原料熟化工藝對(duì)油莎豆醬品質(zhì)及風(fēng)味影響

史?；?，孫洪蕊，范杰英，孟悅，楊志強(qiáng)，南喜平，劉香英，康立寧*

(1.吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，長(zhǎng)春 130033；2.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，長(zhǎng)春 130118)

油莎豆是一種莎草科多年生草本植物，主要分布在熱帶和地中海地區(qū)，其耐鹽堿、耐干旱的能力較強(qiáng)[1]。油莎豆具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，含有大量的油脂、淀粉、蛋白質(zhì)、糖類、礦物質(zhì)、維生素E等營(yíng)養(yǎng)成分[2]。此外，油莎豆中還含有豐富的類黃酮、甾醇、酚酸等生物活性物質(zhì)，具有疏肝、通氣、健脾等功效[3]。近年來(lái)，油莎豆作為優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的油料作物，因其具有良好的生長(zhǎng)性能和豐富的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，越來(lái)越受到人們的重視。目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于油莎豆產(chǎn)品的研究主要集中在油莎豆豆奶、油莎豆飲料、油莎豆酒、油莎豆面條等營(yíng)養(yǎng)健康食品的開(kāi)發(fā)方面[4]，而關(guān)于油莎豆發(fā)酵調(diào)味品的研究十分罕見(jiàn)。

豆醬作為我國(guó)傳統(tǒng)的發(fā)酵調(diào)味品之一，主要利用富含蛋白質(zhì)和淀粉的原料，以霉菌、酵母菌等微生物為發(fā)酵菌種，經(jīng)過(guò)預(yù)處理、制曲、發(fā)酵等工藝釀造而成。原料預(yù)處理是豆醬制曲產(chǎn)酶的關(guān)鍵工藝，影響各類酶系的后期發(fā)酵，高質(zhì)量發(fā)酵有利于將原料中的營(yíng)養(yǎng)成分降解成可消化的氨基酸、肽類等小分子物質(zhì)，從而賦予豆醬特有的風(fēng)味[5]。

目前，大多數(shù)學(xué)者主要研究熟化工藝對(duì)黃豆醬、蠶豆醬品質(zhì)的影響，關(guān)于熟化工藝對(duì)油莎豆醬品質(zhì)的研究鮮有報(bào)道?；诖?，本研究采用常壓蒸煮工藝、高壓蒸煮工藝、擠壓膨化工藝3種不同熟化方式制備油莎豆醬，研究不同熟化工藝對(duì)油莎豆醬品質(zhì)及風(fēng)味特性的影響，以期為開(kāi)發(fā)營(yíng)養(yǎng)健康的油莎豆產(chǎn)品提供新路徑。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

油莎豆：購(gòu)自河北省定州市；食鹽、面粉：購(gòu)自沃爾瑪超市；米曲霉：購(gòu)自濟(jì)寧玉園生物科技有限公司；甲醛、氫氧化鈉、硫酸銅：購(gòu)自北京鼎國(guó)生物技術(shù)有限責(zé)任公司；酒石酸鉀鈉、鄰苯二甲酸氫鉀、亞鐵氰化鉀：購(gòu)自上海源葉生物科技有限公司；乙酸鋅、冰乙酸等其他試劑均為國(guó)產(chǎn)分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

SLG-30型雙螺桿擠壓膨化機(jī) 山東賽百諾機(jī)械有限公司；DHG-9240A型電熱鼓風(fēng)干燥箱 上海一恒科學(xué)儀器有限公司；3K15型高速離心機(jī) 美國(guó)Sigma公司；HH-6A型數(shù)顯恒溫磁力攪拌水浴鍋 常州榮華儀器制造有限公司；LDZM-60KCS-Ⅱ型立式壓力蒸汽滅菌器 上海申安醫(yī)療器械廠；JC-150B型恒溫恒濕培養(yǎng)箱 青島瑞明儀器設(shè)備有限公司；HJ-6型多頭磁力加熱攪拌器 江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司；ST3100型pH計(jì) 美國(guó)OHAUS公司；D-7PC型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì) 南京菲勒儀器有限公司；CS-820N型分光色差儀 深圳市三測(cè)精密量?jī)x有限公司；1260 Infinity型高效液相色譜儀、7890N-5975C型氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀 美國(guó)Agilent公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 油莎豆醬釀造工藝流程

油莎豆→預(yù)處理→混合→接菌→制曲→加鹽水→發(fā)酵→成品→檢測(cè)。

1.3.2 操作要點(diǎn)

1.3.2.1 原料預(yù)處理

常壓蒸煮工藝：取一定量油莎豆，用水在室溫下浸泡12 h后，將浸泡后的油莎豆放入鍋中，蒸煮1.5 h，出鍋并冷卻至室溫[6]。

高壓蒸煮工藝：取一定量油莎豆，用水在室溫下浸泡12 h后，將油莎豆放入立式壓力蒸汽滅菌鍋中，調(diào)整壓力(1.1 bar)在121 ℃下蒸煮40 min，排氣出鍋[7]。

擠壓膨化工藝：取一定量油莎豆，粉碎并過(guò)篩(35目)。在螺桿轉(zhuǎn)速為100～120 r/min、機(jī)筒末區(qū)溫度為115～130 ℃、物料水分含量為13%～16%的條件下，經(jīng)雙螺桿擠壓機(jī)處理，得到油莎豆擠壓膨化物[8]。

1.3.2.2 制曲

待常壓蒸煮物料、高壓蒸煮物料、擠壓膨化物料冷卻到室溫后，分別標(biāo)記為M1、M2、M3，菌種0.5%(按物料重量計(jì)算)和面粉30%(按物料重量計(jì)算)充分拌勻，將其與物料充分混合，置于30～35 ℃培養(yǎng)箱中，制曲時(shí)間為48 h，每隔12 h翻曲一次，產(chǎn)生淡綠色孢子說(shuō)明制曲完成[9]。

1.3.2.3 發(fā)酵

采用低鹽固態(tài)發(fā)酵方式進(jìn)行發(fā)酵，調(diào)整鹽水濃度為16%，鹽水和物料的質(zhì)量比約為1∶1，將鹽水拌入曲料中，用濕紗布封口后置于恒溫恒濕培養(yǎng)箱中，控制培養(yǎng)箱溫度為40～45 ℃，30 d后醬醅成熟，發(fā)酵結(jié)束。

1.3.3 氨基酸態(tài)氮及總酸含量的測(cè)定

氨基酸態(tài)氮含量、總酸含量參照國(guó)標(biāo)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》進(jìn)行測(cè)定。

1.3.4 還原糖含量的測(cè)定

還原糖含量參照國(guó)標(biāo)GB 5009.7—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中還原糖的測(cè)定》進(jìn)行測(cè)定。

1.3.5 游離氨基酸含量的測(cè)定

游離氨基酸含量參照國(guó)標(biāo)GB/T 30987—2020《植物中游離氨基酸的測(cè)定》進(jìn)行測(cè)定。

1.3.6 有機(jī)酸含量的測(cè)定

有機(jī)酸含量參照國(guó)標(biāo)GB 5009.157—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中有機(jī)酸的測(cè)定》進(jìn)行測(cè)定。

1.3.7 色澤的測(cè)定

將豆醬平鋪在玻璃器皿中，使用CS-820N型手持色差儀測(cè)定L*、a*、b*值(L*值為亮度，a*值為紅度，b*值為黃度)。

1.3.8 感官評(píng)分

隨機(jī)選擇10名感官評(píng)鑒人員組成評(píng)定小組, 對(duì)油莎豆醬進(jìn)行風(fēng)味、色澤、口感、組織形態(tài)4個(gè)方面的感官評(píng)價(jià)。評(píng)定結(jié)果為評(píng)分中舍去最高分與最低分的平均值。油莎豆醬感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

表1 油莎豆醬感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory evaluation criteria of Cyperus esculentus paste

1.3.9 揮發(fā)性化合物的測(cè)定

1.3.9.1 樣品前處理

先將固相微萃取纖維頭(SPME，75 μm，二乙烯基苯/碳氧烷/聚二甲基硅氧烷)在進(jìn)樣口250 ℃老化至無(wú)雜峰，準(zhǔn)確稱取6 g樣品于頂空瓶中，封管后，于130 ℃烘箱中平衡30 min，再將纖維頭插入瓶中，吸附30 min后拔出，在250 ℃的進(jìn)樣口解吸2 min后進(jìn)行分析。

1.3.9.2 GC-MS分析

GC條件：HP-5MS毛細(xì)管色譜柱(30 m×250 μm，0.25 μm，美國(guó)安捷倫公司)；載氣：氦氣；不分流方式進(jìn)樣，流速1 mL/min；進(jìn)樣口溫度250 ℃；升溫程序：初始溫度50 ℃，保持15 min，以5 ℃/min升至180 ℃，保持8 min，以50 ℃/min升至230 ℃，保持2 min，以50 ℃/min升至280 ℃，保持5 min[10]。

1.3.10 數(shù)據(jù)分析

運(yùn)用Origin軟件進(jìn)行繪圖分析，通過(guò)Statistic軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及顯著性分析,P<0.05表示差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 原料熟化工藝對(duì)油莎豆醬品質(zhì)的影響

2.1.1 原料熟化工藝對(duì)油莎豆醬氨基酸態(tài)氮含量的影響

圖1 油莎豆醬氨基酸態(tài)氮含量的變化Fig.1 Changes of amino acid nitrogen content in Cyperus esculentus paste

氨基酸態(tài)氮主要來(lái)源于米曲霉分泌的蛋白酶將蛋白質(zhì)水解成多肽、氨基酸等小分子風(fēng)味物質(zhì)，是評(píng)價(jià)豆醬風(fēng)味品質(zhì)最具有代表性的指標(biāo)之一。由圖1可知，M1、M2、M3的氨基酸態(tài)氮含量均隨著發(fā)酵時(shí)間的增加而增加，呈緩慢的上升趨勢(shì)。在發(fā)酵30 d時(shí)，M1、M2、M3的氨基酸態(tài)氮含量均達(dá)到最大值，分別為0.33，0.38，0.34 g/100 g。M1、M2、M3的氨基酸態(tài)氮含量均達(dá)到國(guó)標(biāo)GB 2718—2014《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 釀造醬》中對(duì)其含量的要求，其中M2的氨基酸態(tài)氮含量最高。這可能是由于油莎豆經(jīng)高壓蒸煮后蛋白質(zhì)變性更加完全，蛋白質(zhì)被米曲霉分泌的酶高效分解成呈味物質(zhì)[11]。

2.1.2 原料熟化工藝對(duì)油莎豆醬總酸含量的影響

圖2 油莎豆醬總酸含量的變化Fig.2 Changes of total acid content in Cyperus esculentus paste

總酸主要指醬醅中有機(jī)酸的含量，包括乳酸、醋酸、脂肪酸等酸性物質(zhì)。在發(fā)酵期間，總酸能夠參與美拉德反應(yīng)和酯化反應(yīng)，是豆醬色澤和風(fēng)味形成的重要影響因子。由圖2可知， 隨著發(fā)酵時(shí)間的增加，M1、M2、M3的總酸含量均呈現(xiàn)升高的趨勢(shì)，在發(fā)酵30 d時(shí)總酸含量達(dá)到最大，分別為1.04，1.24，1.17 g/100 g，其中M2即高壓蒸煮物料制作的醬醅總酸含量最高。主要是因?yàn)楦邏赫糁蟾欣谖锪铣煞秩艹?，破壞?nèi)部結(jié)構(gòu)，米曲霉產(chǎn)生的豐富酶系與原料充分反應(yīng)，使酸性物質(zhì)得到大量的積累[12]。

2.1.3 原料熟化工藝對(duì)油莎豆醬還原糖含量的影響

圖3 油莎豆醬還原糖含量的變化Fig.3 Changes of reducing sugar content in Cyperus esculentus paste

在發(fā)酵過(guò)程中，米曲霉產(chǎn)生的淀粉酶、糖化酶等酶類能夠?qū)⑽锪现械牡矸?、大分子糖類分解成還原糖，還原糖含量的高低對(duì)醬醅甜味有重要影響。由圖3可知，M1和M2的還原糖含量隨著發(fā)酵時(shí)間的增加呈相對(duì)平穩(wěn)的狀態(tài)。與M1、M2相比，M3的還原糖含量較低，在15 d后，隨著發(fā)酵時(shí)間的增加呈緩慢上升的趨勢(shì)。在發(fā)酵30 d時(shí)，M1、M2、M3的還原糖含量均達(dá)到最大值，分別為12.84，12.90，10.74 g/100 g。M3即擠壓膨化物料制作的醬醅的還原糖含量較低，可能是擠壓過(guò)程中，水分添加量較少，水和淀粉未能充分接觸，導(dǎo)致糊化程度較低，還原糖含量較少[13]。M1和M2蒸煮物料制作的醬醅的還原糖含量較高，主要是由于在蒸煮過(guò)程中，物料浸沒(méi)在水中進(jìn)行熟化，能夠達(dá)到充分糊化。

2.1.4 原料熟化工藝對(duì)油莎豆醬色澤的影響

表2 油莎豆醬色差值的變化Table 2 Changes of color difference value of Cyperus esculentus paste

由表2可知，隨著發(fā)酵時(shí)間的增加，M1、M2、M3的L*值均呈下降的趨勢(shì)，說(shuō)明醬醅的顏色由亮變暗，由淺變深。M1、M2、M3的a*值逐漸增加且b*值持續(xù)下降，表示醬醅的顏色正在由發(fā)酵初期的乳黃色轉(zhuǎn)變?yōu)榧t褐色，這主要是因?yàn)榘l(fā)酵后期產(chǎn)生的還原糖和氨基酸發(fā)生聚合，產(chǎn)生較多的黑色素，使豆醬的顏色逐漸變深。在發(fā)酵時(shí)間為30 d時(shí)，與M1和M3相比，M2即高壓蒸煮工藝的a*值最大，說(shuō)明高壓蒸煮工藝對(duì)豆醬的色澤影響較大，這可能是由于高壓蒸煮加快了非酶促褐變的反應(yīng)速率，以致豆醬的顏色最深。

2.1.5 原料熟化工藝對(duì)油莎豆醬感官評(píng)分的影響

感官評(píng)分是從豆醬的風(fēng)味、色澤、口感和組織形態(tài)4個(gè)方面進(jìn)行評(píng)價(jià)。發(fā)酵30 d時(shí)不同熟化方式條件下油莎豆醬的感官評(píng)分見(jiàn)圖4。

圖4 油莎豆醬感官評(píng)分雷達(dá)圖Fig.4 Radar chart of sensory score of Cyperus esculentus paste

由圖4可知，不同熟化工藝下的豆醬在風(fēng)味、色澤、口感等方面均有不同程度的差異，其中，M2的綜合評(píng)分最高，為83.33分，M1和M3的綜合評(píng)分分別為71.66分和79.33分。此外，M2即高壓蒸煮工藝對(duì)豆醬的風(fēng)味、色澤、口感影響較大，M3即擠壓膨化工藝對(duì)豆醬的組織形態(tài)影響較大。

2.2 原料熟化工藝對(duì)油莎豆醬風(fēng)味的影響

2.2.1 原料熟化工藝對(duì)油莎豆醬游離氨基酸含量的影響

游離氨基酸是豆醬中主要的呈味物質(zhì)，各類氨基酸相互影響形成獨(dú)特風(fēng)味的豆醬。游離氨基酸的種類及含量與豆醬的滋味密切相關(guān)，它本身具有鮮、甜、苦、芳香等味道，其中，鮮味氨基酸有谷氨酸、天冬氨酸；甜味氨基酸有絲氨酸、脯氨酸、甘氨酸、丙氨酸；芳香味氨基酸有苯丙氨酸、酪氨酸[14]。

發(fā)酵30 d時(shí)不同熟化方式條件下油莎豆醬游離氨基酸的含量見(jiàn)表3。

表3 油莎豆醬的游離氨基酸含量分析Table 3 Analysis of free amino acid content in Cyperus esculentus paste

由表3可知，M3即擠壓膨化工藝釀造的豆醬的游離氨基酸總量遠(yuǎn)高于M1和M2，這可能是由于擠壓膨化能夠提高蛋白質(zhì)的利用率，使原料中的蛋白質(zhì)得到充分分解，從而形成大量的氨基酸等小分子物質(zhì)。李燕、孫言等在制備蠶豆醬和白湯醬油過(guò)程中對(duì)原料進(jìn)行擠壓預(yù)處理時(shí)也發(fā)現(xiàn)類似現(xiàn)象。在呈味氨基酸中，M3的天冬氨酸、絲氨酸、甘氨酸含量與M1和M2的氨基酸含量雖然相差不大，但M3的谷氨酸、脯氨酸、丙氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸含量明顯高于M1和M2，這進(jìn)一步說(shuō)明擠壓膨化工藝能夠顯著提高呈味氨基酸的含量，并賦予豆醬香甜的風(fēng)味。

2.2.2 原料熟化工藝對(duì)油莎豆醬有機(jī)酸含量的影響

豆醬中有機(jī)酸主要來(lái)源于豆醬釀造過(guò)程中發(fā)酵菌株產(chǎn)生的各類酸性物質(zhì)。有機(jī)酸的種類及含量影響豆醬的品質(zhì)，其中，琥珀酸具有酸味和鮮味的呈味特點(diǎn)，它對(duì)豆醬風(fēng)味物質(zhì)的表達(dá)有重要作用[15]。

發(fā)酵30 d時(shí)不同熟化方式條件下油莎豆醬有機(jī)酸的含量見(jiàn)表4。

表4 油莎豆醬的有機(jī)酸含量分析Table 4 Analysis of organic acid content in Cyperus esculentus paste mg/mL

續(xù) 表

由表4可知，在3種不同熟化工藝中，M3的有機(jī)酸含量整體上低于M1和M2，這可能是由于在擠壓膨化過(guò)程中，機(jī)筒持續(xù)保持高溫的狀態(tài)，使琥珀酸等酸性物質(zhì)更容易發(fā)生降解，導(dǎo)致M3的有機(jī)酸含量較低。此外，與M1相比，M2即高壓蒸煮工藝下釀造的豆醬的有機(jī)酸總量較高。這可能是由于高壓能使原料中的糖類更易被微生物分解，從而在酶的催化下形成大量的琥珀酸，以致M2的有機(jī)酸含量較高。

2.2.3 原料熟化工藝對(duì)油莎豆醬揮發(fā)性化合物的影響

揮發(fā)性化合物種類及含量影響豆醬的風(fēng)味，是評(píng)價(jià)豆醬風(fēng)味的重要指標(biāo)。發(fā)酵30 d時(shí)不同熟化方式條件下油莎豆醬揮發(fā)性化合物的含量見(jiàn)表5。

表5 油莎豆醬的揮發(fā)性化合物分析Table 5 Analysis of volatile compounds in Cyperus esculentus paste

續(xù) 表

由表5可知，M1樣品中檢測(cè)出28種揮發(fā)性化合物，M2樣品中檢測(cè)出16種揮發(fā)性化合物，M3樣品中檢測(cè)出26種揮發(fā)性化合物，主要包括醛類、烷烯烴類、雜環(huán)類、酮類、酚類、酸類等化合物。由表5可知，3種豆醬中揮發(fā)性化合物的相對(duì)含量雖存在一定的差異，但各類揮發(fā)性化合物的總相對(duì)含量比較接近，其中，醛類和酚類化合物的含量均較高，烷烯烴類、酮類、酸類化合物的含量均相對(duì)較低。醛類和酚類具有濃郁的花香味和果香味，使豆醬產(chǎn)生令人愉快的氣味，各類揮發(fā)性化合物共同作用，賦予豆醬濃厚的醬香風(fēng)味[16]?？傮w上看，M1即常壓蒸煮工藝釀造的豆醬的揮發(fā)性化合物的種類較多，對(duì)豆醬的風(fēng)味有一定的貢獻(xiàn)。

3 結(jié)論

本研究比較了3種不同熟化工藝對(duì)油莎豆醬品質(zhì)及風(fēng)味的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，熟化工藝對(duì)油莎豆醬品質(zhì)和風(fēng)味的影響顯著。其中，M2的氨基酸態(tài)氮含量、總酸含量、還原糖含量等品質(zhì)指標(biāo)優(yōu)于M1和M3；與M1和M3相比，M2的有機(jī)酸含量較高，但游離氨基酸和揮發(fā)性化合物的含量相對(duì)較低。綜上，M2即高壓蒸煮工藝更有利于提高油莎豆醬的品質(zhì)和風(fēng)味，研究結(jié)果為油莎豆的利用以及油莎豆醬產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)提供了理論依據(jù)。