一種郫縣豆瓣顆粒調(diào)味品的開發(fā)及揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)研究

李 龍，李潔芝 *，李 恒，2，楊國華，游敬剛，鄧維琴

（1.四川省食品發(fā)酵工業(yè)研究設(shè)計院，四川 成都 611130；2.四川東坡中國泡菜產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院，四川 眉山 620030；3.成都市丹丹川菜調(diào)味品產(chǎn)業(yè)研究院有限公司，四川 成都 611730）

郫縣豆瓣醬俗稱郫縣豆瓣，距今已有300多年的發(fā)展歷史[1]，作為調(diào)味品的重要原料，其迷人的辣味和獨特風(fēng)味深受廣大消費者的青睞[2]，尤其是以郫縣豆瓣為主要原料的復(fù)合調(diào)味醬急劇增多，如火鍋底料[3]、香辣醬[4]、豆瓣魚調(diào)味料、回鍋肉調(diào)味料等[5]，其生產(chǎn)工藝和保藏手段研究的都比較成熟。然而，以郫縣豆瓣為原料來制備固態(tài)調(diào)味料，仍缺少足夠的理論研究。

本研究以郫縣豆瓣為原料制備郫縣豆瓣顆粒，采用模糊數(shù)學(xué)感官評價法和響應(yīng)面法相結(jié)合的方式，來提高郫縣豆瓣顆粒配方優(yōu)化的準(zhǔn)確性[6]，通過氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（gas chromatography-mass spectrometer，GC-MS）儀分析，確定郫縣豆瓣顆粒中的揮發(fā)性物質(zhì)種類和含量，實驗結(jié)果對郫縣豆瓣顆粒的工業(yè)化生產(chǎn)以及產(chǎn)品品質(zhì)控制具有一定意義，以期為產(chǎn)業(yè)化研究和發(fā)展以郫縣豆瓣為基礎(chǔ)的固態(tài)復(fù)合調(diào)味料具有推動作用[7]。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

郫縣豆瓣（主要成分為蠶豆、辣椒）：四川省某生產(chǎn)企業(yè)；食用鹽、味精、白砂糖、玉米淀粉、麥芽糊精、雞精：市售；食品用香精香料：四川省某生產(chǎn)企業(yè)。

1.2 儀器與設(shè)備

YH-C10002電子天平：東陽市英衡智能設(shè)備有限公司；TW-500/2SB依利達(dá)真空包裝機(jī)：佛山市禪城依利達(dá)包裝器材有限公司；DHG-9030A電熱鼓風(fēng)干燥箱：上海恒一科學(xué)儀器有限公司；JZL-125型旋轉(zhuǎn)擠壓制粒機(jī)：常州市易能干燥設(shè)備有限公司；800Y粉碎機(jī)：永康市鉑歐五金制品有限公司；GC-MSQP2010氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀：日本島津儀器公司；DB-WAX（60 m×0.25 mm，0.25 μm）色譜柱：美國安捷倫公司；（50/30 μm）固相微萃?。╯olid phase micro-extraction，SPME）裝置、15 mL頂空進(jìn)樣瓶：美國Supelco公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 郫縣豆瓣顆粒制作工藝流程與操作要點

原料預(yù)處理：食用鹽、味精、白砂糖粉碎成細(xì)小粉末狀；稱取郫縣豆瓣于白色磁盤中，平鋪，于70 ℃熱風(fēng)干燥箱中烘干7 h，中途翻動3次，使終含水量為（8±2）%。

混合：將食用鹽25.00%、味精34.50%、玉米淀粉10.00%、麥芽糊精1.00%、白砂糖5.50%、水6.50%、豆瓣干粉16.00%、食品用香精香料1.50%混合均勻。

制粒：將所有料混合均勻，達(dá)到“輕握成團(tuán)、輕壓即散”的狀態(tài)[8-9]，放入JZL-125型旋轉(zhuǎn)擠壓制粒機(jī)，設(shè)置加料刀轉(zhuǎn)速50 r/min，制粒刀轉(zhuǎn)速50 r/min。

干燥：制粒后的郫縣豆瓣顆粒于60 ℃熱風(fēng)干燥箱中干燥4 h，終水分含量≤5%，干燥后的郫縣豆瓣顆粒經(jīng)過整粒后，成均一的顆粒[10-11]。

包裝：經(jīng)整粒均勻的郫縣豆瓣顆粒，用蒸煮袋按40 g/袋規(guī)格進(jìn)行真空包裝[12]，封口溫度為150 ℃，真空度為-0.1 MPa。

食用方法：作為一種固體調(diào)味料，其主要運用于炒菜、湯菜等菜肴的調(diào)味。使用時根據(jù)個人口味適量添加[13-14]。

1.3.2 郫縣豆瓣顆粒配方優(yōu)化單因素試驗

在預(yù)試驗的基礎(chǔ)上，分別考察配方中玉米淀粉添加量（8%、9%、10%、11%、12%）、含水量（5.5%、6.0%、6.5%、7.0%、7.5%）、豆瓣干粉添加量（14%、15%、16%、17%、18%）對郫縣豆瓣顆粒感官評分的影響

1.3.3 郫縣豆瓣顆粒配方優(yōu)化響應(yīng)面試驗

在單因素試驗的基礎(chǔ)上，以玉米淀粉添加量（A）、含水量（B）、豆瓣干粉添加量（C）為考察因素，郫縣豆瓣顆粒感官評分（Y）為考察指標(biāo)，應(yīng)用Design-Expert 8.0.6軟件的Box-Behnken模塊設(shè)計3因素3水平響應(yīng)面試驗，試驗因素與水平見表1。

表1 郫縣豆瓣顆粒配方優(yōu)化響應(yīng)面試驗因素與水平Table 1 Factors and levels of response surface tests for Pixian Douban granule formula optimization

1.3.4 測定方法

郫縣豆瓣顆粒的感官評價[15]：由10位具有產(chǎn)品品評經(jīng)驗的人員組成感官評價小組，直接對郫縣豆瓣的色澤、形態(tài)個方面對郫縣豆瓣顆粒進(jìn)行感官評分；同時將郫縣豆瓣顆粒用純凈水稀釋100倍后，從滋味、香氣兩方面對豆瓣顆粒進(jìn)行感官評分，滿分100分，感官評價標(biāo)準(zhǔn)見表2。

揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的萃取與檢測[16-17]：

萃取條件：準(zhǔn)確稱取2 g粉碎的樣品，放入15 mL萃取瓶中，加入0.5 μL 0.5 mg/mL的內(nèi)標(biāo)物，將萃取瓶放入60 ℃水浴中預(yù)熱2 min，然后將萃取針頭插入萃取瓶中，60 ℃恒溫頂空萃取50 min后，插入GC-MS進(jìn)樣口解吸10 min。

GC條件：DB-WAX毛細(xì)管柱（60 m×0.25 mm，0.25 μm）；載氣為高純度氦氣（He），流速1 mL/min；進(jìn)樣口溫度250 ℃；不分流進(jìn)樣；升溫程序：起始溫度50 ℃（保留3 min），以10 ℃/min升至85 ℃（保留1.5 min），再以5 ℃/min升至100 ℃（保留1 min），以2.5 ℃/min 升至175 ℃（保持1.5 min），最后以8 ℃/min升至250 ℃。

MS條件：電子電離（electron ionization，EI）源，電子能量70 eV；離子源溫度230 ℃；接口250 ℃；質(zhì)量掃描范圍35～350 amu；檢測器電壓0.1 kV；掃描模式scan。

分析：揮發(fā)性化合物的鑒定揮發(fā)性成分的鑒定結(jié)果由美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（national institute of standards and technology，NIST）05譜庫檢索結(jié)果與人工圖譜解析共同確定，保留指數(shù)的計算方法參考文獻(xiàn)進(jìn)行，化合物相對含量確定采用面積歸一化法進(jìn)行定量分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 郫縣豆瓣顆粒單因素的研究結(jié)果和分析

2.1.1 玉米淀粉添加量對郫縣豆瓣顆粒的感官影響

由圖1可知，隨著玉米淀粉添加量的增加，郫縣豆瓣顆粒感官評分呈先升高后降低的趨勢，當(dāng)玉米淀粉添加量為10%時，感官評分最高，為（87±0.25）分，該玉米淀粉添加量條件下，所制得的郫縣豆瓣顆粒咸鮮味比較協(xié)調(diào)，成粒較好。因此，選擇最適玉米淀粉添加量為10%。

2.1.2 含水量對郫縣豆瓣顆粒的感官影響

由圖2可知，隨著含水量的增加，郫縣豆瓣顆粒感官評分呈先緩慢升高再逐漸降低的趨勢，當(dāng)含水量為6.5%時，感官評分最高，為（87.5±0.25）分，該含水量條件下，所制得的郫縣豆瓣顆粒成粒率較高，經(jīng)過干燥箱烘干后無明顯的結(jié)塊現(xiàn)象。因此，選擇最適含水量為6.5%。

圖2 含水量對郫縣豆瓣顆粒感官評分的影響Fig.2 Effect of moisture contents on Pixian Douban granule sensory score

2.1.3 豆瓣干粉添加量對郫縣豆瓣顆粒的感官影響

由圖3可知，隨著豆瓣干粉添加量的增加，郫縣豆瓣顆粒感官評分呈先升高后降低的趨勢，當(dāng)豆瓣干粉添加量為16%時，感官評分最高，為（89±0.35）分，該豆瓣干粉添加量條件下，所制得的郫縣豆瓣顆粒豆瓣風(fēng)味明顯，色澤較好，和郫縣豆瓣色澤相似，按照100倍加水稀釋后，稀釋液仍具有郫縣豆瓣香氣。因此，選擇最適豆瓣干粉添加量為16%。

圖3 豆瓣干粉添加量對郫縣豆瓣顆粒感官評分的影響Fig.3 Effect of dry Douban powder addition on Pixian Douban granule sensory score

2.2 郫縣豆瓣顆粒配方優(yōu)化響應(yīng)面試驗

郫縣豆瓣顆粒配方優(yōu)化Box-Behnken試驗設(shè)計及結(jié)果見表3，方差分析見表4。

表3 郫縣豆瓣顆粒配方優(yōu)化響應(yīng)面試驗設(shè)計及結(jié)果Table 3 Design and results of response surface tests for Pixian Douban granule formula optimization

表4 響應(yīng)面模型方差分析Table 4 Variance analysis of response surface model

對表3的設(shè)計內(nèi)容進(jìn)行多元回歸擬合，得到感官評分對玉米淀粉添加量、含水量、豆瓣干粉添加量的二次多元回歸模型方程：

由表4可知，該模型的P值=0.030 8＜0.05，表明該模型顯著；失擬項P值=0.310 0＞0.05，表明失擬項不顯著，該回歸方程擬和良好。在回歸模型中，二次項A2、B2對結(jié)果影響極顯著（P＜0.01），其他項對結(jié)果影響不顯著（P＞0.05）。信噪比=6.276（＞4），表明模型預(yù)測值和試驗值之間具有較好的擬合性，可以用該模型對郫縣豆瓣顆粒的模糊數(shù)學(xué)感官評分進(jìn)行預(yù)測。各因素間相互作用對模糊數(shù)學(xué)感官評分的影響結(jié)果見圖4。

圖4 各因素交互作用對郫縣豆瓣顆粒感官評分影響的響應(yīng)曲面及等高線Fig.4 Response surface plots and contour lines of effect of interaction between various factors on sensory score of Pixian Douban granule

由圖4可知，響應(yīng)面3D曲面圖均呈凸面，說明響應(yīng)值均存在極大值；等高線均趨于圓形，說明交互作用對結(jié)果影響不顯著，與方差分析結(jié)果一致。

通過分析得出，郫縣豆瓣顆粒最優(yōu)配方為玉米淀粉添加量9.95%，水添加量6.4%，豆瓣干粉添加量15.69%，模糊數(shù)學(xué)感官評分預(yù)測值為89.97分?？紤]到生產(chǎn)實際，將最優(yōu)配方修訂為玉米淀粉添加量10%，含水量6.5%，豆瓣干粉添加量15.5%。為驗證回歸模型的有效性，采用優(yōu)化后的配方進(jìn)行3次驗證試驗，制成的郫縣豆瓣顆粒調(diào)味品的模糊數(shù)學(xué)感官評分實際值為（90.11±0.22）分，與預(yù)測相近，其相對誤差為0.15%，說明該模型合理有效，具有一定的實際指導(dǎo)意義。

2.3 GC-MS分析結(jié)果

對郫縣豆瓣醬與郫縣豆瓣顆粒進(jìn)行分析，檢測到主要揮發(fā)性物質(zhì)對比見表5。

表5 郫縣豆瓣醬與郫縣豆瓣顆粒揮發(fā)性物質(zhì)含量對比Table 5 Comparison of volatile compounds between Pixian Douban paste and Pixian Douban granule

續(xù)表

續(xù)表

由表5可知，郫縣豆瓣醬與郫縣豆瓣顆粒檢測出的眾多揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，主要包括醇類、醛類、酸類、酯類、酚類、酮類與醚類。郫縣豆瓣醬共檢測出42種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)、郫縣豆瓣顆粒共檢測出82種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)。

其中郫縣豆瓣檢測出醇類12種、酯類10種、酸類8種、醛類4種、酚類4種、酮類4種與醚類1種。一些研究人員利用GC-MS技術(shù)對傳統(tǒng)郫縣豆瓣醬得風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)其中的主要風(fēng)味物質(zhì)成分是醇類和酯類[18]，和本試驗結(jié)果基本一致。

郫縣豆瓣顆粒共檢測出醇類23種、酯類9種、酸類10種、醛類24種、酚類6種、酮類7種與醚類3種。其中包括郫縣豆瓣醬中主要的特征風(fēng)味物質(zhì)：苯乙醛、苯乙醇、芳樟醇、4-乙基愈創(chuàng)木酚。其中4-乙基愈創(chuàng)木酚是提高醬油香氣的關(guān)鍵，為醬油帶來類似丁香和煙熏的香味[19-20]，醬油中醛、酮類物質(zhì)一般具有令人愉悅的香味，如甜香、草香、果香、焦香等，所以它們具有相對較高的氣味活度值。因此4-乙基愈創(chuàng)木酚對于郫縣豆瓣濃郁的醬香味等風(fēng)格特征具有決定性的作用[21-23]。除郫縣豆瓣醬中本身具有的一系列具有香氣的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)外郫縣豆瓣顆粒還含有豐富的特征香味成分：包括具有花香味的松油醇、2-呋喃甲醇、苯甲醛；具有水果、洋蔥香的2,3-丁二醇、壬醛；具有松香、油脂香的α-蒎烯以及具有檸檬香氣、柑橘香氣的檸檬烯和具有焦香、辛香的糠醛等。表5的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)對比可以看出配方中所添加的輔料含有很多郫縣豆瓣醬中沒有的風(fēng)味物質(zhì)，使郫縣豆瓣顆粒具有更豐富、更飽滿的滋味，在各種菜肴中添加使用，能增加鮮辣味且口感醇厚[24-25]。

3 結(jié)論

本研究將烘干郫縣豆瓣醬作為原料，通過造粒開發(fā)出郫縣豆瓣顆粒。經(jīng)過模糊數(shù)學(xué)以及響應(yīng)面法優(yōu)化配方，得到郫縣豆瓣顆粒的最佳配方：玉米淀粉添加量10.0%、含水量6.5%、豆瓣干粉添加量15.5%、食用鹽25.0%、味精34.5%、麥芽糊精1.0%、白砂糖5.5%、食品用香精香料1.5%。在此優(yōu)化條件，郫縣豆瓣顆粒感官評分為90分。并通過GC-MS分析共檢測出82種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，郫縣豆瓣顆粒不僅具有郫縣豆瓣醬特征風(fēng)味，還含有豐富的果香、花香、油脂香、焦香以及醬香等特征香氣成分，結(jié)果表明以郫縣豆瓣醬為原料開發(fā)的固體調(diào)味料保留有郫縣豆瓣原有的醬香與汁香，增加了固體調(diào)味料原有的風(fēng)味物質(zhì)。不僅改變了郫縣豆瓣的傳統(tǒng)用法，還為固體調(diào)味料的研發(fā)開辟了新的道路。