貴州紅酸湯營養品質及呈味特征分析

潘季紅，秦禮康*，文安燕，楊周潔，劉娜

(1.貴州大學 釀酒與食品工程學院，貴陽 550025；2.貴州大學 生命科學學院，貴陽 550025)

紅酸湯，作為貴州最具有代表性的“酸食”之一，主要以新鮮紅辣椒和西紅柿為原料經傳統工藝自然發酵而成，因其色澤紅亮、酸味醇厚、清香適口的特點，倍受當地人民和國內外食客青睞。近年來，隨著貴州紅酸湯產業的快速發展，涌現了如“玉夢”、“亮歡寨”、“老凱里”等名冠全國的紅酸湯品牌。但因各個紅酸湯企業存在原料、發酵工藝及環境的差異，導致市面上不同品牌的紅酸湯品質參差不齊。

由于紅酸湯生產及消費的地域局限，國外尚無關于紅酸湯的研究報道，而國內對酸湯的研究主要集中于紅酸湯的營養成分分析、發酵微生物區系的分離鑒定[1]、發酵工藝的改進等方面[2]。經微生物發酵的紅酸湯，既富含多種有機酸、礦物質、維生素、氨基酸等，又保留了原料中辣椒素、番茄紅素、多酚和黃酮等功能活性物質[3]。近年來，諸多學者對貴州紅酸湯的研究結果顯示，貴州紅酸湯均含有乳酸、檸檬酸、乙酸、酒石酸、蘋果酸等，其中乳酸含量最高[4,5]，貴州紅酸湯有機酸具有顯著的抗氧化能力，并與含量成正相關關系[6]；諶小立等[7]和余越等[8]分別對貴州紅酸湯辣椒堿和全反式番茄紅素的提取進行工藝優化及含量測定，發現辣椒堿含量為406.15～628.35 μg/g(md)，全反式番茄紅素含量為75.32～2963.10 μg/g(md)；魯楊等[9]對比了作坊和工業化生產的貴州紅酸湯各類成分的差異，發現工業化產品營養價值優于作坊產品。

基于貴州紅酸湯的品質研究僅限于基礎營養素分析，而對市售主流貴州紅酸湯的品質差異及呈味分析鮮有報道。因此，本試驗以7種市售主流貴州紅酸湯產品為研究對象，對其主要理化指標、礦物質、功能性成分(辣椒素、二氫辣椒素、番茄紅素、多酚、黃酮)、有機酸、游離氨基酸及其呈味特征等進行比較，并采用電子舌對紅酸湯的滋味品質進行評價，以期明確貴州紅酸湯的營養品質與呈味特征，為貴州紅酸湯的品質評價及綜合開發提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

7種供試紅酸湯樣品，為5個貴州企業生產的同類型紅酸湯，發酵原料均為辣椒和西紅柿，要求發酵工藝相似(自然發酵)和生產日期相近，詳細信息見表1。

表1 7種貴州紅酸湯樣品詳細信息Table 1 The details of seven kinds of Guizhou commercial red acid soup

酒石酸、蘋果酸、乳酸、檸檬酸、乙酸、琥珀酸、番茄紅素、辣椒素、二氫辣椒素等標準品：Sigma公司；甲醇、乙腈(色譜純)：北京百靈威公司；甲醇、磷酸、苯酚、鹽酸、硫酸銅、酒石酸鉀鈉、氫氧化鈉、亞鐵氰化鉀、乙酸鋅、甲基紅、丙酮和磷酸二氫鉀等試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備

1260高效液相色譜儀 美國安捷倫公司；TS-500Z電子舌味覺分析系統 日本Insent公司；L8800氨基酸自動分析儀 日立公司；SER148脂肪測定儀 嘉盛(香港)科技有限公司；JK9870全自動凱氏定氮儀、JKX-20S恒溫加熱消煮爐 濟南精密科學儀器儀表有限公司；pH-25型pH計 上海今邁儀器儀表有限公司；SCIENTZ-18N冷凍干燥機 寧波新芝生物科技股份有限公司；H2-16KR臺式高速冷凍離心機 湖南可成儀器設備有限公司；L5S紫外可見分光光度計 上海儀電分析儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 常規理化指標測定

食鹽含量的測定參照GB 5009.42—2016《食鹽指標的測定》；總酸含量的測定參照GB 12456—2008《食品中總酸的測定》；氨基酸態氮含量的測定參照GB 5009.235—2016《食品中氨基酸態氮的測定》；粗蛋白質含量的測定參照GB 5009.5—2016《食品中蛋白質的測定》；粗脂肪的測定參照GB 5009.6—2016《食品中脂肪的測定》；還原糖含量的測定參照GB 5009.7—2016《食品中還原糖的測定》；礦物質元素的測定采用GB/T 23375—2009《蔬菜及其制品中銅、鐵、鋅、鈣、鎂、磷的測定》中的火焰原子吸收法。

1.3.2 有機酸測定

有機酸的測定參照熊瑛等的方法略作修改。色譜條件：甲醇∶磷酸二氫鉀溶液(0.01 mol/L)為98∶2；柱溫：30 ℃；檢測波長：210 nm；進樣量：10 μL；流速：1 mL/min。

1.3.3 游離氨基酸測定

采用磺基水楊酸法[10]：稱取1 g紅酸湯，用50 mL 0.01 N鹽酸浸提30 min，搖勻后過濾，準確吸取濾液2 mL于試管中；加入8%磺基水楊酸2 mL，搖勻，靜置15 min，以10000 r/min離心10 min，取上清。如果有油脂和色素，則繼續在上清液中加入乙醚，搖勻靜置，待分層后避開油脂層取樣。上清液過0.45 μm膜進行氨基酸分析儀檢測。

1.3.4 功能成分測定

總酚的測定采用Folin-Ciocalteu法[11]。以沒食子酸為標準品，總酚含量以mg沒食子酸當量(gallic acid equivalents，GAE)/100 g，即mg GAE/100 g表示；總黃酮的測定采用氯化鋁-亞硝酸鈉比色法[12]。以蘆丁為標準品，黃酮含量以mg蘆丁當量(rutin equivalents，RE)/100 g，即mg RE/100 g表示；辣椒素和二氫辣椒素的測定參照王旭等[13]的方法；番茄紅素的測定參照王延平等[14]的方法。

1.3.5 呈味物質的呈味貢獻分析

味道強度值(taste activity value，TAV)定義為滋味物質的濃度與該物質呈味閾值的比值。TAV反映了單一化合物對整體滋味的貢獻，TAV小于1表示該物質未對樣品滋味有貢獻；TAV大于1表示該物質對樣品滋味有貢獻，且數值越大，貢獻越大[15]。TAV按下式計算：

式中：C為滋味物質的絕對含量(mg/100 g)，T為滋味物質的味道閾值(mg/100 g)。

1.3.6 電子舌的測定分析

準確稱取25.00 g紅酸湯定容至250 mL，經過濾后取澄清液直接倒入電子舌專用燒杯中(每杯樣品量體積為25 mL)，在室溫條件下測定。電子傳感器置于清洗液中清洗90 s，然后進入第一參比液清洗120 s，再進入第二參比液清洗120 s。清洗完畢后傳感器于平衡位置歸零30 s后，進入樣品杯測試30 s。測試完畢后，分別依次進入兩個參比液中清洗3 s。每個樣品設置10個平行，摒除前3個周期的數據，采用后7個周期的響應數據為特征值。

1.3.7 數據處理

2 結果與分析

2.1 紅酸湯主要理化指標測定結果

表2 貴州紅酸湯主要理化指標測定結果 Table 2 The determination results of main physical and chemical indexes of Guizhou red acid soup %

注：同列不同小寫字母表示品種之間差異顯著(p<0.05)。

由表2可知，不同紅酸湯的pH在3.13～3.68之間，總酸含量分布在1.17%～2.12%之間，與張東亞研究的自制和市售紅酸湯總酸含量(1.76%～2.75%)相近。氨基酸態氮是發酵產品的重要指標之一，能夠在一定程度上反映發酵產品的老化程度和風味特點[16]，不同紅酸湯氨基酸態氮含量分布在0.24%～0.43%之間。還原糖(0.11%～1.48%)、蛋白質(1.96%～3.68%)和脂肪(1.54%～14.44%)的含量差異主要源于原料、輔料及發酵過程中微生物的作用[17]。例如，貴州紅酸湯在發酵時會添加一定比例甜酒釀，甜酒釀中的還原糖類可在紅酸湯發酵后期參與美拉德等反應，形成紅酸湯特有的香味[18]。食鹽在發酵食品中不僅影響食品中營養物質的蛋白質和脂肪代謝過程，而且影響發酵過程中微生物代謝，另外還賦予發酵食品咸味；本研究紅酸湯食鹽含量為4.26%～5.39%，這是貴州紅酸湯具有一定保質期的保證。

2.2 紅酸湯礦物質含量測定結果

表3 貴州紅酸湯礦物質元素含量Table 3 The content of mineral elements of Guizhou red acid soup mg/kg

注：同列不同小寫字母表示品種之間差異顯著(p<0.05)。

7種紅酸湯的Ca、Mg、P含量相對較高，含量分別在156.55～428.49 mg/kg、151.85～269.45 mg/kg和253.94～634.25 mg/kg之間，結果見表3，這與湯慶莉等、魯楊等的研究結果一致。Ca、P含量分別是凱里紅酸湯地方標準規定含量(Ca≥100 mg/kg，P≥120 mg/kg)的1.50～4.20倍和2.10～5.30倍。有研究顯示，人體中Ca、Mg與高血壓呈負相關性，提高Ca、Mg的攝入量對預防高血壓有一定積極作用[19]。此外，紅酸湯屬于高鉀低鈉型食品，Na、K含量分別在1378.83～2305.42 mg/kg和2301.17～2695.50 mg/kg之間。大量的動物和臨床研究及流行病學調查都證實，高鉀低鈉飲食具有降血壓、保護組織器官的作用[20-22]，長期高鉀低鈉飲食可降低心血管疾病死亡率[23-25]。綜上可知，紅酸湯理論上是一種健康食品。

2.3 紅酸湯有機酸含量測定結果

表4 貴州紅酸湯有機酸含量Table 4 The content of organic acids of Guizhou red acid soup g/kg

注：同列不同小寫字母表示品種之間差異顯著(p<0.05)；“-”表示樣品中未檢出。

大分子物質水解以及微生物的發酵產生大量有機酸，為發酵食品提供了獨特的風味[26]。由表4可知，7種紅酸湯樣品均以乳酸含量最高，這可能是紅酸湯在發酵后期，發酵體系中的乳酸菌為優勢菌群，利用原料中的糖產生大量乳酸。其中N1乳酸含量最高(11.50 g/kg)，是其他紅酸湯的1.21～2.30倍，M1最低(5.07 g/kg)。熊瑛、湯慶莉、鄒大維[ 27]分別對貴州酸湯的有機酸進行了分析，發現有機酸均以乳酸為主，推斷乳酸為發酵型酸湯的特征成分。檸檬酸、蘋果酸均以N2含量最高，分別是其他紅酸湯的1.05～6.26倍和1.31～2.62倍，為5.38 g/kg和2.36 g/kg；M1最低，分別為0.86 g/kg和0.90 g/kg；L1乙酸含量最高(3.51 g/kg)；N1酒石酸含量最高(2.66 g/kg)；M1琥珀酸含量最高(1.87 g/kg)；G1中未檢出檸檬酸；Y2、L1、G1中未檢出琥珀酸。

2.4 紅酸湯功能性成分測定結果

7種貴州紅酸湯功能性成分含量見圖1。

圖1 貴州紅酸湯功能性成分(A)辣椒素、二氫辣椒素、番茄紅素和(B)多酚、黃酮含量Fig.1 The functional components including (A) capsaicin, dihydrocapsaicin and lycopene，(B) polyphenols and flavonoids of Guizhou red acid soup

辣椒素、二氫辣椒素和番茄紅素含量分別為3.36～12.91 mg/100 g、0.97～3.10 mg/100 g、6.14～13.05 mg/100 g，結果略低于諶小立和余越測定的4種市售貴州紅酸湯，其差異可能與紅酸湯原料有關。多酚和黃酮含量分別為59.52～92.86 mg GAE/100 g和14.31～58.99 mg RE/100 g，其中Y2和N2黃酮含量明顯高于其余5種酸湯，推測可能與其添加的輔料木姜子有關[28]。研究發現，不同發酵辣椒、番茄制品的功能性成分含量均有差異，且較新鮮原料含量均有降低[29,30]。一方面，與原料本身的品質密切相關；另一方面，紅酸湯在自然條件下發酵，作為混菌發酵體系，微生物之間有相互競爭作用，且隨著發酵中有機酸含量增加，環境pH值降低，可能影響發酵體系中微生物及胞外酶的活性，從而影響發酵過程中紅酸湯功能性成分的變化。

2.5 紅酸湯游離氨基酸測定結果

游離氨基酸不僅能增加發酵品的滋味，也為后續香氣物質的形成提供基礎，是風味的重要組成物[31]。游離態氨基酸按呈味特性可分為四類，鮮味氨基酸(Glu、Asp)、甜味氨基酸(Thr、Gly、Ala、Pro、Ser)、苦味氨基酸(His、Met、Arg、Val、Leu、Ile、Tyr、Phe)、無味氨基酸(Lys、Cys)[32]。

表5 貴州紅酸湯游離氨基酸含量測定結果Table 5 The determination results of free amino acids content in Guizhou red acid soup mg/100 g

續 表

注：“▲”表示必需氨基酸；“-”表示樣品中未檢出；同行肩標不同小寫字母表示差異顯著(p<0.05)。

由表5可知，7種紅酸湯共檢出17種游離氨基酸，包含7種必需氨基酸，總游離氨基酸含量在160.04～1761.15 mg/100 g范圍內，總游離氨基酸含量由高到低依次為Y2>N2>Y1>G1>N1>M1>L1。Y2的總游離氨基酸較其他紅酸湯高2～8倍，其中鮮味氨基酸含量高達1514.87 mg/100 g，推斷與其在調配過程中外源輔料谷氨酸鈉的添加密切相關。天冬氨酸同樣具有鮮味，但僅在Y1、Y2中檢出，含量分別為2.23 mg/100 g和3.47 mg/100 g，說明谷氨酸為紅酸湯的主要鮮味氨基酸。甜味氨基酸中，G1含量最高，為160.04 mg/100 g，除N1、Y2外，其他紅酸湯含量差異均顯著(p<0.05)。甜味氨基酸中甘氨酸提供清香甜味，可減少苦味，除去食物中不愉快的口味[33]。苦味氨基酸由于含量較低且受紅酸湯中酸和氯化鈉的抑制，對紅酸湯的滋味影響較小。無味氨基酸在各紅酸湯樣品中含量均較低，但可通過強化從味覺受體到大腦的信號傳導，進而增強其他呈味氨基酸味覺感受強度。

2.6 紅酸湯呈味特性及TAV分析結果

表6 貴州紅酸湯呈味氨基酸TAV值計算結果Table 6 The calculation results of taste activity values of flavor amino acids in Guizhou red acid soup

注：“ND”表示閾值未查到；“-”表示樣品中未檢出；閾值以mg(氨基酸)/mL表示。

各游離氨基酸對食品滋味的貢獻不僅與含量有關，與閾值也有密切關系[34]。由表6可知，7種紅酸湯中大部分氨基酸的TAV值小于1，只有谷氨酸和丙氨酸的TAV值大于1，說明兩者對紅酸湯的呈味有顯著影響。除G1外，其余紅酸湯中谷氨酸的TAV值均大于1，且遠高于其他氨基酸，Y2的TAV值最高，達到50.38，表明Y2的鮮味最強。丙氨酸呈甜味，當它與谷氨酸和鳥苷酸等滋味物質并存時，可增強食品的鮮味[35]，除L1外，其余紅酸湯中丙氨酸的TAV值均大于1。苦味氨基酸作為7種紅酸湯中種類最多的呈味氨基酸，雖然其TAV值均小于1，但研究表明，當苦味氨基酸含量低于其閾值時，可增強其他呈味氨基酸的呈味作用[36]。綜上可知，不同游離氨基酸協同作用構成了紅酸湯獨特的滋味，其中谷氨酸是紅酸湯鮮味的主要貢獻者，丙氨酸是紅酸湯甜味的主要貢獻者，這也是紅酸湯具有非常強烈的鮮酸味以及口感回甜的重要原因。

2.7 電子舌傳感器信號響應值

食物的呈味是一個復雜的過程，單純的呈味物質含量不足以體現食物整體呈味特點，故以電子舌對不同品牌紅酸湯的整體滋味特點進行評價。提取電子舌傳感器的響應值，結果見表7。

表7 貴州紅酸湯電子舌響應值結果Table 7 The results of electronic tongue response values of Guizhou red acid soup

注：同列不同小寫字母表示品種之間差異顯著(p<0.05)。

就信號響應強度而言，酸味信號強度最高，其次依次為苦味回味、苦味和咸味，鮮味和甜味相當，然而，在紅酸湯消費過程中，表現出與此不同的滋味特征譜，即酸味為主，伴隨著咸、鮮味。這可能是因為紅酸湯滋味特征取決于不同呈味物質之間的協同和相互作用[37]。其中，主導優勢的咸味主要是因為紅酸湯發酵時添加的高濃度食鹽，鮮味得益于紅酸湯中較豐富的谷氨酸和天冬氨酸，苦味則主要是苦味氨基酸、鈣離子所引起的。紅酸湯中苦味響應值雖較大，但實際上味蕾只感受到輕微或未能感受的苦味，這可能與鮮味、甜味、咸味等滋味成分的消除或掩蓋作用有關[38]；就紅酸湯樣品而言，G1酸味響應值最大，M1最小；Y2咸味響應值最大，N1最小，且各樣品在酸味和咸味傳感器上的響應值與上述理化指標中總酸和食鹽含量的測定結果一致。此外，Y1苦味響應值最大與其苦味氨基酸含量最高的結果相符，Y2鮮味響應值最大與其鮮味氨基酸含量最高的結果相符，表明電子舌對紅酸湯樣品具有較準確客觀的滋味評價能力。

3 結論

本研究以7種主流的貴州紅酸湯為材料，從基礎營養、礦物質、功能性成分、有機酸、游離氨基酸及其呈味特征等方面進行較為系統的研究，結果表明：7種貴州紅酸湯總酸、氨基酸態氮、還原糖、脂肪、蛋白質含量差異顯著(p<0.05)；紅酸湯屬高鉀低鈉食品，且鈣、鎂、磷含量相對較高。7種紅酸湯有機酸均以乳酸(5.07～11.50 g/kg)含量最高；紅酸湯功能性成分豐富，辣椒素、二氫辣椒素、番茄紅素、多酚和黃酮含量分別為3.36 ～12.91 mg/100 g、0.97～3.10 mg/100 g、6.14～13.05 mg/100 g、59.52～92.86 mg GAE/100 g和14.31～58.99 mg RE/100 g。7種貴州紅酸湯共檢出17種游離氨基酸，其中以Y2樣品中總游離氨基酸含量最高(1761.15 mg/100 g)。呈味氨基酸以鮮味和甜味氨基酸占優勢，主要呈味貢獻為谷氨酸和丙氨酸。電子舌分析發現，紅酸湯的酸味、咸味和苦味響應值較大，與上述理化指標中總酸和食鹽含量以及苦味氨基酸含量的測定結果一致。綜上所述，這些結果可為貴州紅酸湯的品質評價和綜合開發提供科學依據。