甜面醬中揮發性風味物質及游離氨基酸分析

左勇，陳靜，張晶

(1.四川師范大學 生命科學學院，成都 610101；2.宜賓學院質量管理與檢驗檢測學部，四川 宜賓 644000；3.重慶大學 生物工程學院，重慶 400044)

甜面醬又稱甜醬、面醬，是以小麥或面粉為主要原料，經蒸煮、接種制曲、拌鹽水發酵后釀制而成的半固態調味品[1]，其口感獨特、色澤鮮美，常作醬腌菜等輔料之用。在甜面醬成熟過程中，淀粉質類物質被降解為還原糖賦予醬醪甜味；蛋白質在蛋白酶水解作用下被分解為小分子肽、氨基酸等賦予甜面醬鮮味；微生物代謝所產生的大量有機酸與醇類等物質通過酯化作用產酯賦予甜面醬柔和的酯香；發酵過程中的美拉德反應賦予甜面醬鮮亮的色澤[2]。

近年來，甜面醬中揮發性風味成分的相關研究屢有報道，孟鴛等[3]對比不同的萃取方式分析甜面醬中的揮發性成分，發現頂空固相微萃取法對揮發性的酯類和烯烴類化合物的提取效果最佳；張靜等[4-7]對影響頂空固相微萃取提取甜面醬中揮發性成分的因素進行相關研究；左勇等[8]對甜面醬保溫發酵過程中的揮發性成分的動態變化進行研究，結合主成分分析，綜合評定保溫發酵7周的甜面醬風味最佳；黃明泉等[9-12]發現甜面醬中氨基酸含量最高的是谷氨酸，呈現鮮味。

本研究采用主成分分析法，對保溫發酵不同時間后經曬露成熟的甜面醬中的揮發性風味成分進行綜合評價，確定風味最佳的樣品，再對甜面醬中游離氨基酸的呈味貢獻進行分析，以確定呈味最佳的樣品。根據香味與呈味研究結果，推斷最佳保溫發酵時間，以期為兩段式發酵技術(先保溫發酵后曬露)提供風味品質評價依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

甜面醬：分別保溫發酵20，25，30，35，40 d后，再經曬露成熟的甜面醬樣品，分別編號為1～5。

萃取頭：50/30 μm DVB/CAR/PDMS；手動進樣器；頂空萃取裝置 美國Supelco公司；6890N-5979B氣相色譜-質譜聯用儀 美國Agilent公司；ThermoFisher U3000液相色譜儀 上海力晶科學儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 揮發性風味成分測定

采用頂空固相微萃取技術提取甜面醬香氣成分，再利用氣相色譜-質譜聯用儀分析揮發性成分組成及含量。

1.2.1.1 樣品處理

稱取4 g甜面醬樣品和1 g氯化鈉于盛有6 mL蒸餾水的15 mL頂空瓶中，60 ℃水浴平衡5 min，待萃取頭吸附60 min后將其移至氣相色譜的高溫汽化室中解吸5 min進行GC-MS分析。萃取頭老化：萃取頭在GC進樣口于270 ℃老化5～10 min，插入裝有平衡5 min的樣品頂空瓶中，于60 ℃水浴保溫60 min后進行GC-MS分析。

1.2.1.2 GC-MS條件

色譜條件[13]：柱型采用Agilent DB-Wax毛細管色譜柱(60 m×250 μm×0.25 μm)；手動不分流進樣，進樣口溫度為250 ℃；程序升溫：初始溫度40 ℃，保留3 min，以2 ℃/min的速率升至60 ℃，再以6 ℃/min的速率升至250 ℃，保留5 min；檢測器溫度250 ℃；載氣為He，流速1 mL/min。質譜條件：EI離子源，電子能量70 eV，掃描范圍10～450 amu，離子源溫度230 ℃，接口溫度250 ℃。

1.2.1.3 化合物定性方法[14]

由GC-MS得到譜圖, 參照標準譜庫(NIST 05)確定揮發性風味成分。僅當匹配度純度>800的鑒定結果才予以報道。

1.2.1.4 化合物定量方法

采用峰面積歸一化法對甜面醬中的各揮發性組分進行定量分析，求得各組分的相對含量。

1.2.2 游離氨基酸分析

采用高效液相色譜法測定保溫發酵后并經曬露成熟的甜面醬樣品的游離氨基酸含量。

1.2.2.1 樣品處理

準確稱取1 g樣品于50 mL的容量瓶中，加0.01 mol/L的鹽酸40 mL，旋渦混勻5 min，超聲提取5 min，定容。避光靜置2 h，取5 mL 4000 r/min離心10 min，準確取1 mL上清液，加入1 mL 2%～4%磺基水楊酸，渦旋1 min，避光靜置1 h，15000 r/min離心15 min，精密量取上清液500 μL于5 mL塑料離心管中，精密加入1 mol/L三乙胺乙腈溶液250 μL，混勻，精密加入0.1 mol/L異硫氰酸苯酯-乙腈溶液250 μL，混勻，室溫放置1 h，加2 mL正己烷，劇烈振搖，放置10 min，取下層溶液用0.22 μm的水相膜濾過濾上機分析。

1.2.2.2 色譜條件

色譜柱：用十八烷基硅烷鍵合硅膠為填充劑(4.6 mm×250 mm，5 μm)；柱溫：40 ℃；波長：254 nm；流動相A：0.1 mol/L醋酸鈉溶液(取無水醋酸鈉8.2 g，加水900 mL溶解，用冰醋酸調pH至6.5，然后加水至1000 mL-乙腈(93∶7)。流動相B：乙腈-水(8∶2)；流速：1.0 mL/min；進樣量：10 μL。

1.3 數據處理

揮發性風味物質主成分分析采用SPSS 19.0軟件[15]，采用Origin作圖。

2 結果與分析

2.1 甜面醬揮發性風味物質總離子流圖

保溫發酵后經曬露成熟的甜面醬樣品中揮發性風味物質的離子流圖譜見圖1。

圖1 甜面醬的揮發性成分的GC-MS總離子流色譜圖Fig.1 GC-MS total ion chromatogram of volatile components in sweet soybean paste注：圖中1～5分別代表1～5號樣品。

離子流圖能夠反映揮發性風味物質的組成和豐度，見圖1。保溫發酵不同時間后經曬露相同時間后成熟的甜面醬中揮發性風味物質的組成差異不大。

2.2 甜面醬揮發性風味物質測定結果

采用頂空固相微萃取結合氣相色譜-質譜聯用技術，從甜面醬中共檢測出33種揮發性風味物質，其中醇類3種，酯類14種，醛類9種，酚類1種，烷烴類3種，其他化合物3種。通過面積歸一化法求得各類化合物的相對百分含量，結果見表1。

表1 先保溫后曬露成熟的甜面醬中主要揮發性物質的相對含量Table 1 The relative content of main volatile components in sweet soybean paste produced by two-stage fermentation

由表1可知，甜面醬中揮發性成分的組成及含量受保溫發酵時間的影響。為選擇具有代表性的成分作為反映先保溫后曬露發酵法生產的甜面醬整體風味的指標，故對保溫發酵后經曬露成熟的甜面醬的風味物質組成及相對含量進行主成分分析，通過降維處理問題的思路，提取少數幾個綜合指標實現對風味的綜合評價。

計算各主成分的貢獻率與累積貢獻率，累積貢獻率不低于85%時，表明所選主成分能夠包含全部指標的絕大部分信息。各成分的特征值以及貢獻率見表2。

表2 主成分的特征值以及貢獻率Table 2 The eigenvalues and contribution rates of principal components

由表2可知，前3個特征值的累積貢獻率為90.77%，說明前3個主成分基本包含了全部指標所具有的信息。故選取前3個特征值，即將原來指標轉化為4個新的指標，起到了降維的作用，能夠比較客觀地反映兩階段曬露法所生產的甜面醬風味物質的組成情況。第1主成分可解釋揮發性風味物質組成總變異的43.66%，第2主成分能夠解釋34.08%，第3主成分可解釋13.04%。前3個特征值對應的特征向量見表3。

表3 主成分特征向量表Table 3 The eigenvector values of principal components

續 表

由表3可知，棕櫚酸乙酯、苯乙酸乙酯、9-十六碳烯酸乙酯、油酸乙酯、亞油酸乙酯、肉豆蔻酸乙酯、十五酸乙酯、亞麻酸乙酯、乙酸苯乙酯、棕櫚酸異丁酯、十四烷與第1主成分呈正相關；異戊醇、糠醛、5-甲基呋喃醛、苯乙醛、2-苯基巴豆醛、2-乙酰基吡咯與第2主成分呈高度正相關；苯乙醇、苯甲醛、苯乙醛、2,4-二叔丁基苯酚與第3主成分呈正相關。故可將棕櫚酸乙酯、苯乙酸乙酯、9-十六碳烯酸乙酯、油酸乙酯、亞油酸乙酯、肉豆蔻酸乙酯、十五酸乙酯、亞麻酸乙酯、乙酸苯乙酯、棕櫚酸異丁酯、異戊醇、苯乙醇、糠醛、5-甲基呋喃醛、苯甲醛、苯乙醛、2-苯基巴豆醛、2,4-二叔丁基苯酚、十四烷、2-乙酰基吡咯視為兩階段發酵法所生產的甜面醬中主要的揮發性風味物質。

通過對各特征向量數據中心化和標準化后求得各主成分的得分，以每個主成分的方差貢獻率作為權重，計算出樣品質量的綜合評價指數。綜合評價指數越大，綜合質量越好[16]。通過SPSS計算出的揮發性風味物質的綜合評價得分見表4。

表4 標準化后主成分得分Table 4 The scores of principal components after standardization

由表4可知，4號樣品綜合得分最高，即保溫發酵35 d再經曬露成熟的甜面醬中揮發性風味物質綜合評價最好。結合表1可知，4號樣品中測得的揮發性風味物質有23種，其中酯類有11種、醇類2種、醛類7種、酚類1種、烷烴類1種、其他1種；其揮發性風味物質的組成與含量均較高，與綜合評分結果一致。揮發性風味物質的種類和含量在一定程度上影響甜面醬的風味品質，甜面醬感官評價中香氣主要來源自揮發性風味物質。綜合而言，4號樣品的風味最佳。

2.3 甜面醬中游離氨基酸組成分析

保溫發酵不同時間后經曬露成熟的甜面醬樣品中游離氨基酸含量的測定結果見表5。

表5 甜面醬游離氨基酸定量結果Table 5 The quantitative results of free amino acids in sweet soybean paste

由表5可知，保溫發酵不同時間后經曬露成熟的甜面醬中，游離氨基酸含量為13.78～16.66 mg/g，4號樣品與5號樣品在總氨基酸含量上沒有顯著性差異(P>0.05)。4號樣品中游離氨基酸總含量最高，其次為5號樣品；游離氨基酸含量最低的為1號樣品，部分樣品中氨基酸含量存在顯著性差異，主要原因在于保溫發酵時間不同，使得前期大分子物質轉化程度存在差異。先保溫發酵再經曬露成熟的甜面醬，醬醪中游離氨基酸含量較高的氨基酸分別為谷氨酸、絲氨酸、丙氨酸、脯氨酸、亮氨酸，因面粉中蛋白質主要為富含脯氨酸和谷氨酸的麥醇溶蛋白及麥谷蛋白，故這兩種游離氨基酸含量均高于其他氨基酸，這與黃明泉等的研究結果大致相同。

2.4 甜面醬中游離氨基酸呈味貢獻分析

氨基酸具有不同的風味特征，可以作為食品中的呈味物質。氨基酸呈味貢獻可采用味道強度值(taste active value，TAV)來評價，其值為呈味物含量與呈味閾值之比。TAV>1時，表明該物質對觀測樣品具有呈味貢獻，且呈味貢獻大小與該值成正比；TAV<1時，表明該物質呈味作用不顯著[17]。分別計算保溫發酵不同時間后經曬露成熟的甜面醬中游離氨基酸的TAV，結果見表6。

表6 甜面醬中游離氨基酸呈味分析Table 6 The taste active value analysis of free amino acids in sweet soybean paste

由表6可知，各個樣品中TAV值大于1的氨基酸有谷氨酸、丙氨酸及纈氨酸，表明這3種氨基酸對甜面醬的呈味具有顯著貢獻，此外4號樣品中天冬氨酸的TAV值也大于1，故該樣品中天冬氨酸對呈味也具有貢獻。因谷氨酸的TAV值遠大于其他氨基酸的TAV值，故其呈鮮味的作用強于其他氨基酸。甜面醬不具有明顯苦味，原因可能是呈味物質之間的相互作用掩蓋或抑制了苦味的呈現，一些苦味氨基酸低閾值濃度存在時能增強其他氨基酸的呈味作用[19]。因此，甜面醬中游離氨基酸呈味作用主要考察與滋味密切相關且具有呈味貢獻作用的鮮味及甜味氨基酸。

TAV值反映氨基酸的呈味貢獻。由表5和表6可知，4號樣品中鮮味及甜味氨基酸含量均最大，分別約為2.35，3.04 mg/g。兩種鮮味氨基酸的TAV值都大于1，對甜面醬的鮮味具有顯著貢獻；同時，呈甜味的丙氨酸TAV值>1，對甜面醬的甜味有一定的呈味貢獻。

就呈味貢獻而言，4號樣品中呈鮮味、甜味的氨基酸含量是5號樣品的1.02倍。故4號樣品呈味作用優于5號樣品，即保溫發酵35 d后經曬露成熟的甜面醬游離氨基酸呈味作用最佳。

3 結論

從不同甜面醬樣品中共檢測出33種揮發性風味物質。其中風味組成最佳的為保溫發酵35 d經曬露成熟的甜面醬，共計23種，其中酯類有11種、醇類2種、醛類7種、酚類1種、烷烴類1種、其他1種。同時，該樣品中游離氨基酸的總含量最高約為16.66 mg/g，其中天冬氨酸、谷氨酸及丙氨酸味道強度值大于1，對甜面醬滋味具有顯著呈味貢獻。