, 99(4): 759-766.
[11] KANEKO S, KUMAZAWA K, NISHIMURA O. Studies on the key aroma compounds in soy milk made from three different soybean cultivars[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2011, 59(22): 12204-12209.
[12] ZHOU Q, CADWALLADER K R. Effect of flavor compound chemical structure and environmental relative humidity on the binding of volatile flavor compounds to dehydrated soy protein isolates[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2006, 54(5):1838-1843.
[13] LV Y C, SONG H L, LI X, ET Al. Influence of blanching and grinding process with hot water on beany and non-beany flavor in soymilk[J]. Journal of Food Science, 2011, 76(1): 20-25.
[14] ZHANG Y, GUO S, LIU Z, ET Al. Off-flavor related volatiles in soymilk as affected by soybean variety, grinding, and heat-processing methods[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2012, 60(30): 7457-7462.
[15] LI Y Q, CHEN Q, LIU X H, et al. Inactivation of soybean lipoxygenase in soymilk by pulsed electric fields[J]. Food Chemistry, 2008, 109(2): 408-414.
[16] FURUTA S, NISHIBA Y, HAJIKA M, et al. DETBA value and hexanal production with the combination of unsaturated fatty acids and extracts prepared from soybean seeds lacking two or three lipoxygenase isozymes [J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 1996, 44(1): 236-239.
[17] HILDEBRAND D F, KITO M. Role of lipoxygenases in soybean seed protein quality[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 1984, 32: 815-819.
[18] SOHN M, HO C T. Ammonia generation during thermal degradation of amino acids[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry,1995, 43(12):3001-3003.
[19] WANG K, ARNTFIELD S D. Binding of carbonyl flavours to canola, pea and wheat proteins using GC/MS approach[J]. Food Chemistry, 2014, 157: 364-372.
[20] HARRISON M, HILLS B P, BAKKER J, et al.Mathematical models of flavor release from liquid emulsions[J]. Journal of Food Science, 1997, 62(4):653-664.
[21] JAYACHANDRAN M, XU B J.An insight into the health benefits of fermented soy products[J]. Food Chemistry, 2019, 271: 362-371.
[22] GAO Y, WANG W, ZHANG H Y, et al.The enhancement of the perception of saltiness by odorants selected from Chinese Douchi in salt solution[J]. Foods, 2022, 11(15): 2260.
[23] WANG S, CHANG Y, LIU B, et al.Characterization of the key aroma-active compounds in Yongchuan Douchi (fermented soybean) by application of the sensomics approach[J]. Molecules, 2021,26(10): 3048.
[24] LIU Y, SU H, SONG H L. Comparison of four extraction methods, SPME, DHS, SAFE, versus SDE, for the analysis of flavor compounds in natto[J]. Food Analytical Methods, 2018,11(2): 343-354.
[25] FENG L, WANG S Q, CHEN H T.Research progress on volatile compounds and microbial metabolism of traditional fermented soybean products in China[J]. Food Bioscience, 2024,61:104558.
[26] YUAN S, CHANG S K C.Selected odor compounds in soymilk as affected by chemical composition and lipoxygenases in five soybean materials[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2007, 55(2): 426-431.
[27] YUAN S H, CHANG S K C. Selected odor compounds in cooked soymilk as affected by soybean materials and direct steam injection[J]. Journal of Food Science, 2007, 72(7): 481-486.
[28] MIN S, YU Y, YOO S, et al. Effect of soybean varieties and growing locations on the flavor of soymilk[J]. Journal of Food Science, 2005, 70(1):1-11.
[29] 李景妍. 不同大豆品种的豆乳加工特性分析及豆乳专用大豆评价方法的建立[D]. 北京:中国农业大学,2012.LI J Y. Soybean milk processing character of different cultivars and establish of soybean milk specific soybean evaluation system[D]. Beijing: China Agricultural University, 2012.
[30] SHI X D, LI J Y, WANG S M, et al. Flavor characte-ristic analysis of soymilk prepared by different soybean cultivars and establishment of evaluation method of soybean cultivars suitable for soymilk processing[J]. Food Chemistry, 2015, 185:422-429.
[31] JAUREGUY L M, RODRIGUEZ F L, ZHANG L L, et al. Planting date and delayed harvest effects on soybean seed composition[J]. Crop Science, 2013, 53(5): 2162-2175.
[32] 李景妍, 郭顺堂, 陈洋. 生浆法和熟浆法加工对豆浆香气及相应豆腐产品特征的差异[J]. 大豆科技, 2012(2): 36-39.LI J Y, GUO S T, CHEN Y. Difference of soybean milk aroma and corresponding tofu product characteristics bet-ween raw pulp processing and cooked pulp processing[J]. Soybean Science &Technology, 2012(2): 36-39.
[33] 彭星云. 乳酸发酵豆乳凝胶质地:不同温度热烫大豆制备豆乳的比较[D]. 北京:中国农业大学,2014.PENG X Y. Texture characteristics of soymilk gels formed by lactic fermentation: a comparison of soymilk prepared by blanching soybeans under different temperatures[D]. Beijing: China Agricultural University, 2014.
[34] 吕艳春, 郭顺堂. 三种方法加工的豆乳的风味特点[J].大豆科学, 2010, 29(3): 494-497.LÜ Y C, GUO S T. Flavor characteristic of soymilk made by three different processing methods[J]. Soybean Science, 2010, 29(3): 494-497.
[35] MIZUTANI T, HASHIMOTO H. Effect of grinding temperature on hydroperoxide and off-flavor contents during soymilk manufacturing process[J]. Journal of Food Science, 2004, 69(3): 112-116.
[36] SUN C X, CADWALLADER K R, KIM H.Comparison of key aroma components between soymilks prepared by cold and hot grinding methods [M]//CADWALLADER K R, CHANG S K C. ACS symposium series: chemistry, texture, and flavor of soy. Washington DC: ACS Publications, 2010, 1059: 361-373.
[37] 施小迪. 豆乳及豆乳发酵液不良风味的形成及改善途径研究[D]. 北京:中国农业大学, 2017.SHI X D. Study on the formation and improving methods for off flavor of soymilk and soymilk fermented liquid[D]. Beijing: China Agricultural University, 2017.
[38] 郭晓菲,郭琪琪,何志刚,等.大豆复水协同隔氧磨浆对脱除豆腥味及提高豆浆综合品质的影响[J].福建农业学报,2020,35(12):1385-1390.GUO X F, GUO Q Q, HE Z G, et al. Beany note reduction and overall quality improvement on soymilk by optimized processing[J]. Fujian Journal of Agricultural Sciences, 2020,35(12):1385-1390.
[39] YUAN S, CHANG S K C, LIU Z S, et al. Elimination of trypsin inhibitor activity and beany flavor in soy milk by consecutive blanching and ultrahigh-temperature (UHT) processing[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2008, 56(17): 7957-7963.
[40] KWOK K C, LIANG H H, NIRANJAN K. Optimizing conditions for thermal processes of soy milk[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2002, 50(17): 4834-4838.
[41] 施小迪, 左锋, 郭顺堂. 微压煮浆对豆乳风味特性的影响[J].农业机械学报, 2017, 48(5): 343-349.SHI X D, ZUO F, GUO S T. Effect of micro-pressure heating on soymilk flavor characteristics[J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2017, 48(5): 343-349.
[42] D MARTIN DEL VALLE E M. Cyclodextrins and their uses: a review[J]. Process Biochemistry, 2004, 39(9): 1033-1046.
[43] SURATMAN L L I, JEON I J, SCHMIDT K A. Ability of cyclodextrins to entrap volatile beany flavor compounds in soymilk[J]. Journal of Food Science, 2004, 69(2): 109-113.
[44] 施小迪,吕艳春,郭顺堂.热处理及β-环糊精添加量对豆乳风味的影响(英文)[J].农业工程学报, 2017, 33(8):293-300.SHI X D, LÜ Y C, GUO S T. Effects of heat treatment and β-cyclodextrin addition on soymilk flavor[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2017, 33(8):293-300.
[45] DAMODARAN S, ARORA A. Off-flavor precursors in soy protein isolate and novel strategies for their removal[J]. Annual Review of Food Science and Technology, 2013, 4: 327-346.
[46] ARORA A, DAMODARAN S. Competitive binding of off-flavor compounds with soy protein and β-cyclodextrin in a ternary system: a model study[J]. Journal of the American Oil Chemists’ Society, 2010, 87(6): 673-679.
[47] KWOK K C, NIRANJAN K.Review: effect of thermal processing on soymilk[J]. International Journal of Food Science &Technology, 1995, 30(3): 263-295.
[48] ACHOURI A, BOYE J I, ZAMANI Y.Changes in soymilk quality as a function of composition and storage[J]. Journal of Food Quality, 2007, 30(5): 731-744.
[49] 徐婧婷, 李木子, 李玥, 等. 浸泡条件对豆乳凝胶性质的影响[J]. 食品科学技术学报, 2022, 40(5): 139-147.XU J T, LI M Z, LI Y, et al. Effect of soaking conditions on properties of soymilk gel[J]. Journal of Food Science and Technology, 2022,40(5):139-147．
[50] 李景妍, 任建华, 郭顺堂. 直火和蒸汽加热方式制备豆乳对豆腐风味的影响[J].大豆科学, 2012, 31(1):108-111.LI J Y, REN J H, GUO S T. Effect of direct-fire and steam-heating in soymilk preparation on flavor of tofu[J]. Soybean Science, 2012, 31(1):108-111.
[51] 赵慧妍. 豆豉发酵核心微生物及对风味形成调控机制的研究[D]. 北京: 中国农业大学, 2023.ZHAO HY. Study on the core microorganisms of Douchi fermentation and the regulation mechanism of flavor formation [D]. Beijing: China Agricultural University, 2011.
[52] ZHAO H, XU J T, WANG R C, et al.Succession and diversity of microbial flora during the fermentation of Douchi and their effects on the formation of characteristic aroma[J]. Foods, 2023,12(2): 329.
[53] 郭顺堂, 徐婧婷. 植物基乳产业的发展趋势与技术创新[J].食品科学技术学报,2024,42(2):1-9.GUO S T, XU J T. Trends and technological innovations in plant-based milk industry[J]．Journal of Food Science and Technology, 2024, 42(2): 1-9．
[54] HARLÉ O, FALENTIN H, NIAY J, et al. Diversity of the metabolic profiles of a broad range of lactic acid bacteria in soy juice fermentation[J]. Food Microbiology, 2020, 89: 103410.
[55] FARAG M A, SALEH H A, EL AHMADY S, et al. Dissecting yogurt: the impact of milk types, probiotics, and selected additives on yogurt quality[J]. Food Reviews International, 2022, 38(S1): 634-650.
[56] HAO Z, ZHANG X, PENG X Y, et al. Identification of the key off-flavor odorants for undesirable spoiled odor in thermally sterilized fermented soymilk[J]. Food Research International 2023, 164: 112407.
[57] 郝正祺. 乳酸菌发酵豆乳不良风味生成及改善途径研究[D]. 北京:中国农业大学, 2023.HAO Z Q. Study on the formation and inhibitory strategies of off-flavors in soymilk with lactic fermentation[D]. Beijing: China Agricultural University, 2023.