低鹽苦蕎黃豆醬的理化性質及風味物質分析

拉普莫拉子，曾虹月，肖迪，鄧雅丹，楊淑蘋，楊康，肖龍泉,2*

(1.成都大學 食品與生物工程學院，成都 610106；2.成都大學農業農村部雜糧加工重點實驗室，成都 610106)

傳統豆醬大多以大豆和面粉為原料，是經發酵制成的半流動狀態食品[1]。目前，豆醬原料成分單一，導致產品同質化嚴重，因此消費者的選擇范圍受限。苦蕎作為傳統的農作物，不僅具有普通糧食的營養價值，其中鎂、鉀、鐵、鈣等礦物質營養元素的含量豐富，是大米和小麥面粉的2～3倍，含有蘆丁、蛋白質等多種活性物質，具有降血糖、保護肝臟、預防冠心病等功能[2-4]。隨著人們對保健食品及其食療作用的重視，苦蕎因其豐富的活性物質和優良的保健效果深受人們的青睞[5]。本文用苦蕎替代傳統豆醬中的面粉，可增加苦蕎特有的蘆丁成分和硒等微量元素，并賦予豆醬蘆丁特有的清香。苦蕎的加入不僅可以增加產品的抗氧化能力，而且其保健成分蘆丁與大豆中的異黃酮成分互補，大大提升了保健性能[6-7]；此外，苦蕎還可以賦予豆醬獨特的風味。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

黃豆、面粉、苦蕎：成都十陵鎮好樂購超市；米曲霉滬釀3.042：山東和眾康源生物科技有限公司；氫氧化鈉、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、無水碳酸鈉、鄰苯二甲酸氫鉀、硝酸鋁、醋酸鉀、三氯乙酸、鹽酸、福林酚(均為分析純)、酪氨酸(BR)、干酪素(BR)、酚酞(指示劑)：成都市科隆化學品有限公司。

1.2 主要儀器與設備

HH-8型電熱恒溫水浴鍋 北京科偉永興儀器有限公司；101-4型恒溫鼓風干燥箱、SPX-150B智能型生化培養箱 上海瑯玕實驗設備有限公司；FA2004型電子天平 上海佑科儀器儀表有限公司；UV-5200型紫外可見分光光度計 上海元析儀器有限公司；LD-5型離心機 江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司；Testo 205便攜式pH計 深圳德圖儀表有限公司；HZ85-2型磁力攪拌器 北京中興偉業儀器有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 豆醬的制曲工藝

工藝流程：泡豆→蒸煮→拌粉接種→制曲→裝罐發酵。

泡豆：豆和水以1∶3(質量和體積比)的比例于25 ℃條件下浸泡12 h。

蒸煮：將黃豆隔水蒸煮約45 min，至手搓能成粉末、無夾生且豆粒完整，冷卻至45 ℃備用。

拌粉接種：將苦蕎用粉碎機粉碎后與米曲霉以10 000∶4的比例混合，再與上述蒸煮冷卻后的黃豆按照4∶1(黃豆以干豆質量計)混合。

制曲：在拌好的大豆上面蓋一層濕潤的紗布，放入30 ℃恒溫培養箱中培養，使霉菌獲得適宜的溫度和濕度。

裝罐發酵：將鹽水(低鹽濃度為10%，高鹽濃度為15%)與黃豆按質量比1∶1加入到已滅菌的玻璃罐中，于30 ℃培養箱中進行發酵。

1.3.2 水分含量的測定

按照GB 5009.3—2016《食品安全國家標準 食品中水分的測定》中的直接干燥法測定[8]。

1.3.3 蛋白酶活力的測定

按照SB/T 10317—1999《蛋白酶活力測定法》測定[9]。

1.3.4 氨基酸態氮含量的測定

按照GB 5009.235—2016《食品安全國家標準 食品中氨基酸態氮的測定》中的電位滴定法測定[10]。

1.3.5 總酸的測定

按照GB/T 12456—2008《食品中總酸的測定》中的方法進行測定[11]。

1.3.6 pH值的測定

使用便攜式pH計測定，pH計使用前需進行校正。

1.3.7 揮發性風味物質的測定

采用氣相色譜-質譜聯用(GC-MS)的方法[12]對低鹽接種米曲霉組和高鹽接種米曲霉組的苦蕎豆醬進行揮發性風味物質分析。

各稱取約5.0 g發酵28 d的豆醬樣品于20 mL頂空瓶中，分別加入1.0 g氯化鈉調節離子強度，混合后密封待測。在50 ℃恒溫下，用65 μm PDMS/DVB萃取頭萃取樣品40 min(轉速為200 r/min)，富集提取樣品中的揮發性風味物質。萃取后將萃取頭插入氣質聯用儀進樣口解吸5 min。

氣相色譜條件：HP-5MS毛細管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)，載氣為氦氣(He)，流速為1.0 mL/min；進樣溫度為250 ℃。程序升溫過程：開始以40 ℃維持3 min，隨后以5 ℃/min升至100 ℃，再以6 ℃/min升至220 ℃，并保持10 min，不分流進樣。質譜條件：電離方式為電子離子源(EI)，能量為70 eV；離子源溫度為230 ℃，四級桿溫度為150 ℃；掃描模式為全掃描，掃描范圍為35～400 amu。

揮發性化合物的定性：采用美國國家標準技術研究所(NIST 17.L)譜庫檢索進行化合物組成的分析，保留匹配度>750的化合物。

2 結果與分析

2.1 制曲過程中水分含量的變化

由圖1可知，制曲過程中兩組樣品的水分含量都隨著時間的延長逐漸降低，其主要原因是制曲過程中水分蒸發。初始值均在55%左右，自然制曲的樣品比接種制曲的樣品水分含量下降速度快，制曲 72 h時，自然制曲組水分含量為34.0%，接種米曲霉組水分含量為40.2%。

圖1 制曲過程中水分含量的變化Fig.1 Change of moisture content during koji making

2.2 制曲過程中蛋白酶活力的變化

由圖2可知，在制曲過程中，自然發酵組的蛋白酶活力呈現上升趨勢，前期上升速率較慢且其蛋白酶活力低于米曲霉接種組，但在制曲60 h后，自然發酵組蛋白酶活力高于接種米曲霉組；接種組蛋白酶活力呈先上升后下降的趨勢，60 h時達到最大值，為1 686 U/g干基。這可能是由于體系中葡萄糖等淀粉水解產物對霉菌產蛋白酶有阻礙作用；或蛋白質被米曲霉分解產生大量的氨基酸、多肽等，抑制了蛋白酶的產生，使蛋白酶活力下降[13]。

圖2 制曲過程中蛋白酶活力的變化Fig.2 Change of protease activity during koji making

2.3 發酵過程中氨基酸態氮含量的變化

由圖3可知，3組豆醬的氨基酸態氮含量都呈現上升趨勢，這是由于體系中的蛋白質被微生物代謝產生的蛋白酶降解，成為小分子多肽和游離氨基酸，使得氨基酸態氮含量快速增加[14]。接種米曲霉的豆醬氨基酸態氮含量漲幅較大，且始終高于自然發酵組；低鹽接種組的氨基酸態氮含量最高，在裝罐發酵13 d時氨基酸態氮含量為1.35 g/100 g，而此時高鹽組為1.24 g/100 g，自然發酵組為0.618 g/100 g，低鹽接種米曲霉組氨基酸態氮含量接近自然發酵組的2倍。從氨基酸態氮含量來看，低鹽苦蕎黃豆醬的生長品質最佳，高鹽接種發酵組次之，自然發酵組較差。

圖3 發酵過程中氨基酸態氮含量的變化Fig.3 Change of amino acid nitrogen content during fermentation

2.4 發酵過程中總酸含量的變化

由圖4可知，3組樣品的總酸含量總體呈上升趨勢，在發酵過程中，自然發酵組的總酸含量始終高于其他兩組，且變化速度最快，這是由于在自然發酵的初期，罐內大量繁殖乳酸菌，代謝產生乳酸等導致體系中總酸含量上升；接種米曲霉組總酸含量變化速度緩慢，可能是由于該體系內總酸的生成量和參與酯化等反應的消耗量相差不大[15]。

圖4 發酵過程中總酸含量的變化Fig.4 Change of total acid content during fermentation

2.5 發酵過程中pH值的變化

由圖5可知，3組豆醬的pH均先下降，在13 d時稍有升高，自然發酵組的pH始終最低，變化趨勢與圖4總酸含量的變化呈現負相關，發酵前期乳酸菌大量繁殖，分解糖產生乳酸，導致豆醬總酸含量上升，pH下降。發酵后期pH稍有增大，是由于隨著發酵的進行，體系中的微生物逐漸衰亡，代謝能力減弱；代謝產生的酸類物質幾乎被酯化反應等消耗[16]。

圖5 發酵過程中pH值的變化Fig.5 Change of pH value during fermentation

2.6 揮發性風味化合物分析

由表1可知，從豆醬中共檢出31種風味物質，其中低鹽接種米曲霉組共檢出28種風味物質:7種醇類物質，6種酯類物質，3種酮類物質，2種酚類物質以及10種其他化合物；高鹽接種米曲霉組共檢出18種風味物質:6種醇類物質，2種酯類物質，3種酮類物質，2種酚類物質以及5種其他化合物。醇類物質主要是氨基酸代謝的產物[17]。低鹽接種米曲霉組中檢測出了高鹽組所沒有的2,3-丁二醇、異戊醇，在豆醬中起呈味、助香作用，是風味物質的重要組成[18]。酯類主要由醇和酸反應形成，兩組樣品中酯類化合物的差異較大，低鹽接種組中的酯類物質更為豐富，而高鹽組只檢測出2種，酯類化合物是醬香氣成分的主體，使醬具有香甜濃郁的味道，增加回味感[19]。低鹽豆醬中檢測到的十六酸乙酯賦予了豆醬奶油香氣和酯香，乙酸乙酯和異戊酸乙酯賦予了豆醬果香和花香[20]。兩組樣品中檢測出來的酮類物質和酚類物質均相同，均為3種酮類物質，2種酚類物質。低鹽豆醬中其他種類的揮發性物質種類較多，其中吡嗪類物質是脂肪氧化產物參與美拉德反應的產物，主要呈現肉香味和烤香味，是醬類的特征性風味物質[21]。

圖6 低鹽苦蕎豆醬揮發性成分的氣相色譜-質譜總離子流圖Fig.6 GC-MS total ion current chromatogram of volatile components of low-salt Tartary buckwheat soybean paste

圖7 高鹽苦蕎豆醬揮發性成分的氣相色譜-質譜總離子流圖Fig.7 GC-MS total ion current chromatogram of volatile components of high-salt Tartary buckwheat soybean paste

表1 不同樣品的揮發性成分Table 1 Volatile components of different samples

續 表

3 結論

在制曲階段，自然發酵組蛋白酶活力呈上升趨勢，而接種米曲霉組蛋白酶活力呈現先上升后下降的趨勢，在制曲前60 h內，接種米曲霉組的蛋白酶活性高于自然發酵組，接種組在制曲60 h時蛋白酶活力最高，為1 686 U/g干基；在60 h后，接種組蛋白酶活力下降，而自然發酵組酶活力依然呈上升趨勢。在醬醪發酵階段，各組氨基酸態氮和總酸含量都呈上升趨勢，接種米曲霉組(低鹽和高鹽組)氨基酸態氮含量始終高于自然發酵組，在發酵第13 d時，低鹽接種組氨基酸態氮含量最高，為1.35 g/100 g，接近自然發酵組的2倍。低鹽豆醬組共鑒定出28種揮發性物質，而高鹽豆醬則只檢出18種揮發性物質，其中低鹽豆醬中獨有的2,3-丁二醇、十六酸乙酯等賦予了低鹽豆醬獨特的風味，綜合理化特性和揮發性風味物質分析，低鹽接種的苦蕎豆醬的品質優于高鹽接種的苦蕎豆醬。