豆腐作为中华传统食品,因其营养丰富、美味可口、适合多种烹饪方式而深受人们的喜爱。随着消费者健康饮食理念的提升,豆腐消费量逐年递增,2023年已超过860万吨。但是豆腐在常温贮藏期间极易受到外源微生物作用和自身生化反应等因素的影响而快速发生腐败变质。目前,预包装结合冷藏的方式常被用于延长豆腐的货架期。然而,即使在商业冷链条件下,豆腐仍出现组织形态松散、弹性减弱与风味劣变等品质问题,给企业造成一定经济损失[1]。在传统加工中常使用山梨酸钾、丙酸钙等化学防腐剂。虽有一定的保鲜作用,但其潜在的健康风险越来越受到消费者的排斥。而生物保鲜以其来源广、天然、安全、无毒等特点,受到广泛关注。研究表明,ε-聚赖氨酸、乳酸链球菌素、普鲁兰多糖等生物保鲜剂在抑菌和维持豆制品原有品质方面展现了良好的性能[2-3]。由于成本过高,生物保鲜剂在豆制品工业应用的难度较大。因此,寻找一个天然高效、价格低廉的生物保鲜剂已成为豆制品产业的研究热点。
壳寡糖(chitosan oligosaccharides,COS)是由几丁质或壳聚糖经化学、生物或物理等方法水解得到的一种聚合度小于20、平均分子质量小于3 900 Da的阳离子寡糖。COS具有水溶性好、黏度低、生物降解性能强和安全性高等优点,并且具有抗菌、抗氧化与清除自由基等多种生物活性[4]。2014年国家卫计委批准COS作为新食品原料,其在鲜湿面[5]、冷鲜牛肉[6]与鲈鱼[7]等食品中表现出良好的保鲜效果,有望替代化学防腐剂应用于豆腐保鲜。COS的保鲜作用不仅与其脱乙酰度、聚合度、浓度等内在因素密切相关,而且显著受溶液pH的影响[8-9]。LI等[8]研究发现,较低的pH值可显著增强COS的抑菌活性,相比于pH 7.0,COS在pH 6.0时对金黄色葡萄球菌的最小抑菌浓度降低了16倍。此外,MENG等[9]也发现了pH对COS的抑菌活性表现出相似的结果,但较高(pH≥7.0)或较低(pH<6.0)的pH均会影响COS的抑菌活性。这表明探索适宜的pH对充分发挥COS的抑菌活性至关重要。然而,不同pH值的COS在真实食品体系中的抑菌和保鲜效果是否存在差异性,鲜有相关研究报道。
在前期研究中,课题组发现COS分别在脱乙酰度为95%、聚合度为2～6、质量浓度为2 g/L条件下对豆腐保鲜的效果最佳[1]。以此为基础,本研究探讨不同pH的COS对预包装豆腐在冷藏过程(10 ℃,20 d)微生物安全性与品质的影响。首先采用菌落总数(total viable count,TVC)和感官评价初步分析COS对豆腐微生物安全性和整体品质的影响,进一步测定在冷藏过程中质构特性、持水力、pH、挥发性盐基氮(total volatile basic nitrogen,TVB-N)、硫代巴比妥酸(thiobarbituric acid reactive substances,TBARS)值和色泽的变化,分析不同pH COS对豆腐质构与风味品质的影响,最后运用电子鼻和气相色谱-离子迁移谱(gas chromatography-ion mobility spectrometry,GC-IMS)分析对豆腐挥发性风味的影响,以期为COS在豆腐保鲜应用方面提供参考。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
壳聚糖酶ShCsn46,实验室自制;非转基因大豆,劲仔食品集团股份有限公司;95%脱乙酰度壳聚糖(食品级),山东陆海蓝圣生物科技有限公司;乙酸钠(食品级),江苏科伦多食品配料有限公司;冰乙酸(食品级),河南省康源香料厂有限公司;NaHCO3(食品级),天津渤化永利化工股份有限公司;三氯乙酸、浓硫酸、NaOH、CuSO4等,国药集团化学试剂有限公司。
1.2 仪器与设备
SJJ-20熟浆集成机,康得利智能科技(浙江)有限公司;FlavourSpec®风味分析仪,德国G.A.S公司;TA1质构仪,英国Lloyd公司;I-nose电子鼻,上海昂申智能感官科技有限公司;CR-400色差计,日本Konica Minolta公司;T-8紫外分光光度计,南京菲勒仪器有限公司;雷磁PHB-5便捷式酸度计,上海仪电科学仪器股份有限公司;Samkoon反压灭菌锅,温州市伊瑞机械有限公司。
1.3 实验方法
1.3.1 COS溶液的配制
按照CHEN等[10]的酶法制备聚合度为2～6的COS溶液。称取3.00 g COS,加入100 mL 0.2 mol/L乙酸-乙酸钠缓冲液(pH 4.7),置于55 ℃、100 r/min中水浴30 min,确保COS完全溶解。加入2 U/mL壳聚糖酶ShCsn46,置于50 ℃、100 r/min中水解60 min,测得水解率为95.2%,并采用薄层层析测得其水解产物组成主要是壳二糖至壳六糖。随后将其用无菌水稀释至2 g/L,分别用食品级冰乙酸或NaHCO3溶液调节pH值至5、6、7,分别记为COS-pH 5.0、COS-pH 6.0、COS-pH 7.0。
1.3.2 预包装豆腐的制备
参照HUANG等[11]的方法制成酸浆豆腐,切成重约250 g/块、规格为7.0 cm×10.0 cm×4.0 cm的豆腐块,依次放入已灭菌的预包装盒中,然后随机分成3组并分别加入90 g/盒的COS-pH 5.0、COS-pH 6.0和COS-pH 7.0溶液。样品封口后,迅速进行反压杀菌(85 ℃、0.1 kPa、30 min),随后流水冷却至室温,于10 ℃冰箱中冷藏20 d,每隔4 d取样测定相关指标。
1.3.3 菌落总数的测定
按照GB 4789.2—2022《食品安全国家标准 食品微生物学检验 菌落总数测定》进行测定,计数单位为lg CFU/g。
1.3.4 感官评价
感官评价小组由12名训练有素的成员组成,6名女性、6名男性。采用双盲法对豆腐外观形态、色泽、气味、质地进行评分,评分表见表1,每项指标9分,其中9分为最优品质,5分为可接受水平。
表1 预包装豆腐感官评价表
Table 1 Sensory evaluation table of prepackaged tofu
评定指标评定标准分值外观形态外形整齐,断面光滑、无孔,表面不黏7～9外形较整齐,断面较光滑、有少量孔,表面略黏4～6外形不整齐,断面粗糙、有较多孔洞,表面发黏1～3色泽颜色均一,有光泽7～9颜色偏白或偏黄,略有光泽4～6颜色不均一,无光泽1～3气味豆香味浓郁,无异味,没有酸味7～9豆香味不浓郁,无异味,略有酸味4～6没有豆腐特有的风味,有明显异味臭味,酸味重1～3质地组织紧密,软硬适中,有弹性7～9组织较松散,质地欠细腻、偏硬4～6组织松散,质地硬、弹性差1～3
1.3.5 质构特性的测定
选取样品左、中、右3点,使用P35圆柱形探头、TPA模式,测定参数:预载应力为0.05 N,压缩速度和提升速度分别为60 mm/min和50 mm/min,2次间隔时间为5 s,测定结果选取硬度、弹性和咀嚼性。
1.3.6 持水力的测定
豆腐切成3 mm薄片,滤纸吸干表面水分,称取2.00 g(记为m2),置于离心机中选定15 ℃、6 000 r/min离心10 min,立即去掉滤纸,称取样品质量(m1,g),重复测定5次,按照公式(1)计算持水力:
持水力/%=m1/m2×100
(1)
1.3.7 pH的测定
按照GB 5009.237—2016《食品安全国家标准 食品pH值的测定》方法,使用酸度计测定。
1.3.8 TVB-N的测定
参照GB 5009.228—2016《食品安全国家标准 食品挥发性盐基氮的测定》测定。
1.3.9 TBARS值的测定
根据文献[12]报道方法采用分光光度计测定豆腐中的TBARS值,根据1,1,3,3-四乙氧基丙烷水解制备的丙二醛标准曲线计算。
1.3.10 色泽的测定
选取5个不同位置测定豆腐的亮度值L*(0～100)、红度值a*(正为红,负为绿)、黄度值b*(正为黄,负为蓝),测定前用白色标准板校准。
1.3.11 电子鼻的测定
称取样品5 g,置于30 mL顶空瓶中,50 ℃下平衡5 min后进行测定。设置参数如下:采样间隔1.0 s,清洗时间120 s,预采样时间10 s,检测时间120 s,传感器室流量300 mL/min,样品流量300 mL/min。
1.3.12 挥发性化合物的测定
参考黄宝玲等[13]的方法,稍作修改:称取豆腐样品2 g,置于15 mL顶空瓶中,于60 ℃孵化10 min,孵化速度500 r/min,进样温度80 ℃,进样体积500 μL。GC条件:色谱柱MXT-5(15 m×0.53 mm,1.0 μm);柱温60 ℃;载气为高纯N2(纯度≥99.999%);载气流速:0～2 min,2 mL/min;2～25 min,2～100 mL/min;25～30 min,100 mL/min;IMS条件:漂移管长度530 mm;IMS温度45 ℃;流速150 mL/min。C4～C9正酮类化合物为外标,以保留指数、漂移时间与软件内置IMS数据库进行比对定性。
1.4 数据处理与分析
每个实验重复3次,结果以“平均值±标准差”表示。使用SPSS 23.0软件进行数据分析,Origin 2021软件进行绘图,通过Duncan’s进行显著性分析,P<0.05表示数据间有显著性差异。
2 结果与分析
2.1 不同pH的COS对冷藏过程中预包装豆腐菌落总数的影响
菌落总数是评价豆腐新鲜程度和食用安全性的重要指标。如表2所示,在第0天时,3组豆腐的TVC均未检出,这表明此时微生物并未繁殖。各组样品的TVC均随着冷藏时间的增加而增加,呈现先缓后急的趋势,COS-pH 7.0组的增幅最大。COS-pH 7.0组样品在冷藏第16 d的TVC为5.27 lg CFU/g,已超过DB33/ 529—2005《散装及预包装豆制品质量安全要求》规定非即食豆制品的TVC≤5.0 lg CFU/g的要求。值得注意的是,COS-pH 5.0组在第20 d时的TVC仅为3.82 lg CFU/g,显著低于(P<0.05)安全限定标准。这说明较低的pH环境更有利于COS发挥其抑菌活性。尽管COS抗菌作用的确切机制尚不清楚,但普遍认为其抗菌活性来自于其氨基(—NH2)的正电荷基团(NH3+)[5]。MENG等[9]认为pH可通过影响—NH2质子化程度而降低或增加NH3+的数量,从而影响COS所携带的总阳离子电荷,最终影响COS的抑菌性能。在较高的pH值下,NH2质子化作用不足,将减少NH3+和大肠杆菌细胞壁上带负电的磷酸基团之间的静电相互作用;而较低的pH下,过量的阳离子电荷会减弱NH3+与磷酸基团之间的络合作用。在本研究中COS在pH=5.0时反而表现出更好的抑菌作用,因此COS在真实食品体系的抑菌机制有待进一步探讨。综上,低pH的COS-pH 5.0可使预包装豆腐在长达20 d的冷藏期保持可食用安全状态。
表2 预包装豆腐在冷藏过程中菌落总数的变化 单位:lg CFU/g
Table 2 Changes in TVC of prepackaged tofu during cold storage
保鲜液贮藏时间/d048121620COS-pH 5.0<11.02±0.09Ce1.15±0.12Cd2.14±0.02Cc2.97±0.03Cb3.82±0.03CaCOS-pH 6.0<11.10±0.05Be1.63±0.06Bd2.82±0.22Bc4.05±0.22Bb4.83±0.12BaCOS-pH 7.0<11.31±0.11Ae2.04±0.12Ad3.91±0.12Ac5.27±0.13Ab5.87±0.10Aa
注:<1表示未检出;小写字母不同表示同一样品在不同贮藏期差异显著(P<0.05),大写字母不同表示同一贮藏期不同样品差异显著(P<0.05)(下同)。
2.2 不同pH的COS对预包装豆腐冷藏过程中整体感官品质的影响
感官品质是影响消费者购买度与食用体验感的重要因素。图1为冷藏期间各组豆腐的感官评价结果。冷藏第0天,3组样品的感官各指标均获得了较高的评分,展现出优异的感官品质。与未添加COS的豆腐没有显著性差异(P>0.05)(结果未展示),说明添加不同pH值的COS对豆腐的感官品质没有负面影响。但是预实验发现,当pH值低于5,COS会给豆腐带来酸味。随着冷藏时间的延长,各组豆腐的感官评分均呈现下降趋势。整个冷藏过程中,COS-pH 5.0组在外观形态、色泽、气味和质地方面的得分均高于COS-pH 6.0和COS-pH 7.0组。冷藏第16天时,COS-pH 7.0组豆腐的气味和质地分别为4.47和4.87,低于5分的限值,此时豆腐已出现腐败气味,处于感官“不可接受”状态,失去食用价值;而COS-pH 5.0组在第20天时各项指标均未低于6分,仍保持较好的感官品质。综上,低pH的COS-pH 5.0不仅确保了预包装豆腐的可食用安全性,并且使其保持着良好的感官品质。
a-外观形态;b-色泽;c-气味;d-质地
图1 预包装豆腐在冷藏过程中的感官评分变化
Fig.1 Sensory scoring changes of prepackaged tofu during cold storage
2.3 不同pH的COS对冷藏过程中预包装豆腐质构特性的影响
由图2可知,各组豆腐硬度、咀嚼性和弹性随着冷藏时间的延长均显著降低(P<0.05),可能是贮藏过程中微生物的生长,使得蛋白质发生分解,凝胶结构被破坏,导致硬度、咀嚼性和弹性下降;或是氧化蛋白质中严重的交联和聚集阻碍反应性官能团之间的相互作用和蛋白质基质中减少的氢键,影响蛋白质-蛋白质和蛋白质-水分子结合,破坏豆腐的凝胶结构[14]。值得注意的是,COS-pH 5.0组质构特性显著高于COS-pH 6.0组和COS-pH 7.0组(P<0.05),可能是低pH的COS溶液在一定程度上减轻蛋白质聚集,对蛋白质变性的预防作用,抑制豆腐冷藏中蛋白质的变性。LIU等[15]报道酸性溶液提高带鱼片硬度、咀嚼性和弹性,有助于保持鱼制品完整性。综上,低pH的COS-pH 5.0能够有效的保持预包装豆腐在冷藏过程中质构特性,进而不影响豆腐的后续加工与食用体验。
a-硬度;b-咀嚼性;c-弹性
图2 不同处理预包装豆腐在冷藏过程中质构特性的变化
Fig.2 Changes in texture properties of pre-packaged tofu with different treatments during cold storage
2.4 不同pH的COS对冷藏过程中预包装豆腐持水力的影响
持水力是影响豆腐质构特性的关键因素,其主要表现为水通过氢键等化学键与豆腐中多糖、蛋白质官能团耦合或是被束缚在凝胶网络中,使整个凝胶网络结构被水分子填充,可防止凝胶网络结构的崩塌,进而使豆腐具有良好弹性与适宜的硬度[16]。由图3可知,随着冷藏时间的延长,各组豆腐持水力均显著下降(P<0.05),HUANG等[17]研究表明豆制品在腐败过程中,蛋白质降解,凝胶结构被破坏,固水能力降低,水分被释放导致其持水力降低。冷藏第12天,COS-pH 7.0组持水力小于70%,COS-pH 6.0组豆腐持水力在第16 d小于70%,第20天,COS-pH 5.0组持水力仍在70%以上。COS-pH 5.0组持水力显著高于其他组(P<0.05),可能是低pH增强了COS的抑菌作用,延缓了蛋白质降解,维持凝胶稳定性或是促进COS渗透到豆腐内部结构,其亲水基团结合水分子[1]。LIU等[18]研究表明,酸性环境下,蛋白质二硫键的稳定性更好,抑制二硫键的分解,从而防止因疏水作用力抵抗水分子与蛋白质的结合。综上,低pH的COS-pH 5.0可缓解预包装豆腐在冷藏期间持水力的下降,进而维持良好的质构特性。
图3 不同处理预包装豆腐在冷藏过程中持水力的变化
Fig.3 Changes in wate holding capacity of pre-packaged tofu with different treatments during cold storage
2.5 不同pH的COS对冷藏过程中预包装豆腐pH的影响
pH不仅可以在一定程度上评价豆腐的新鲜度,而且是影响豆腐持水力的重要因素。维持豆腐在冷藏期间的pH稳定,可有效防止因pH的过低或过高而影响到蛋白质的电荷状态、溶解度与亲水和疏水基团的暴露,进而显著影响到水分子与蛋白质的结合,导致豆腐持水力的下降。如图4所示,样品的初始pH值为6.22,与报道的结果相似[13]。3组豆腐pH值随冷藏时间的延长呈先下降后上升的趋势。冷藏第0～12天,各组pH均显著降低(P<0.05),可能是豆腐中的乳酸菌生长并产生有机酸所致;或是保鲜液中含有冰醋酸,游离的H+进入豆腐内部导致pH下降;也可能是随着贮藏时间的延长,微生物繁殖分解豆腐中的碳水化合物,产生酸性物质,使得pH降低[1]。贮藏第12天后,各组pH均显著上升(P<0.05),可能是微生物大量繁殖引起蛋白质及一些含氮物质的分解,产生碱性物质,使得pH上升[19]。相比于COS-pH 6.0和COS-pH 7.0,低pH的COS-pH 5.0能有效的降低预包装豆腐在冷藏期间的pH波动,进而维持预包装豆腐持水力。
图4 不同处理预包装豆腐在冷藏过程中pH值的变化
Fig.4 Changes in pH of pre-packaged tofu with different treatments during cold storage
2.6 不同pH的COS对冷藏过程中预包装豆腐TVB-N的影响
在微生物的作用下,蛋白质氧化降解可导致蛋白凝胶网络结构破坏,进而可导致豆腐质地品质下降,并且蛋白质氧化产生的挥发性胺类物质导致豆腐表现出严重的异味,使得豆腐的感官品质显著下降[20]。TVB-N是有效评价蛋白质氧化程度的重要指标。所有样品的初始TVB-N含量为0.89 mg/100 g(图5),表明豆腐质量较好。在整个冷藏时期里,3个处理组的豆腐TVB-N含量均显著增加(P<0.05),表明蛋白质发生了氧化降解。COS-pH 7.0组TVB-N含量上升最快(P<0.05),在贮藏结束时,豆腐中的TVB-N含量为5.82 mg/100 g。然而,COS-pH 6.0、COS-pH 5.0组TVB-N含量分别为4.33、3.32 mg/100 g,均低于COS-pH 7.0组,其中COS-pH 5.0组在整个冷藏期间TVB-N值最低(P<0.05)。这可能归因于低pH增强COS对微生物的抑制作用。综上,低pH的COS-pH 5.0可显著的延缓冷藏预包装豆腐蛋白质的降解,进而有效的维持豆腐的结构和风味稳定。
图5 不同处理预包装豆腐在冷藏过程中TVB-N的变化
Fig.5 Changes in TVB-N of pre-packaged tofu with different treatments during cold storage
2.7 不同pH的COS对冷藏过程中预包装豆腐TBARS的影响
初始时,豆腐的TBARS值为0.162 mg MDA/kg(图6)。各处理组的豆腐TBARS值均呈不断上升趋势,与菌落总数变化趋势相同,可能是微生物代谢活动加剧脂肪氧化分解引起的。并且COS-pH 5.0组的TBARS值一直显著低于COS-pH 6.0组和COS-pH 7.0组(P<0.05)。冷藏第20天时,COS-pH 7.0组和COS-pH 6.0组样品的TBARS值分别为0.477、0.404 mg MDA/kg,而COS-pH 5.0组TBARS值仅为0.304 mg MDA/kg,较COS-pH 6.0组、COS-pH 7.0组分别降低了24.15%和36.27%。这可能是因为,低pH的COS-pH 5.0表现出更优异的抗菌性与抗氧化性[4]。
图6 不同处理预包装豆腐在冷藏过程中TBARS值的变化
Fig.6 Changes in TBARS of pre-packaged tofu with different treatments during cold storage
2.8 不同pH的COS对冷藏过程中预包装豆腐色泽的影响
L*值越大、颜色越亮,亮度被认为与豆腐新鲜度和优良品质相关。由图7可知,各处理组豆腐L*值呈现下降趋势,在冷藏期内,COS-pH 5.0组L*值显著高于COS-pH 7.0组(P<0.05)。FERRINI等[21]研究表明L*值的降低与水分含量降低显著相关,本实验中的L*值和持水力下降趋势相同,验证了这研究结果。图中a*值、b*值随冷藏时间的延长均显著上升,且COS-pH 7.0、COS-pH 6.0组显著高于COS-pH 5.0组(P<0.05),可能是由于低pH COS更有效地抑制豆腐中蛋白质和脂质的氧化,使得豆腐的黄绿度变化不明显。相关研究表明,脂质的氧化降解能增加a*值,蛋白质中胺的反应可以产生黄色色素导致b*值上升[21]。USCANGA-SOSA等[22]研究发现,pH值为5.0的抗坏血酸能有效延缓茄子褐变,保持亮度和视觉质量。
a-L*;b-a*;c-b*
图7 不同处理预包装豆腐在冷藏过程中色泽的变化
Fig.7 Changes in color of pre-packaged tofu with different treatments during cold storage
2.9 不同pH的COS对冷藏过程中预包装豆腐整体挥发性风味轮廓的影响
在冷藏过程中,蛋白质氧化降解和脂质氧化产生的化合物显著影响豆腐的整体挥发性风味。通过采用电子鼻系统可以快速的监测不同pH的COS对冷藏过程中预包装豆腐整体挥发性风味轮廓的影响。如图8所示,第0天时,3组豆腐样品的整体挥发性风味相似。随着冷藏时间的延长,3组豆腐样品逐渐分开,其中第20天时,各豆腐样品组相互距离最远,表明3组豆腐样品的整体挥发性风味轮廓存在显著的差异。
a、g-0 d;b、h-4 d;c、i-8 d;d、j-12 d;e、k-16 d;f、l-20 d
图8 不同处理预包装豆腐在冷藏过程中挥发性风味轮廓的PCA图和雷达图
Fig.8 PCA and radar maps of odor of pre-packaged tofu with different treatments during cold storage
进一步通过雷达图表征不同pH的COS对冷藏过程中预包装豆腐不同特征气味差异性。如图8所示,冷藏前8 d,各样品组对W1C、W3C和W5S传感器响应值较高,这表明各组豆腐的挥发性物质中含有较多的芳香类化合物、苯类和氮氧化合物。在冷藏第12天后,W5S、W3S传感器强度增加,可能是蛋白质氧化降解增强,产生生物胺、硫化氢等物质造成的[1,23],其中COS-pH 5.0组豆腐整体挥发性风味轮廓最小。综上,低pH的COS-pH 5.0可以减缓冷藏预包装豆腐的风味变化。
2.10 不同pH的COS对冷藏过程中预包装豆腐特征挥发性化合物的影响
挥发性风味是衡量豆腐品质的关键指标之一。在冷藏过程中,由于受到微生物代谢、蛋白质降解和脂质氧化等因素的影响,使得豆腐产生不良的挥发性风味,从而显著影响豆腐的品质与接受度。因此,采用GC-IMS评价不同pH的COS对冷藏过程中预包装豆腐特征挥发性化合物的影响。COS-pH 5.0组豆腐共鉴定出40种挥发性成分,包括5种酯类、11种醇类、10种醛类、12种酮类、2种酸类;COS-pH 6.0组豆腐鉴定出40种挥发性成分,包括5种酯类、13种醇类、11种醛类、8种酮类、3种酸类;COS-pH 7.0组豆腐鉴定出35种挥发性成分,包括8种酯类、7种醇类、9种醛类、9种酮类、2种酸类。有研究表明,豆腐的挥发性成分主要由醇类、醛类、酮类和酯类化合物组成,其中醇类化合物有助于形成不同的风味,醛类化合物可能会产生不愉悦的腥味特征,酯类化合物主要赋予令人愉悦的果香和酮类化合物,进而呈现出独特的发酵风味[24-25]。
为了直观地评价不同pH的COS对冷藏过程中预包装豆腐挥发性风味的影响,通过提取样品的挥发性化合物构建特征指纹图谱。如图9所示,在冷藏过程中,不同pH的COS处理对预包装豆腐挥发性化合物的影响主要表现为抑制不良风味物质的产生,延缓豆香味物质含量的减少。冷藏初期,醇类、酯类化合物含量较高,如正乙醇、异戊醇和乙酸乙酯等,是赋予酸浆豆腐独特挥发性风味的主要挥发性化合物[24]。随着冷藏时间的延长,醛类、醇类、酮类和酸类逐渐增加,而酯类显著减低。在冷藏过程中,挥发性化合物的变化具体表现为乙酸乙酯、乙酸丙酯等酯类化合物含量降低,导致豆腐独特的豆香味变淡,然而1-辛烯-3-醇、2-庚酮、己醛、丁酸和2-甲基丁酸含量增多,其中1-辛烯-3-醇具有油腻与腥臭的特征风味,2-庚酮具有霉腐味,己醛表现出豆腥味,丁酸与2-甲基丁酸具有酸败味的特征属性。豆腐在这些化合物的共同作用下产生异味。这些归因于冷藏过程中,豆腐中的微生物生长繁殖产生代谢物、蛋白质降解和脂质氧化。相较于其余2组,COS-pH 5.0组乙酸乙酯、乙酸丙酯含量随贮藏时间的增加缓慢降低,末期仍能检测到,但在COS-pH 6.0组、COS-pH 7.0组样品中已检测不到相关物质成分。贮藏期内,COS-pH 5.0组1-辛烯-3-醇、2-庚酮等产生不良风味的物质含量较低,与上文TVB-N、TBARS的变化相互验证,再次表明了COS-pH 5.0保鲜液延缓蛋白质、脂肪氧化降解,能更好保持豆腐的特征香气,减缓不良风味物质的产生。
a-COS-pH 5.0;b-COS-pH 6.0;c-COS-pH 7.0
图9 不同处理预包装豆腐冷藏过程中的GC-IMS指纹图谱
Fig.9 GC-IMS fingerprint of pre-packaged tofu with different treatments during cold storage
为深入突出各处理组豆腐挥发性有机化合物(volatile organic compounds,VOCs)的差异,利用Dynamic PCA插件对各组样品VOCs的区域信号强度进行了指纹相似度分析(fingerprint similarity analysis, FSA)(图10)。FSA是HS-GC-IMS软件的新功能插件,可用于通过计算和比较欧氏距离来分析VOCs指纹图谱的相似性。从图10可以看出,每种颜色代表不同冷藏期的数据,同一颜色表明同样品的3次平行。不同冷藏时间的样本距离越大,表明样本差异越明显,说明随着贮藏时间的延长,各组豆腐的VOCs发生了不同程度的变化。造成变化的主要原因,可能是微生物大量繁殖,引起蛋白质、脂肪氧化降解,产生挥发性有机物,改变原有风味[13]。
a-COS-pH 5.0;b-COS-pH 6.0;c-COS-pH 7.0
图10 不同处理预包装豆腐冷藏期间FSA图
Fig.10 FSA of pre-packaged tofu with different treatments during cold storagee
3 结论
本实验为探究不同pH的COS溶液对冷藏预包装豆腐的保鲜效果,对比分析了pH为5.0、6.0和7.0的COS对预包装豆腐冷藏期间微生物指标、理化指标和感官品质的影响。结果表明,相比于6.0和7.0,pH值为5.0的COS可有效抑制微生物繁殖并降低TVB-N和TBARS水平,延缓持水力、pH和色泽的劣变,保持良好的感官品质和结构稳定,使豆腐货架期至少延长4 d。GC-IMS分析表明,随着冷藏时间的延长,醛类、醇类、酮类和酸类的相对含量逐渐增加,而酯类物质显著减低。pH 5.0的COS处理可减缓豆香味有关的乙酸乙酯、乙酸丙酯等酯类化合物的下降以及豆腥味、酸臭味有关的1-辛烯-3-醇、2-庚酮、己醛、丁酸和2-甲基丁酸等挥发性成分的增加,延缓了豆腐不良风味产生的进程。因此,在一定范围内,pH值越低,COS对预包装豆腐的保鲜作用越好。pH为5.0的COS保鲜液可优先用于豆腐的保鲜。
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