豆豉是一种传统的发酵豆制品，风味独特，营养价值高，有缓解疲劳和食欲不振的功效，是中国常见的餐桌调味品[1]。豆豉种类众多，以接种发酵时所用菌种的不同可将豆豉分为细菌型、曲霉型、毛霉型、根霉型等类型，通过微生物的代谢作用将黄豆中的蛋白质、淀粉和脂肪转化为多肽、氨基酸、脂肪酸、还原糖、乙醇以及各种风味成分，从而赋予豆豉不同的风味[2]。其中，我国的细菌型豆豉以水豆豉为主，发酵后的黄豆会在其表面形成具有黏性的丝状物，待加入辣椒面、食盐以及含有香料的汤汁后继续发酵成为风味独特的发酵豆制品[3]。
采用现代仪器分析的方法对水豆豉风味进行解析，可以将人们对水豆豉风味抽象的品评感觉量化为准确的数据。WANG L J等[4]采用水蒸气蒸馏萃取-气相色谱-质谱联用（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）法对三种不同发酵豆豉类型的挥发性风味进行解析，结果发现，其挥发性风味物质以酯类、醇类以及含氮化合物为主。CHEN Q C等[5]利用顶空-固相微萃取（headspace solid phase microextraction，HS-SPME）分别与GC-MS和气相色谱-嗅闻（gas chromatography-olfactometry，GC-O）联用对曲霉型发酵豆豉进行解析，结果共鉴定出28种对豆豉风味影响较大的挥发性风味物质。JELEN H等[6]对豆豉挥发性风味物质进行解析，共检测出21种重要的芳香活性物质。尽管目前对豆豉风味已有一定研究，但尚未有针对水豆豉挥发性风味物质HS-SPME的报道。因此，本研究采用HS-SPME-GC-MS分析水豆豉的挥发性风味物质，采用单因素和正交试验优化HS-SPME萃取水豆豉挥发性风味物质条件，并结合保留指数（retention index，RI）及内标法定性定量解析水豆豉挥发性风味物质，旨在为水豆豉挥发性风味物质的研究提供参考，为水豆豉风味提升及品质控制提供理论基础。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
1.1.1 材料
实验所用水豆豉样品为2023年2月贵州黔南所产，购于贵阳市农贸市场。HS-SPME萃取头[1 cm 100 μm 聚二甲基硅氧烷（polydimethylsiloxane，PDMS）、1 cm 95 μm羧基/聚二甲基硅氧烷（carboxen/polydimethylsiloxane，CAR/PDMS）、1 cm 65 μm二乙烯基苯/聚二甲基硅氧烷（divinylbenzene/polydimethylsiloxane，DVB/PDMS）、1 cm（50/30 μm）二乙烯基苯/羧基/聚二甲基硅氧烷（divinylbenzene/carboxen/polydimethylsiloxane，DVB/CAR/PDMS）]：瑞士CTC Analytics公司；2cm（50/30μm）DVB/CAR/PDMS：美国Supelco公司。
1.1.2 化学试剂
正构烷烃C7～C30（均为色谱纯）、甲苯-D8溶液（纯度＞98%）：美国Sigma-Aldrich公司；氯化钠、无水硫酸钠（均为分析纯）：国药集团化学试剂有限公司。
1.2 仪器与设备
8890N-MSD5977B气相色谱-质谱联用仪：美国Agilent公司；PAL system多功能自动进样器：德国Gerstel公司；LC-FA3204电子天平：浙江力辰仪器科技有限公司。
1.3 方法
1.3.1 水豆豉中挥发性风味物质测定
水豆豉中挥发性风味物质测定采用HS-SPME-GCMS法。
样品前处理：将固相微萃取头插入250 ℃气相色谱进样口老化1 h，准确称取（3.0+0.1）g水豆豉样品于20 mL固相微萃取顶空瓶后加入一定量饱和NaCl溶液和30 μL甲苯-D8标品溶液（25.3 μg/mL），将萃取头在插入顶空瓶中，恒温吸附40 min，然后缩回萃取头，再将萃取头插入气相色谱-质谱联用（GC-MS）进样口，在250 ℃条件下解吸5 min。
GC条件：DB-WAX色谱柱（60 m×250 μm×0.25 μm）；载气为高纯氦气（He），流速为1.0 mL/min，不分流模式进样。升温程序为初始温度40 ℃，保持1 min，以4 ℃/min速度升至150 ℃，再以8 ℃/min升至230 ℃，保持15 min。
MS条件：电子电离（electron ionization，EI）源；电子能量70 eV；发射电流350 μA，质量扫描范围29～500 m/z；离子源温度230 ℃；接口温度250 ℃，扫描方式为全扫描监测模式。
定性定量方法：样品总离子流图采用美国Agilent公司未知物分析软件（Quant-My-Way）与美国国家标准与技术研究院（national institute of standards and technology，NIST）质谱库比对，筛选匹配率＞75%的挥发性风味物质，利用相同GC-MS条件下C7～C30的正构烷烃计算化合物的保留指数（RI），并查阅文献保留指数（literature retention index，LRI）与其进行比对定性（LRI与RI认定范围＜10），以提高对水豆豉风味解析的准确性。采用内标法定量：以甲苯-D8（CAS：2037-26-5）为内标，添加量30 μL（25.3 μg/mL）。挥发性风味物质的RI计算公式如下：
式中：ta为色谱峰a的保留时间，min；tn为正构烷烃Cn的保留时间（色谱峰a的保留时间须在正构烷烃Cn和Cn+1之间），min。
水豆豉样品中各挥发性风味物质含量计算公式如下：
式中：Cx为挥发性风味物质含量，μg/kg；Ax和As分别为挥发性风味物质x与内标s的峰面积；Cs为内标物质量浓度，μg/mL；M为样品质量，kg；Vs为内标溶液体积，μL。
1.3.2 萃取条件优化
（1）单因素试验
以挥发性风味物质总峰面积为评价指标，探究萃取头（1cm 100 μm PDMS、1 cm 95 μm CAR/PDMS、1 cm 65 μm DVB/PDMS、1/2 cm（50/30 μm）DVB/CAR/PDMS），样品处理方式（不研磨、研磨），萃取温度（40 ℃、50 ℃、60 ℃、70 ℃、80 ℃）；萃取时间（30 min、35 min、40 min、45 min、50 min）；平衡时间（5 min、10 min、15 min、20 min、25 min）；饱和NaCl溶液添加量（2 mL、3 mL、4 mL、5 mL、6 mL）对水豆豉中挥发性风味物质萃取效果的影响。试验的初始条件为水豆豉样品不经研磨处理、萃取温度40 ℃、平衡时间10 min、萃取时间35 min、饱和NaCl溶液3 mL，考察某一单因素条件时，其余初始条件依次固定为该因素探究后所得萃取效果最优的条件水平。
（2）正交试验
在单因素试验的基础上，以挥发性风味物质总峰面积为评价指标，选取萃取温度（A）、平衡时间（B）、饱和NaCl溶液添加量（C）和萃取时间（D）为影响因素进行4因素3水平L9（34）正交试验进一步优化萃取条件。
1.3.3 数据处理
试验数据均重复3次，结果以“平均值±标准差”表示。利用Excel 2016、Origin 2022以及Adobe Illustrator 2022对试验数据进行分析和绘图。
2 结果与分析
2.1 萃取条件优化单因素试验
2.1.1 萃取头及样品处理方式
由表1可知，基于MS匹配率和保留指数两种方式，2 cm的DVB/CAR/PDMS萃取头检测水豆豉样品挥发性风味物质数量为134个，在5种萃取头检测到化合物种类最多，峰面积最高，是其他类型萃取头峰面积的1.4～3.3倍。成品水豆豉保留整个黄豆，当在进行HS-SPME萃取时猜测可能有部分挥发性风味物质在黄豆内部无法有效释放进而影响检测的效果，因此将完整的水豆豉打碎至糊状进行分析，检测的挥发性风味物质数量及总峰面积表明，检测挥发性风味物质的数量相比未经过破碎并未有增加，而总峰面积反而降低，可能是由于研磨过程中会使部分挥发性强的风味化合物散失所致[8]。综上，选择2 cmDVB/CAR/PDMS萃取头以及样品不经研磨处理为宜。
表1 不同萃取头及样品处理方式对水豆豉样品中挥发性风味物质萃取效果的影响
Table 1 Effect of different extraction fibers and sample treatment modes on extraction efficiency of volatile flavor components in Shuidouchi samples
序号 萃取头类型 样品处理方式挥发性风味物质数量/种 总峰面积1 2 3 4 5 6 1cm PDMS 1 cm CAR/PDMS 1 cm DVB/PDMS 1 cm DVB/CAR/PDMS 2 cm DVB/CAR/PDMS 2 cm DVB/CAR/PDMS不研磨不研磨不研磨不研磨不研磨研磨82 95 91 91 134 134 5.47×109±2.63×108 1.06×1010±4.16×108 1.31×1010±1.93×109 1.09×1010±1.33×109 1.81×1010±6.73×108 1.38×1010±1.66×108
2.1.2 萃取温度选择
由图1可知，随着萃取温度在40～80 ℃范围内的升高，挥发性风味物质的总峰面积呈现先增大后减小的趋势。萃取温度在40～70 ℃时，挥发性风味物质的总峰面积随之增加；萃取温度在70 ℃时，挥发性风味物质的总峰面积达到最大值，为2.69×1010；萃取温度高于70 ℃之后，挥发性风味物质的总峰面积有所下降。较高的萃取温度为挥发性风味物质从基体中进入气相提供了充足能量，使挥发性风味物质快速在顶空瓶上方聚集，然而过高的温度反而导致检测化合物的个数降低，可能是高温引起了挥发性风味物质的分解[9]。因此，选取最适萃取温度为70 ℃。
图1 不同萃取温度对水豆豉样品中挥发性风味物质萃取效果的影响
Fig.1 Effect of different extraction temperature on extraction efficiency of volatile flavor components in Shuidouchi samples
不同小写字母表示差异显著（P＜0.05）。下同。
2.1.3 平衡时间选择
由图2可知，随着平衡时间在5～25 min范围内的升高，挥发性风味化合物的总峰面积呈现先增大后减小的趋势。平衡时间在5～10 min时，挥发性风味物质的总峰面积随之增加；平衡时间在10 min时，挥发性风味物质的总峰面积达到最大值，为2.69×1010；当平衡时间＞10 min之后，过长的时间使释放到顶部的挥发性风味物质溶解在液体中或者被固体的豆豉吸附，含量减少，挥发性风味化合物的总峰面积有所下降。因此，选取最适平衡时间为10 min。
图2 不同平衡时间对水豆豉样品中挥发性风味物质萃取效果的影响
Fig.2 Effect of different equilibrium time on extraction efficiency of volatile flavor components in Shuidouchi samples
2.1.4 饱和NaCl溶液添加量选择
增加溶液中的盐离子浓度可降低风味组分在溶液中的溶解度促进风味化合物的挥发，从而增强HS-SPME分析的灵敏度，但是体积过多的溶液反而会稀释挥发性风味物质的浓度[10]。
由图3可知，当饱和NaCl溶液添加量在2～6 mL时，挥发性风味化合物的总峰面积呈现先增大后减小的趋势。当饱和NaCl溶液添加量在2～3 mL时，挥发性风味化合物的总峰面积随之增加；当饱和NaCl溶液添加量在3 mL时，挥发性风味化合物的总峰面积达最大值，为2.69×1010；当饱和NaCl溶液添加量＞3 mL之后，过多的溶液导致顶部空间位置变小，容纳挥发性风味物质空间不够，同时也稀释了挥发性风味物质的浓度，化合物的总峰面积有所下降。因此，选取最适饱和NaCl溶液添加量为3 mL。
图3 不同饱和NaCl溶液添加量对水豆豉样品中挥发性风味物质萃取效果的影响
Fig.3 Effect of different saturated NaCl solution addition on extraction efficiency of volatile flavor components in Shuidouchi samples
2.1.5 萃取时间选择
萃取时间是影响萃取效果的重要条件。随着萃取时间的增加，萃取头吸附的挥发性风味物质逐渐达到饱合，但部分化合物可能会在长时间的萃取过程中发生解吸附现象，从萃取头上脱落，导致萃取效果不理想[11]。
由图4可知，当萃取时间在30～50 min时，挥发性风味化合物的总峰面积呈现先增大后减小再增大的趋势。当萃取时间在30～35 min时，挥发性风味化合物的总峰面积随之增加；当萃取时间在35 min时，挥发性风味化合物总峰面积达到最大值，为2.69×1010；当萃取时间在35～40 min时，挥发性风味物质的总峰面积有所下降；当萃取时间＞40 min之后，挥发性风味的总峰面积再次增加，可能是解吸附的挥发性风味物质再次被吸附，但总峰面积仍然小于萃取时间35 min时。因此，选取最适萃取时间为35 min。
图4 不同萃取时间对水豆豉样品中挥发性风味物质萃取效果的影响
Fig.4 Effect of different extraction time on extraction efficiency of volatile flavor components in Shuidouchi samples
2.2 萃取条件优化正交试验
基于单因素试验结果，以挥发性风味物质总峰面积为评价指标，选取萃取温度（A）、平衡时间（B）、饱和NaCl溶液添加量（C）和萃取时间（D）为影响因素进行正交试验。正交试验结果与分析见表2。由表2可知，根据极差R值大小可得各因素对水豆豉样品挥发性风味化合物萃取效果影响程度的主次顺序为A＞B＞C＞D，即萃取温度＞平衡时间＞饱和NaCl溶液添加量＞萃取时间。据K值大小可知，最优萃取条件组合为A3B3C3D1，即萃取温度80 ℃、平衡时间15 min、饱和NaCl溶液添加量4 mL和萃取时间30 min。在此优化条件下进行3次平行验证试验，挥发性风味化合物总峰面积为3.02×1010±1.43×109。
表2 萃取条件优化正交试验结果与分析
Table 2 Results and analysis of orthogonal experiments for extraction conditions optimization
试验号A 萃取温度/℃B 平衡时间/min C 饱和NaCl溶液添加量/mL D 萃取时间/min 总峰面积123456789K1K2K3R 60 60 60 70 70 70 80 80 80 4.69×1010 5.85×1010 7.16×1010 8.25×109 5 10 15 5 10 15 5 10 15 5.78×1010 5.77×1010 6.15×1010 1.25×109 243432324 1.51×1010 1.57×1010 1.61×1010 1.99×1010 1.90×1010 1.97×1010 2.29×1010 2.30×1010 2.57×1010 5.77×1010 5.79×1010 6.14×1010 1.22×109 30 35 40 40 30 35 35 40 30 5.98×1010 5.83×1010 5.89×1010 4.88×108
2.3 水豆豉中挥发性风味化合物分析
由图5可知，水豆豉中共鉴定出134种挥发性风味化合物，其中萜烯类46种、酯类27种、醇类16种、含氮化合物10种、醛酮类15种、呋喃类7种、酚类6种以及其他类7种。
图5 水豆豉样品中挥发性风味物质的种类及占比
Fig.5 Types and proportion of volatile flavor components in Shuidouchi samples
2.3.1 萜烯类化合物
水豆豉中种类和含量最丰富的为萜烯类化合物，大多数为萜烯的衍生物，如萜烯醇、萜烯醛、萜烯酮等。萜烯类是食品中重要的挥发性香气化合物，在白酒、葡萄酒、水果中有重要的香气贡献。此外，萜烯类化合物也是一类具有生理活性的化合物，具有抗炎、抗氧化、镇痛等作用[12]。大部分萜类化合物的阈值较低且香气属性多样，如松油烯、芳樟醇、月桂烯、大马士酮的阈值分别为0.041 mg/L、0.015 mg/L、0.100 mg/L和0.000 05 mg/L，分别赋予水豆豉草药、木头、薄荷和苹果的气味[13-14]。由表3可知，从挥发性风味化合物总含量来看，水豆豉中萜类化合物最高，其中，α-姜油烯[（12 898.82±506.57）μg/kg]、β-红没药烯[（6 984.13±442.89）μg/kg]、顺-α-红没药烯[（4 102.55±481.0）μg/kg]、β-水芹烯[（3 794.68±155.70）μg/kg]等化合物的含量较为突出。大马士酮在水豆豉中的含量虽然仅为12.39 μg/kg，但由于其阈值极低，具有较高的香气活度值（odor activity value，OAV），可能对整体香气有重要贡献[15]。
表3 水豆豉样品中萜烯类化合物测定结果
Table 3 Determination results of terpenes compounds in Shuidouchi samples
序号 化合物 RI 气味描述a 含量/（μg·kg-1）1234567891 0 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 α-姜油烯β-红没药烯顺-α-红没药烯β-水芹烯（+）-花侧柏烯α-金合欢烯β-倍半水芹烯β-白菖考烯顺-α-佛柑油烯月桂烯β-胡椒烯香叶醇顺-柠檬醛香茅醇α-蒎烯水芹烯香叶基丙酮莰烯二氢白菖考烯Δ-杜松烯反式-β-金合欢烯姜黄醇荜澄茄醇桉叶油醇β-榄香烯（+）-环苜蓿烯反-橙花叔醇芳樟醇菊苣酮萜品油烯玫瑰醇Δ-榄香烯4-萜烯醇橙花醇β-衣兰烯松油烯β-紫罗酮月桂酸乙酯γ-桉叶醇1 733 1 738 1 738 1 200 1 785 1 750 1 784 1 920 1 580 1 157 1 594 1 847 1 682 1 764 1 486 1 161 1 860 1 077 1 850 1 770 1 658 2 123 1 958 1 203 1 586 1 478 2 040 1 528 2 128 1 270 1 764 1 459 1 597 1 800 1 575 1 173 1 959 1 844 2 133香料木头香油、木头薄荷-柑橘、芹菜甘草、水果--柑橘、木头-花香、水果柠檬花香、甜香蜂蜜、木头柑橘、草药花香、水果香樟、木头-木头木头、草药姜薄荷桉树、草药甜香-花香、木头柑橘、花香甜香、焦糖木头、草药花香、玫瑰木头、草药木头、泥土甜香、柑橘-木头、草药花香、木头甜香、花香甜香、蜡质12 898.82±506.57 6 984.13±442.89 4 102.55±481.00 3 794.68±155.70 1 101.63±93.26 983.95±63.10 882.82±48.71 878.01±16.40 852.73±65.56 798.56±60.94 688.82±5.11 611.83±10.67 598.62±19.09 567.76±34.98 495.77±30.05 493.27±42.46 440.26±37.46 417.61±28.16 343.84±22.16 317.16±29.60 298.18±21.76 292.34±16.59 266.83±15.66 200.55±23.95 194.14±8.86 188.17±10.87 153.18±11.54 98.41±10.99 97.35±11.41 91.93±8.87 91.05±2.06 72.15±6.07 68.09±10.82 55.39±1.58 47.90±3.37 46.21±5.92 36.87±1.50 33.06±1.91 27.95±2.25
续表
注：“-”表示未检出。a表示气味描述来自风味化合物数据库：Flavornet：http：//www.flavornet.org；The Good Scents Company：http：//www.the goodscentscompany.com；VFConline：https：//www.vcf-online.nl/VcfHome.cfm。下同。
序号 化合物 RI 气味描述a 含量/（μg·kg-1）40 41 42 43 44 45 46卡达烯去氢芳樟醇α-榄香醇γ-松油烯大马士酮2-莰酮α-桉叶醇2 248 1 594 2 091 1 233 1 835 1 516 2 244-霉味木头、玫瑰柠檬、草药苹果、玫瑰--19.72±1.20 18.77±0.65 17.38±1.19 16.49±1.53 12.39±2.79 7.97±1.73 1.33±0.46
2.3.2 酯类化合物
由表4可知，水豆豉中乙酸乙酯[（291.04±8.30）μg/kg]、辛酸乙酯[（5.46±0.23）μg/kg]、丙酸乙酯[（4.63±0.77）μg/kg]、正己酸乙酯[（2.17±0.27）μg/kg]具有果香，在白酒、葡萄酒、水果中是关键的呈果香的挥发性风味物质，可能对水豆豉的果香有一定贡献[16]。苯乙酸乙酯[（28.79±1.39）μg/kg]是挥发性酯类化合物中少有的具有苯环的物质，因其有苯环属芳香族化合物具有与其他酯类截然不同的香气属性。水豆豉中的棕榈酸乙酯[（488.27±54.74）μg/kg]、亚油酸乙酯[（97.23±10.20）μg/kg]、十八酸乙酯[（40.80±9.92）μg/kg]等具有较多的碳原子，属于高级脂肪酸乙酯类化合物，这类化合物在感官属性上主要呈蜡质和脂肪，嗅觉阈值较高，但在白酒中高级脂肪酸乙酯研究发现，其对香气的保留有一定作用，可以增加香气的持续性时间[17]。
表4 水豆豉样品中酯类化合物测定结果
Table 4 Determination results of esters compounds in Shuidouchi samples
序号 化合物 RI 气味描述a 含量/（μg·kg-1）1234567891 0 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27棕榈酸乙酯乙酸乙酯肉豆蔻酸乙酯棕榈酸甲酯亚油酸乙酯十八酸乙酯十七烷酸乙酯苯乙酸乙酯肉豆蔻酸甲酯2-甲基丁酸乙酯乙酸甲酯月桂酸甲酯2-甲基丁酸甲酯十五酸乙酯异丁酸乙酯反油酸乙酯异戊酸乙酯辛酸乙酯异戊酸甲酯癸酸乙酯丙酸乙酯己酸甲酯水杨酸乙酯正己酸乙酯癸酸甲酯硬酯酸甲酯9-十六碳烯酸乙酯2 253 906 2 051 2 169 2 530 2 409 2 323 1 791 2 014 1 060 855 1 802 1 014 2 152 971 2 482 1 076 1 415 1 023 1 629 963 1 143 1 825 1 219 1 583 2 424 2 283蜡质水果、甜香甜香、奶油蜡质、脂肪脂肪蜡质-花香脂肪、蜡质甜香、水果甜香、水果蜡质、肥皂水果蜂蜜、甜香水果、甜香-水果、甜香水果、葡萄酒-甜香、水果甜香、水果水果、香蕉甜香、薄荷甜香、水果葡萄酒、水果蜡质-488.27±54.74 291.04±8.30 99.30±8.66 97.23±10.20 41.70±6.29 40.80±9.92 37.65±4.75 28.79±1.39 27.11±2.04 22.29±2.39 18.67±0.53 15.06±1.78 10.28±1.03 9.81±1.15 9.33±0.60 9.20±1.63 6.16±0.59 5.46±0.23 5.11±0.51 5.04±0.36 4.63±0.77 3.69±0.29 2.83±0.36 2.17±0.27 1.94±0.40 1.84±0.27 1.52±0.21
2.3.3 醇类化合物
醇类是发酵食品风味组分的主要成分之一，其中大部分醇类化合物由氨基酸代谢或脂质氧化代谢而成[18]。醇类化合物一般阈值较高，对食品风味的贡献程度小，仅少数阈值低的不饱和醇类化合物对食品风味有较大贡献[19]。由表5可知，水豆豉中共检测出16种醇类化合物，苯甲醇[（103.51±2.33）μg/kg]是检测到的醇类中唯一带苯环的化合物，属芳香族化合物具有花香的属性，可能与酯类中的苯乙酸乙酯一样对水豆豉的花香有贡献[20]。高级醇是含有三个碳原子以上一元醇，水豆豉中高级醇含量较高的有6-甲基-5-庚烯-2-醇、2-庚醇、2-十一醇等，高级醇在适当浓度可以赋予食品香气，但高级醇含量过高对人体有一定危害，如头晕、头痛、行动不协调等，因此，控制水豆豉高级醇在一定含量内对食品安全具有一定意义[21]。
表5 水豆豉样品醇类化合物测定结果
Table 5 Determination results of acohols compounds in Shuidouchi samples
序号 化合物 RI 气味描述a 含量/（μg·kg-1）1234567891 0 11 12 13 14 15 16 6-甲基-5-庚烯-2-醇2-庚醇2-十一醇3-呋喃甲醇2-壬基醇乙醇甲醇苯甲醇1-辛烯-3-醇4-甲基-1-戊醇异丁醇异戊醇2-乙基己醇3-辛醇仲丁醇异戊烯醇1 442 1 300 1 716 1 650 1 499 947 913 1 884 1 428 1 296 1 106 1 196 1 470 1 372 1 029 1 235果香水果蜡质、脂肪-蜡质、奶油酒精酒精花香蘑菇、蔬菜水果水果、酒精水果柑橘、甜香蘑菇、草药水果、甜香甜香、水果303.80±31.28 293.86±48.86 200.16±13.09 155.04±3.77 119.91±7.51 106.23±11.21 103.51±2.33 101.31±2.10 90.71±2.91 49.01±0.99 20.62±0.34 19.59±0.60 10.93±1.30 10.73±0.41 6.77±0.17 2.23±0.05
2.3.4 含氮化合物
由表6可知，水豆豉中挥发性含氮化合物主要由吡嗪类（8种）和吡咯类化合物（2种）构成。吡嗪类化合物一般具焙烤香，如烤面包、烤土豆、炒花生等气味[22]。吡嗪类化合物是一类重要的食用香料，也是合成医药、农药的重要中间体。水豆豉中检测到的吡嗪均为烷基吡嗪类化合物，在咖啡中存在的乙酰基吡嗪和葡萄酒中重要的香气化合物甲氧基吡嗪并未在水豆豉中检出[23-24]。水豆豉中含量较高的吡嗪类化合物有2,5-二甲基吡嗪[（2 165.35±19.72）μg/kg]、2,3,5-三甲基吡嗪[（817.40±16.69）μg/kg]、四甲基吡嗪[（197.18±5.54）μg/kg]、2,6-二甲基吡嗪[（115.36±1.14）μg/kg]等化合物，其中四甲基吡嗪是中药材川芎中具有生理活性的关键化合物，具有抑制心肌收缩、使心率减慢、降低全血黏度等作用又称之为川芎嗪[25]，是水豆豉中典型的健康因子。
表6 水豆豉样品中含氮化合物测定结果
Table 6 Determination results of nitrogen-containing compounds in Shuidouchi samples
序号 化合物 RI 气味描述a 含量/（μg·kg-1）12345678 9 1 0 2,5-二甲基吡嗪2,3,5-三甲基吡嗪四甲基吡嗪2,6-二甲基吡嗪2-乙酰吡咯2-甲基吡嗪2-乙基-6-甲基吡嗪2,6-二乙基吡嗪2-乙基-3,5,6-三甲基吡嗪1-糠基吡咯1 312 1 393 1 466 1 318 1 984 1 257 1 381 1 434 1 504 2 133烘烤坚果坚果、可可坚果、巧克力烤坚果、可可水果、霉味坚果烤土豆坚果坚果焦糖、可可2 165.35±19.72 817.40±16.69 197.18±5.54 115.36±1.14 112.95±5.08 47.97±0.48 47.08±0.90 44.27±1.97 16.25±0.70 10.33±0.94
2.3.5 醛酮类化合物
食品中的醛类、酮类化合物多来源于脂质的氧化、氨基酸的降解、美拉德反应等代谢反应[26]。
由表7可知，水豆豉中共检测到挥发性醛酮类化合物15种。醛类化合物气味阈值低，气味浓烈且赋香能力强，多产生花香、肉香等气味。水豆豉中含量最高的醛类和酮类化合物为苯甲醛和甲基壬基甲酮，其含量分别为（709.22±46.03）μg/kg和（271.16±24.07）μg/kg。
表7 水豆豉样品中醛酮类化合物测定结果
Table 7 Determination results of aldehydes and ketones compounds in Shuidouchi samples
序号 化合物 RI 气味描述a 含量/（μg·kg-1）1234567891 0 11 12 13 14 15苯甲醛2-苯基乙醛异戊醛2-甲基丁醛壬醛2-甲基-2-丁烯醛甲基壬基甲酮甲基庚烯酮3-羟基-2-丁酮丙酮2-壬酮2-丁酮2-庚酮2-十三烷酮呋喃酮1 514 1 639 929 926 1376 1 107 1 589 1 321 1 273 846 1 372 916 1 176 1 812 2 044甜香、杏仁花香、甜香水果、青香青香青香刺鼻、坚果蜡质、水果柑橘、霉味甜香、奶油水果、梨奶酪、水果水果、樟脑水果、草药-甜香、草莓709.22±46.03 111.20±10.42 50.19±3.78 22.78±2.04 17.82±3.22 10.19±0.77 271.16±24.07 165.16±17.81 78.85±2.10 77.28±2.57 60.08±5.49 33.39±0.74 30.72±4.88 24.19±1.91 10.17±1.99
2.3.6 呋喃类化合物
由表8可知，水豆豉通过HS-SPME-GC-MS检测到的挥发性呋喃类化合物共有7种，其中含量最高的是2-乙酰-5-甲基呋喃[（49.84±2.17）μg/kg]。呋喃类可通过高温经过美拉德反应产生，大多数呋喃类化合物具有烘烤、坚果、杏仁等类似的香气。呋喃类化合物属于含有氧原子的五元杂环，相比水豆豉检测的挥发性酯类、醇类、醛类、酮类化合物极性更大，HS-SPME易于富集挥发性较强的化合物，极性较大的化合物由于竞争吸附和本身挥发性教弱，HS-SPME相对来说能检测到的化合物有限，因此，水豆豉中可能存在更多的呋喃类化合物，可通过液液萃取、固相萃取、搅拌棒吸附萃取等方式进行分析[27]。
表8 水豆豉样品中呋喃类化合物测定结果
Table 8 Determination results of furans compounds in Shuidouchi samples
序号 化合物 RI 气味描述a 含量/（μg·kg-1）1234567 2-乙酰-5-甲基呋喃3-苯基呋喃2,3-苯并呋喃3-甲基呋喃呋喃2,5-二甲基呋喃2-乙酰基呋喃1 586 1 864 1 494 893 831 960 1 491霉味-腐烂--肉、烤牛肉甜香、可可49.84±2.17 23.64±1.44 15.82±0.88 8.49±0.53 7.83±0.53 6.78±0.73 3.49±1.78
2.3.7 酚类化合物
由表9可知，水豆豉通过HS-SPME-GC-MS检测到的挥发性酚类化合物共有6种，其中含量最高的是2-甲氧基-4-乙烯基苯酚[（739.39±27.20）μg/kg]，2-甲氧基-4-乙烯基苯酚具有木头和烤花生的香气属性，是食品中重要的气味化合物。酚类化合物在食品体系中含量过高易产生异嗅味，如苯酚具有药和烟熏的气味属性，4-乙基愈创木酚具有烟熏的气味属性，适当的较低浓度可使食品中香气更丰富，含量过高会产生异嗅味而降低食品风味品质[28]。
表9 水豆豉样品中酚类化合物测定结果
Table 9 Determination results of phenolics compounds in Shuidouchi samples
序号 化合物 RI 气味描述a 含量/（μg·kg-1）123456 2-甲氧基-4-乙烯基苯酚苯酚异丁香酚甲醚丁香酚4-乙基愈创木酚4-乙基苯酚2 206 2 011 2 188 2 179 1 596 2 166木头、烤花生药、烟熏辛辣、丁香甜香、丁香烟熏烟熏739.39±27.20 236.94±7.25 23.26±1.44 7.27±0.16 5.69±0.23 4.51±0.97
2.3.8 其他类化合物
由表10可知，水豆豉通过HS-SPME-GC-MS检测到的其他类挥发性风味物质共有7种，其中挥发性有机酸包括乙酸[（693.29±47.04）μg/kg]和异戊酸[（238.75±17.51）μg/kg]，挥发性有机酸是食品中重要的风味化合物，不仅具有酸香还同时对酸味有重要贡献，但是挥发性有机酸结构中含有羧基导致极性较大，虽然HS-SPME可吸收富集挥发性风味物质，但对有机酸的响应较小、灵敏度较差，一般需要通过液液萃取或者固相萃取的方式分析挥发性有机酸[29]。除了有机酸还值得关注的其他类别挥发性风味物质包括3-甲硫基丙醛[（16.40±0.54）μg/kg]和3-甲基噻吩[（3.19±0.20）μg/kg]两种挥发性含硫化合物。挥发性含硫化合物是食品中重要的气味化合物，但质谱检测器对硫化物响应较差，检测限高，脉冲火焰光度检测器（flame photometric detector，PFPD）和硫化学发光检测器（sulfur chemiluminescence detector，SCD）对挥发性含硫化合物有更灵敏的检测效果[30]。本研究虽然只检测到2种挥发性含硫化合物，但并不表明水豆豉中仅有这两种挥发性含硫化合物，水豆豉原料黄豆中蛋白质含量较高，其中有较多的含硫氨基酸，是挥发性含硫化合物的重要前体[31]，若采用PFPD或SCD可检测到更多种类的挥发性含硫化合物。
表10 水豆豉样品中其他类化合物的测定结果
Table 10 Determination results of others compounds in Shuidouchi samples
序号 化合物 RI 气味描述a 含量/（μg·kg-1）1234567 4-羟基苯乙烯乙酸异戊酸1-异丙烯基-3-甲基苯3-甲硫基丙醛苯乙烯3-甲基噻吩2 397 1 428 1 667 1 422 1 440 1 245 1 104辛辣刺鼻、酸酸臭、酸-土豆甜香、花香葡萄酒、脂肪1 371.61±88.99 693.29±47.04 238.75±17.51 204.07±21.51 16.40±0.54 3.47±0.34 3.19±0.20
3 结论
本研究利用HS-SPME-GC-MS对水豆豉挥发性风味物质进行解析，以总峰面积为评价指标，依次开展了单因素试验和正交试验以获取HS-SPME萃取水豆豉的最优条件。结果表明，最佳萃取条件为样品不经研磨处理、选取2 cm（50/30）μm DVB/CAR/PDMS萃取头、萃取温度80 ℃、平衡时间15 min、饱和NaCl溶液添加量4 mL和萃取时间30 min。在此最优条件下，挥发性风味物质总峰面积为3.02×1010±1.43×109。HS-SPME-GC-MS在水豆豉中共鉴定出134种挥发性风味物质，其中萜类46种、酯类27种、醇类16种、含氮类10种、醛酮类15种、呋喃类7种、酚类6种以及其他类7种。含量较高的挥发性风味物质有α-姜油烯、β-红没药烯、顺-α-红没药烯、β-水芹烯、棕榈酸乙酯、乙酸乙酯、6-甲基-5-庚烯-2-醇、2-庚醇、2,5-二甲基吡嗪、2,3,5-三甲基吡嗪、2-乙酰-5-甲基呋喃、2-甲氧基-4-乙烯基苯酚等，该研究为水豆豉挥发性风味研究和特征风味产品的开发提供理论依据。
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