槐茂甜面醬風(fēng)味品質(zhì)的分析研究

魏艷麗,魯 緋*,李 軍,許新軍,李 霄

(1.北京市營(yíng)養(yǎng)源研究所,北京 100069;2.河北保定槐茂有限公司,河北 保定 071000)

甜面醬是中國(guó)北方地區(qū)的傳統(tǒng)發(fā)酵醬之一,以小麥粉為主要原料,采用米曲霉(Aspergillusoryzae)制曲經(jīng)天然或保溫發(fā)酵而制成。優(yōu)質(zhì)甜面醬呈黃褐色或紅褐色的半固體狀,其滋味咸中帶甜,味道鮮美,并帶有醬香和酯香氣味[1]。主要用于佐餐調(diào)味,適用于烹飪醬燒和醬爆菜、制作醬腌菜,還可蘸食烤鴨、大蔥和黃瓜等菜品。甜面醬不僅可以豐富菜肴營(yíng)養(yǎng),增加菜肴可食性,而且具有開胃助食的功效。由于甜面醬傳統(tǒng)釀造工藝中米曲霉等微生物發(fā)酵的復(fù)雜性和獨(dú)特性,形成的風(fēng)味物質(zhì)種類繁多,這就造成其風(fēng)味特性的差異,繼而影響產(chǎn)品品質(zhì)[1-4]。迄今為止,我國(guó)商業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SB/T 10296—2009《甜面醬》對(duì)甜面醬產(chǎn)品質(zhì)量的要求非常有限,僅規(guī)定了感官特性和包括水分、食鹽、氨基酸態(tài)氮和還原糖含量4項(xiàng)理化指標(biāo),并沒(méi)有針對(duì)具體風(fēng)味物質(zhì)的明確要求,這對(duì)甜面醬產(chǎn)品的質(zhì)量控制和品質(zhì)評(píng)價(jià)有欠客觀。

近年來(lái),借助于儀器分析技術(shù)的不斷創(chuàng)新,對(duì)于甜面醬等傳統(tǒng)發(fā)酵調(diào)味品風(fēng)味的研究越來(lái)越廣泛和深入[1],主要涉及菌相分析[4-5]、加工工藝過(guò)程[6-10]、揮發(fā)性化合物[3-4,6-7,10-16]以及功能和營(yíng)養(yǎng)成分等方面[17-20]的研究。風(fēng)味特性是衡量食品品質(zhì)的重要指標(biāo)之一,對(duì)風(fēng)味成分的研究有利于生產(chǎn)工藝的完善以及品質(zhì)調(diào)控,采用具體的風(fēng)味成分對(duì)甜面醬的質(zhì)量進(jìn)行綜合性的評(píng)價(jià)也更有客觀性。在甜面醬的品質(zhì)評(píng)價(jià)方面,黃明泉等[21-22]報(bào)道了對(duì)甜面醬的鮮味成分分析,并將電子舌技術(shù)應(yīng)用于甜面醬的口感評(píng)價(jià)中。鄒金等[18]采用色度儀、質(zhì)構(gòu)儀、常規(guī)理化分析和多變量統(tǒng)計(jì)學(xué)方法相結(jié)合的手段對(duì)7種甜面醬的品質(zhì)進(jìn)行了評(píng)價(jià)。

本實(shí)驗(yàn)以具有300多年歷史的保定三寶之一—槐茂甜面醬為研究對(duì)象,對(duì)影響其產(chǎn)品品質(zhì)的包括氣味和滋味兩個(gè)方面的風(fēng)味化合物進(jìn)行了分析。采用頂空固相微萃取氣相色譜質(zhì)譜(head space-solid phasemicroextraction-gaschromatography-mass spectrometer,HS-SPME-GC-MS)聯(lián)用法分析其香氣成分,采用氨基酸分析儀分析呈味氨基酸的組成和含量,分析了呈香物質(zhì)和呈味物質(zhì)對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)的作用。以期為甜面醬生產(chǎn)過(guò)程中的質(zhì)量控制和品質(zhì)評(píng)價(jià)提供理論基礎(chǔ),也為進(jìn)一步提升和完善甜面醬的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)提供技術(shù)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

甜面醬:由河北保定槐茂有限公司提供。

3-辛醇(內(nèi)標(biāo)物):美國(guó)Sigma Aldrich公司;18種氨基酸標(biāo)準(zhǔn)品(谷氨酸、天冬氨酸、蘇氨酸、絲氨酸、甘氨酸、丙氨酸、脯氨酸、色氨酸、賴氨酸、苯丙氨酸、精氨酸、酪氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、纈氨酸、蛋氨酸、組氨酸、半胱氨酸(純度≥98%)):美國(guó)Sigma公司;硼氫化鈉(純度＞99%):美國(guó)Fluka公司;磺基水楊酸(分析純):天津市光復(fù)科技發(fā)展有限公司;茚三酮(分析純):上海三愛(ài)思試劑有限公司;氫氧化鈉、無(wú)水乙醇、冰醋酸(均為優(yōu)級(jí)純):北京化工廠;氯化鈉、二水合檸檬酸三鈉、一水合檸檬酸和丙二醇甲醚(均為優(yōu)級(jí)純):國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

100μm聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane,PDMS)萃取頭、85μm聚丙烯酸酯(polyacrylate,PA)萃取頭、65μm聚二甲基硅氧烷/二乙烯基苯(polydimethylsiloxane/divinylbenzene,PDMS/DVB)萃取頭和50/30μm二乙烯基苯/碳分子篩/聚二甲基硅氧烷(divinylbenzene/carboxen/polydimethylsiloxane,DVB/CAR/PDMS)萃取頭:美國(guó)Supelco公司;Agilent5975C-7890A氣相色譜質(zhì)譜儀(配Agilent GCSampler 80多模式進(jìn)樣器):美國(guó)安捷倫公司;L-8900氨基酸分析儀:日本日立公司;1260 Infinity II高效液相色譜(high perfor manceliquid chromatography,HPLC)儀:美國(guó)安捷倫公司,配蒸發(fā)光散射檢測(cè)器(evaporativelight-scatteringdetector,ELSD)。

1.3 方法

1.3.1 揮發(fā)性風(fēng)味化合物測(cè)定

樣品處理方法:通過(guò)比較4種不同的萃取頭對(duì)樣品中揮發(fā)性化合物的富集效果,選用65μm PDMS/DVB萃取頭對(duì)樣品中的揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行富集提取。經(jīng)過(guò)條件優(yōu)化試驗(yàn),確定的固相微萃取條件為:準(zhǔn)確稱取甜面醬樣品2.0 g于20 mL頂空瓶中,加入0.5g氯化鈉和2mL水,加入100μg/mL 3-辛醇的甲醇溶液10μL,渦旋混勻。用65μm PDMS/DVB萃取頭對(duì)樣品中的揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行富集提取。萃取溫度50℃,萃取時(shí)間40 min,振搖速率為500 r/min。萃取頭在進(jìn)樣口解吸時(shí)間為3min。每次測(cè)定后萃取頭老化時(shí)間為5min,老化溫度250℃。

氣相色譜條件:進(jìn)樣口溫度250℃,不分流進(jìn)樣;Agilent DB-WAX(J&W)彈性石英毛細(xì)管色譜柱(30 m×0.25 mm×0.25μm);載氣為氦氣(He),流速1.0 mL/min;程序升溫條件為40℃保持4 min,以5℃/min升至200℃,保持1 min,再以10℃/min升至220℃,保持15 min。

質(zhì)譜條件:接口溫度250℃;電子電離源(electron ion ization,EI),電離電壓70 eV;離子源溫度230℃,四級(jí)桿溫度150℃;質(zhì)譜掃描范圍為35～400 amu。

揮發(fā)性化合物的定性鑒別和半定量分析方法:以C8～C20正構(gòu)烷烴試劑確定化合物保留指數(shù)(retentionindex,RI)。采用美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院(national instituteof standards and technology,NIST)8譜庫(kù)檢索(匹配度＞80的化合物)、文獻(xiàn)報(bào)道的保留指數(shù)(RI)對(duì)比和標(biāo)準(zhǔn)品對(duì)比進(jìn)行定性鑒別。采用內(nèi)標(biāo)半定量法計(jì)算各化合物的含量。

1.3.2 氨基酸含量測(cè)定

氨基酸的含量按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5009.124—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中氨基酸的測(cè)定》測(cè)定[23]。色譜柱為磺酸型陽(yáng)離子樹脂,檢測(cè)波長(zhǎng)為570 nm和440 nm。

2 結(jié)果與分析

2.1 揮發(fā)性風(fēng)味化合物的分析

在HS-SPME最優(yōu)萃取條件下,用GC-MS對(duì)樣品中的揮發(fā)性化合物進(jìn)行分析,通過(guò)NIST 8譜庫(kù)檢索、保留指數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)品進(jìn)行定性鑒別,采用內(nèi)標(biāo)法進(jìn)行半定量分析,結(jié)果見表1,樣品中各類化合物的含量比較見圖1。

由表1可知,鑒別出包括醇類7種、醛類14種、酮類4種、酯類21種、酸類7種、酚類4種、雜環(huán)化合物7種、含硫化合物3種和14種其他類化合物,共計(jì)81種化合物。

在醛類化合物中,5-甲基-2-苯基-2-己烯醛含量最高,達(dá)4.55μg/g。該化合物呈現(xiàn)出咖啡、可可樣香氣,稀釋后有巧克力以及新鮮的果香香氣,是一種天然香料,可以用作食品添加劑。其他的醛也有不同的香味,如苯乙醛、苯甲醛、壬醛都具有果香或花香,是天然存在于果實(shí)中的化合物,也存在于許多發(fā)酵食品中[24-25]。

由于易于揮發(fā)且容易被人的嗅覺(jué)感知,酯類是發(fā)酵食品中最重要的風(fēng)味化合物之一[25-26]。研究證明發(fā)酵食品中酯類是脂肪在微生物作用和酶解過(guò)程中經(jīng)由醇類和羧酸的酯化反應(yīng)產(chǎn)生的?；泵瘶悠分需b別出的酯類含量達(dá)6.2μg/g,其中70%的酯類化合物是乙酯類,含量較高的是長(zhǎng)鏈脂肪酸乙酯化合物十六酸乙酯、亞油酸乙酯和9,12,15-十八碳三烯酸乙酯(Z,Z,Z),分別達(dá)2.12μg/g、2.00μg/g和2.11μg/g,十六酸乙酯是含量最高,這與文獻(xiàn)報(bào)道的一致[1]。亞油酸乙酯具有降低血液中膽固醇和血脂的作用。

醇類化合物通常呈現(xiàn)出令人愉快的香甜味[25]。樣品中苯乙醇、3-甲基丁醇和乙醇的含量相對(duì)較高,分別約為1.5μg/g、1.1μg/g和0.78μg/g。苯乙醇存在于蘋果、杏仁、香蕉、桃子、梨子、草莓、可可和蜂蜜等天然植物中,具有清甜的玫瑰樣花香,可以作為香精香料使用。3-甲基丁醇有蘋果白蘭地香氣和辛辣味,也是允許使用的食用香料,主要用以配制蘋果和香蕉型香精。

表1 槐茂甜面醬中的揮發(fā)性化合物Table1 Volatile compounds in Huaimao sweet flour paste

續(xù)表

續(xù)表

圖1 槐茂甜面醬中揮發(fā)性化合物種類和含量Fig.1 Compositions and contents of volatile compounds in Huaimao sweet flour paste

鑒別出的7種酸類化合物中有5種都是脂肪酸,含量較高的是乙酸、辛酸和十六烷酸,分別為0.67μg/g、0.50μg/g和0.20μg/g。據(jù)報(bào)道[14,25],脂肪酸具有水果、奶酪、脂肪和腐臭樣的氣味,而脂肪酸的累積可能有助于形成一種典型的甜面醬香氣。另外兩種酸為苯甲酸和山梨酸,研究證實(shí)苯甲酸和山梨酸存在于自然發(fā)酵的甜面醬中[14]。

樣品中酚類化合物的含量較低。在鑒別出的四種化合物中,4-乙基-2-甲氧基-苯酚、2,4-二(1,1-二甲基乙基)-苯酚和2-甲氧基-苯酚都是發(fā)酵食品中非常重要的香氣成分[27-28],其中4-乙基-2-甲氧基-苯酚呈香辛料和草藥似的香氣,存在于釀造醬油和甜面醬中。

樣品中僅有3-甲硫基丙醇、2-甲基噻吩和二甲基二硫3種含硫化合物,3-甲硫基丙醇含量可達(dá)0.25μg/g,其余兩種含量更低。這三種化合物也存在于葡萄酒和醬油等其他釀造產(chǎn)品中,是由含硫蛋白質(zhì)酶解產(chǎn)生的[29]。3-甲硫基丙醇在低濃度時(shí)有強(qiáng)烈芬芳的肉或肉湯香氣和滋味。

四種酮類化合物的含量都比較低,其中3-辛酮有果實(shí)香味,2-辛酮天然存在于香蕉和柑橘類水果,具有奶酪和蘑菇樣的氣味,2-壬酮存在于存在于草莓和干酪中,它們都可以用作食用香料。

雜環(huán)類化合物包括呋喃、吡嗪和吡咯類化合物,含量均不高,值得一提的是四甲基吡嗪。這種化合物有烘烤香氣,它在制曲和堆積發(fā)酵中產(chǎn)生由美拉德反應(yīng)生成,具有擴(kuò)張血管、改善微循環(huán)及抑制血小板積聚作用,賦予甜面醬健康功能。2-正戊基呋喃、2-乙?；秽?-乙?；量┖?-呋喃甲醇也都有特殊的香氣。其他類化合物中包含烷烴和取代萘類化合物,總體含量不高。

風(fēng)味是影響發(fā)酵食品質(zhì)量的重要指標(biāo)之一,實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明槐茂甜面醬中存在多種影響其風(fēng)味品質(zhì)的香氣成分,這些化合物的協(xié)同作用使甜面醬呈現(xiàn)出濃郁的醬香和酯香味,更重要的是有些香氣成分還具有功能作用,有益于人體的健康。

由圖1可知,醛類含量最高、酯類和醇類次之,酮類、酚類和含硫化合物的含量相對(duì)較低。

2.2 游離氨基酸的分析

槐茂甜面醬中的游離氨基酸含量檢測(cè)結(jié)果見表2。

由表2可知,甜面醬總氨基酸(total amino acid,TAA)含量為7.21 g/100 g,其中鮮味氨基酸(Glu和Asp)的含量最高,總量達(dá)到2.74g/100g,尤其是Glu,其含量達(dá)2.37g/100g,鮮味氨基酸占TAA含量的38%。甜味氨基酸和苦味氨基酸的含量分別為2.14 g/100 g和2.25 g/100 g,分別占TAA含量的30%和31%。芳香族氨基酸(Tyr和Phe)的含量為0.54 g/100 g。人體必需氨基酸(essential amino acid,EAA)(Thr、Val、Met、Ile、Leu、Phe、Lys和Trp)占TAA的相對(duì)含量為27.5%。此外,除以上18種人體必需氨基酸外,槐茂甜面醬中還含有0.018 g/100g的γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)。

表2 槐茂甜面醬中18種氨基酸的含量Table2 Contents of 18 amino acids in Huaimao sweet flour paste

3 結(jié)論

以槐茂甜面醬為研究對(duì)象,對(duì)影響和決定其風(fēng)味品質(zhì)的主要指標(biāo)進(jìn)行了分析,確定了其香氣成分的組成和含量,分析了氨基酸呈味物質(zhì)的組成和含量,結(jié)果表明,從槐茂甜面醬中鑒別出包括醇類、醛類、酮類、酯類、酸類、酚類和雜環(huán)化合物等共81種揮發(fā)性物質(zhì),其中多種是食用香料,半定量分析表明呈香物質(zhì)中醛類含量最高,其次是酯類、酮類和酚類。對(duì)槐茂產(chǎn)品呈味物質(zhì)的分析表明,兩種鮮味氨基酸和6種甜味氨基酸的含量為2.74 g/100 g和2.14 g/100 g、鮮味和甜味氨基酸占18種總氨基酸(TAA)的相對(duì)含量38%和30%、8種人體必需氨基酸(EAA)占TAA的相對(duì)含量為27.5%,而苦味氨基酸的總含量為2.25 g/100 g。綜合分析了這些化合物對(duì)甜面醬風(fēng)味構(gòu)成和品質(zhì)特征的影響,確定了對(duì)甜面醬產(chǎn)品品質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)的新思路,為相關(guān)產(chǎn)品的品質(zhì)評(píng)價(jià)和甜面醬相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的完善和提升提供了理論基礎(chǔ)。