甜瓣子發酵不同時期揮發性風味物質組成分析

董 丹，王 猛，車振明，關統偉

（西華大學微生物研究所，食品生物技術四川省高校重點實驗室，四川成都610039）

甜瓣子發酵不同時期揮發性風味物質組成分析

董 丹，王 猛，車振明，關統偉*

（西華大學微生物研究所，食品生物技術四川省高校重點實驗室，四川成都610039）

為研究甜瓣子在不同發酵時期風味物質的組成差異，本研究采用頂空固相微萃取（HS-SPME）方法提取揮發性組分，再結合氣質聯用（GC-MS）檢測技術對分別發酵2月、4月、6月、8月甜瓣子進行了檢測。結果表明，從4個不同時期甜瓣子樣品中檢測出7類共計148種化合物。其中酯類所占比例最高，其次是醇類、酸類和酚類。在4個不同時期都檢測出的物質有34種，占總檢出化合物的22.82%，其中酯類13種，醇醚類7種，醛酮類5種，酸類2種，酚類2種，其他化合物類5種。

甜瓣子；風味物質；酯類；醇類；檢測

食品風味的定義在現階段普遍使用的是HALL R L于1986年提出的定義，即食物客觀性質使人產生的感覺印象的總和[1]。呈香物質的產生主要有3種來源：（1）原材料中含有；（2）由米曲霉、耐鹽細菌、酵母等微生物代謝產生；（3）由非酶化學反應產生[2]。郫縣豆瓣中的咸味來源于外添加的食鹽，鮮味來自原料被曲酶分解后產生的產物呈香表現，這些產物是由混合菌種中曲霉及根霉的蛋白酶、肽酶、谷氨酰胺酶作用水解原料中的蛋白質生成的[3]。此外，發酵體系中的霉菌、酵母菌和細菌中的核酸，經過核酸酶水解后生成多種核苷酸，其中鳥苷酸、肌苷酸和黃苷酸的鈉鹽的協調作用，增加了谷氨酸鈉鹽的鮮味數倍到十幾倍[4]。酸類物質一般由乳酸菌產生，據研究，發酵過程中總酸呈現出先上升再下降回升的趨勢[5]。

目前國內關于豆瓣的研究主要集中在通過菌種的改進來進行新工藝的優化和新產品的研制上，而對其風味方面的研究較少。國外對同類發酵調味品的研究已比較深入，如LEE K E等[6]研究了接種不同微生物生產的豆瓣醬產品之間的揮發性物質的差異。對豆瓣中的揮發性風味物質進行定量和定性的分析以及豆瓣中揮發性風味物質隨豆瓣不同發酵時間的變化規律有重要的意義。本研究以甜瓣子（甜瓣子是蠶豆拌小麥粉經制曲發酵6個月以上制成）在不同發酵時期的樣品為原料，采用頂空固相微萃取（headspace solid-phase microextraction，HS-SPME）方法提取揮發性組分，結合氣質聯用（gas chromatography-mass spectrometer，GC-MS）檢測技術對不同時期的甜瓣子進行風味物質的檢測，從而探討甜瓣子在不同發酵周期，風味物質的形成及變化情況，以此為基礎來了解豆瓣風味物質形成的機理，從而完善豆瓣生產工藝中的關鍵控制點。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

豆瓣瓣子：四川省成都市恒豐和食品有限公司。

1.2 儀器與設備

CS-700粉碎機：武義海納電器有限公司；15 mL頂空瓶：浙江愛吉任科技有限公司；JXX1-HH-2油浴鍋：揚中市生化工電器有限公司；100 μm PDMS萃取頭：上海鴻澤企業發展有限公司；手動SPME進樣器：美國Supelco公司；QP2010plus氣質色譜聯用儀：日本島津公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 HS-SPME萃取

準確稱取研磨后的醬狀樣品5.00 g于15 mL頂空瓶中，于50℃恒溫平衡15 min。然后將按照供應商推薦條件老化好的萃取頭插入頂部空間萃取45 min，完成后退回萃取頭，插入GC-MS進樣品口，250℃下解吸3 min。萃取時SPME手柄插入頂空刻度設置為1；解吸時為使萃取頭達到進樣口最熱部位，刻度設置為3。

1.3.2 GC-MS分析

氣相色譜條件：采用DB-5MS毛細管色譜柱（30 m× 0.25 mm×0.25 μm）用氦氣作載氣，流速1 mL/min；進樣口溫度250℃；分流進樣（5∶1）；升溫程序：起始溫度40℃（保持3 min），以10℃/min升至100℃，隨即再以8℃/min升至160℃（保持3 min），再以8℃/min升至200℃（保持3 min），最后以8℃/min升至230℃（保持7 min）。

質譜條件：電離方式為電子電離（electronic ionization，EI）源，電子轟擊能量70 eV；離子源溫度230℃；傳輸線溫度220℃；質量掃描范圍25～450 amu。

1.3.3 揮發性化合物的定性定量分析

定性分析：將所測揮發性化合物的質譜信息與美國國家標準技術研究所（national institute of standards and technology，NIST）2011數據庫中已知揮發性化合物的質譜信息進行比對，選擇較高相似度（80%以上）的檢索結果，并結合文獻報道的已知化合物確認檢測成分。

定量分析：利用峰面積歸一化法，求得各揮發性化合物的相對百分含量。

2 結果與分析

2.1 GC-MS鑒定甜瓣子風味物質成分分析

通過HS-SPME結合GC-MS對不同發酵時間（2月、4月、6月、8月）甜瓣子風味物質進行了鑒定分析，不同發酵時間甜瓣子經GC-MS分析得到的總離子流色譜圖見圖1，各組分鑒定結果見表1。

由表1可知，從4個不同時期的甜瓣子中共檢測出148種揮發性物質，其中包括酯類51種，醇類18種，醚類3種，醛類17種，酮類11種，酸類5種，酚類10種，烷烴類14種，其他類19種。

發酵2月甜瓣子中檢測出85種揮發性風味物質，其中酯類27種，相對含量占31.81%，其中較高的成分是亞油酸乙酯（7.39%）；醇醚類16種，其相對含量占25.59%，其中較高的成分是苯乙醇（9.83%）；醛酮類14種，其相對含量占8.07%；酸類4種，相對含量占10.12%，其中較高的成分是乙酸（4.42%）、異戊酸（4.01%）；酚類3種，相對含量占4.26%；烷烴類10種，相對含量占4.73%，其中較高的成分是3-甲基戊烷（2.95%）；其他類11種。

發酵4月甜瓣子中檢測出58種揮發性風味物質，其中酯類21種，相對含量占32.07%，其中較高的成分是亞油酸乙酯（10.05%）、棕櫚酸乙酯（7.01%）；醇類12種，相對含量占26.51%，其中較高的成分是苯乙醇（9.39%）；醛酮類10種，相對含量占7.73%，其中較高的成分是正戊醛2，5-辛二酮（4.22%）；酸類3種，相對含量占12.92%，其中較高的成分是乙酸（12.23%）；酚類5種，相對含量占13.81%，其中較高的成分是4-乙基-2-甲氧基苯酚（8.88%）；烷烴類1種；其他類6種。

發酵6月甜瓣子中檢測出75種揮發性風味物質，其中酯類27種，相對含量占26.38%，其中較高的成分是油酸甲酯（5.42%）；醇醚類13種，相對含量占16.57%，其中較高的成分是苯乙醇（5.98%）、2-甲基-1-丁醇（3.56%）；醛酮類14種，相對含量占9.21%，其中較高的成分是異戊醛（1.83%）、2-甲基丁醛（1.34%）；酸類5種，相對含量占23.10%，其中較高的成分是乙酸（16.51%）；酚類5種，相對含量占14.17%，其中較高的成分是4-乙基-2-甲氧基苯酚（10.40%）；其他類11種。

發酵8月甜瓣子中檢測出84種揮發性風味物質，其中酯類29種，相對含量占49.56%，其中較高的成分是棕櫚酸乙酯（12.80%）、亞油酸乙酯（10.37%）；醇醚類15種，相對含量占17.94%，其中較高的成分是2-甲基-1-丁醇（3.08%）、2，3-丁二醇（2.96%）、異丁醇（2.85%）；醛酮類14種，相對含量占4.29%；酸類3種，相對含量占7.13%，其中較高的成分是乙酸（4.02%）；酚類7種，相對含量占8.01%，其中較高的成分是4-乙基愈創木酚（3.09%）；烷烴類3種，相對含量占0.59%；其他類13種，相對含量占12.24%。

2.2 發酵過程中香氣成分的變化

不同發酵時間的豆瓣在香氣成分種類及含量上體現出不同的變化規律，結果見表2。

由表2可知，在發酵的初始階段（2～4月），酯類、醇類、醛酮類、酸類相對含量略微變化，基本平衡；相反，酚類物質與烷烴類和其他類物質的相對含量呈相增加的情況。在發酵至4～6月階段時，除了酯類、醇類、烷烴類含量呈減少趨勢，其中醇類減少幅度明顯，其余4類物質相對含量都呈不同的增加趨勢，其中乙酸增加幅度特別大。在發酵至6～8月階段，酯類物質相對含量增加了一倍，醛酮類、酚類、酸類含量減少，其中酸類減少幅度特別大，其余物質略微變化，呈持平狀態。用具體數據說明發酵時間越長，風味越好。

豆瓣的風味物質的形成主要來自酯類、醇類、醛酮類、酸類等。豆瓣在發酵過程中，由于蛋白酶的水解作用使得游離氨基酸增加，發生碳基和游離氨基酸的Mallard反應和Streeker反應[7-8]，形成酯、醇、醛、酚等揮發性風味物質。豆瓣的主要呈香成分是酯類，酸和醇的酯化反應是形成酯的主要反應[9]，以高級脂肪酸酯為主[10]。酯類成分賦予郫縣豆瓣醬特殊的甜香、果香的同時，還可以很好的掩蓋產品中游離的脂肪酸帶來的不愉快的味道[11]。醇類，主要來自于微生物利用葡萄糖或氨基酸的代謝產物。醛類和酮類都是羰基類化合物，它們均屬不穩定的中間體化合物，由醇氧化或酸還原形成。醛酮類物質主要經過脂質氧化產生，也可能是用于郫縣豆瓣發酵的微生物的生長代謝產物，主要以花果香貢獻于郫縣豆瓣的風味。酸類物質主要以不愉快的味道貢獻于郫縣豆瓣的風味，多數具有刺激性氣味，一般只起調和作用。酸類成分大部分應該是在實驗過程中由酯類水解產生[12]，以及乙酸菌等細菌發酵形成[13]。雖然烷烴和烯烴類化合物都有所檢出，但是烴類成分由于大多數不具有香味[14]，風味閾值較高，對郫縣豆瓣的風味的實際貢獻并不大。烯烴類風味閾值較低，對風味貢獻較大。胺類物質主要是鄰甲基間羥基二苯胺，主要是通過氨基酸脫羧基形成[15]。雜環化合物，如吡啶、吡咯類所占的相對含量已經很小了，但是它的呈味閾值也較小，一般具有發酵豆制品的獨特風味，這對于豆瓣醬的醇厚風味的形成有直接的影響[16-17]。

3 結論

本研究采用HS-SPME方法提取甜瓣子中的的揮發性組分，經GC-MS分離鑒定出含有7類共計148種化合物，其中酯類、醇類、酚類組分的相對含量較高。

比較不同發酵時間的各類揮發性組分的變化趨勢表明，多種成分是發酵過程中產生的，尤其是酯類物質相對含量及種類呈明顯增加趨勢，酯類物質作為豆瓣中主要的呈香物質，隨著發酵時間的延長，對于酯類物質的形成是有利的。醇類和酸類物質作為在發酵過程中進行的酯化反應而消耗，其含量降低明顯，但種類沒有太大的變化。醛酮類物質屬于羰基類不穩定的中間體化合物，容易發生氧化或還原反應，相對含量逐漸降低，種類幾乎沒有發生變化。而酚類物質又是香氣中不可或缺的，隨著發酵的進行相對含量及種類都呈現出了相對增加的趨勢。但其變化機理還需要進一步的研究。

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Analysis of volatile flavor components from different periods of sweet soybean paste

DONG Dan,WANG Meng,CHE Zhenming,GUAN Tongwei*
(Key Laboratory of Food Biotechnology in Colleges and Universities in Sichuan Province,Institute of Microbiology, Xihua University,Chengdu 610039,China)

In order to study the difference of volatile flavor compounds of sweet soybean paste among different periods(two months,four months,six months,eight months),the volatile compounds were extracted by HS-SPME coupled with GC-MS.A total of 148 compounds divided into 7 subgroups were identified in sweet soybean paste of four periods,mainly including esters,alcohols,acids and phenols.There were 34 kinds of substances detected in four different periods,accounting for 22.82%of total detected compounds,including 13 esters,7 alcohol ethers,5 aldoketones, 2 acids,2 phenols,and 5 other compounds.

sweet soybean paste;flavor substance;esters;alcohols;determination

Q939.97

A

0254-5071（2015）06-0139-06

10.11882/j.issn.0254-5071.2015.06.031

2015-05-11

教育部春暉計劃項目（No.13205639）；食品生物技術四川省高校重點實驗室（No.Szjj2013-045）；四川省教育廳基金項目共同資助（No.13205688）

董丹（1989-），女，碩士研究生，研究方向為食品加工。

*通訊作者：關統偉（1978-），副教授，博士，研究方向為生物化學與分子生物學。