傳統(tǒng)西瓜豆醬中的香氣成分研究

王婷婷，賈娟

(漯河職業(yè)技術(shù)學(xué)院 食品工程系，河南 漯河 462000)

西瓜屬于葫蘆科植物，含有大量果糖、葡葡糖和豐富的膳食纖維、蘋果酸、磷酸、谷氨酸、瓜氨酸、精氨酸、胡蘿卜素、番茄紅素、蔗糖酶等，這些都是人體中不可缺少的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。無(wú)機(jī)鹽及苷類等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，具有抗氧化、抗癌、軟化血管、降低血中膽固醇、血壓、血脂、 調(diào)節(jié)腸道環(huán)境等功效。醬豆主要是以大豆、面粉等為主要原料，經(jīng)過(guò)微生物發(fā)酵制成的一種具有特殊風(fēng)味的半固體粘稠狀調(diào)味品，它含有異黃酮、多酚、類黑精等活性物質(zhì)。近年來(lái)，西瓜豆醬以其西瓜特有的清冽香氣、豐富的營(yíng)養(yǎng)而博得大家的喜愛(ài)，隨著消費(fèi)者對(duì)豆醬品質(zhì)的要求越來(lái)越高，西瓜醬的香氣特征也越來(lái)越受到人們的重視。

本研究采用頂空固相微萃取和氣質(zhì)聯(lián)用的方法，分析了傳統(tǒng)西瓜豆醬的香氣成分，并對(duì)它的香氣進(jìn)行分析，希望能夠?yàn)檫M(jìn)一步研究傳統(tǒng)西瓜豆醬香氣成分的形成機(jī)理提供理論基礎(chǔ)，同時(shí)也為優(yōu)化傳統(tǒng)西瓜醬生產(chǎn)的工藝等品質(zhì)控制提供科學(xué)依據(jù)[1]。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

1.1.1 材料與試劑

黃豆(顆粒飽滿，無(wú)蟲(chóng)蛀，無(wú)破損)、西瓜(新鮮無(wú)籽西瓜)、食鹽(加碘鹽)、面粉(標(biāo)準(zhǔn)粉)、花椒、蔥、姜、蒜、油(大豆油)，均為市售。

1.1.2 儀器與設(shè)備[2]

Agilent7890-5975氣-質(zhì)聯(lián)用儀 美國(guó)安捷倫儀器公司；手動(dòng)SPME進(jìn)樣器、75 μm CAR/PDMS 萃取纖維頭、20 mL帶硅橡膠墊的樣品瓶 美國(guó)Supelco 公司；PC420D恒溫磁力攪拌器 美國(guó)Corning公司；電熱恒溫水浴鍋。

1.2 西瓜豆醬發(fā)酵工藝

1.2.1 生產(chǎn)工藝

制曲：黃豆預(yù)處理→浸泡→蒸煮→瀝干→拌入面粉→制曲→成曲。

制醬：西瓜切開(kāi)→挖瓤→打漿→加輔料(加曲、胡椒、姜、蒜、鹽等)→拌勻→發(fā)酵。

炒醬：將上述豆醬加調(diào)味料炒熟。

1.2.2 工藝要點(diǎn)1.2.2.1 大豆預(yù)處理

大豆剔除雜質(zhì)后，浸泡水中至豆粒表皮剛呈脹滿，取出，用水反復(fù)沖洗后，蒸煮4 h后出鍋。

1.2.2.2 制曲

晾涼的大豆少量多次拌入面粉，讓面粉均勻裹在大豆上。在陰涼通風(fēng)處進(jìn)行自然發(fā)酵。至菌絲密布，表面由白色變成褐色時(shí)，發(fā)酵結(jié)束。然后在太陽(yáng)下曬干后，將菌絲搓散，貯存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.2.3 西瓜預(yù)處理

將西瓜瓤在打漿機(jī)中打好備用。

1.2.2.4 加輔料及制醬

首先將發(fā)酵后的大豆放入滅過(guò)菌的壇子中，然后加西瓜汁，再加入食鹽、花椒、蔥、姜、蒜等調(diào)味料，攪勻后，用干凈紗布密封好，放在陽(yáng)光下進(jìn)行自然發(fā)酵，每天要攪動(dòng)1次。待醬表面有氣泡產(chǎn)生，有醬香味時(shí)制醬完成。

1.2.2.5 炒醬

先將植物油倒入鍋內(nèi)加熱，然后將白糖、原醬、料酒、花椒粉、五香粉等依次加入鍋內(nèi)， 翻拌10 min，最后加入味精，即可食用。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 頂空固相微萃取[3]

將SPME萃取頭在GC-MS儀的進(jìn)樣口老化，老化溫度為250 ℃，老化時(shí)間為30 min，載氣流速為1.0 mL/min。準(zhǔn)確稱取10.00 g西瓜豆醬，吸取10 μL氘代愈創(chuàng)木酚(內(nèi)標(biāo))于15 mL頂空瓶中，密封，水浴溫度為60 ℃，插入經(jīng)過(guò)老化處理的固相微萃取頭，使萃取頭處于樣品之上1.4 cm，萃取30 min后取出，迅速插入GC-MS聯(lián)用儀的進(jìn)樣口，于250 ℃下解吸5 min后進(jìn)行GC-MS分析。

1.3.2 氣相色譜-質(zhì)譜測(cè)定條件

1.3.2.1 色譜條件[4]

毛細(xì)管柱為HP-Innowax柱 (60 m×0.25 mm×0.25 μm，Agilent)。以氦氣(99.999%)為載氣，恒定流速2.0 mL/min，進(jìn)樣口溫度250 ℃。柱箱采用程序升溫，初始溫度為40 ℃，保持6 min，以3 ℃/min升溫至100 ℃，然后以5 ℃/min升溫至230 ℃，保持10 min。

1.3.2.2 質(zhì)譜檢測(cè)條件

電子轟擊離子源(EI)，電子能量70 eV，質(zhì)量掃描范圍30～450 u，采集方式為全掃描Scan，溶劑延遲3.00 min。

1.3.3 香氣成分定性定量方法

1.3.3.1 定性方法

對(duì)樣品進(jìn)行GC-MS分析后，通過(guò)圖譜經(jīng)計(jì)算機(jī)檢索與NIST06譜庫(kù)匹配(僅報(bào)道匹配度>85%的化合物) ，并結(jié)合人工圖譜解析和資料分析鑒定。

1.3.3.2 定量方法

根據(jù)氣相色譜分析結(jié)果，利用TIC峰面積歸一化法對(duì)西瓜豆醬香氣成分的相對(duì)含量進(jìn)行定量。

2 結(jié)果與討論

2.1 豆醬揮發(fā)性成分的總離子圖

西瓜醬香氣成分及組分峰面積相對(duì)含量見(jiàn)圖1。

圖1 西瓜醬香氣成分及組分峰面積相對(duì)含量Fig.1 Total ion current chromatograph of relative content of peak areas of aroma components of watermelon soybean paste

注：由于數(shù)據(jù)量較大與版面大小的限制，導(dǎo)致該圖片不能清晰顯示，若需具體參考數(shù)據(jù)請(qǐng)聯(lián)系作者索取。

2.2 豆醬揮發(fā)性成分

西瓜醬香氣成分及其組分峰面積相對(duì)含量見(jiàn)表1。

表1 西瓜醬香氣成分及其組分峰面積相對(duì)含量Table 1 The relative content of peak areas of main aroma components of watermelon soybean paste

續(xù) 表

3 討論

對(duì)發(fā)酵食品來(lái)說(shuō)，產(chǎn)品的風(fēng)味物質(zhì)與微生物在生長(zhǎng)過(guò)程中釋放的代謝產(chǎn)物和酶密切相關(guān)。這些代謝物、酶類與食物原料之間發(fā)生相互作用，生成酯類、酚類、酮類、醛類和呋喃類等各種風(fēng)味物質(zhì)。本文從西瓜豆醬中共分離鑒定出揮發(fā)性化合物63種，包括醇類14種，酯類9種，酸類5種，醛類8種，烯烴類20種，酮類4種，呋喃類2種以及醚類1種等8類化合物。通過(guò)峰面積歸一法得到香氣成分的相對(duì)含量(見(jiàn)表1)。由表1可知，含量最高的2類化合物是醇類和酸類，分別為32.471%和28.295%，其次是烯烴類、酯類和醛類，分別為17.92%，13.393%，5.853%。

醇類是香氣成分中相對(duì)含量最多的化合物，它能產(chǎn)生使人愉快的氣味，這是糖類物質(zhì)在耐鹽酵母作用下生成的[5]。在檢出的醇類物質(zhì)中，含量較高的依次為 3-甲基丁醇、2,3-丁二醇、乙醇、2-丁二醇。含量占醇類物質(zhì)總量的90%，3-甲基丁醇有蘋果白蘭地香氣和辛辣味,劉瑩等[6]在豆醬的研究中得出主要的醇類特征風(fēng)味物質(zhì)有2,3-丁二醇、3-甲基丁醇、2-甲基丁醇、芳樟醇、苯乙醇。黃明泉等[7]在研究中也得出了豆瓣醬主要的揮發(fā)性醇類香氣物質(zhì)是3-甲基丁醇，這些都與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果相同，2，3-丁二醇在大豆醬油中含量很高，具有焦糊味，并且氣味強(qiáng)烈[8]，推測(cè)是西瓜豆醬中風(fēng)味的重要呈香物質(zhì)。乙醇具有清爽香氣，產(chǎn)生使人愉快的氣味，是乙基酯類風(fēng)味物質(zhì)產(chǎn)生的重要底物,已被證實(shí)對(duì)豆醬風(fēng)味有很重要的作用[9]。2-丁二醇有類似葡萄酒的氣味，苯乙醇呈玫瑰花的香味[10]，它也是大豆醬油的主要香氣成分之一。

酯類化合物中的中低級(jí)脂肪酸酯通常具有甜香和果香，且強(qiáng)度適中、香氣柔和，它們是構(gòu)成豆類發(fā)酵調(diào)味品風(fēng)味的重要組成部分，其形成途徑：一是在發(fā)酵中由酵母酶催化生成；二是由有機(jī)酸和醇類的酯化反應(yīng)生成，其氣味強(qiáng)度適中，溫和厚重，是豆醬香味的底蘊(yùn)。喬鑫[11]研究認(rèn)為乙酸異戊酯等為黃豆醬的特征香氣成分，趙建新等[12]研究認(rèn)為乙酸乙酯、乙酸甲酯等為豆醬的主要香氣成分，這3個(gè)化合物均在本實(shí)驗(yàn)中檢出。另外，在研究中發(fā)現(xiàn)甲酸丁酯含量也很高，這是其第一次在豆醬中被檢出，占酯類香氣含量的54%，在其他學(xué)者的研究中并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)此種物質(zhì)。由于酯類的形成受多種因素的影響，如發(fā)酵時(shí)間、發(fā)酵溫度以及酵母的性質(zhì)等，保持較低溫度的發(fā)酵有利于短鏈脂肪酸的合成[13]。所以推測(cè)甲酸丁酯是在較低溫度發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的，其是否是西瓜豆醬的香味物質(zhì)還要進(jìn)一步研究。

在檢出的酸類物質(zhì)中，共有乙酸、3-甲基丁酸、2-甲基丁酸、2-甲基丙酸、4-甲基戊酸5種。其中相對(duì)含量最大的為乙酸，占總成分的26.478%。乙酸在發(fā)酵西瓜汁中也有檢測(cè)到，并確定為西瓜發(fā)酵汁的主要呈香物質(zhì)[14]，推測(cè)乙酸也是西瓜豆醬的主要呈香物質(zhì)。3-甲基丁酸在永川家鄉(xiāng)豆豉、陽(yáng)江橋姜豉和天馬山豆豉中也有檢測(cè)過(guò)[15]，2-甲基丁酸具有羊乳干酪樣的氣味，是曲霉型豆豉的主要風(fēng)味成分。丙酸類物質(zhì)和4-甲基戊酸自身的香味并不明顯，但是常用于調(diào)配食用香精及香料，對(duì)西瓜豆醬的香氣也有一定貢獻(xiàn)。

烯烴類化合物含有20種，但其風(fēng)味閾值較高，一般對(duì)風(fēng)味貢獻(xiàn)不大[16]，這可能是由于傳統(tǒng)的方式制作時(shí)在其中加入了生姜、花椒、蒜等香辛料，推測(cè)可能與烴類化合物的生成有關(guān)[17]。其中含量最高的揮發(fā)性物質(zhì)是dl-檸檬烯，它是一種有類似檸檬的香味，具有鎮(zhèn)咳、祛痰、抑菌作用的物質(zhì)。β-苧烯是柑橘類水果皮中一種著名的精油,有類似檸檬的香味。

醛類占西瓜豆醬香氣成分的5.853%，檢出3-甲基丁醛、2-甲基丁醛、2-甲基丙醛、己醛、苯甲醛、苯乙醛、壬醛和菠蘿醛8種，其中3-甲基丁醛含量最高，具有蘋果氣味，有資料顯示[18]，3-甲基丁醛、2-甲基丁醛、2-甲基丙醛是醬油關(guān)鍵香氣活性物質(zhì)。苯甲醛具有較濃重的苦杏仁香氣，是豆豉的主要風(fēng)味物質(zhì).苯乙醛氣味香甜，有玫瑰花香，類似蜜帶蠟香； 黃紅霞等[19]也在其他類型豆豉中檢出過(guò)，說(shuō)明苯乙醛對(duì)曲霉型豆豉風(fēng)味有貢獻(xiàn)，己醛具有西瓜香味，菠蘿醛常用作食品香精。其中壬醛、苯乙醛、己醛、苯甲醛在發(fā)酵西瓜汁香氣中都有檢測(cè)到，推測(cè)它們對(duì)西瓜豆醬的特殊行為具有一定貢獻(xiàn)。

此外，本研究檢測(cè)到一些具有呈香作用的酮類、呋喃類和二硫醚類，酮類揮發(fā)性化合物一般呈果香味，其中檢測(cè)到的3-羥基-2-丁酮在其他豆醬和西瓜發(fā)酵汁中均被檢測(cè)到，都為其主要的香氣物質(zhì)，Leejeerajumnean等[20]研究發(fā)現(xiàn)納豆中的主要風(fēng)味物質(zhì)為3-羥基-2-丁酮[21],而甲基庚烯酮只在發(fā)酵西瓜汁、原汁中有檢測(cè)到，在豆醬中未檢測(cè)到，推測(cè)3-羥基-2-丁酮、甲基庚烯酮對(duì)西瓜豆醬的香氣有一定貢獻(xiàn)。

另外，在研究中檢測(cè)出了含硫類的物質(zhì)如二甲基二硫醚，在西瓜汁和其發(fā)酵液中都有檢測(cè)到，是瓜類的重要香氣物質(zhì)[22]，推測(cè)二甲基二硫醚是西瓜豆醬的主要呈香物質(zhì)。