低鹽苦蕎黃豆醬的理化性質(zhì)及風(fēng)味物質(zhì)分析

拉普莫拉子，曾虹月，肖迪，鄧雅丹，楊淑蘋，楊康，肖龍泉,2*

(1.成都大學(xué) 食品與生物工程學(xué)院，成都 610106；2.成都大學(xué)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部雜糧加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 610106)

傳統(tǒng)豆醬大多以大豆和面粉為原料，是經(jīng)發(fā)酵制成的半流動狀態(tài)食品[1]。目前，豆醬原料成分單一，導(dǎo)致產(chǎn)品同質(zhì)化嚴(yán)重，因此消費(fèi)者的選擇范圍受限?？嗍w作為傳統(tǒng)的農(nóng)作物，不僅具有普通糧食的營養(yǎng)價(jià)值，其中鎂、鉀、鐵、鈣等礦物質(zhì)營養(yǎng)元素的含量豐富，是大米和小麥面粉的2～3倍，含有蘆丁、蛋白質(zhì)等多種活性物質(zhì)，具有降血糖、保護(hù)肝臟、預(yù)防冠心病等功能[2-4]。隨著人們對保健食品及其食療作用的重視，苦蕎因其豐富的活性物質(zhì)和優(yōu)良的保健效果深受人們的青睞[5]。本文用苦蕎替代傳統(tǒng)豆醬中的面粉，可增加苦蕎特有的蘆丁成分和硒等微量元素，并賦予豆醬蘆丁特有的清香。苦蕎的加入不僅可以增加產(chǎn)品的抗氧化能力，而且其保健成分蘆丁與大豆中的異黃酮成分互補(bǔ)，大大提升了保健性能[6-7]；此外，苦蕎還可以賦予豆醬獨(dú)特的風(fēng)味。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

黃豆、面粉、苦蕎：成都十陵鎮(zhèn)好樂購超市；米曲霉滬釀3.042：山東和眾康源生物科技有限公司；氫氧化鈉、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、無水碳酸鈉、鄰苯二甲酸氫鉀、硝酸鋁、醋酸鉀、三氯乙酸、鹽酸、福林酚(均為分析純)、酪氨酸(BR)、干酪素(BR)、酚酞(指示劑)：成都市科隆化學(xué)品有限公司。

1.2 主要儀器與設(shè)備

HH-8型電熱恒溫水浴鍋 北京科偉永興儀器有限公司；101-4型恒溫鼓風(fēng)干燥箱、SPX-150B智能型生化培養(yǎng)箱 上?，槴\實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；FA2004型電子天平 上海佑科儀器儀表有限公司；UV-5200型紫外可見分光光度計(jì) 上海元析儀器有限公司；LD-5型離心機(jī) 江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司；Testo 205便攜式pH計(jì) 深圳德圖儀表有限公司；HZ85-2型磁力攪拌器 北京中興偉業(yè)儀器有限公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 豆醬的制曲工藝

工藝流程：泡豆→蒸煮→拌粉接種→制曲→裝罐發(fā)酵。

泡豆：豆和水以1∶3(質(zhì)量和體積比)的比例于25 ℃條件下浸泡12 h。

蒸煮：將黃豆隔水蒸煮約45 min，至手搓能成粉末、無夾生且豆粒完整，冷卻至45 ℃?zhèn)溆谩?/p>

拌粉接種：將苦蕎用粉碎機(jī)粉碎后與米曲霉以10 000∶4的比例混合，再與上述蒸煮冷卻后的黃豆按照4∶1(黃豆以干豆質(zhì)量計(jì))混合。

制曲：在拌好的大豆上面蓋一層濕潤的紗布，放入30 ℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，使霉菌獲得適宜的溫度和濕度。

裝罐發(fā)酵：將鹽水(低鹽濃度為10%，高鹽濃度為15%)與黃豆按質(zhì)量比1∶1加入到已滅菌的玻璃罐中，于30 ℃培養(yǎng)箱中進(jìn)行發(fā)酵。

1.3.2 水分含量的測定

按照GB 5009.3—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中水分的測定》中的直接干燥法測定[8]。

1.3.3 蛋白酶活力的測定

按照SB/T 10317—1999《蛋白酶活力測定法》測定[9]。

1.3.4 氨基酸態(tài)氮含量的測定

按照GB 5009.235—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中氨基酸態(tài)氮的測定》中的電位滴定法測定[10]。

1.3.5 總酸的測定

按照GB/T 12456—2008《食品中總酸的測定》中的方法進(jìn)行測定[11]。

1.3.6 pH值的測定

使用便攜式pH計(jì)測定，pH計(jì)使用前需進(jìn)行校正。

1.3.7 揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的測定

采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(GC-MS)的方法[12]對低鹽接種米曲霉組和高鹽接種米曲霉組的苦蕎豆醬進(jìn)行揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)分析。

各稱取約5.0 g發(fā)酵28 d的豆醬樣品于20 mL頂空瓶中，分別加入1.0 g氯化鈉調(diào)節(jié)離子強(qiáng)度，混合后密封待測。在50 ℃恒溫下，用65 μm PDMS/DVB萃取頭萃取樣品40 min(轉(zhuǎn)速為200 r/min)，富集提取樣品中的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)。萃取后將萃取頭插入氣質(zhì)聯(lián)用儀進(jìn)樣口解吸5 min。

氣相色譜條件：HP-5MS毛細(xì)管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)，載氣為氦氣(He)，流速為1.0 mL/min；進(jìn)樣溫度為250 ℃。程序升溫過程：開始以40 ℃維持3 min，隨后以5 ℃/min升至100 ℃，再以6 ℃/min升至220 ℃，并保持10 min，不分流進(jìn)樣。質(zhì)譜條件：電離方式為電子離子源(EI)，能量為70 eV；離子源溫度為230 ℃，四級桿溫度為150 ℃；掃描模式為全掃描，掃描范圍為35～400 amu。

揮發(fā)性化合物的定性：采用美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所(NIST 17.L)譜庫檢索進(jìn)行化合物組成的分析，保留匹配度>750的化合物。

2 結(jié)果與分析

2.1 制曲過程中水分含量的變化

由圖1可知，制曲過程中兩組樣品的水分含量都隨著時(shí)間的延長逐漸降低，其主要原因是制曲過程中水分蒸發(fā)。初始值均在55%左右，自然制曲的樣品比接種制曲的樣品水分含量下降速度快，制曲 72 h時(shí)，自然制曲組水分含量為34.0%，接種米曲霉組水分含量為40.2%。

圖1 制曲過程中水分含量的變化Fig.1 Change of moisture content during koji making

2.2 制曲過程中蛋白酶活力的變化

由圖2可知，在制曲過程中，自然發(fā)酵組的蛋白酶活力呈現(xiàn)上升趨勢，前期上升速率較慢且其蛋白酶活力低于米曲霉接種組，但在制曲60 h后，自然發(fā)酵組蛋白酶活力高于接種米曲霉組；接種組蛋白酶活力呈先上升后下降的趨勢，60 h時(shí)達(dá)到最大值，為1 686 U/g干基。這可能是由于體系中葡萄糖等淀粉水解產(chǎn)物對霉菌產(chǎn)蛋白酶有阻礙作用；或蛋白質(zhì)被米曲霉分解產(chǎn)生大量的氨基酸、多肽等，抑制了蛋白酶的產(chǎn)生，使蛋白酶活力下降[13]。

圖2 制曲過程中蛋白酶活力的變化Fig.2 Change of protease activity during koji making

2.3 發(fā)酵過程中氨基酸態(tài)氮含量的變化

由圖3可知，3組豆醬的氨基酸態(tài)氮含量都呈現(xiàn)上升趨勢，這是由于體系中的蛋白質(zhì)被微生物代謝產(chǎn)生的蛋白酶降解，成為小分子多肽和游離氨基酸，使得氨基酸態(tài)氮含量快速增加[14]。接種米曲霉的豆醬氨基酸態(tài)氮含量漲幅較大，且始終高于自然發(fā)酵組；低鹽接種組的氨基酸態(tài)氮含量最高，在裝罐發(fā)酵13 d時(shí)氨基酸態(tài)氮含量為1.35 g/100 g，而此時(shí)高鹽組為1.24 g/100 g，自然發(fā)酵組為0.618 g/100 g，低鹽接種米曲霉組氨基酸態(tài)氮含量接近自然發(fā)酵組的2倍。從氨基酸態(tài)氮含量來看，低鹽苦蕎黃豆醬的生長品質(zhì)最佳，高鹽接種發(fā)酵組次之，自然發(fā)酵組較差。

圖3 發(fā)酵過程中氨基酸態(tài)氮含量的變化Fig.3 Change of amino acid nitrogen content during fermentation

2.4 發(fā)酵過程中總酸含量的變化

由圖4可知，3組樣品的總酸含量總體呈上升趨勢，在發(fā)酵過程中，自然發(fā)酵組的總酸含量始終高于其他兩組，且變化速度最快，這是由于在自然發(fā)酵的初期，罐內(nèi)大量繁殖乳酸菌，代謝產(chǎn)生乳酸等導(dǎo)致體系中總酸含量上升；接種米曲霉組總酸含量變化速度緩慢，可能是由于該體系內(nèi)總酸的生成量和參與酯化等反應(yīng)的消耗量相差不大[15]。

圖4 發(fā)酵過程中總酸含量的變化Fig.4 Change of total acid content during fermentation

2.5 發(fā)酵過程中pH值的變化

由圖5可知，3組豆醬的pH均先下降，在13 d時(shí)稍有升高，自然發(fā)酵組的pH始終最低，變化趨勢與圖4總酸含量的變化呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)，發(fā)酵前期乳酸菌大量繁殖，分解糖產(chǎn)生乳酸，導(dǎo)致豆醬總酸含量上升，pH下降。發(fā)酵后期pH稍有增大，是由于隨著發(fā)酵的進(jìn)行，體系中的微生物逐漸衰亡，代謝能力減弱；代謝產(chǎn)生的酸類物質(zhì)幾乎被酯化反應(yīng)等消耗[16]。

圖5 發(fā)酵過程中pH值的變化Fig.5 Change of pH value during fermentation

2.6 揮發(fā)性風(fēng)味化合物分析

由表1可知，從豆醬中共檢出31種風(fēng)味物質(zhì)，其中低鹽接種米曲霉組共檢出28種風(fēng)味物質(zhì):7種醇類物質(zhì)，6種酯類物質(zhì)，3種酮類物質(zhì)，2種酚類物質(zhì)以及10種其他化合物；高鹽接種米曲霉組共檢出18種風(fēng)味物質(zhì):6種醇類物質(zhì)，2種酯類物質(zhì)，3種酮類物質(zhì)，2種酚類物質(zhì)以及5種其他化合物。醇類物質(zhì)主要是氨基酸代謝的產(chǎn)物[17]。低鹽接種米曲霉組中檢測出了高鹽組所沒有的2,3-丁二醇、異戊醇，在豆醬中起呈味、助香作用，是風(fēng)味物質(zhì)的重要組成[18]。酯類主要由醇和酸反應(yīng)形成，兩組樣品中酯類化合物的差異較大，低鹽接種組中的酯類物質(zhì)更為豐富，而高鹽組只檢測出2種，酯類化合物是醬香氣成分的主體，使醬具有香甜濃郁的味道，增加回味感[19]。低鹽豆醬中檢測到的十六酸乙酯賦予了豆醬奶油香氣和酯香，乙酸乙酯和異戊酸乙酯賦予了豆醬果香和花香[20]。兩組樣品中檢測出來的酮類物質(zhì)和酚類物質(zhì)均相同，均為3種酮類物質(zhì)，2種酚類物質(zhì)。低鹽豆醬中其他種類的揮發(fā)性物質(zhì)種類較多，其中吡嗪類物質(zhì)是脂肪氧化產(chǎn)物參與美拉德反應(yīng)的產(chǎn)物，主要呈現(xiàn)肉香味和烤香味，是醬類的特征性風(fēng)味物質(zhì)[21]。

圖6 低鹽苦蕎豆醬揮發(fā)性成分的氣相色譜-質(zhì)譜總離子流圖Fig.6 GC-MS total ion current chromatogram of volatile components of low-salt Tartary buckwheat soybean paste

圖7 高鹽苦蕎豆醬揮發(fā)性成分的氣相色譜-質(zhì)譜總離子流圖Fig.7 GC-MS total ion current chromatogram of volatile components of high-salt Tartary buckwheat soybean paste

表1 不同樣品的揮發(fā)性成分Table 1 Volatile components of different samples

續(xù) 表

3 結(jié)論

在制曲階段，自然發(fā)酵組蛋白酶活力呈上升趨勢，而接種米曲霉組蛋白酶活力呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，在制曲前60 h內(nèi)，接種米曲霉組的蛋白酶活性高于自然發(fā)酵組，接種組在制曲60 h時(shí)蛋白酶活力最高，為1 686 U/g干基；在60 h后，接種組蛋白酶活力下降，而自然發(fā)酵組酶活力依然呈上升趨勢。在醬醪發(fā)酵階段，各組氨基酸態(tài)氮和總酸含量都呈上升趨勢，接種米曲霉組(低鹽和高鹽組)氨基酸態(tài)氮含量始終高于自然發(fā)酵組，在發(fā)酵第13 d時(shí)，低鹽接種組氨基酸態(tài)氮含量最高，為1.35 g/100 g，接近自然發(fā)酵組的2倍。低鹽豆醬組共鑒定出28種揮發(fā)性物質(zhì)，而高鹽豆醬則只檢出18種揮發(fā)性物質(zhì)，其中低鹽豆醬中獨(dú)有的2,3-丁二醇、十六酸乙酯等賦予了低鹽豆醬獨(dú)特的風(fēng)味，綜合理化特性和揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)分析，低鹽接種的苦蕎豆醬的品質(zhì)優(yōu)于高鹽接種的苦蕎豆醬。