不同發(fā)酵原料對(duì)太和毛霉豆豉的品質(zhì)及風(fēng)味物質(zhì)的研究

何維，劉迎濤，余玲，廖柯，安天星，趙志峰

(1.成都太和坊釀造有限公司，成都 610501；2.四川大學(xué) 輕工科學(xué)與工程學(xué)院，成都 610065)

豆豉起源于中國(guó)，在古代稱為“幽寂”，是一種以大豆或黑豆為原料，經(jīng)選雜、浸泡、蒸煮、制曲、拌料、后發(fā)酵等工序制成的傳統(tǒng)發(fā)酵類調(diào)味品[1]，因其具有極高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和較高的食用、藥用價(jià)值，獨(dú)特的風(fēng)味而深受大眾喜愛[2]。按照參與發(fā)酵的微生物種類可以分為毛霉型豆豉、曲霉型豆豉、細(xì)菌型豆豉、根酶型豆豉四大類[3]，其中以毛霉型豆豉最富有特色[4]。豆豉的發(fā)酵過程主要是利用接種的微生物分泌產(chǎn)生的蛋白酶、糖化酶、脂肪酶等分解大豆蛋白、脂肪、淀粉等大分子物質(zhì)，產(chǎn)生多肽、氨基酸、寡糖、單糖等物質(zhì)，這些風(fēng)味前體物質(zhì)在后期的發(fā)酵過程中發(fā)生一系列的生化反應(yīng)，同時(shí)加入一些調(diào)味品形成具有一定色、香、味且營(yíng)養(yǎng)豐富的豆豉[5]。豆豉不僅蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物含量豐富，還含有多種生物活性物質(zhì)如大豆異黃酮、大豆多肽、豆豉纖溶酶等，對(duì)延緩衰老[6]、降血糖[7]、降血壓[8]及抗氧化活性[9]有一定的積極作用。

豆豉在發(fā)酵成熟過程中發(fā)生著復(fù)雜的化學(xué)變化，主要包括碳水化合物、蛋白質(zhì)和脂肪的降解，使其口感更加細(xì)膩綿軟[10]。毛霉豆豉作為毛霉型豆豉的代表之一，因其獨(dú)特的生產(chǎn)工藝，特別是多樣性菌群結(jié)構(gòu)以及長(zhǎng)達(dá)1年的發(fā)酵周期，孕育出了太和豆豉獨(dú)特的風(fēng)味，其香氣濃郁持久、色黑油潤(rùn)有光澤、細(xì)膩化渣、無味調(diào)和，一直深受消費(fèi)者喜愛[11-12]。

本研究采用不同種類的豆子(黃豆、黑豆、豌豆)作為發(fā)酵原料，并以總狀毛霉M-THF-03將其進(jìn)行分別接種，通過測(cè)定不同發(fā)酵時(shí)期還原糖、總酸、氨基酸態(tài)氮、類黑精的含量，再通過氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法(gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS)測(cè)定不同種類豆豉中風(fēng)味物質(zhì)含量的變化，旨在通過品質(zhì)與風(fēng)味分析比較，研制出一種生產(chǎn)周期短、產(chǎn)品品質(zhì)和穩(wěn)定性都有所提升的毛霉型豆豉，能夠?yàn)榻窈竺剐投刽暮蟀l(fā)酵工藝及風(fēng)味分析提供一定的理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

菌種：總狀毛霉M-THF-03，已保藏于中國(guó)典型培養(yǎng)物保藏中心。

黃豆：產(chǎn)地黑龍江省訥河市；黑豆：產(chǎn)地黑龍江省齊齊哈爾市；豌豆：產(chǎn)地云南省麗江市。

1.2 試劑、儀器與設(shè)備

硝酸銀、氫氧化鈉、甲醛、三氯乙酸、乳酸鈉、葡萄糖等：均為分析純，成都鴻盛達(dá)科技有限公司；馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基(PDA)、麥麩培養(yǎng)基：成都鴻盛達(dá)科技有限公司。

試驗(yàn)儀器與設(shè)備見表1。

表1 主要儀器設(shè)備一覽表Table 1 The main instruments and equipment

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 不同菌種豆豉的制備

毛霉黃豆豉的制作:黃豆除雜→清洗→浸泡→常壓蒸煮→冷卻→接種→前發(fā)酵(25 ℃、72 h)→拌和(10%食鹽、1%白酒)→入池后發(fā)酵(常溫發(fā)酵時(shí)間200 d以上)→成品。

毛霉黑豆豉的制作：黑豆除雜→清洗→浸泡→常壓蒸煮→冷卻→接種→前發(fā)酵(25 ℃、72 h)→拌和(10%食鹽、1%白酒)→入池后發(fā)酵(常溫發(fā)酵時(shí)間200 d以上)→成品。

毛霉豌豆豉的制作：豌豆除雜→清洗→浸泡→常壓蒸煮→冷卻→接種→前發(fā)酵(25 ℃、72 h)→拌和(10%食鹽、1%白酒)→入池后發(fā)酵(常溫發(fā)酵時(shí)間200 d以上)→成品。

將上述制備好的豆豉每隔30 d取樣測(cè)定其氨基酸態(tài)氮、總酸、還原糖含量以及風(fēng)味物質(zhì)含量。

1.3.2 理化指標(biāo)的測(cè)定

1.3.2.1 豆豉中還原糖含量的測(cè)定[13]

以葡萄糖的含量為橫坐標(biāo)、吸光度為縱坐標(biāo)，繪制葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線，回歸方程：y=0.500 2x-0.001，相關(guān)系數(shù)R2=0.999 6。采用3,5-二硝基水楊酸比色法測(cè)定豉曲的還原糖含量。

1.3.2.2 豆豉中氨基酸態(tài)氮、總酸含量的測(cè)定

參照GB 5009.235-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中氨基酸態(tài)氮的測(cè)定》，采用甲醛法測(cè)定氨基酸態(tài)氮與總酸含量。

1.3.2.3 豆豉中香味物質(zhì)的提取方法

香味物質(zhì)采用頂空固相微萃取技術(shù)進(jìn)行提取[14]，取不同發(fā)酵時(shí)期的豆豉樣品5.0 g于20 mL的頂空瓶?jī)?nèi)，蓋上瓶蓋，置于60 ℃恒溫水浴鍋中平衡20 min，將固相微萃取裝置的萃取頭手動(dòng)插入頂空瓶中，頂空吸附20 min后，直接將萃取頭注入氣相色譜儀進(jìn)樣口處在230 ℃條件下脫附5 min。

1.3.2.4 香味物質(zhì)的分析鑒定方法

采用氣相色譜-質(zhì)譜分析法(GC-MS)對(duì)提取的香味物質(zhì)進(jìn)行分析[15]。

氣相色譜(GC)條件：采用 DB-5MS 毛細(xì)管色譜柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)，用氦氣作載氣，流速為1.0 mL/min。升溫程序：色譜柱起始柱溫40 ℃，保持2 min，以8 ℃/min升到230 ℃，保持5 min。

質(zhì)譜(MS)條件：采集方式：全掃描，采集質(zhì)量范圍 40～400 m/z；電離方式：電子轟擊(EI)；發(fā)射能量：70 eV；離子源溫度：230 ℃；接口溫度：230 ℃。

1.3.2.5 豆豉香味物質(zhì)分析定量方法

采用面積歸一化法定量，通過豆豉中各組分的峰面積與各組分峰面積總和的比值來表示，按下式計(jì)算各組分的相對(duì)含量：

式中：Ci為待測(cè)組分i的含量；Ai為待測(cè)組分i的峰面積；Si為各組分峰面積之和。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 不同原料發(fā)酵過程中理化指標(biāo)的變化

由圖1～圖3可知，3種不同原料豆豉的還原糖含量在發(fā)酵過程中均呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，主要是因?yàn)槎刽诤蟀l(fā)酵過程中被分解為單糖而被微生物利用。發(fā)酵的酸度會(huì)直接影響微生物的生長(zhǎng)代謝及其種類，對(duì)豆豉品質(zhì)的好壞也有很大的影響[16]。3種豆豉在后發(fā)酵過程中總酸含量都呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，這是由乳酸菌與耐鹽厭氧菌的生長(zhǎng)、有機(jī)酸的增加而引起的。在豆豉發(fā)酵成熟過程中，氨基酸態(tài)氮可以反映蛋白質(zhì)的水解程度，其含量的高低是判斷豆豉是否成熟的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)氨基酸態(tài)氮是豆豉中起主要鮮味作用的一種物質(zhì)[17]。豆豉在后發(fā)酵過程中氨基酸態(tài)氮含量顯著上升，主要是因?yàn)槊咕N產(chǎn)生的酶活較高，代謝產(chǎn)生的有機(jī)酸對(duì)酶的活性抑制較少，黃豆豆豉的氨基酸態(tài)氮含量明顯高于黑豆豆豉與豌豆豆豉，說明黃豆豆豉中的蛋白質(zhì)水解程度更高，所產(chǎn)生的鮮味物質(zhì)也較高，其營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)更有利于人體吸收。

圖1 毛霉黃豆豉在發(fā)酵中還原糖、總酸、氨基酸態(tài)氮的變化情況Fig.1 Changes of reducing sugar, total acid and amino nitrogenin Mucor soybean Douchi during fermentation

圖2 毛霉黑豆豉在發(fā)酵中還原糖、總酸、氨基酸態(tài)氮的變化情況Fig.2 Changes of reducing sugar, total acid and amino nitrogen of Mucor black bean Douchi during fermentation

圖3 毛霉豌豆豆豉在發(fā)酵中還原糖、總酸、氨基酸態(tài)氮的變化情況Fig.3 Changes of reducing sugar, total acid and amino nitrogen of Mucor pea Douchi during fermentation

不同豆豉風(fēng)味物質(zhì)離子圖見圖4。

圖4 不同豆豉風(fēng)味物質(zhì)離子圖Fig.4 Ion diagram of the flavor substances of different Douchi

不同豆豉風(fēng)味物質(zhì)含量對(duì)比見表2。

表2 不同豆豉風(fēng)味物質(zhì)含量對(duì)比Table 2 Comparison of flavor substances' content of different Douchi

續(xù) 表

續(xù) 表

圖5 不同種類豆豉香味物質(zhì)種數(shù)統(tǒng)計(jì)圖 Fig.5 Statistical chart of the number of flavor substance types in different types of Douchi

圖6 不同種類豆豉香味物質(zhì)相對(duì)含量統(tǒng)計(jì)圖Fig.6 Statistical chart of the relative content of flavor substances in different types of Douchi

由圖5和圖6可知，黃豆豆豉共檢測(cè)出52種香味物質(zhì)，其中烷烴類28種，占總相對(duì)含量的42.90%；酯類11種，占總相對(duì)含量的48.2%；醚類1種，占總相對(duì)含量的1.06%；酮類2種，占總相對(duì)含量的0.91%；醛類4種，占總相對(duì)含量的4.26%；酸類1種，占總相對(duì)含量的1.71%；醇類2種，占總相對(duì)含量的3.46%；其他類4種，占總相對(duì)含量的0.46%。

由圖5和圖6可知，黑豆豆豉共檢測(cè)出56種香味物質(zhì)，其中烷烴類25種，占總相對(duì)含量的27.68%；酯類16種，占總相對(duì)含量的53.4%；醚類1種，占總相對(duì)含量的2.54%；醛類4種，占總相對(duì)含量的6.38%；酸類1種，占總相對(duì)含量的3.92%；醇類2種，占總相對(duì)含量的4.52%；其他類8種，占總相對(duì)含量的1.71%。

由圖5和圖6可知，豌豆豆豉共檢測(cè)出37種香味物質(zhì)，其中烷烴類26種，占總相對(duì)含量的42.41%；酯類11種，占總相對(duì)含量的47.13%；醚類1種，占總相對(duì)含量的0.94%；酮類1種，占總相對(duì)含量的0.43%；醛類4種，占總相對(duì)含量的3.05%；酸類1種，占總相對(duì)含量的2.33%；醇類4種，占總相對(duì)含量的2.73%；其他類11種，占總相對(duì)含量的2.66%。

2.2 豆豉中主體香味物質(zhì)分析

3種豆豉共有的香味物質(zhì)種類為烷烴類、醇類、醚類、醛類、酸類、酯類，香味物質(zhì)種類占比最高的均為酯類。為了進(jìn)一步分析3種豆豉香味物質(zhì)的差異，選取每種豆豉中檢測(cè)到的香味物質(zhì)相對(duì)含量≥1%的物質(zhì)單獨(dú)剔除進(jìn)行分析，結(jié)果見表3。

表3 不同豆豉主體香味物質(zhì)分析Table 3 Analysis of main flavor substances of different Douchi

由圖7和圖8可知，黃豆、黑豆、豌豆這3種豆豉主體香味物質(zhì)種數(shù)均為6種，主體香味物質(zhì)總相對(duì)含量分別為86.25%、84.27%、86.87%。

圖7 不同種類豆豉主體香味物質(zhì)種數(shù)分析Fig.7 Analysis of the number of main flavor substance types in different types of Douchi

圖8 不同種類豆豉主體香味物質(zhì)相對(duì)含量分析Fig.8 Analysis of the relative content of main flavor substances in different types of Douchi

經(jīng)過不同原料的香味物質(zhì)分析，發(fā)現(xiàn)豆豉中主體香味物質(zhì)大致相同。

相同的主體香味物質(zhì)：烴類香味物質(zhì)中，含量較高的是月桂烯、右旋萜二烯；酯類香味物質(zhì)中，含量較高的是正己酸乙酯、乙酸芳樟酯；醛類香味物質(zhì)中，含量較高的是苯甲醛；酸類香味物質(zhì)中，含量較高的是3-甲基-丁酸，它們含量接近但有細(xì)微的不同。

豆豉和黃豆豆豉中各種主體香味物質(zhì)相近，含量略微不同。黑豆豆豉中各種主體香味物質(zhì)的種類數(shù)、含量略高于另外兩種豆豉。但對(duì)豆豉香味物質(zhì)豐富起到積極作用的烷烴類物質(zhì)遠(yuǎn)低于黃豆豆豉、豌豆豆豉。而且黑豆豆豉中酸類香味物質(zhì)3-甲基-丁酸含量較高，這對(duì)豆豉優(yōu)良的風(fēng)味是有影響的。

3 結(jié)論

本研究發(fā)現(xiàn)，3種不同的豆豉在后發(fā)酵過程中，還原糖含量都呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，這主要是由于在前發(fā)酵過程中毛霉所分泌的糖化酶的累積，使大分子的碳水化合物被分解為還原糖而被微生物利用，這與楊伊磊[18]的研究結(jié)果基本一致。3種不同的豆豉的總酸與氨基酸態(tài)氮含量都呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，其主要原因是豆豉在后發(fā)酵過程中在蛋白水解酶的作用下將蛋白質(zhì)與多肽進(jìn)一步分解為游離氨基酸，而隨著發(fā)酵的進(jìn)一步進(jìn)行,酶活力減弱,再加上部分游離氨基酸參與了美拉德反應(yīng),使得氨基酸態(tài)氮和游離氨基酸的含量增加幅度減弱,趨于平緩[19]。根據(jù)研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)[20]，豆豉在后發(fā)酵過程中，由于其微生物產(chǎn)生的酶解產(chǎn)生的酶的降解作用，蛋白質(zhì)降解為氨基酸，糖類降解為單糖。采用固相微萃取GC-MS對(duì)毛霉型黃豆豉、毛霉型黑豆豉、毛霉型豌豆豉的風(fēng)味進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果表明，毛霉型黃豆豉總共檢測(cè)出52種香味物質(zhì)，毛霉型黑豆豉總共檢測(cè)出56種香味物質(zhì)，毛霉型豌豆豉總共檢測(cè)出37種香味物質(zhì)。3種豆豉共有的香味物質(zhì)為烴類、醇類、醚類、醛類、酸類、酯類，香味物質(zhì)種類占比最高的均為酯類。酯類是香精中用量較大的合成香料，具有香味清散逸快且遠(yuǎn)、容易感覺到的特點(diǎn)，3種豆豉中檢測(cè)到了正己酸乙酯、乙酸芳樟酯、苯甲酸乙酯、3-甲硫基丙酸乙酯等酯類物質(zhì)，其中多數(shù)被確定為大豆發(fā)酵調(diào)味品的特征香味物質(zhì)[21]。醇類是豆豉中重要的揮發(fā)性化合物，而3種豆豉總共檢測(cè)出芳樟醇、環(huán)辛烷甲醇等醇類，研究發(fā)現(xiàn)，在腐乳與豆醬的大豆發(fā)酵調(diào)味品中檢出，并有被確認(rèn)為大豆發(fā)酵調(diào)味品的特征香味物質(zhì)[22-23]。總之，無論是從風(fēng)味成分形成的數(shù)量還是含量看，后發(fā)酵是豆豉風(fēng)味物質(zhì)形成的主要階段。由于豆豉風(fēng)味的形成是微生物代謝及食物組分相互作用的結(jié)果，其各風(fēng)味物質(zhì)形成的機(jī)理還需進(jìn)一步探討。