近年来,随着人们生活水平的提高,不健康的饮食方式导致人体健康问题日益突出。许多学者认为,高品质的植物蛋白可以取代传统的肉制品,目前已经有许多种蛋白质来源被应用到了植物蛋白肉的制作和开发中[1],素肉干又称为素食肉干或植物性肉干,常采用植物性蛋白源(例如大豆分离蛋白、花生浓缩蛋白、谷朊粉等)作为核心成分,特殊加工、美拉德反应或添加肉味香精后可形成类似于肉的组织口感与风味,因其不含动物成分,适合减脂人群与素食者食用[2]。此外,素肉干还具有低脂肪、低胆固醇的特点,对心血管疾病患者和减肥人群具有一定的益处[3]。
值得注意的是,素肉往往只能模仿肉类形态,在口感与风味上与真肉制品存在较大差异,通过优化美拉德反应和添加天然香料等方式,能够进一步提升产品的风味和营养价值[4],使其兼具营养与肉制品的口感[5]。将食用菌作为天然香料添加至素肉干中,不仅可以提升产品的营养价值,还可引入丰富的蛋白质、维生素和矿物质,改善口感与风味,使素肉干口感更加鲜美、层次更加丰富[6]。研究表明,科研人员已利用多种食用真菌(包括香菇柄、竹荪等)开发出具有优良质构特性和风味特征的植物基仿肉制品[7-8]。因此,添加食用菌的素肉干可成为能提供更多营养和美味的理想素食食品。
双孢菇(Agaricus bisporus),也称为口蘑、白蘑菇或洋蘑菇,是世界上栽培国家最多、面积最大的食用菌,被誉为“世界菇”[9]。它不仅香气浓郁味道鲜美,而且富含氨基酸、核苷酸和维生素等营养成分,其干重下的蛋白质含量可高达40%以上,与其他食用菌相比口感平滑细腻,氨基酸组成均衡性更高[10]。此外,双孢菇还具有显著的药用价值,包括降血压、降血脂和抗癌等效果[11]。因此,本研究认为,在素肉干中加入双孢菇,可在丰富素肉的口感层次提供肉类风味的同时增加营养价值,弥补素肉干低营养的缺陷。
在素肉干的生产环节,干制方式对素肉干的最终成分与口感至关重要,目前市面上通用的干燥方式主要有热风干燥、真空冷冻干燥、微波干燥、红外线干燥等方法[12]。其中,热风干燥通过循环热风来蒸发物料中水分,可控制干燥程度、干燥速度快、易操作成本低,被广泛应用于食品、化工、制药等领域[13]。真空冷冻干燥工艺因其独特优势而被视为极具前景的物料干燥方法,可在真空与冷冻条件下使水分直接从固态升华为气态,填补了传统干燥方法中物料和结构易收缩破坏的缺陷,还能最大程度地保留热敏性的营养成分与风味物质,被广泛应用于各种食品加工[12]。市面上的其他方法大多需要较高的成本与设备要求,不是干燥素肉干的最佳选择,热风与真空冷冻干燥在符合素肉干加工生产条件的同时各有优劣,因此选择合适的干制方式对最终的素肉干产品口感质量有重要意义。
本研究以双孢菇为核心原料,在传统素肉干配方基础上进行创新添加与复合优化。随后,采用热风干燥与真空冷冻干燥2种不同的干燥技术对样品进行处理。本研究详细测定在2种干燥方法下产品的质地特性及风味表现,并借助智能感官分析系统(电子舌、电子鼻)与气相色谱-离子迁移谱联用技术(gas chromatography-ion mobility spectroscopy,GC-IMS)的精密分析,深入探究了双孢菇添加前后以及不同干燥方式对最终产品在口感、色泽、质构、风味等多维度的影响。本研究旨在寻找一种健康、美味且有市场竞争力的素食替代品,以丰富消费者选择,推动植物基食品行业的创新发展。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
双孢菇干,河南菇太郎食品有限公司;大豆拉丝蛋白,百川生物科技有限公司;椰子油,上海枫未实业有限公司;卡拉胶,临沂艾德森生物科技有限公司;TG酶,泰兴市东圣生物科技有限公司;刺槐豆胶,意大利凯利公司;微晶纤维素,山东六佳药用辅料股份有限公司;纯碱,天津渤化永利化工股份有限公司;调味料(食盐、白糖、酱油),市售;所有材料均为食品级。
1.2 仪器与设备
ME103E型精密电子天平(精度0.001 g),上海梅特勒-托利多仪器有限公司;DGG-9140A型真空冷冻干燥机,美国Labconco公司;YE332402型粉碎机,中国杨子集团;BS7051W型嵌入式蒸箱、MJ-LZ25Easy225料理机,美的集团;DGG-9070A型电热恒温鼓风干燥箱,上海森信实验仪器有限公司;CM-5分光测色计,日本柯尼卡美能达公司;TA.XT plus质构仪,英国Stable Micro Systems公司;TM3000扫描电镜,日本Hitachi公司;SA402B型电子舌,日本INSENT公司;FOX3000型电子鼻,法国Alpha MOS公司;Flavour Spec1H1-00053型GC-IMS,德国G.A.S公司;MXT-WAX型毛细管色谱柱(30 m×0.53 mm,1.0 μm),美国安捷伦科技。
1.3 实验方法
1.3.1 预处理
基于预实验结果,将25%(质量分数)的大豆拉丝蛋白在4 ℃条件下进行浸泡复水处理,同时添加0.25%(质量分数)的碳酸钠,复水时间控制在20～60 min,直至样品达到完全软化无内芯状态。随后进行初步沥水,使用离心脱水工艺去除多余水分。经脱水处理后,使用搅拌机对大豆拉丝蛋白进行纤维化处理,使其呈现丝状结构。将上述处理好的大豆拉丝蛋白备用,同时将双孢菇干粉碎并过80目筛,得到双孢菇粉。将双孢菇粉(12%,质量分数,下同)、TG酶(0.25%)、微晶纤维素(1.5%)、椰子油(10%)、卡拉胶(0.5%)、刺槐豆胶(0.1%)及调味料(2%)与处理好的大豆拉丝蛋白充分混合,揉制3～5 min,确保各组分均匀分散。称取60 g混合物料,放入方形模具中定型,制成边长为20 cm、厚度为1.0 cm的形状,在4 ℃条件下,冷藏静置12 h。静置完成后,置于100 ℃蒸汽处理10 min完成熟化过程。
1.3.2 干燥实验
热风干燥:称取定量新鲜预处理后的素肉干样品,转移至60 ℃恒温鼓风干燥箱内进行干燥,直至其水分含量≤15%。干燥完成后,取出样品使用研钵进行研磨粉碎并经80目标准筛过滤备用,获得HA组(双孢菇素肉干)和HV组(纯素肉干)样品。
真空冷冻干燥:取定量新鲜预处理后的素肉干样品,于-80 ℃超低温冷冻设备中预冻24 h。随后转移至真空冷冻干燥机中,设定工作参数为温度-50 ℃和真空度10～12 Pa,持续干燥12 h至样品水分含量≤15%,取出后立即进行研磨,并过80目筛处理备用,获得FA组(双孢菇素肉干)和FV组(纯素肉干)样品。
1.3.3 定量描述感官评价
依据定量描述分析法组建了由10名食品科学专业受训人员构成的感官评定小组,对样品的形态、色泽、组织、滋味及气味方面进行综合评定[14]。评价工作由各评价员独立进行,具体评分标准如表1 所示。
表1 不同干燥方式的双孢菇素肉干感官品评评分表
Table 1 Sensory evaluation score sheets of A.bisporus-based vegetarian jerky processed by different drying methods
指标评分标准评分/分形态外形规整,厚薄一致11～20外形杂乱,厚薄不均0～10色泽均匀,与肉干一致呈棕黄色14～20色泽色泽良好,颜色与肉干相仿7～13色泽不均,颜色与肉制品具有较大差异0～6 外表细腻,剖面结构紧密,咀嚼性较好14～20组织外表平整,剖面结构正常,咀嚼性一般7～13外表粗糙,剖面结构松散,咀嚼性较差0～6 滋味良好,具有肉类相仿风味14～20滋味滋味平淡,稍有余味7～13滋味较差,存在异味0～6 双孢菇风味适中,无腥味14～20气味双孢菇风味平淡,无腥味7～13双孢菇风味过浓或无双孢菇味,有腥味0～6
1.3.4 色泽测定
色泽的测定使用CM-5分光测色计进行测量,将样品切成长25 mm,宽25 mm,高10 mm的长方体小块后放置于仪器测量孔进行测定。
1.3.5 质构特性测定
采用质地剖面分析(texture profile analysis,TPA)法,使用P/6型圆柱形探头进行测试。测试参数设置测试前速度1.0 mm/s,测试速度1.0 mm/s,测试后速度10.0 mm/s。通过TA.XT plus质构仪配备的Texture Exponent软件自动分析质构特征曲线,得到硬度、内聚性、弹性及咀嚼性的相关TPA参数。根据TPA方法,参数定义如下[15-16]:
硬度:第1次压缩循环的最大力值峰值,单位g;内聚性:2次压缩正功面积之比,无单位;弹性:第2次压缩的形变恢复高度与第1次压缩高度之比,无单位;咀嚼性:硬度、弹性、内聚性三者乘积,单位g。
1.3.6 扫描电镜观察
参考娄世豪等[17]的方法,将经热风干燥与真空冷冻干燥后的不同素肉干样品在液氮中冷冻脆化,随后将处理后的样品粘于样品盘的导电胶上,溅射喷金后置于扫描电子显微镜下观察。
1.3.7 电子鼻分析
参考程荣等[18]的方法并加以修改,选取未经过干燥处理的双孢菇素肉干与纯素肉干作为对照组(CK-A与CK-V),热风干燥素肉干样品HV、HA以及冷冻干燥素肉干样品FV、FA,称取5 g素肉干样品置于20 mL样品瓶中并加盖密,将其置于50 ℃水浴富集30 min。在室温条件下,采用直接顶空吸气法直接将进样针头插入进行测试。
测试参数设置如下:传感器清洗周期为120 s,零点校准时间为15 s,进样时长为5 s,检测周期为120 s。载气为氮气,流速维持在300 mL/min,进样流量300 mL/min。特征信号采集时间设置在117～119 s,此时间段内传感器响应信号趋于稳定,能够准确反映样品的挥发性成分特征。
1.3.8 电子舌分析
参考李妍芃等[19]的方法并稍作修改,选择CK-A、CK-V、HV、HA、FV及FA样品进行研磨破碎后,称取5 g加入100 mL蒸馏水,于25 ℃振荡提取15 min,使用滤纸过滤后,滤液上机检测。电子舌检测参数设置如下:传感器预处理阶段依次使用负极清洗液(100 mmol/L盐酸+30%乙醇)清洗90 s,第一参比液(30 mmol/L氯化钾+0.3 mmol/L酒石酸)清洗120 s,第二参比液(10 mmol/L氢氧化钾+100 mmol/L氯化钾+30%乙醇)清洗120 s,随后在平衡位进行30 s基线校准。检测程序包括:样品分析30 s获取初始味觉响应值,3 s第一参比液快速清洗后,在新第一参比液中完成30 s余味检测。传感器系统:采用C00、AE1、CA0、CT0、AAE五通道味觉传感器系统,分别对应鲜味、酸味、苦味、咸味和涩味。每个样品进行4次重复测定,剔除首次循环数据后,取后续3次测定值的算术平均值作为最终检测结果。
1.3.9 GC-IMS检测
参照刘娅妮等[20]的方法并略作修改,将CK-A、CK-V、HV、HA、FV及FA样品磨碎混匀置于真空保鲜袋中,-30 ℃保存备用。称取2 g素肉样品,置于20 mL顶空瓶中,60 ℃孵育15 min后进样。GC-IMS参数设为:进样针的温度为85 ℃,进样体积500 μL,顶空瓶的孵化温度和孵化时间分别为60 ℃和15 min,孵化速度设置为500 r/min。
气相色谱参数为:色谱柱MXT-WAX(30 m×0.53 mm,1.0 μm),载气与漂移气皆使用氮气,色谱柱在60 ℃恒温条件下运行35 min,设定漂移气流速150 mL/min,载气起始流速2 mL/min,10～20 min的流速为10 mL/min,20～30 min的流速为100 mL/min,30～35 min的流速为150 mL/min。
1.4 数据处理
利用GC-IMS仪器自带分析软件VOCal及其插件Reporter,结合GC×IMS Library Search工具,对样品中的挥发性化合物进行分析。所有实验均至少进行3次重复实验。采用Excel 2016软件计算数据、采用Origin 2021软件作图,采用SPSS 25软件中的Duncan检验进行显著性检验分析,P<0.05表示差异显著。
2 结果与分析
2.1 感官评价结果分析
不同素肉干样品的感官评价结果如图1所示,添加双孢菇后素肉干呈棕黄色,接近肉干色泽,其中FA样品色泽均匀,评分最高。热风干燥样品因高温氧化和水分蒸发不均,导致颜色分层。气味方面,HA和FA评分较高,表明添加双孢菇能赋予素肉干类似肉香的丰富风味,且热风干燥使气味更浓郁。形态上,真空冷冻干燥样品的外形更规整,质地更佳,说明该干燥方式能更好保持样品结构。组织结构方面,冷冻干燥的纯素肉干评分最高,结构紧密,咀嚼性好。滋味上,FA最佳,HA次之,热风干燥可能通过美拉德反应增强了滋味。总体而言,双孢菇提升了素肉干的气味、滋味和色泽,热风干燥在气味和滋味上表现更佳,但在形态、色泽和组织结构上不如真空冷冻干燥。
图1 不同干燥方式的双孢菇素肉干的感官评价雷达图
Fig.1 Sensory evaluation radar charts of A.bisporus-based vegetarian jerky processed by different drying methods
2.2 色泽
对双孢菇添加与不同干燥方式制得的素肉干的色泽进行测定,图2展示了不同素肉干的Lab色度,其中a*表示从洋红色至绿色的范围,b*表示从黄色至蓝色的范围,L*表示颜色的明暗度[21]。结果表明,在相同干燥方式的条件下,双孢菇的添加显著降低了素肉干的红绿调a*值,黄蓝调b*值,亮白度L*值,表明颜色向绿色、蓝色和暗色方向变化。此外,在不同干燥方式下,真空冷冻干燥处理的样品相较于热风干燥,表现出更高的a*、b*和L*值。故双孢菇的添加是导致素肉干的颜色变化最主要的原因,干燥方式的不同也会导致颜色的差异。
a-a*值;b-b*值;c-L*值
图2 不同干燥方式的双孢菇素肉干的色泽变化
Fig.2 Color changes of A.bisporus-based vegetarian jerky processed by different drying methods
注:不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。
2.3 质构特性分析
4种素肉干(HV、HA、FV、FA)的质地特性测定结果如表2所示,HA组的硬度最高,FV组的硬度最低,表明热风干燥处理可显著增强样品硬度;在弹性方面,FA组的弹性最佳,HV组最差,说明真空冷冻干燥与双孢菇添加都有利于保持弹性;HV和FV组内聚性最高且相同,表明干燥方式对内聚性影响较小,而双孢菇添加可能略微降低内聚性;对于咀嚼性,FA组咀嚼性最高,FA、HA与FV、HV的差异较大,说明添加双孢菇添加可显著提高素肉干咀嚼性,同时真空冷冻干燥也能提供更好的咀嚼体验。夏光辉等[22]也发现,在猴头菇素肉干的干制过程中随着温度升高,硬度、咀嚼性下降,弹力、内聚性上升。综上,真空冷冻干燥相比热风干燥能提供更好的弹性和咀嚼性,而双孢菇的添加是提升素肉干咀嚼性的关键。
表2 不同干燥方式的双孢菇素肉干的质构性质
Table 2 Texture properties of A.bisporus-based vegetarian jerky processed by different drying methods
组别硬度/g弹性内聚性咀嚼性/gHV4 547.28±148.66b2.35±0.01d0.64±0.01a63.07±1.56cHA5 231.26±79.12a2.42±0.01c0.61±0.01b116.22±11.98cFV3 445.26±83.39c2.58±0.14b0.64±0.01a75.89±1.90bFA4 465.58±167.96b2.68±0.01a0.62±0.01b253.16±14.47a
注：在同一列内,字母不同表示具有显著性差异(P<0.05)。
2.4 扫描电镜分析
由图3可知,未添加双孢菇的素肉干表面呈现大量的沟壑与坑洼,添加双孢菇后素肉干的表面变得平整具有圆形小孔,表明双孢菇的添加可较好地填补素肉干的内部缺陷,提高素肉干的结构性能。同时通过对比不同的干燥处理方式可以看出,热风干燥处理后的样品出现皱缩现象,真空冷冻干燥样品结构较完整。说明添加双孢菇可优化素肉干的组织结构,真空冷冻干燥相比于热风干燥可更好地维持素肉干的组织结构。
图3 不同干燥方式的双孢菇素肉干的扫描电镜观察
Fig.3 Scanning electron microscope observation of A.bisporus-based vegetarian jerky processed by different drying methods
2.5 电子舌分析
利用电子舌对不同处理所得的素肉干样品的滋味进行分析评价,如图4所示,FA、HA与CK-A依次具有最高的咸味与鲜味丰富度,未添加双孢菇的素肉干CK-V与FV具有更高的苦味,在其他滋味方面无显著差异,说明双孢菇的添加可显著提高素肉干的鲜味丰富度、降低苦味同时增强咸味,这与周阿容等[23]研究猴头菇、海鲜菇、香菇对素肉排风味影响结果一致,此外真空冷冻干燥相较于热风干燥可更好地激发素肉干的鲜味与鲜味丰富度。
图4 不同干燥方式的双孢菇素肉干的滋味特征雷达图
Fig.4 Taste profile radar charts of A.bisporus-based vegetarian jerky processed by different drying methods
2.6 电子鼻分析
为进一步比较不同处理方式得到的素肉干样品的风味差异性,采用电子鼻进行风味分析。图5呈现了电子鼻的不同传感器对特定挥发性物质的响应值,其形状和面积反映了不同样品的差异性,其中HA与HV和对照组最为接近,表明热风干燥更能激发样品的原有风味,这在曾馨瑶等[24]的研究中也可以得到证实。此外,在同处理方式下添加双孢菇粉的样品与未添加相比传感器检测到的风味值都更高,说明双孢菇粉的添加可赋予素肉干更丰富的风味。
a-电子鼻雷达图;b-主成分分析图
图5 不同干燥方式的双孢菇素肉干的电子鼻雷达图及主成分分析图
Fig.5 Electronic nose radar charts and principal component analysis of A.bisporus-based vegetarian jerky processed by different drying methods
注:a图中字母序列表示不同传感器名称。
电子鼻传感器数据的主成分分析结果显示,第一主成分(PC1)与第二主成分(PC2)的累计贡献率达到86.8%,表明通过主成分分析可将多维传感器数据有效降维至二维空间,且能够代表大部分原始信息。然而,样品在主成分空间中的分布显示,尽管热风干燥样品与对照组相对接近,且添加双孢菇前后样品存在一定差异,但各处理组间的置信区间存在较大重叠。由于主成分分析是一种非监督学习方法(即不依赖预先定义的类别标签进行数据降维),其降维结果可能无法充分反映样品间的细微差异[25]。因此,通过主成分分析难以对不同处理样品进行有效区分。这一结果提示,虽然电子鼻能够检测到样品间的差异信号,且雷达图可显示差异特征,但由于风味差异涉及多个复杂维度,仍需借助更精细的分析方法进行解析。因此,本研究进一步采用GC-IMS技术,对样品中的挥发性化合物进行定性和定量分析,以深入解析添加双孢菇及不同干燥处理对素肉干风味特征的具体影响机制。
2.7 GC-IMS 风味分析
2.7.1 不同干燥方式下双孢菇素肉干中挥发性成分的GC-IMS分析
本研究利用GC-IMS技术分析了不同干燥处理对双孢菇素肉干中挥发性有机化合物(volatile organic compounds,VOCs)的影响。通过对比是否添加双孢菇的新鲜未干燥样品与经过热风干燥及真空冷冻干燥处理后的样品的二维图谱,发现了一些显著的差异。首先,在图6所示的GC-IMS图谱中,位于横坐标1.0处的竖线标识了反应离子峰,其两侧分布着代表各种挥发性物质的数据点。这些数据点的颜色深浅直观反映了相应物质含量的多少——颜色越深意味着该物质浓度越高[26]。由图6可知,未经处理样品中的大部分挥发性有机物集中在迁移时间为250 s、保留时间为1.5 ms的位置;此外,在同一保留时间内观察到多个峰值,这可能表明存在单倍体、二聚体或三聚体等形式的物质。为了更清晰地展示双孢菇的添加与不同干燥方法带来的变化,本研究将所有经过处理后的样本数据减去了添加双孢菇的对照组(即未经干燥处理的新鲜样本)的数据得到了差异图,其中蓝色区域代表相较于原始状态浓度更低的部分,红色代表浓度更高的部分,且颜色越深则代表差异性越显著[27]。
图6 不同干燥方式的双孢菇素肉干的挥发性风味物质二维图谱
Fig.6 Two-dimensional mapping of volatile flavor compounds in A.bisporus-based vegetarian jerky processed by different drying methods
注:RIP:反应离子峰(reaction ion peak)。
由图7可以明显看出,未添加双孢菇的素肉干蓝色部分较多,表明添加双孢菇后的素肉干的挥发性化合物发生了较大的变化,总量上升,风味更丰富,采用真空冷冻干燥法制备的产品其挥发性化合物总量有所下降,个别挥发性化合物含量上升;相反地,使用热风干燥法得到的素肉干样品则显示出挥发性成分大幅度增加的现象。结果表明,双孢菇添加与不同干燥方式都会对最终产品中的VOCs组成产生重要影响。
图7 不同干燥方式的双孢菇素肉干的挥发性风味物质二维对比图谱
Fig.7 Two-dimensional comparative profiles of volatile flavor compounds in A.bisporus-based vegetarian jerky processed by different drying methods
2.7.2 不同干燥条件处理下双孢菇素肉干挥发性有机物指纹图谱差异
为深入解析素肉干样本间的特征性差异组分,采取全谱峰识别技术进行挥发性有机物指纹图谱分析。如图8所示,在该三维矩阵图谱中,纵轴表征单一试样中各挥发性组分的分布特征,横轴反映不同样本间相同挥发性有机物的响应差异。图谱中采用热图色阶表示物质浓度梯度,其中红色强度与目标物含量呈正相关。在相同保留时间位置出现的1～2个特征斑点分别对应于该化合物的单体形态(-M)及其二聚体(-D)结构[28]。结合图8与电子版增强出版附表1(https://doi.org/10.13995/j.cnki.11-1802/ts.042449)可知,6种素肉干样品共分离鉴定出85种挥发性风味物质,主要包括九类:醛类(13)、醇类(20)、烷烃类(1)、酯类(10)、酸类(1)、酮类(13)、醚类(2)、杂环类(13)、未定性物质(12)。
图8 不同干燥方式的双孢菇素肉干GC-IMS挥发性风味物质指纹图谱
Fig.8 GC-IMS fingerprints of volatile flavor substances of A.bisporus-based vegetarian jerky processed by different drying methods
注:横坐标中的数字代表未知化合物。
如图8所示,通过对比2个未经过热风干燥的新鲜素肉干样品可知,双孢菇素肉干相比于纯素肉干,新检测到了2-甲基丁醛与甲酸丁酯的信号峰,同时2-丁醇、4-己烯-1-醇-D、甲酸乙酯-D、2,6-二甲基吡啶等化合物的信号峰面积显著增加。此外,1-戊醇、4-甲基-2-戊醇、3-甲基-1-丁醇-D/M、2,6-二甲基-4-庚酮、1-己醇-M/D、呋喃类芳樟醇氧化物、异硫氰酸烯丙酯等化合物的含量也明显提升。这些新增和含量增加的化合物主要为醇类化合物,其中2-甲基丁醛和甲酸丁酯是典型的蘑菇特征风味物质,其出现证实了双孢菇特征风味的成功引入;C4～C6醇类化合物的显著增加可能与双孢菇中丰富的氨基酸和糖类在加工过程中的美拉德反应有关;呋喃类芳樟醇氧化物的增加表明双孢菇的添加促进了脂质氧化途径的进行。以上结果表明,双孢菇的添加不仅引入了其特征风味物质,还通过促进美拉德反应和脂质氧化等途径显著提升了素肉干的整体风味复杂度,使产品呈现出更加丰富的香气特征。
对比热风干燥与真空冷冻干燥处理后的素肉干样品发现,对于双孢菇素肉干,热风干燥可更好地激发出特有的香气成分,而真空冷冻干燥样品的挥发性成分在总体上有所减弱,但同时也出现了新的挥发性物质如:哌嗪、环己胺、2,5-二甲基吡嗪、二甲基三硫醚。然而,纯素肉干样品在经过热风干燥后,大量挥发性物质消失减弱,如四氢呋喃、甲酸乙酯、1-己醛-M/D、丙醛、n-戊醛、丁醛、2-丁酮、(E)-2-己烯-1-醛、(E)-2-庚烯醛-D、1-丁醇-D。在此基础上还产生了多种与对照组相异的挥发性物质,如2,4,6-三甲基吡啶、1-辛烯-3-醇、2(3H)-呋喃酮-5-甲基、2-乙基吡嗪、乙酸丁酯、乙酸、环己酮、1-羟基丙酮、1-丙醇-2-甲基-M、1-吡咯啉,2-乙酰基、2-丁酮,3-羟基-D、己腈、异丙基丁酸酯、1-丙醇-2-甲基-D、1-丙醇。这些现象表明,热风干燥在易激发各种挥发性物质释放的同时,也容易发生各种复杂的化学反应导致风味的改变,而真空冷冻干燥更能减少化学反应的发生,从而减少挥发性物质的产生,保持样品的天然风味。
醛类化合物主要有13种,醛类化合物是不饱和脂肪酸氧化降解的挥发性产物。长链醛类是柑橘特征风味的关键组分,具有极低的感觉阈值,微量即可显著影响食品风味[29]。其中双孢菇素肉干新检测到的2-甲基丁醛具有可可、咖啡味,是构成双孢菇风味的重要VOCs。
醇类化合物主要来源于脂质氧化过程,其特征风味表现为清香、果香、醇香以及甜香等多种感官属性,样品中共检测到20种醇类化合物,其中2-丁醇、1-丁醇-3-甲基-D、4-己烯-1-醇-D在双孢菇添加后峰面积大大增加。
酮类物质主要有13种,酮类化合物亦由不饱和脂肪酸经氧化反应生成,常带有花香与果香,性质稳定且香气持久。碳链长度增加,花香味愈加浓郁,多数酮类物质的阈值相对较高[30]。添加双孢菇后2-戊酮含量下降,2-庚酮-D含量上升,真空冷冻干燥后素肉干的3-辛酮与环己酮含量显著上升,热风干燥上升幅度更小。
杂环类主要有13种,杂环类是美拉德反应的产物,其化合物阈值一般较低,可提供坚果、蘑菇和肉香味[31]。添加双孢菇后的素肉干杂环类物质显著提升,其中2,6-二甲基吡啶显著上升,为素肉干提供坚果、胺、木质气味。己腈在热风干燥的纯素肉干中检测到,这是一种具有不愉快气味的挥发性化合物,对产品风味具有负面影响。
酯类化合物10种,酯类化合物主要来源于脂肪酸的分解或醇类和羧酸类化合物反应产生,具有水果香气[32]。添加双孢菇后甲酸乙酯-D含量大幅提升,主要为素肉干提供菠萝样果香香气。同时产生了新物质甲酸丁酯,呈梅子似香气和甜味,干燥处理后甲酸丁酯含量下降,真空冷冻干燥含量较低未检测到。
烷烃类化合物1种,为环己烷,呈现汽油味,添加双孢菇后含量显著降低,干燥后均降低。
酸类物质1种,为乙酸,具有刺激性气味,添加双孢菇后降低,纯素肉干在经过干燥处理后乙酸含量显著上升,热风干燥样品大幅提升,可能会对产品风味带来负面影响。醚类化合物2种,分别是苯甲醚与二甲基三硫醚,具有大茴香的气味和薄荷、洋葱气息。
综上,双孢菇的添加不仅引入了其特征风味物质,还通过促进美拉德反应和脂质氧化等途径显著提升了素肉干的整体风味复杂度。热风干燥在易激发各种挥发性物质释放的同时,在60 ℃下也容易发生各种复杂的化学反应如美拉德反应,导致风味的改变,而真空冷冻干燥更能降低化学反应发生,从而减少挥发性物质的产生,可保持样品的天然风味,使产品更具原生态口感,适合高品质食品加工。
3 结论与讨论
本研究通过向纯素肉干中加入双孢菇粉改善素肉干的风味,在此基础上探究了不同干燥方式对双孢菇素肉干的影响。结果表明,双孢菇粉的添加不仅丰富了挥发性物质的种类,提高了整体香气层次,还优化了素肉干的口感与质地结构,使素肉干在保留原有风味的基础上,增添了独特的风味和细腻的口感,进一步验证了双孢菇在高品质素食产品开发中的潜力。对比不同干燥方式,真空冷冻干燥更能有效保留食材的天然风味和营养成分,减少化学变化,确保产品口感和香气更接近原生态,但成本高且效率低,适合高品质素食产品的加工和生产。热风干燥方式有利于激发素肉干的风味释放,但易导致热敏性风味物质损失和化学变化,影响产品品质,但操作简便、成本低、效率高,有利于大规模生产。本研究揭示了双孢菇作为食品配料在改善植物基肉类替代品方面的巨大潜力,热风干燥具有低成本、高效率、可大规模生产且易激发素肉干风味香气的优势,更适合双孢菇素肉干的生产。
[1] ARORA S, KATARIA P, NAUTIYAL M, et al.Comprehensive review on the role of plant protein as a possible meat analogue:Framing the future of meat[J].ACS Omega, 2023, 8(26):23305-23319.
[2] 刘慧, 赵悦, 尹红力, 等.素肉-大豆拉丝蛋白研究现状[J].现代食品, 2018, 24(15):34-36.LIU H, ZHAO Y, YIN H L, et al.Research status of meat analogue-soybean drawing protein[J].Modern Food, 2018(15):34-36.
[3] YOUNG L, MACKAY S, BRADBURY K E.Nutrient content and cost of canned and dried legumes and plant-based meat analogues available in New Zealand supermarkets[J].Nutrition &Dietetics, 2023, 80(5):472-483.
[4] 欧雨嘉, 郑明静, 曾红亮, 等.植物蛋白肉研究进展[J].食品与发酵工业, 2020, 46(12):299-305.OU Y J, ZHENG M J, ZENG H L, et al.Advance in plant-based meat research[J].Food and Fermentation Industries, 2020, 46(12):299-305.
[5] ZHANG L, HU Y Y, BADAR I H, et al.Prospects of artificial meat:Opportunities and challenges around consumer acceptance[J].Trends in Food Science &Technology, 2021, 116:434-444.
[6] 宋怡, 周州, 罗舒, 等.食用菌在仿真肉素食的应用现状及发展趋势[J].四川农业科技, 2021(11):80-82.SONG Y, ZHOU Z, LUO S, et al.Application status and development trend of edible fungi in simulated meat vegetarian diet[J].Science and Technology of Sichuan Agricultural, 2021(11):80-82.
[7] 周思宇, 蹇龙, 宁茜, 等.香菇梗素肉干的研制[J].粮食与食品工业, 2022, 29(6):36-40.ZHOU S Y, JIAN L, NING Q, et al.The development and sensory evaluation of the dried meat of mushroom terrier[J].Cereal &Food Industry, 2022, 29(6):36-40.
[8] 陈浩, 唐娟, 唐金艳, 等.休闲竹荪素肉的研制[J].农产品加工, 2019(8):5-8.CHEN H, TANG J, TANG J Y, et al.Preparation of leisure Dictyophora indusiata vegetarian meat[J].Farm Products Processing, 2019(8):5-8.
[9] 吕宇, 闫晓明, 刘方志.双孢菇的营养和药用价值研究进展[J].江西农业学报, 2022, 34(3):64-72.LYU Y, YAN X M, LIU F Z.Research Progress in nutritional and medicinal value of Agaricus bisporus[J].Acta Agriculturae Jiangxi, 2022, 34(3):64-72.
[10] 于士军, 徐馨怡, 曾婷婷, 等.不同食药用菌蛋白质营养价值的化学计量学分析[J].黄山学院学报, 2022, 24(3):37-42.YU S J, XU X Y, ZENG T T, et al.Chemometrics analysis of protein nutritive value of different edible and medicinal mushrooms[J].Journal of Huangshan University, 2022, 24(3):37-42.
[11] USMAN M, MURTAZA G, DITTA A.Nutritional, medicinal, and cosmetic value of bioactive compounds in button mushroom (Agaricus bisporus):A review[J].Applied Sciences, 2021, 11(13):5943.
[12] 孙红霞, 孙静儒, 朱彩平.农副产品干燥及其联合技术研究进展[J].食品安全质量检测学报, 2019, 10(15):4982-4987.SUN H X, SUN J R, ZHU C P.Research progress on drying and their combined technologies of agricultural and by-products[J].Journal of Food Safety &Quality, 2019, 10(15):4982-4987.
[13] SHARMA V, SINGH P, SINGH A.Shelf-life extension of fresh mushrooms:From conventional practices to novel technologies:A comprehensive review[J].Future Postharvest and Food, 2024, 1(3):317-333.
[14] 高欣, 王富刚.定量描述分析法结合T检验法在香菇牛肉酱感官评定分析中的应用研究[J].肉类工业, 2021(2):35-37.GAO X, WANG F G.Study on application of quantitative descriptive analysis and T-test on sensory evaluation of mushroom beef paste[J].Meat Industry, 2021(2):35-37..
[15] 李玲, 徐舒, 曹如霞, 等.基于PCA-Entropy TOPSIS的甘薯品种块根质构品质评价[J].中国农业科学, 2020, 53(11):2161-2170.LI L, XU S, CAO R X, et al.Evaluation of texture quality of sweetpotato storage roots based on PCA-entropy TOPSIS[J].Scientia Agricultura Sinica, 2020, 53(11):2161-2170.
[16] 刘艳, 汪友仁, 毛群芳, 等.山药茯苓曲奇感官评定与质构评价相关性分析[J].粮食科技与经济, 2023, 48(2):102-108.LIU Y, WANG Y R, MAO Q F, et al.Correlation analysis between sensory and texture evaluation of yam Poria cookie[J].Grain Science and Technology and Economy, 2023, 48(2):102-108.
[17] 娄世豪, 孙小晶, 李丹丹, 等.干燥方式对山楂总黄酮含量及抗氧化性质的影响[J].食品工业科技, 2025, 46(1):121-129.LOU S H, SUN X J, LI D D, et al.Effects of different drying methods on total flavonoids content and antioxidant activity of hawthorn[J].Science and Technology of Food Industry, 2025, 46(1):121-129.
[18] 程荣, 刘瑞玲, 吴伟杰, 等.电子鼻结合气相色谱-离子迁移谱法鉴别不同干燥方式的膳食虾肉复合果蔬棒风味变化[J].食品安全质量检测学报, 2024, 15(9):187-196.CHENG R, LIU R L, WU W J, et al.Flavour changes of dietary shrimp composite fruit and vegetable sticks with different drying methods identified by electronic nose combined with gas chromatography-ion mobility spectrometry[J].Journal of Food Safety &Quality, 2024, 15(9):187-196.
[19] 李妍芃, 李平, 吴菲, 等.基于电子舌技术的山药味觉信息与多糖含量的相关性研究[J].中医药信息, 2025, 42(3):15-21.LI Y P, LI P, WU F, et al.Study on the correlation between taste information and polysaccharide content of Dioscorea opposita thunb. based on electronic tongue technology[J].Information on Traditional Chinese Medicine,2025, 42(3):15-21.
[20] 刘娅妮, 王飞宇, 李然, 等.模拟流通温度变化对香菇贮藏期间风味物质的影响[J].食品科学, 2024, 45(24):222-231.LIU Y N, WANG F Y, LI R, et al.Effects of simulated circulation temperature changes on the flavor of Lentinula edodes during storage[J].Food Science, 2024, 45(24):222-231.
[21] ZHANG Y Q, WANG H X, CHEN H J, et al.The crucial evaluation indexes and relative measurement methods of edible value for fresh fruits and vegetables:A review[J].Future Postharvest and Food, 2024, 1(2):222-236.
[22] 夏光辉, 郭聪颖, 李鑫.不同工艺条件对猴头菇素肉干品质的影响[J].食品工业, 2018, 39(5):148-152.XIA G H, GUO C Y, LI X.Influence of different process conditions on quality of Hericium erinaceus vegetarian jerky[J].The Food Industry, 2018, 39(5):148-152.
[23] 周阿容, 揭小玲, 杨阳, 等.电子感官技术结合人工感官评价3种食用菌素肉排风味[J].福建农业科技, 2024, 55(3):1-7.ZHOU A R, JIE X L,YANG Y, et al.Flavor analysis of three kinds of edible fungus plant steaks by electronic sensory technology combined with artificial sensory evaluation[J].Fujian Agricultural Science and Technology, 2024, 55(3):1-7.
[24] 曾馨瑶, 孙颖, 焦德新, 等.超高压结合真空低温烹饪技术制备即食虾及其品质特性[J].食品科学, 2024, 45(5):193-200.ZENG X Y, SUN Y, JIAO D X, et al.Preparation and quality characteristics of ready-to-eat shrimp using ultra-high pressure combined with sous-vide technology[J].Food Science, 2024, 45(5):193-200.
[25] JOLLIFFE I T, CADIMA J.Principal component analysis:A review and recent developments[J].Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical, and Engineering Sciences, 2016, 374(2065):20150202.
[26] 陈小爱, 蔡惠钿, 刘静宜, 等.基于电子鼻、GC-MS和GC-IMS技术分析老香黄发酵期间的挥发性成分变化[J].食品工业科技, 2021, 42(12):70-80.CHEN X A, CAI H T, LIU J Y, et al.Analysis of volatile components in Laoxianghuang during fermentation by electronic nose, GC-MS and GC-IMS[J].Science and Technology of Food Industry, 2021, 42(12):70-80.
[27] TIAN X, LI Z J, CHAO Y Z, et al.Evaluation by electronic tongue and headspace-GC-IMS analyses of the flavor compounds in dry-cured pork with different salt content[J].Food Research International, 2020, 137:109456.
[28] ZHANG Q, DING Y C, GU S Q, et al.Identification of changes in volatile compounds in dry-cured fish during storage using HS-GC-IMS[J].Food Research International, 2020, 137:109339.
[29] 张宪臣, 刘恭源, 张静, 等.五种食用菌挥发性成分比较分析[J].现代食品科技, 2019, 35(8):226-235.ZHANG X C, LIU G Y, ZHANG J, et al.Comparative analysis of volatile components of five kinds of edible fungi[J].Modern Food Science and Technology, 2019, 35(8):226-235.
[30] YANG N, ZHANG S S, ZHOU P, et al.Analysis of volatile flavor substances in the enzymatic hydrolysate of Lanmaoa asiatica mushroom and its Maillard reaction products based on E-nose and GC-IMS[J].Foods, 2022, 11(24):4056.
[31] 张浩, 易宇文, 朱开宪, 等.牦牛肉烤制过程中游离氨基酸对风味物质的影响[J].中国食品学报, 2024, 24(9):457-472.ZHANG H, YI Y W, ZHU K X, et al.Effect of free amino acid changes on flavor substances of yak meat during roasting[J].Journal of Chinese Institute of Food Science and Technology, 2024, 24(9):457-472.
[32] 樊艳. SPME-GC-MS结合ROAV分析腐乳中的主体风味物质[J].食品工业科技, 2021, 42(8):227-234.FAN Y.Analysis of main flavor substances in fermented soybean curd by SPME-GC-MS and ROAV[J].Science and Technology of Food Industry, 2021, 42(8):227-234.