不同發酵時長郫縣豆瓣醬品質對比研究

鄧維琴，陳功,2，張其圣,2，張帥，楊國華，李峰，李恒,2*

(1.四川省食品發酵工業研究設計院，成都 611130；2.四川東坡中國泡菜產業技術研究院，四川 眉山 620030；3.四川省丹丹郫縣豆瓣集團股份有限公司，成都 611732)

郫縣豆瓣醬是以紅辣椒、蠶豆為主要原料，食用鹽、小麥粉等為輔料釀制而成的，具有色紅褐、油潤、醬酯香、瓣粒香脆、味鮮辣等特點[1]。其生產工藝主要包括制曲、甜瓣子發酵、辣椒坯發酵及混合后發酵生香等階段[2,3]。豆瓣醬的發酵過程中會分解原料中的蛋白質、淀粉等大分子物質，產生醇、酸、酯等呈味物質，賦予豆瓣醬獨特的色澤、香氣、滋味、形態，使豆瓣醬營養豐富，風味獨特[4]。在豆瓣醬的發酵過程中，原料中的成分在微生物代謝產生的各種酶的作用下分解和重組，生成了各種活性物質、纖溶酶、呋喃酮類化合物和類黑精素等。發酵豆瓣醬具有促進機體代謝；調節腸道菌群，促進消化；抗氧化；預防肝癌等保健作用[5-8]。目前豆瓣醬主要分為紅油豆瓣和特級豆瓣，有的特級豆瓣發酵時間較長，有的甚至達到5年的時間，這些長時間發酵的豆瓣風味較好，受到消費者的喜愛。

評價郫縣豆瓣品質等級的依據包括色澤、香氣、滋味等感官指標以及水分、氨基酸態氮、總酸等理化指標。由于發酵過程中各種微生物代謝、蛋白酶的分解作用、理化反應等，郫縣豆瓣的水分、總酸、氨基酸態氮、氨基酸等理化指標會隨之發生變化[9-11]；亦有報道指出，隨著發酵時間的延長，郫縣豆瓣中的風味物質呈現出差異[12]。

對“川菜之魂”——郫縣豆瓣醬的品質分析是極為重要的工作。目前關于不同發酵時長郫縣豆瓣醬(尤其是長時間發酵的豆瓣醬)的理化指標及風味物質等的研究報道較少，亦缺乏各指標與發酵時間的關系分析。

本文旨在通過對不同發酵時間(長時間發酵，長達96個月)的郫縣豆瓣醬的理化指標、風味物質等因素的測定，揭示隨發酵時間的變化郫縣豆瓣醬的品質差異，為不同發酵時間豆瓣醬的品質分析提供了數據參考，對長時間發酵豆瓣醬獨特品質的認可和推廣起著促進作用。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

發酵10個月的豆瓣醬、發酵24個月的豆瓣醬、發酵36個月的豆瓣醬、發酵54個月的豆瓣醬、發酵96個月的豆瓣醬：均取自四川省郫縣鵑城豆瓣有限公司。

NaOH、鹽酸、苯酚、甲醛：均為分析純。

1.2 儀器設備

6890N-5973i氣質聯用儀 美國Agilent公司；30/50 μm DVB/Carboxen/PDMS固相微萃取頭及手柄 北京八方世紀科技有限公司；雷磁pH SJ-4F計 上海儀電科學儀器股份有限公司；L-8900型全自動氨基酸分析儀 HATACHI(日本日立)公司。

1.3 方法

1.3.1 理化指標的測定

水分含量的測定：參照國標GB 5009.3-2010[13]的方法；

總酸的測定：參照國標GB/T 5009.39-2003的方法[14]。

氨基酸態氮的測定：參照國標GB/T 5009.40-2003的方法[15]。

氨基酸總量的測定：參照國標GB 5009.124-2016的方法[16]。

1.3.2 揮發性風味物質的測定

采用2010 Utra GC-MS(SHIMADIU 公司)對不同發酵時期豆瓣醬的風味物質進行測定，分析不同發酵時期豆瓣醬風味物質的動態變化。

準確稱取2 g粉碎的樣品，放入15 mL 的樣品瓶中，將樣品瓶放入60 ℃水浴中預熱2 min，然后將萃取針頭插入樣品瓶中，60 ℃恒溫頂空萃取40 min 后，插入GC-MS 進樣口解吸5 min，然后檢測分析。

檢測條件：DB-WAX 毛細管柱(60 m×0.25 mm，0.25 μm)；載氣為氦氣，流速1 mL/min；進樣口溫度250 ℃；不分流進樣；升溫程序：起始溫度50 ℃，以6 ℃/min升至85 ℃(保留1.5 min)，再以2.5 ℃/min升至148 ℃(保留1 min)，以5 ℃/min 升至220 ℃(保持2 min)，最后以10 ℃/min升至250 ℃。質譜條件：EI 電離源，電子轟擊能量70 eV；離子源溫度230 ℃；接口溫度250 ℃；質量掃描范圍35～350 amu；檢測器電壓0.1 kV；調諧文件stuneu；掃描模式scan。

揮發性成分的鑒定結果由NIST05譜庫檢索與人工圖譜解析共同確定，保留指數的計算方法參考文獻進行，化合物相對含量的確定采用面積歸一化法進行定量分析。

2 結果與分析

2.1 水分

郫縣豆瓣醬的晾曬時間與水分含量的關系見圖1。

圖1 不同發酵時長豆瓣醬中水分含量Fig.1 Water content of broad bean sauce in different fermentation time

由圖1可知，隨著發酵時間的增加，豆瓣醬中水分含量呈逐漸減少趨勢，由10個月時的58%降至96個月時的45%。即發酵時間越長，郫縣豆瓣醬中的水分含量越低。國標規定，特級豆瓣醬、一級豆瓣醬、二級豆瓣醬的水分含量應當分別小于53%，57%和60%。結果顯示：本試驗所取5份樣品均滿足二級豆瓣醬對水分的要求，但僅發酵時長達到36個月后的樣品(水分含量為52.44%)滿足特級豆瓣醬的要求。

2.2 總酸

豆瓣醬的晾曬時間與總酸含量的關系見圖2。

圖2 不同發酵時長豆瓣醬中總酸含量Fig.2 Total acid content of broad bean sauce in different fermentation time

由圖2可知，豆瓣醬中總酸含量隨著發酵時間的延長呈總體增加趨勢。其中，10～24個月期間總酸含量略有降低；發酵24個月以后豆瓣醬中的總酸含量逐漸增加，發酵96個月后達2.25 g/kg?？偹岷康脑黾涌赡苁侨樗峋任⑸锎x產生乳酸、乙酸等有機酸，導致有機酸逐漸積累，酸度逐漸增加。

2.3 氨基酸態氮

豆瓣醬中氨基酸態氮含量與發酵時長的關系見圖3。

圖3 不同發酵時長豆瓣醬中氨基酸態氮含量Fig.3 Amino acid nitrogen of broad bean sauce in different fermentation time

由圖3可知，郫縣豆瓣醬中氨基酸態氮含量隨其發酵時間延長逐漸增加，其含量由10個月時的0.27 g/100 g增加至96個月時的0.49 g/100 g。本試驗的各樣品中氨基酸態氮含量均高于國標規定特級豆瓣醬的氨基酸態氮含量(≥0.25 g/100 g)。氨基酸態氨是蛋白質的分解產物，它能使郫縣豆瓣醬鮮味柔和，改善色澤，調和香氣，氨基酸態氮是評價郫縣豆瓣醬質量的重要因素之一。原料中的蛋白質含量及蛋白酶含量對豆瓣醬產品中氨基酸態氮含量有極大的影響。由本試驗結果可知各試驗樣品的氨基酸態氮含量均達到較高水平，且隨發酵時間的增加，由于蛋白酶的持續分解作用使豆瓣醬中氨基酸態氮含量逐漸增加，豆瓣醬品質也因氨基酸態氮含量增加而提升。

2.4 氨基酸

豆瓣醬中氨基酸含量與發酵時長的關系見圖4。

圖4 不同發酵時長豆瓣醬氨基酸總量Fig.4 Total content of amino acid of broad bean sauce in different fermentation time

由圖4可知，郫縣豆瓣醬中氨基酸總量隨其發酵時間的延長而逐漸增加，經過96個月的發酵，其中氨基酸總量達到7.63 g/100 g。

圖5 不同發酵時長豆瓣醬中氨基酸組分分析Fig.5 Analysis of amino acid components of broad bean sauce in different fermentation time

由圖5可知，各發酵時長的豆瓣醬中均檢出谷氨酸、天門冬氨酸、蘇氨酸、丙氨酸、苯丙氨酸、異亮氨酸等18種氨基酸，且均以谷氨酸和天門冬氨酸含量最高，且含量均隨著發酵時間的延長而逐漸增加，對豆瓣醬的鮮味貢獻很大。天門冬氨酸由10個月時的0.65 g/100 g增加到8年的0.94 g/100 g；谷氨酸10個月的含量是1.14 g/100 g，發酵8年的豆瓣醬中其含量增加到1.4 g/100 g。各試樣中的氨基酸是在發酵體系中蛋白酶系分解蛋白質產生的，逐漸積累，因此也使得其中氨基酸態氮含量逐漸上升。但由于美拉德反應會消耗氨基酸，因此長時間發酵的豆瓣醬中氨基酸含量增加的趨勢較為緩慢。

2.5 揮發性風味物質

不同發酵時間豆瓣醬中風味物質的種類見圖6。

圖6 不同發酵時長豆瓣醬中揮發性風味物質種類Fig.6 Analysis of the species of volatile flavor substances of broad bean sauce in different fermentation time

由圖6可知，發酵10個月的豆瓣醬中揮發性風味物質共143種，其中醇類物質32種，酯類物質36種；2年豆瓣醬中揮發性風味物質共158種，其中醇類物質35種，醛類物質36種；3年豆瓣醬中揮發性風味物質共170種，其中醇類物質36種，酯類物質26種，酮類物質共24種；4.5年豆瓣醬中揮發性風味物質共137種，其中醇類物質28種，烷類物質21種；8年豆瓣醬中揮發性風味物質共120種，其中醇類物質21種，酮類物質18種。本試驗鑒定出的揮發性風味物質種類遠多于同類研究報道的郫縣豆瓣醬中的53種和66種。

圖7 豆瓣醬中揮發性風味物質GC-MS總離子流圖Fig.7 GC-MS total ion flow graphs of volatile flavor substances of broad bean sauce in different fermentation time

注：a為10個月；b為24個月；c為36個月；d為54個月；e為96個月。

本試驗優化了萃取方法和檢測條件，采用的萃取溫度較高(60 ℃)，且檢測升溫程序較慢，最終溫度達到250 ℃，由總離子色譜圖(見圖7)可知，本試驗采用的方法分離度好，高溫條件下分離檢測出的揮發性風味物質種類多，檢測效果好。

豆瓣醬樣品中相對含量較高的揮發性風味物質的含量見表1。其中，4-乙基愈創木酚、4-乙基-苯酚、2-乙基-1-己醇、芳樟醇、3-呋喃甲醇、苯乙醇、苯乙醛、5-甲基-2-苯基-2-己烯醛、3-甲基-丁酸、壬酸、(R)-(+)-香茅酸、辛酸、正葵酸、1-(1H-吡咯-2-基)-乙酮、二十一烷、十八烷、3-甲基-十四烷、十六烷等物質為各豆瓣醬樣品共有的風味物質；其中，苯甲醛、4-乙基-苯酚、4-乙基愈創木酚、芳樟醇、苯乙醇、苯乙醛、5-甲基-2-苯基-2-己烯醛相對含量較高，表明這些物質可能是郫縣豆瓣醬的主要風味來源，這與Li 等[17]的研究結果一致。李治華等測定的以成熟1年為代表的傳統豆瓣醬和商業豆瓣醬中共有的主要揮發性風味物質是4-乙基-2-甲氧基苯酚、苯乙醇、苯甲醛、苯乙醛、水楊酸甲酯，在本試驗不同年限豆瓣醬中均有檢出[18]。張玉玉等分析不同年份豆瓣醬得出3個月、1年、3年的豆瓣醬中共有的主要揮發性成分為苯甲醛、苯乙醛、3,7-二甲基-1,6-辛二烯-3-醇、2,6,6-三甲基-2-環己烯-1,4-二酮、4-乙基愈創木酚、十七烷、十六酸乙酯，這與本試驗研究結果一致。

表1 不同發酵時間豆瓣醬中揮發性成分表Table 1 Volatile components of broad bean paste in different fermentation time

續 表

續 表

續 表

注：“-”表示未檢出。

另外一部分風味物質如乙基苯乙醇、1-庚基-環戊烯、水楊酸甲酯、異佛爾酮、苯乙酮、2,6,6-三甲基-2-環己烯-1,4-二酮、2-戊基-呋喃等則僅出現在2年和3年的豆瓣醬中，其他發酵時長的豆瓣醬中均未檢出?？梢哉J為，這些物質是豆瓣發酵過程中產生的非特征性成分，對豆瓣醬的風味影響不大；而丁酸，2-甲基-戊酯、2-乙基-1,3-二氧戊環-4-甲醇、1-((1-丁氧基-丙-2-基)氧基)丙-2-基異丁基碳酸酯、2-哌啶酮等物質在長時間(36～96個月)發酵豆瓣醬中才檢出，1-(1H-吡咯-2-基)-乙酮、苯乙醛、丁酸，2-甲基-戊酯等風味物質隨著發酵時間的延長含量逐漸增加，廣受消費者青睞的陳年豆瓣醬特有風味可能正是來源于此類物質。

3 結論與討論

本研究首次對不同年份尤其是長時間發酵(54，96個月)的豆瓣醬的理化指標和風味物質進行測定以分析發酵時長對郫縣豆瓣醬品質的影響。理化指標測定結果表明，隨著發酵時間的延長，郫縣豆瓣醬的水分含量逐漸降低，而氨基酸態氮和氨基酸含量則逐漸積累增加。另外，豆瓣醬中揮發性風味物質種類隨發酵時間延長呈現先增加后減少的趨勢，發酵36個月的豆瓣醬風味物質種類最多(170種)。其中，醇類、酸類、酯類、酮類、醛類和烷烴類物質較多，與已有的研究結果較一致。其中4-乙基-2-甲氧基-苯酚和4-乙基-苯酚、苯乙醛、5-甲基-2-苯基-2-己烯醛、1-(1H-吡咯-2-基)-乙酮在不同年份樣品中均有檢出，為主要揮發性風味物質。丁酸，2-甲基-戊酯、2-乙基-1,3-二氧戊環-4-甲醇、1-((1-丁氧基-丙-2-基)氧基)丙-2-基異丁基碳酸酯、2-哌啶酮等是長時間發酵豆瓣醬(54，96個月)所獨有的揮發性風味物質，賦予長時間發酵豆瓣醬不同的風味。綜合試驗分析，長時間發酵的豆瓣醬營養價值和風味更佳，值得進一步對其安全性進行分析并推廣。

此外，長時間發酵豆瓣醬風味的形成是各種微生物、酶綜合作用的結果，同時伴隨著美拉德反應的進行，會消耗體系中的還原糖、氨基酸、蛋白質、呋喃酮類化合物和類黑精素等，影響豆瓣醬的風味和色澤。隨著豆瓣醬發酵時間延長，各種反應產物的含量及種類都有變化，本研究僅對氨基酸態氮、氨基酸、揮發性風味物質等進行分析，對美拉德反應條件及反應產物沒有進行研究。此外，揮發性風味物質的形成與假單胞菌、醋酸菌、乳酸菌等微生物的作用息息相關[19,20]，但這些微生物在長時間發酵豆瓣醬中的存活情況及代謝情況有待進一步研究。