純種米曲霉發(fā)酵與自然發(fā)酵豆豉揮發(fā)性成分比較

蔣立文，廖盧燕，付振華，胡欣欣

(1.湖南省發(fā)酵食品工程技術(shù)研究中心，湖南 長沙 410128；2.食品科學與生物技術(shù)湖南省重點實驗室，湖南 長沙 410128；3.湖南農(nóng)業(yè)大學食品科學技術(shù)學院，湖南 長沙 410128)

純種米曲霉發(fā)酵與自然發(fā)酵豆豉揮發(fā)性成分比較

蔣立文1,2,3，廖盧燕1,2，付振華2,3，胡欣欣1,2,3

(1.湖南省發(fā)酵食品工程技術(shù)研究中心，湖南 長沙 410128；2.食品科學與生物技術(shù)湖南省重點實驗室，湖南 長沙 410128；3.湖南農(nóng)業(yè)大學食品科學技術(shù)學院，湖南 長沙 410128)

采用氣相色譜-質(zhì)譜的分析方法，對米曲霉純種發(fā)酵制成的豆豉與傳統(tǒng)自然發(fā)酵豆豉中揮發(fā)性成分變化進行比較分析。結(jié)果表明，共鑒定出包括酯類、吡嗪類、酮類、醇類、烷烴類、烯烴類、酸類、醛類、呋喃類、醛類等11類51個化合物。純種發(fā)酵揮發(fā)性成分中含量較高的是酯類(58.53%)、酸類(23.98%)、烯烴類(10.07%)、酮類(5.56%)，采用傳統(tǒng)自然發(fā)酵制成產(chǎn)品中含量較高的是酸類(62.4%)、酯類(31.46%)、醛類(3.07%)、胺類(1.98%)。

豆豉；純種米曲霉發(fā)酵豆豉；自然發(fā)酵豆豉；揮發(fā)性成分；氣相色譜-質(zhì)譜

豆豉是大豆的釀造制品之一，豆豉按微生物種類不同可以分為毛霉型豆豉、曲霉型豆豉、細菌型豆豉和根霉型豆豉。米曲霉型豆鼓起源最早且分布最廣，而毛霉型豆鼓的產(chǎn)量最大且最富有特色。米曲霉型豆豉主要菌種是米曲霉As.3.951、As.3.042，純種米曲霉制豉法則是通過接種培養(yǎng)的米曲霉孢子來發(fā)酵。米曲霉發(fā)酵完成制曲后加入一定的食鹽、醪糟、蒸餾酒等后發(fā)酵，產(chǎn)品一般以咸豆豉的形式出現(xiàn)，主要用于加工風味豆豉等調(diào)味品，與四川毛霉型豆豉類似，但各種豆豉間風味差異很大[1-4]。

豆豉后發(fā)酵過程中，會發(fā)生一系列反應，產(chǎn)生大量的揮發(fā)性物質(zhì)，菌種不同、工藝不同，產(chǎn)品物質(zhì)變化也有差異[5-10]。不同生產(chǎn)條件，不同菌種發(fā)酵所形成的豆豉揮發(fā)性成分有區(qū)別。傳統(tǒng)發(fā)酵豆豉采用的是自然制曲，包括酵母及黑曲霉等多種微生物，屬于多菌種混合發(fā)酵豆豉，而純種米曲霉發(fā)酵豆豉，采用的是滬釀3.042純種米曲霉制曲，兩種豆豉制曲菌種來源有差異，揮發(fā)性成分也有所差異。

本實驗通過GS-MS檢測，參照有關揮發(fā)性成分研究的文獻資料[10-14]，對自然發(fā)酵制成的豆豉、純種米曲霉發(fā)酵豆豉揮發(fā)性成分進行比較。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

自然發(fā)酵豆豉(自然制曲，主要微生物有米曲霉、黑曲霉、產(chǎn)酯酵母等) 湖南華越食品有限公司；純種米曲霉豆豉(純種米曲霉As3.042制取，其他工藝及配方與自然發(fā)酵工藝一致)。乙醚(AR) 天津市科密歐化學試劑有限公司；高純氦氣99.99% 北京明尼克分析儀器設備中心。

1.2 儀器與設備

GCMS-QP2010氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀 日本島津公司；Rtx-5ms(30m×0.25mm，0.25μm)氣相色譜柱 島津國際貿(mào)易(上海)有限公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品前處理

取豆豉適量，搗碎浸泡后置圓底燒瓶中，加4倍質(zhì)量的蒸餾水與3粒沸石，振搖混合后，置電熱套中緩緩加熱至沸，連接揮發(fā)性成分提取器，從提取器上端加水，使其充滿揮發(fā)性成分提取器，直至溢流入燒瓶，再用移液管移入乙醚1mL，連接回流冷凝管，開始計時，微沸提取約8h后停止加熱(提取過程中乙醚揮發(fā)不足時及時補充至1mL左右)，冷卻15min，開啟提取器下端的活塞，將水緩緩放出，最后收集乙醚層得到揮發(fā)性成分樣品，置冰箱(5℃)中保存，待測，樣品質(zhì)量和提取時間見表1。

表1 揮發(fā)性成分提取時樣品質(zhì)量和提取時間Table 1 Sample weight and extraction time for extracting volatile components

1.3.2 提取物分析

將提取的豆豉揮發(fā)性成分濃液體用GC-MS分析，將氣相色譜分離的每個組份的質(zhì)譜和計算機系統(tǒng)儲存的已知物質(zhì)的質(zhì)譜進行比較，并扣除因溶劑乙醚帶入的雜質(zhì)。

1.3.3 分析條件

色譜條件：載氣：He，流速：1.0mL/min；進樣口溫度：220℃；程序升溫：60℃保持1min，以5℃/min升溫到190℃，保持33min；進樣量1μL；分流比：10:1。

MS條件：離子源溫度200℃；電離方式EI，電子能量70eV；溶劑延遲時間3.0min；質(zhì)量掃描范圍40～550u；采集方式：Scan掃描。流出峰經(jīng)過計算機JCMC Browser軟件檢索譜庫與保留時間結(jié)合定性鑒定檢出成分，通過面積歸一法計算出各成分相對含量。

2 結(jié)果與分析

豆豉用GC-MS分離鑒定出的揮發(fā)性成分見圖1、2和表2、3。共鑒定出酯類、吡嗪類、酮類、醇類、烷烴類、烯烴類、酸類、醛類、呋喃類、醛類等11類51個化合物。兩種完全相同的揮發(fā)性成分共19種，不相同的揮發(fā)性成分共32種。自然發(fā)酵與純種發(fā)酵的香氣成分相同的物質(zhì)總量占總香氣成分的量差別較大，自然發(fā)酵的占40.58%，純種發(fā)酵的占81.61%。而兩種不同發(fā)酵方式不相同組分差異很大，這與傳統(tǒng)發(fā)酵的條件粗放、參與微生物復雜、工藝周期長有密切的關系。

圖1 自然發(fā)酵豆豉揮發(fā)性成分總離子流色譜圖Fig.1 Total ion chromatogram of volatile components in naturally fermented Douchi

圖2 純種米曲霉發(fā)酵豆豉揮發(fā)性成分總離子流色譜圖Fig.2 Total ion chromatogram of volatile components in Douchi fermented by pure Aspergillus oryzae

自然發(fā)酵豆豉中主要的揮發(fā)性成分如亞麻酸甲酯、亞油酸、亞麻酸、亞油酸乙酯、亞麻酸乙酯、棕櫚酸乙酯等占相對含量的95.49%。采用自然發(fā)酵制成產(chǎn)品中含量較高的是酸類(62.4%)、酯類(31.46%)、醛類(3.07%)、胺類(1.98%)，自然發(fā)酵的酸性成分高而酯類物質(zhì)含量較低可能與后發(fā)酵中醇類與酸類物質(zhì)形成酯的數(shù)量有關，造成酸類物質(zhì)轉(zhuǎn)化生成酯類數(shù)量低。

純種米曲霉豆豉其中主要的揮發(fā)性成分有35種，包括如棕櫚酸、棕櫚酸乙酯、葡萄籽油、硬脂酸、(7Z)-7-十四烯、油酸乙酯等成分占總峰面積的95.61%。純種發(fā)酵揮發(fā)性成分中含量較高的是酯類(58.53%)、酸類

(23.98%)、烯烴類(10.07%)、酮類(5.56%)。自然發(fā)酵豆豉羰基化合物相對含量明顯低于純種米曲霉發(fā)酵豆豉。羰基化合物相對含量為3.11%，純種米曲霉發(fā)酵豆豉羰基化合物相對含量為11.02%，這些產(chǎn)物可能為脂肪酸自動氧化的降解產(chǎn)物。

表2 自然發(fā)酵豆豉與純種米曲霉發(fā)酵豆豉的相同揮發(fā)性成分含量比較Table 2 Comparison of same volatile components in Douchin fermented by natural method and pure Aspergillus oryzae

表3 自然發(fā)酵豆豉與純種米曲霉發(fā)酵豆豉的不同揮發(fā)性成分含量比較Table 3 Comparison on the contents of volatile components in Douchin fermented by natural method and pure Aspergillus oryzae

由表2、3可知，自然發(fā)酵豆豉酸類物質(zhì)相對含量明顯高于純種米曲霉發(fā)酵豆豉。自然發(fā)酵豆豉酸類物質(zhì)相對含量為62.4%，而純種米曲霉發(fā)酵豆豉酸類物質(zhì)相對含量為29.44%。大豆原料本身的亞油酸、油酸、軟脂酸、亞麻酸、硬脂酸等含量較高，酸類物質(zhì)主要是大豆脂質(zhì)水解的產(chǎn)物，自然發(fā)酵酸類物質(zhì)含量很高，與大豆品種之間差異性及后發(fā)酵條件有關。

由表2、3還可知，純種米曲霉發(fā)酵豆豉酯類物質(zhì)相對含量高于自然發(fā)酵豆豉。自然發(fā)酵豆豉酯類物質(zhì)相對含量為31.46%，其中含量較高的是亞麻酸乙酯12.16%，亞油酸乙酯9.44%，棕櫚酸乙酯5.90%；純種米曲霉發(fā)酵豆豉酯類物質(zhì)相對含量為58.53%，其中相對含量較高的是亞油酸乙酯46.77%、油酸乙酯7.14%和棕櫚酸乙酯3.23%。酯類物質(zhì)來源于大豆中脂肪酸成分與加入醇類物質(zhì)生成，但差異性較大，可能與生產(chǎn)工藝條件有關。

在自然發(fā)酵揮發(fā)性成分中檢測得到吡嗪類化合物，就Maillard反應特征產(chǎn)物之一的吡嗪類化合物而言，其含量盡管不高，但可能對產(chǎn)品主體風味的形成起著重要作用[15]。這與自然發(fā)酵中微生物及分泌酶系種類有密切關系。

3 討 論

盡管自然發(fā)酵制作豆豉與純種米曲霉發(fā)酵制作的豆豉從揮發(fā)性物質(zhì)測定種類、含量上有較大的差異，但優(yōu)勢微生物基本相似，但揮發(fā)性成分差異性與生產(chǎn)過程參與微生物差異性有關。但由于試驗條件有限，沒有將每一種揮發(fā)性成分的含量檢測出來，因此即使得到每種揮發(fā)性成分的氣味閾值，無法測定每種揮發(fā)性組分的香氣活性值(oder activity value，OAV)，由于化合物的OAV值大小能夠反映某化合物在樣品中的氣味貢獻，因而哪一種化合物是豆豉的關鍵乃至特征的風味物質(zhì)還有待進一步深入研究和探討。

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Comparison of Volatile Components in Fermented Douchi by Aspergillus oryzae and Natural Method

JIANG Li-wen1,2,3，LIAO Lu-yan1,2， FU Zhen-hua2,3，HU Xin-xin1,2,3
(1. Hunan Provincial Engineering and Technology Research Centre for Fermented Food, Changsha 410128, China；2. Hunan Province Key Laboratory of Food Science and Biotechnology, Changsha 410128, China；3. College of Food Science and Technology, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China)

Volatile components in Douchi produced by natural fermentation and pure Aspergillus oryzae fermentation were analyzed by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). A total of 51 volatile compounds were identified from two kinds of fermented Douchi samples. Among 51 volatile compounds, 11 classes of compounds were identified, which included esters, pyrazines, ketones, alcohols, alkane, olefin, acids, furans and aldehydes. The volatile components with high contents in pure fermented Douchin by Aspergillus oryzae were esters (58.53%), acids (23.98%), olefin (10.07%) and ketones (5.56%); the volatile components with high contents in naturally fermented Douchin were acids (62.4%), esters (31.46%), aldhydes (3.07%) and amines (1.98%).

Douchi；pure Aspergillus oryzae fermentation；natural fermentation；volatile component；gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS)

TS264

A

1002-6630(2010)24-0420-04

2010-08-11

蔣立文(1968—)，男，副教授，博士，主要從事食品生物技術(shù)及傳統(tǒng)發(fā)酵食品加工技術(shù)研究。E-mail：1024305380@qq.com