曲霉豆豉和毛霉豆豉理化指標(biāo)和風(fēng)味物質(zhì)差異分析

劉迎濤,余玲,廖柯,唐揚,林曼,胡陸軍*,王佐軍

(1.成都太和坊釀造有限公司,成都 610501;2.四川輕化工大學(xué) 生物工程學(xué)院, 四川 宜賓 644000;3.四川大學(xué) 輕工科學(xué)與工程學(xué)院,成都 610065)

豆豉是一種傳統(tǒng)的發(fā)酵食品,以黃豆或黑豆為主要原料,利用微生物中各種酶降解大豆以及輔料中的蛋白質(zhì)、淀粉等物質(zhì),酶解后的產(chǎn)物經(jīng)過一系列復(fù)雜的生化反應(yīng)生成特征風(fēng)味物質(zhì)[1]。根據(jù)發(fā)酵微生物種類的不同可將豆豉分為四類,即毛霉型豆豉(如太和豆豉)、曲霉型豆豉(如瀏陽豆豉)、根霉型豆豉(如印度豆豉)和細(xì)菌型豆豉(如日本納豆)[2]。曲霉豆豉起源最早、分布最廣,以瀏陽豆豉和陽江豆豉為主要代表,毛霉豆豉是我國西南地區(qū)的特產(chǎn),以永川豆豉和潼川豆豉為主要代表,兩類豆豉分布于我國大部分地域,具有代表性,有很大的研究價值。曲霉豆豉和毛霉豆豉在發(fā)酵過程中會產(chǎn)生多種對人體有益的成分,如微生物代謝產(chǎn)生β-葡萄糖苷酶,該酶將糖苷異黃酮轉(zhuǎn)化為發(fā)酵豆制品中具有更高生物活性的苷元,此外,還包括多肽、酚酸、脂肪酸、維生素、類黃酮、礦物質(zhì)和有機酸等[3]。因此,其具有降血壓、抗氧化、降血糖、潛在的抗癌、抗肥胖、抗膽固醇、抗炎、神經(jīng)保護以及抗抑郁[4-5]等功效。

目前對豆豉的研究集中在單一品種或同類豆豉上。李浩[6]通過對單一品種曲霉豆豉微生物與風(fēng)味物質(zhì)的關(guān)聯(lián)分析闡明豆豉風(fēng)味形成的原因;周旭等[7]探究不同制曲工藝對永川豆豉品質(zhì)的影響;鄒強等[8]通過頂空固相微萃取對兩種毛霉豆豉的風(fēng)味物質(zhì)進行分析并優(yōu)化其工藝。也有關(guān)于毛霉豆豉和曲霉豆豉在風(fēng)味物質(zhì)方面差異研究的報道。湯啟成等[9]采用頂空固相微萃取和氣質(zhì)聯(lián)用的方法對同一來源的毛霉豆豉和曲霉豆豉中的風(fēng)味物質(zhì)進行了分析。但是目前還沒有針對不同來源毛霉豆豉和曲霉豆豉進行系統(tǒng)性對比研究的報道。

本研究選取曲霉豆豉和毛霉豆豉為研究對象,對其水分、pH、還原糖、亞硝酸鹽、風(fēng)味物質(zhì)以及感官評分進行分析,不僅系統(tǒng)探究了兩種發(fā)酵豆豉之間的差異,而且研究了不同來源同類豆豉之間的差異,以期為豆豉差異化系統(tǒng)研究及其品質(zhì)調(diào)控提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

1.1.1 樣品

曲霉豆豉1號、2號和3號樣品分別為香豆豉、米香豆豉和陽江豆豉,其中,樣品1和樣品2采自成都太和坊釀造有限公司,樣品3為市售。毛霉豆豉1號、2號和3號樣品分別為毛霉豆豉、永川豆豉和潼川豆豉,其中,樣品1采自成都太和坊釀造有限公司,樣品2和樣品3為市售。

1.1.2 試劑

無水葡萄糖、乙醇、氫氧化鈉、酚酞、硼酸鈉:成都市科隆化學(xué)品有限公司;3,5-二硝基水楊酸(3,5-dinitrosalicylic acid,DNS):廈門海標(biāo)科技有限公司;亞鐵氰化鉀:天津市恒興化學(xué)試劑制造有限公司;乙酸鋅:天津市津東天正精細(xì)化學(xué)試劑廠;對氨基苯磺酸:福晨(天津)化學(xué)試劑有限公司;鹽酸萘乙二胺:廈門安永博科技有限公司;亞硝酸鹽標(biāo)準(zhǔn)品、環(huán)己酮標(biāo)準(zhǔn)品:上海阿拉丁生化科技股份有限公司。

1.2 實驗設(shè)備

PC-16A水分測定儀 上海浦春計量儀器有限公司;PHS-10酸度計 成都世紀(jì)方舟科技有限公司;UV-1900I型紫外可見光分光光度計 島津儀器(蘇州)有限公司;TSQ 8000氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀 美國Thermo Fisher Scientific公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 水分含量的測定

采用全自動水分測定儀測定各樣品的水分含量[10],每種樣品測定3次,結(jié)果取平均值。

1.3.2 pH的測定

pH值采用pH計進行測定,將4 g處理后的樣品(過40目篩)與10 mL蒸餾水(質(zhì)量和體積比)均質(zhì),以4 000 r/min離心15 min(4 ℃),使用pH計測量上清液的pH值[11]。每種樣品處理并測定3次,結(jié)果取平均值。

1.3.3 還原糖含量的測定

還原糖含量的測定采用DNS法,參照索化夷等[12]關(guān)于還原糖的測定方法,平行測定3次,結(jié)果取平均值,標(biāo)準(zhǔn)曲線方程y=0.543 3x+0.011 3(R2=0.999)。

1.3.4 亞硝酸鹽含量的測定

采用鹽酸萘乙二胺法[13],參照GB 5009.33—2016中亞硝酸鹽含量的測定方法,平行測定3次,結(jié)果取平均值,標(biāo)準(zhǔn)曲線方程y=0.022 9x-0.000 8(R2=0.999)。

1.3.5 風(fēng)味物質(zhì)的測定

采用頂空固相微萃取(headspace solid-phase microextraction,

HS-SPME)和氣相色譜-質(zhì)譜(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)聯(lián)用進行測定,采用Zhang等[14]的方法,略作改動。

色譜條件:采用SH-Rxi-5Sil MS色譜柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm),進樣口溫度250 ℃;恒流模式,以氦氣為載氣(99.999%),流速1.0 mL/min,進樣量1 μL;進樣方式:不分流進樣;程序升溫:40 ℃保持1 min,以5 ℃/min升至85 ℃,以7 ℃/min升至220 ℃,保持5 min。

質(zhì)譜條件:溶劑延遲時間5.8 min;質(zhì)量掃描范圍(m/z)30～550;傳輸線溫度280 ℃,檢測器溫度260 ℃;離子源:EI源。

1.3.6 感官評價

將樣品進行編號,邀請10名經(jīng)過培訓(xùn)的同學(xué)組成感官評定小組,按照感官評分標(biāo)準(zhǔn)進行評分(見表1),感官評分參照吳枚枚[15]的測定方法。

1.4 數(shù)據(jù)處理

利用IBM SPSS Statistics 26.0進行數(shù)據(jù)分析,采用單因素方差分析(one-way ANOVA)和Duncan法進行差異分析,P<0.05表示樣本間差異顯著,利用Origin 2022繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同豆豉水分含量比較分析

6個豆豉樣品水分含量見圖1。

圖1 不同豆豉樣品水分含量差異Fig.1 Water content difference of different samples of Douchi

毛霉豆豉(毛霉1、毛霉2、毛霉3)和曲霉豆豉(曲霉1、曲霉2、曲霉3)水分含量整體差異不顯著。在曲霉豆豉樣品中,3款豆豉水分含量差異顯著,其中,2號樣品水分含量最高,為36%;3號樣品水分含量最低,為25%。3款毛霉豆豉水分含量差異顯著,其中,3號樣品水分含量最高,為38%;1號樣品水分含量最低,為29%。總體來說,毛霉豆豉的水分含量略大于曲霉豆豉,豆豉水分含量的差異與發(fā)酵過程中微生物生長代謝以及自然蒸發(fā)有關(guān)[16]。

2.2 不同豆豉pH比較分析

由圖2可知,曲霉豆豉和毛霉豆豉發(fā)酵后pH都維持在 4～5之間,這與Zhang等[17]、趙文鵬等[18]的研究結(jié)果一致。曲霉豆豉的pH略高于毛霉豆豉,但毛霉豆豉(毛霉1、毛霉2、毛霉3)和曲霉豆豉(曲霉1、曲霉2、曲霉3)同類豆豉之間pH差異不顯著。在曲霉豆豉中,2號樣品的pH值明顯低于1號和3號樣品,而毛霉豆豉中1號樣品的pH值明顯低于2號和3號樣品。

圖2 不同豆豉樣品pH差異Fig.2 pH value difference of different samples of Douchi

2.3 不同豆豉還原糖含量比較分析

由圖3可知,毛霉豆豉(毛霉1、毛霉2、毛霉3)和曲霉豆豉(曲霉1、曲霉2、曲霉3)還原糖含量整體無顯著差異。不同曲霉豆豉樣品間存在顯著差異,其中,曲霉1還原糖含量最高,為3.3%;曲霉3還原糖含量最低,為1.4%。在毛霉豆豉中,毛霉1還原糖含量最高,為2.9%;毛霉2和毛霉3還原糖含量無顯著性差異。總體來說,曲霉豆豉的還原糖含量高于毛霉豆豉。豆豉中還原糖含量的差異與微生物產(chǎn)生的淀粉酶多少以及淀粉酶酶活力有關(guān),因為淀粉酶能將大豆中的淀粉水解從而生成還原糖[16],由此可見,曲霉1和毛霉1的微生物產(chǎn)生的酶系活躍,還原糖轉(zhuǎn)化率高。

圖3 不同豆豉樣品還原糖含量差異Fig.3 Reducing sugar content difference of different samples of Douchi

2.4 不同豆豉亞硝酸鹽含量比較分析

由圖4可知,毛霉豆豉(毛霉1、毛霉2、毛霉3)和曲霉豆豉(曲霉1、曲霉2、曲霉3)亞硝酸鹽含量整體差異不顯著。在曲霉豆豉中,3號樣品亞硝酸鹽含量明顯高于1號和2號樣品;毛霉豆豉中亞硝酸鹽含量存在顯著性差異,其中,2號樣品亞硝酸鹽含量最低。由GB 2762—2022 對醬腌菜中亞硝酸鹽含量的要求≤20 mg/kg可知,6款豆豉均符合國家標(biāo)準(zhǔn)。

圖4 不同豆豉樣品亞硝酸鹽含量差異Fig.4 Nitrite content difference of different samples of Douchi

2.5 不同豆豉風(fēng)味物質(zhì)比較分析

采用頂空-固相微萃取(HS-SPME)和氣相色譜-質(zhì)譜(GC-MS)聯(lián)用儀對不同豆豉樣品的揮發(fā)性成分進行測定,樣品中主要含有酸類、醇類、醛類、酮類、酯類以及雜環(huán)類等物質(zhì),這與趙文鵬[18]和Wang等[19]的研究結(jié)果基本一致。由表2可知,曲霉豆豉風(fēng)味成分種類高于毛霉豆豉,且曲霉1含揮發(fā)性成分種類最多(57種),曲霉2的風(fēng)味物質(zhì)總量最多(224 195.8 μg/mL),而在毛霉豆豉中,毛霉3種類最多(44種),毛霉1的風(fēng)味物質(zhì)總量最多(163 623.2 μg/mL),毛霉2種類最少(38種)。由圖5可知,各豆豉樣品的主要揮發(fā)性物質(zhì)為酯類,且曲霉豆豉的酯類物質(zhì)大于毛霉豆豉。在曲霉豆豉中,1號樣品酯類種類最多,為21種,3號樣品種類最少;而不同毛霉豆豉樣品之間酯類物質(zhì)差異不大,1號樣品酯類種類最多,為13種。由表2可知,在酸類物質(zhì)含量方面,在曲霉豆豉中,曲霉1(8 531.7 μg/mL)>曲霉2(3 116.1 μg/mL)>曲霉3(1 753.8 μg/mL),而在毛霉豆豉中,毛霉3(7 586.3 μg/mL)>毛霉2(2 810.3 μg/mL)>毛霉1(2 130.5 μg/mL)。在醇類物質(zhì)含量方面,曲霉豆豉大于毛霉豆豉,在曲霉豆豉中,曲霉2(58 844.2 μg/mL)>曲霉3(26 733.1 μg/mL)>曲霉1(9 758.6 μg/mL),而在毛霉豆豉中,毛霉3(27 586.8 μg/mL)>毛霉1(26 308.8 μg/mL)>毛霉2(9 715.1 μg/mL)。在醛酮類物質(zhì)含量方面,毛霉豆豉含量大于曲霉豆豉含量,具體來說,在曲霉豆豉中,曲霉2(40 138.8 μg/mL)>曲霉1(10 066.7 μg/mL)>曲霉3(4 264.5 μg/mL),而在毛霉豆豉中,毛霉3(34 584.7 μg/mL)>毛霉1(11 928.5 μg/mL)>毛霉2(9 464.3 μg/mL)。在酯類物質(zhì)含量方面,毛霉豆豉大于曲霉型豆豉,具體來說,在曲霉豆豉中,曲霉2(65 127.0 μg/mL)>曲霉1(43 782.8 μg/mL)>曲霉3(3 758.1 μg/mL),而在毛霉豆豉中,毛霉1(80 888.8 μg/mL)>毛霉2(25 144.3 μg/mL)>毛霉3(22 783.5 μg/mL)。在其他物質(zhì)含量方面,曲霉豆豉含量大于毛霉豆豉,在曲霉豆豉中,曲霉2(56 969.7 μg/mL)>曲霉1(30 773.3 μg/mL)>曲霉3(18 972.3 μg/mL),而在毛霉豆豉中,毛霉1(42 366.7 μg/mL)>毛霉3(40 111.6 μg/mL)>毛霉2(14 146.8 μg/mL)。

圖5 揮發(fā)性物質(zhì)種數(shù)Fig.5 Numbers of volatile substances

表2 不同豆豉樣品風(fēng)味物質(zhì)比較Table 2 Comparison of flavor substances in different samples of Douchi

對風(fēng)味物質(zhì)共有成分進行分析,由圖6可知有18種物質(zhì)在所有樣品中共同檢出,曲霉豆豉的共有物質(zhì)含量多于毛霉豆豉,曲霉2>曲霉1>曲霉3,毛霉3>毛霉1>毛霉2。酸類物質(zhì)大多具有刺激性氣味,其中己酸和乙酸是主要的揮發(fā)性成分,提供強烈刺激氣味[19];醇類物質(zhì)多是由微生物對糖類物質(zhì)的發(fā)酵代謝轉(zhuǎn)變而來,醇類物質(zhì)中1-辛烯-3-醇提供蘑菇香氣,是豆腥味的主要來源;醛類物質(zhì)的閾值較低,對豆豉風(fēng)味貢獻較大[20],酮類化合物一般由不飽和脂肪酸和氨基酸降解產(chǎn)生,表現(xiàn)出花果香[21],其中苯甲醛具有杏仁香氣,為豆豉提供醬香、咸香風(fēng)味[22],4-甲基-2-苯基-2-戊烯醛具有巧克力香和可可香[23];大多數(shù)酯類能產(chǎn)生使人心情愉悅的香氣物質(zhì),能夠賦予豆豉花果香[24],其中苯乙酸乙酯具有濃烈而甜的蜂蜜香,棕櫚酸乙酯呈微弱的蠟香和奶油香;其他物質(zhì)中二甲基三硫呈現(xiàn)薄荷香,2-乙酰基吡咯帶有巧克力味[23]。

圖6 不同豆豉樣品共有成分分析Fig.6 Analysis of common components in different samples of Douchi

由表2可知,3-甲基戊酸、4-甲基戊酸、L-羥基脯氨酸、棕櫚酸、己烯醛、戊酸乙酯、巴豆酸乙酯、庚酸乙酯、丁二酸二乙酯、月桂酸乙酯、十六酸乙酯、十六烷酸乙酯、(Z,Z,Z)-9,12,15-十八烷三烯酸乙酯、二甲基二硫、左旋-β-蒎烯為曲霉1的特有風(fēng)味物質(zhì);庚酸乙酯、己酸丁酯、丁酸己酯、琥珀酸二乙酯、油酸乙酯為曲霉2的特有風(fēng)味物質(zhì);3,6,9,12,15-五氮雜十九烷-1-醇、2-甲基嘧啶、4-乙基苯酚為曲霉3的特有風(fēng)味物質(zhì);1,3,3-三甲基-二環(huán)[2.2.1]庚-2-酮、庚酸-3-甲丁酯、乙酸乙酯、2-甲基戊基醋酸酯、乙酸香葉酯、2-氨基苯甲酸-3,7-二甲基-1,6-辛二烯-3-醇酯、α-萜品烯、皮蠅磷、2-異丁基-3-甲基吡嗪為毛霉1的特有風(fēng)味物質(zhì);異丁酸、壬醛、丁二酸二丙酯、2-乙基丁酸烯丙酯、乙酸糠酯、丁酸-1-乙烯基-1,5-二甲基-4-己烯基酯為毛霉2的特有風(fēng)味物質(zhì);異戊酸、異己酸、異辛硫醇、5-甲基呋喃醛、3-辛酮、八(乙二醇)-(十二烷基)醚為毛霉3的特有風(fēng)味物質(zhì)。從樣品的所有風(fēng)味物質(zhì)來看,這與張世仙等[25]和李婷婷等[26]的研究基本相符,這些差異是由于樣品來源以及品類的不同。

2.6 不同豆豉樣品感官評價

由圖7可知,曲霉豆豉(曲霉1、曲霉2、曲霉3)和毛霉豆豉(毛霉1、毛霉2、毛霉3)感官評分差異顯著,曲霉豆豉的感官評分優(yōu)于毛霉豆豉。在曲霉豆豉中,曲霉2的感官評分最高,為90分,且曲霉2和另外兩種曲霉豆豉相比差異顯著;在毛霉豆豉中,毛霉1的感官評分最高,為85分,且與另外兩個毛霉豆豉樣品有顯著差異。

圖7 不同豆豉樣品感官評分比較Fig.7 Comparison of sensory scores of different samples of Douchi

3 結(jié)論

本研究以曲霉豆豉和毛霉豆豉為研究對象,對曲霉豆豉和毛霉豆豉的基礎(chǔ)理化指標(biāo)和風(fēng)味物質(zhì)進行測定,同時對樣品進行感官評價。曲霉豆豉和毛霉豆豉在水分含量、pH、還原糖含量方面無顯著性差異。在亞硝酸鹽含量方面,曲霉豆豉亞硝酸鹽含量高于毛霉豆豉,但含量均符合國家安全標(biāo)準(zhǔn)。風(fēng)味物質(zhì)測定結(jié)果顯示,曲霉豆豉揮發(fā)性物質(zhì)種類和含量顯著高于毛霉豆豉,且有18種物質(zhì)在所有樣品中共同檢出,具體來說,在曲霉豆豉中,曲霉豆豉1風(fēng)味物質(zhì)種類最多,曲霉豆豉2風(fēng)味物質(zhì)含量最高;而在毛霉豆豉中,毛霉豆豉3風(fēng)味物質(zhì)種類最多,毛霉豆豉1風(fēng)味物質(zhì)含量最高。在感官評價方面,曲霉豆豉和毛霉豆豉評分差異顯著,曲霉豆豉優(yōu)于毛霉豆豉,且曲霉豆豉2感官評分最高,而毛霉豆豉1感官評分最高。本研究對曲霉豆豉和毛霉豆豉的基礎(chǔ)理化指標(biāo)、風(fēng)味物質(zhì)以及感官評價進行了系統(tǒng)分析,但導(dǎo)致不同類型豆豉特征風(fēng)味等方面的差異還有待進一步研究。