熱處理小麥粉對豆醬風味的影響研究

彭超，王亞琦

（佛山海天調(diào)味食品股份有限公司，廣東 佛山 528000）

黃豆醬起源于我國，是一種歷史悠久的傳統(tǒng)發(fā)酵食品，是以大豆等為主要蛋白質(zhì)原料，輔以面粉等淀粉質(zhì)輔料，在微生物（包括米曲霉、酵母菌、乳酸菌等）的協(xié)同發(fā)酵作用下，形成富含多種氨基酸、多肽、維生素、礦物質(zhì)及其他有機化合物的調(diào)味食品［1，2］。同時，發(fā)酵過程中的多種復合發(fā)酵代謝反應（如Maillard反應、酸發(fā)酵、醇發(fā)酵等）會產(chǎn)生大量的風味化合物，賦予了黃豆醬獨特的色、香、味，用于日常飲食和烹調(diào)中具有改善滋味、提升色澤及調(diào)和香氣等作用，成為了備受世界各國人民喜愛的佐餐及調(diào)味佳品［3－6］。

原料的種類及預處理方式、制曲及發(fā)酵過程中的溫度、水分及周期等都對黃豆醬的滋味及香氣成分有顯著的影響。原料處理是黃豆醬生產(chǎn)中的重要工序，淀粉質(zhì)原料處理的主要目的是進行原料殺菌及糊化，從而利于米曲霉生長，發(fā)酵過程中淀粉酶更易發(fā)揮作用［7］。在黃豆醬生產(chǎn)中，利用高溫蒸汽加熱是一種常見的預處理方法，有研究表明，經(jīng)高溫處理后，小麥粉的香氣突出，制曲雜菌少，有益于黃豆醬風味物質(zhì)的形成［8］。因此，探究不同原料預處理方式對黃豆醬風味的影響，分離、鑒定其基本呈味物質(zhì)及揮發(fā)性香氣化合物，并探索其在制曲、發(fā)酵等過程中的形成機理，有助于為黃豆醬生產(chǎn)中工藝的優(yōu)化提供科學依據(jù)，對黃豆醬產(chǎn)品質(zhì)量改善、新調(diào)味品及其相關(guān)食品的開發(fā)具有重要意義。

本文以熱處理小麥粉發(fā)酵所得黃豆醬為研究對象，監(jiān)控發(fā)酵過程中的各項理化指標，分析黃豆醬中的氨基酸成分，并以頂空固相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用（HSSPME-GC-MS）技術(shù)分離、鑒定其揮發(fā)性風味化合物的種類及相對含量，并結(jié)合感官評價分析，研究熱處理小麥粉對黃豆醬滋味及揮發(fā)性風味成分的影響，為黃豆醬前處理方式及工藝優(yōu)化方案提供指導。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

種曲：佛山市海天調(diào)味食品股份有限公司，自制；黃豆、小麥粉、食鹽：均為市購。

無水乙醇、苯酚、濃硫酸、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉、甲醛、鹽酸：均為分析純，國藥集團化學試劑有限公司；三氟乙酸、氨基酸標準品、香氣化合物標品：均為色譜純，美國Sigma公司。

CPA224S分析天平 德國賽多利斯集團；Trace DSQ氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀 美國Thermo公司；DB-5MS柱 美國J ＆W Scientific公司；A300全自動氨基酸分析儀 德國曼默博爾公司；BSD-150恒溫培養(yǎng)箱 上海博訊醫(yī)療生物儀器股份有限公司；UV-2100紫外可見分光光度計 上海元析儀器有限公司；Tim840全自動電位滴定儀 雷迪美特公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 小麥粉的熱處理

將市購的小麥粉置于高壓蒸汽滅菌鍋中于121℃蒸煮20min，之后與大豆、種曲等混合制曲。

1.2.2 還原糖的測定

采用DNS法，參照Zhu的方法［9］。

1.2.3 氨基酸態(tài)氮的測定

參照 GB 18186－2000［10］，采用甲醛滴定法原理，使用自動電位滴定儀測定。

1.2.4 游離氨基酸含量的測定

采用日立L-800型全自動氨基酸分析儀測定［11］。取適量樣品溶解于超純水中，振蕩混合均勻后，常溫下靜置提取氨基酸30min，之后定容至50mL容量瓶中；取定容后的樣液4mL，按樣品∶磺基水楊酸（15%）為4∶1加入磺基水楊酸，混合均勻，置于4℃冰箱中冷藏靜置60min；將上述溶液于4℃下以1000r／min離心15min，取離心后的上清液重復上述離心步驟；將上述離心液經(jīng)0.22μm的濾膜過濾后于氨基酸分析儀進行檢測。

1.2.5 HS-SPME萃取揮發(fā)性風味物質(zhì)

準確稱取10g黃豆醬置于氣相萃取瓶中，并添加20μL 2-甲基-3-庚酮的甲醇溶液（1.724mg／L），采用頂空-固相微萃取的方式收集黃豆醬中的香氣化合物。

1.2.6 GC-MS分離待測樣品

GC-MS的分離過程采用毛細管柱（直徑為0.25μm，尺寸為30m×0.25mm），分離條件如下：

升溫條件：0～2min，40℃；2～18min，升溫速度5℃／min，升至120 ℃；18～20min，120 ℃；20～35min，升溫速度7℃／min，升至220℃；35～40min，220℃。

溫度：離子源溫度230℃，進樣口溫度250℃。

掃描條件：載氣為分流比10∶1的高純度氦氣，流量為1.0mL／min，離子化能量：70eV，掃描范圍：質(zhì)荷比（m／z）：35～350。

1.2.7 揮發(fā)性化合物的鑒定

待GC-MS進行樣品分離及數(shù)據(jù)采集后，采用XcaliburTM軟件，結(jié)合人工方式和自動搜索解析離子峰碎片，并與檢索譜庫進行匹配，采用面積歸一化法計算相對含量。

1.2.8 感官評價分析

參照GB／T 24399－2009《黃豆醬》感官檢驗方法并做適當修改［12］，隨機選擇10～15名食品專業(yè)人員組成評定小組，對黃豆醬進行甜味、鮮味、咸味、酯香、醬香、色澤、體態(tài)及口感協(xié)調(diào)性8個方面感官評價，其中分值越高，代表喜好度越好，滿分為10分。

1.2.9 數(shù)據(jù)分析

所有試驗均重復3次，并采用SPSS 16.0（SPSS Inc.，Chicago，IL，USA）統(tǒng)計分析軟件進行單因素方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 小麥粉熱處理前后豆醬發(fā)酵還原糖的變化

制曲結(jié)束后添加1.5倍的21%質(zhì)量分數(shù)的鹽水，恒溫30℃發(fā)酵，發(fā)酵至60天，豆醬發(fā)酵過程中還原糖的變化趨勢見圖1。

圖1 小麥粉熱處理前后豆醬發(fā)酵還原糖的變化Fig.1 Changes of reducing sugar in soybean paste before and after heat treatment of wheat flour

由圖1可知，相同工藝發(fā)酵條件下，熱處理后的小麥粉在發(fā)酵過程中還原糖生成速度非?？?，特別是在發(fā)酵前期15天，這和小麥粉經(jīng)過熱處理后糊化度提高有對應性，糊化度提升后能夠加快淀粉類物質(zhì)的酶解，前期還原糖生成速度快更有利于美拉德反應生色生香，對豆醬的色澤、香氣有提升作用。豆醬發(fā)酵中后期還原糖有下降趨勢，主要因為后期還原糖反應和利用消耗的速度大于其生成速度。

2.2 小麥粉熱處理前后豆醬發(fā)酵氨基酸態(tài)氮的變化

氨基酸態(tài)氮對豆醬的口感和鮮味影響較大，研究經(jīng)過熱處理后氨基酸態(tài)氮的變化情況，見圖2。

圖2 小麥粉熱處理前后氨基酸態(tài)氮的變化Fig.2 Changes of amino acid nitrogen in soybean paste before and after heat treatment of wheat flour

由圖2可知，隨著發(fā)酵周期的延長，豆醬氨基酸態(tài)氮呈逐步上升的趨勢，熱處理小麥粉工藝在整個發(fā)酵過程均高于正常工藝的對照組。

2.3 小麥粉熱處理前后發(fā)酵豆醬游離氨基酸分析

為探究熱處理小麥粉制曲發(fā)酵后產(chǎn)品鮮、甜味突出的原因，取豆醬產(chǎn)品進行游離氨基酸成分分析，結(jié)果見表1。

表1 小麥粉熱處理前后黃豆醬的氨基酸組成Table1 The content of amino acid in soybean paste before and after heat treatment of wheat flour

續(xù) 表

由表1可知，熱處理組的氨基酸含量較對照組顯著提高，約為16%。根據(jù)對氨基酸滋味的特征描述，氨基酸主要可分為鮮味、甜味、苦味和無味。鮮味主要是天冬氨酸、谷氨酸，甜味主要是蘇氨酸、甘氨酸、絲氨酸和丙氨酸，主要對比兩組的鮮味和甜味氨基酸，分析結(jié)果見圖3，熱處理鮮味氨基酸總量比對照組高35%，而甜味氨基酸總量比對照組高27%，這也是熱處理后豆胚鮮、甜味增加的主要原因。

圖3 小麥粉熱處理前后黃豆醬鮮味和甜味氨基酸總量分析Fig.3 The content of umami and sweet amino acid in soybean paste before and after heat treatment of wheat flour

2.4 小麥粉熱處理前后豆醬發(fā)酵揮發(fā)性香氣分析

對發(fā)酵完成的黃豆醬進行了風味物質(zhì)的測定，待GC-MS進行樣品分離及數(shù)據(jù)采集后，采用XcaliburTM軟件，結(jié)合人工方式和自動搜索解析離子峰碎片，并與檢索譜庫進行匹配，采用面積歸一化法計算相對含量，結(jié)果見表2。

表2 小麥粉熱處理前后黃豆醬揮發(fā)性風味成分分析Table2 The analysis of volatile compounds in soybean paste before and after heat treatment of wheat flour

續(xù) 表

續(xù) 表

由表2可知，對照發(fā)酵組一共檢測、解析出30種揮發(fā)性風味物質(zhì)，其中包括11種醇類化合物、5種酯類化合物、3種醛類化合物、3種酮類化合物、4種酚類化合物、2種雜環(huán)類化合物和2種烴類物質(zhì)。而熱處理發(fā)酵組一共檢測、解析出37種揮發(fā)性風味物質(zhì)，其中包括8種醇類化合物、7種酯類化合物、7種醛類化合物、4種酮類化合物、3種酚類化合物、6種雜環(huán)類化合物和2種烴類物質(zhì)。對比兩組最大的區(qū)別是熱處理組的醇類少于對照組，而其他黃豆醬特征香味物質(zhì)的種類和含量占比明顯多于對照組。

黃豆醬中的醇類物質(zhì)主要來自于酵母菌的發(fā)酵作用［13］，由于其有較高的閾值，故而大部分對香氣的貢獻較小。經(jīng)過熱處理后，面粉制曲發(fā)酵后乙醇明顯減少，轉(zhuǎn)化成其他風味物質(zhì)。有研究表明某些醇類物質(zhì)也對黃豆醬的風味具有顯著的改善作用，如苯乙醇在嗅聞試驗中體現(xiàn)出很好的香氣，提高了黃豆醬的醇香。

豆醬香氣的主要來源是其中豐富的酯類物質(zhì)，賦予其獨特的果香、食品甜香，酯類物質(zhì)一般是由酵母菌發(fā)酵所得，或是由醇類和有機酸類物質(zhì)經(jīng)過酯化反應催化而形成的復雜化合物。熱處理組的乙酸乙酯和乳酸乙酯明顯高于對照組，酯類物質(zhì)在黃豆醬中起到香甜、濃郁而柔和的基底作用，能夠明顯增強黃豆醬風味。Yamabe、徐琳娜等［14，15］報道，隨著黃豆醬的發(fā)酵成熟，乙基酯的含量持續(xù)提高，可以體現(xiàn)黃豆醬的成熟度。另外，黃豆醬中也含有苯甲酸乙酯和苯乙酸乙酯，苯甲酸乙酯呈現(xiàn)出顯著的葡萄香氣，氣味濃郁強烈，但持久力一般；苯乙酸乙酯則呈現(xiàn)出麥片香味，這兩類有機酯類成分香氣柔和、適中，對黃豆醬的香氣起到了重要作用。

豆醬的揮發(fā)性化合物中含有多種醛類、酮類物質(zhì)，雖然含量較低，但有研究表明醛類閾值較低，微量的醛類物質(zhì)即具有果香、堅果香及清香等氣味，對黃豆醬的香氣具有一定的調(diào)和作用［16］。醛類方面，熱處理組異戊醛、苯甲醛和苯乙醛高于對照組，特別是苯乙醛明顯高于對照組，這些醛類化合物中，異戊醛具有蘋果氣味，苯甲醛具有類似杏仁的香味以及焦糖的風味，是關(guān)鍵香氣化合物之一；苯乙醛有濃郁的玉簪花香氣和水果的甜香味。酮類方面，加熱組比對照組少了具有酸臭味的3-辛酮。酚類方面，酚類物質(zhì)主要經(jīng)曲霉菌、球擬酵母的發(fā)酵作用生成，含量不高，對香氣作用卻十分明顯。試驗組的4-乙基愈創(chuàng)木酚占比明顯高于對照組，該成分也是公認的產(chǎn)生醬香的關(guān)鍵成分之一［17］，具有醬油味的麥芽酚在加熱組也偏高。另外，發(fā)現(xiàn)加熱組中含氮類雜環(huán)類化合物的種類多于對照組，含氮類化合物主要是由蛋白質(zhì)、氨基酸熱分解、糖與蛋白質(zhì)或氨基酸的Maillard反應所形成，一般具有烤面包香氣以及烤味等，也屬于黃豆醬主要的呈香物質(zhì)。

2.5 小麥粉熱處理前后發(fā)酵豆醬感官質(zhì)量對比

兩組醬胚進行相同的煮制工藝，按照產(chǎn)品的喜好度對產(chǎn)品進行感官鑒評，其中分值越高，代表喜好度越好，滿分為10分，鑒評結(jié)果見圖4。

圖4 小麥粉熱處理前后發(fā)酵的黃豆醬的感官評價Fig.4 Comparison of sensory evaluation of soybean paste before and after heat treatment of wheat flour

由圖4可知，熱處理后的豆醬產(chǎn)品在色澤、醬香、酯香以及口感的鮮甜味、協(xié)調(diào)性方面均有較大的優(yōu)勢，產(chǎn)品質(zhì)量有較顯著的提升。

3 結(jié)論

小麥粉經(jīng)過熱處理后，黃豆醬產(chǎn)品的氨基酸態(tài)氮和還原糖含量均有所提高。氨基酸分析表明，小麥粉熱處理發(fā)酵組的鮮味及甜味氨基酸含量顯著提高，分別提高了35%和27%。兩種黃豆醬所含揮發(fā)性化合物的種類及含量均有較大差異，其中，熱處理發(fā)酵組共檢測出37種揮發(fā)性香氣化合物，對照發(fā)酵組共檢測出30種揮發(fā)性香氣化合物，熱處理發(fā)酵組中醇類物質(zhì)顯著降低，其他香氣類物質(zhì)（如醛類、酮類及酚類等）顯著提高，風味物質(zhì)比例提高，香氣更加豐富濃郁。

小麥粉熱處理對黃豆醬的色澤、香氣、滋味、體態(tài)及口感協(xié)調(diào)性等方面均有不同程度的影響，經(jīng)過熱處理后，黃豆醬的色澤、香氣及鮮甜、味顯著提高，體態(tài)略微下降，咸味受影響較小，故而，熱處理后的黃豆醬產(chǎn)品在色澤、醬香、酯香以及口感的鮮、甜味、協(xié)調(diào)性方面均有較大的優(yōu)勢，感官風味最佳，產(chǎn)品質(zhì)量有較顯著的提升。