小麥面筋蛋白對甜面醬品質的影響研究

李翠翠,郝莉花,張麗,程爽,羅建成

(1.南陽理工學院河南省工業(yè)微生物資源與發(fā)酵技術重點實驗室,河南 南陽 473000;2.南陽理工學院 張仲景康養(yǎng)與食品學院,河南 南陽 473000;3.河南省產品質量監(jiān)督檢驗院,鄭州 450047)

甜面醬作為我國傳統(tǒng)調味品之一,是在吸水熟化后的小麥粉中加入米曲霉等微生物發(fā)酵釀制而成[1-2],咸中帶甜、醬香濃郁,適宜佐餐和烹飪,深受大眾喜愛。傳統(tǒng)方式生產甜面醬主要是利用自然菌種制曲發(fā)酵,耗時長且質量不穩(wěn)定[3],因此,目前多采用工業(yè)化方式生產甜面醬,如在小麥粉中接種純種滬釀3.042米曲霉制曲后保溫發(fā)酵而成,周期短、安全性高,但鮮味、香氣和色澤不及天然發(fā)酵的甜面醬。為了解決這一問題,王沛[4]在小麥特一粉中添加適量黃豆粉,顯著提升了成品面醬中的氨基酸態(tài)氮含量和有機酸種類,若直接添加蛋白質含量更高的大豆分離蛋白粉,甜面醬的風味物質和感官得分更突出[5]。周琳[6]在面糕曲制備階段加入大豆粉、黑米粉制備的米曲霉面糕曲的糖化酶活力和中性蛋白酶活力分別為953,215 U/g干基,并據(jù)此研發(fā)出濃香型甜面醬;而將保溫發(fā)酵后的甜面醬與黃豆醬等比例混合進行二次發(fā)酵,可得到兼具兩種面醬風味的新型甜面醬[7]?？梢?若要改善甜面醬的鮮味、香氣等品質,可從提高原料中蛋白質含量以產生更多鮮味氨基酸、促進美拉德反應以賦予面醬更多風味物質和色澤等方面入手。

小麥面筋蛋白是小麥淀粉加工的主要副產物,我國年產量約為1×105噸,具有蛋白質含量高(約為80%左右)、營養(yǎng)豐富、廉價易得等優(yōu)點[8-9]。然而,它因缺乏賴氨酸等必需氨基酸而屬于非優(yōu)質蛋白,較低的溶解度致使其加工、應用和轉化困難[10-11],小麥面筋蛋白在我國食品工業(yè)中的應用研究尚在初級階段,將其應用在甜面醬領域鮮見報道。因此,本研究擬以小麥粉和面筋蛋白粉為原料,采用低鹽固態(tài)發(fā)酵法制備甜面醬,依據(jù)糖化酶和蛋白酶活力確定大曲制備的最佳時間,同時研究甜面醬理化指標的變化,確定小麥面筋蛋白的合適添加量,并評價甜面醬的揮發(fā)性風味成分和感官品質。本研究為傳統(tǒng)甜面醬品質提升提供了理論依據(jù),也為小麥面筋蛋白的應用開拓了新思路。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

小麥粉:想念食品股份有限公司;小麥面筋蛋白:衛(wèi)輝康迪粉業(yè)公司;滬釀3.042米曲霉:河南曲高生物制品廠;色譜分析所用試劑為色譜純,其他試劑均為分析純。

1.2 主要儀器與設備

QP2010氣相色譜-質譜聯(lián)用儀 日本島津公司;50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取頭、手動進樣器 美國Supelco公司;LHS150HC-I恒溫恒濕培養(yǎng)箱 上海一恒科技有限公司;BXM30R立式壓力蒸汽滅菌鍋 上海博迅醫(yī)療生物儀器股份有限公司;HH-4電子恒溫水浴鍋 江蘇金怡儀器科技有限公司;UV-9000S紫外可見分光光度計 西安精大檢測設備有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 大曲的制備

設定小麥面筋蛋白添加量(以占小麥粉的質量比計算)分別為0%、5%、10%、15%、20%、25%,將小麥面筋蛋白和小麥粉混勻后按1∶1的質量比加入無菌水并攪拌為均勻的糊狀,于121 ℃下滅菌20 min。

將滅菌的面糊冷卻到40 ℃以下,按原料總質量的0.3%添加種曲,充分混合物料后覆蓋無菌紗布,置于32 ℃條件下培養(yǎng)12～15 h左右,即可進行第一次翻曲,繼續(xù)培養(yǎng)6～8 h,進行第二次翻曲,重復上述操作,待曲料松軟,表面有黃綠色孢子,內部有大量菌絲,有明顯的曲香味即可收曲備用,整個過程持續(xù)36～50 h。

1.3.2 大曲酶活力的測定

大曲的蛋白酶活力采用紫外吸收法測定[12],大曲的糖化酶活力依據(jù)3,5-二硝基水楊酸(DNS)法測定[13]。

1.3.3 甜面醬的制備

以與原料質量相等的14度醅鹽水(40 ℃)拌入大曲中,置于相對濕度為65%、溫度為42 ℃的條件下進行為期10 d的前期發(fā)酵,而后在相對濕度為65%、溫度為30 ℃的條件下進行為期20 d的低溫發(fā)酵。

1.3.4 常規(guī)理化指標的測定

1.3.4.1 樣液的制備

取適量醬醪加微量去離子水攪拌均勻,于3 000～4 000 r/min轉速下離心15 min,取上清液5 mL并定容至50 mL,得到10%的待測液,備用。

1.3.4.2 常規(guī)理化指標的測定

水分含量(%)根據(jù)《食品安全國家標準 食品中水分的測定》(GB 5009.3—2016)中直接干燥法測定;氨基酸態(tài)氮含量(以葡萄糖計,g/100 g)依據(jù)甲醛法測定[14];還原糖含量(以氮計,g/100 g)依據(jù)DNS法測定;總酸含量(g/100 g)依據(jù)《食品安全國家標準 食品中總酸的測定》(GB 12456—2021)中pH電位滴定法測定。

1.3.5 揮發(fā)性風味成分的分析

依據(jù)頂空固相微萃取技術提取揮發(fā)性風味成分,采用氣相色譜-質譜(GC-MS)聯(lián)用技術檢測揮發(fā)性風味成分,根據(jù)NIST 05標準譜庫確定組分名稱,通過色譜峰面積歸一化法確定組分的百分含量,具體分析條件參考左勇等[15]的方法。

1.3.6 甜面醬的感官評價

參考唐梓堯等[16]的方法并略作改動,感官評定小組由12名(6男6女)專業(yè)人員組成,通過評價甜面醬的體態(tài)、香氣、滋味和色澤,得出綜合感官評分,滿分100分,具體評分標準見表1。

表1 甜面醬的感官評分標準

2 結果與分析

2.1 最佳制曲時間的確定

大曲酶活力的好壞直接決定物料的水解程度,是影響醬醪品質的關鍵[17]。因此,為了得到最佳的制曲時間,分別在制曲的30,36,42,48,54 h時取樣測定大曲的糖化酶活力和蛋白酶活力,結果見圖1和圖2。

圖1 大曲糖化酶活力的變化

圖2 大曲蛋白酶活力的變化

由圖1和圖2可知,兩種酶的活力均隨著制曲時間的延長而增大,達到各自峰值后酶活開始下降,這可能是制曲時間過長,雜菌開始滋生,抑制了米曲霉的繁殖,降低了其糖化酶和蛋白酶的活力[18]。其中,面筋蛋白添加量為0%和5%的大曲糖化酶活力在48 h時達到峰值,其余4種大曲的糖化酶活力在42 h時達到峰值;面筋蛋白添加量為20%的大曲蛋白酶活力在42 h時達到峰值,其余5種大曲的蛋白酶活力盡管在42 h時未達到峰值,但增幅極小。由于甜面醬的主要原料是碳水化合物,需要更高的糖化酶活力,制曲時間也應在保證品質的前提下盡量縮短以提高生產效率。因此,確定最佳的制曲時間為42 h。在這一時間點上,15%的面筋蛋白添加量所制大曲的糖化酶活力達到1 104 U/g干基,蛋白酶活力為530 U/g干基,酶活表現(xiàn)優(yōu)越。

2.2 面筋蛋白合適添加量的確定

我國尚無甜面醬的國家標準,目前公認的甜面醬標準為行業(yè)標準《甜面醬》(SB/T 10296—2009),該標準規(guī)定甜面醬的水分≤55.0 g/100 g,氨基酸態(tài)氮≥0.3 g/100 g,還原糖≥20.0 g/100 g。本研究中6種甜面醬的常規(guī)理化指標見表2。水分含量變化范圍為47.50%～50.63%,甜面醬呈均勻的半固體,符合標準要求;當面筋蛋白添加量超過20%時,還原糖含量較低,不符合標準的要求;各樣品氨基酸態(tài)氮含量均高于標準值,通常,蛋白質的水解和微生物的代謝均會被蛋白質的肽鍵斷裂,生成氨基酸,從而提高氨基酸態(tài)氮含量[19],故隨著面筋蛋白添加量的增加,甜面醬的氨基酸態(tài)氮含量增加;總酸含量同樣隨著面筋蛋白添加量的增加而增加,這是因為更多的蛋白質經過中性蛋白酶的水解作用,能產生更多含羰基的氨基酸和多肽,從而解離出更多的氫離子。

表2 甜面醬的常規(guī)理化指標

由表2可知,當面筋蛋白添加量為15%左右時,甜面醬的各理化指標均表現(xiàn)良好,同時考慮到制曲階段的酶活大小,最終確定面筋蛋白的合適添加量為15%。后續(xù)以不添加面筋蛋白的甜面醬為空白對照,以添加15%面筋蛋白的甜面醬為試驗組,探究面筋蛋白對甜面醬揮發(fā)性風味成分和感官品質的影響。

2.3 甜面醬的揮發(fā)性風味成分分析

甜面醬揮發(fā)性風味物質的GC-MS檢測結果見表3。兩種甜面醬共檢測出70種揮發(fā)性風味成分,種類數(shù)和相對含量排名前三的分別是酯類、醛類和醇類,而與其發(fā)酵工藝類似的黃豆醬的風味成分則以酸類、醇類、醛類為主[20],這是因為甜面醬的原料是富含淀粉(約80%)的面粉,大量的碳水化合物在米曲霉的作用下能產生更多的酯類、醛類和醇類物質,而黃豆蛋白質(約40%)和脂肪含量(約18%)均較高,發(fā)酵過程中主要發(fā)生蛋白質和氨基酸的水解作用,產生更多的酸類物質,同時,酸類物質與醇類、酯類發(fā)生一系列轉化反應,形成特有的黃豆醬風味。

表3 GC-MS技術對甜面醬揮發(fā)性風味物質的檢測結果

兩種甜面醬的酯類物質主要是乙酯,試驗組的棕櫚酸乙酯(呈奶油香氣)、亞油酸乙酯(呈奶油香氣)和十八烯酸乙酯(呈脂肪香氣)占主體,空白組的壬酸乙酯、棕櫚酸乙酯、十八烯酸乙酯和亞油酸乙酯(呈脂肪酸臭氣)占主體;酸類物質含量最高的是棕櫚酸,試驗組不含肉豆蔻酸和苯甲酸,空白組中未檢測出亞油酸;醛類物質通常呈刺激性氣味,兩種甜面醬的醛類物質種類和相對含量差別不大,含量較高的均為苯乙醛、可卡醛和5-甲基-2-苯基-2-己烯醛;兩種甜面醬的醇類物質均為6種,但試驗組以糠醇和苯乙醇為主,空白組以糠醇和三甲基-2-環(huán)己烯-1-醇為主,這類物質主要通過酵母的代謝反應產生,可進一步轉化為酯類,有一定的醇香味;盡管酮類、酚類、烷烴類和其他成分的種類及相對含量較少,卻是甜面醬風味中不可缺少的元素,如酚類多具有特殊的芳香,香樹烯呈清雅的花香氣味,長葉烯兼有松木香和果香。

空白組和試驗組的甜面醬揮發(fā)性風味成分種類和相對含量見圖3。

圖3 甜面醬揮發(fā)性風味成分種類和相對含量

空白組檢測出的揮發(fā)性風味成分共51種,包括酯類18種、酸類4種、醛類10種、醇類6種、酮類2種、酚類1種、烷烴類2種、其他類8種;試驗組檢測出的揮發(fā)性風味成分共55種,包括酯類21種、酸類3種、醛類11種、醇類6種、酮類2種、酚類2種、烷烴類1種、其他類9種。兩種甜面醬的揮發(fā)性風味成分均以酯類、醛類、醇類為主,這3類物質占總揮發(fā)性成分的70%左右,是甜面醬香氣的主要構成組分。試驗組比空白組多了5種揮發(fā)性成分,可見,面筋蛋白的添加有利于甜面醬香氣的提升。

2.4 甜面醬的感官得分

由圖4可知,兩種甜面醬的體態(tài)和色澤得分相當,試驗組的香氣和滋味分值略高于空白組,最終,試驗組的綜合得分為91分,空白組的綜合得分為86分,這與甜面醬揮發(fā)性風味物質的研究結果一致。可見,添加15%面筋蛋白的甜面醬品質更佳。

圖4 甜面醬的感官得分

3 結論

本研究將小麥面筋蛋白加入小麥粉中,采用低鹽固態(tài)發(fā)酵法制備甜面醬,依據(jù)大曲糖化酶和蛋白酶活力、甜面醬理化指標的變化,確定面筋蛋白的合適添加量,并評價甜面醬的揮發(fā)性風味成分和感官品質。研究發(fā)現(xiàn),在制曲時間為42 h時兩種酶活力較高;當面筋蛋白添加量為15%時,甜面醬的水分、氨基酸態(tài)氮、還原糖、總酸指標均表現(xiàn)良好,揮發(fā)性風味物質高達55種,以酯類、醛類和醇類為主,百分含量較高的是酯類、醛類和醇類,同時還有多種酸類、酮類、酚類、烷烴類等;甜面醬的體態(tài)、香氣、滋味和色澤良好,綜合感官評分為91分。本研究為傳統(tǒng)甜面醬品質提升提供了理論依據(jù),也為小麥面筋蛋白的應用開拓了新思路。