發酵條件對低鹽發酵火鍋蘸料品質影響的研究

文 馬安妮 魏俊桃* 張雪梅 張小慧 連夢瑤 李歡 苗偉剛

1.內蒙古草原紅太陽食品股份有限公司；2.內蒙古農業大學 食品科學與工程學院

本文所擬實驗以鹽含量為3.5%的火鍋蘸料為主要原料，采用乳酸片球菌S3-3和德氏乳桿菌QS306進行發酵，通過電子鼻分析探究不同的發酵條件對低鹽蘸料品質的影響。實驗結果表明：在發酵溫度28℃、菌株S3-3和QS306配比1:1（發酵劑S3-3菌液濃度為1.2×107CFU/mL，QS306為1.4×107CFU/mL）、發酵劑添加量5%的條件下制備的低鹽發酵蘸料氣味更豐富。氮氧化物和硫化物為低鹽發酵火鍋蘸料的特征風味物質。發酵火鍋蘸料DPPH、OH清除率分別為92.37%、22.48%，

近年來，越來越多的研究證實發酵食品有降低疾病風險、提高壽命和生活質量等健康作用。劉俐等人研究表明，乳酸片球菌S3-3能夠產GABA具有降血壓等多種生理功能。李艷等人研究表明，德氏乳桿菌QS306及其產物具有良好的抗氧化特性。火鍋在我國有著悠久歷史，經歷代流傳，現已成為盡人皆知的大眾美食。火鍋調味料是復合調味料的第二大子品類。目前關于火鍋蘸料的研究多集中于新口味的開發，對發酵低鹽火鍋蘸料研究很少。

在發酵蘸料的生產加工中，不同的發酵條件會影響蘸料的品質。但是，關于不同發酵條件對低鹽發酵蘸料品質的影響研究欠缺。此外，食品的風味是食品的重要品質之一。萃取手段會使樣品風味有一定的損失或改變，難以體現食品原始的風味特征。電子鼻是一種電化學傳感器，具有特異的模式識別系統，能快速識別簡單和復雜的揮發性成分，為食品加工過程的質量控制和風味檢測提供簡單直觀的結果。因此，本文以低鹽蘸料為原料，采用乳酸片球菌S3-3和德氏乳桿菌QS306進行發酵，用電子鼻對蘸料風味品質進行評定，探究不同發酵條件對低鹽蘸料的主成分及風味的影響，以期找到合適的發酵工藝，為開發低鹽發酵蘸料提供理論基礎和技術支撐。

1.材料與方法

1.1主要材料與試劑

低鹽火鍋蘸料，內蒙古草原紅太陽食品股份有限公司提供，含鹽量3.5%；乳酸片球菌S3-3和德氏乳桿菌QS306，內蒙古農業大學提供。

1.2主要儀器與設備

該實驗主要的儀器和設備包括PEN型電子鼻（北京盈盛恒泰科技有限責任公司）、FA2104N電子分析天平（上海菁海儀器有限公司）、氣相色譜儀GC7900（南京科捷儀器有限公司）、GZX-9076 ME數顯鼓風干燥箱（上海博迅實業有限公司）、KGSX-500蒸汽滅菌鍋（德國TOMY公司）U-5100分光光度計（日本東京日立高科技公司）、KDC-140HR高速冷凍離心機（安徽中科中佳科學儀器有限公司）、SW-CJ-2D凈化工作臺（蘇州安泰空氣技術有限公司）、SPX-150B-Z生化培養箱（上海博訊實業有限公司）。

1.3試驗條件

1.3.1 基本工藝流程

菌株活化→發酵劑制備。

原料混勻殺菌→冷卻至發酵溫度→加發酵劑恒溫發酵→殺菌（95℃，30min）→包裝貯藏（4℃冰箱靜置過夜）→測其性質。

1.3.2 加工過程中的發酵條件

（1）發酵溫度

在低鹽發酵火鍋蘸料中加入5%菌株配比1:1的發酵劑，發酵24小時，發酵溫度分別設置為24℃、28℃、32℃、36℃、40℃。

（2）菌株配比

在低鹽發酵火鍋蘸料中加入5%發酵劑，菌株S3-3和QS306配比分別設置1:3、1:2、1:1、2:1、3:1，發酵溫度28℃。

（3）發酵劑添加量

在低鹽發酵火鍋蘸料中分別加入3%、5%、7%、9%發酵劑，菌株配比1:1，發酵時間24小時，發酵溫度28℃。

1.3.3 電子鼻檢測方法

電子鼻預處理：取樣品火鍋蘸料5g于頂空瓶中，在水浴鍋中70℃水浴30min，冷卻至室溫，對樣品進行測定。

電子鼻參數設置：參照于佳琦等電子鼻檢測方法，設置檢測時間120s，清洗時間80s，預進樣時間5s，進樣流量400mL/min，載氣流速400mL/min。

1.3.4 抗氧化測定方法

第一，DPPH清除率測定方法。參考董薇等人使用分光光度法，取1g火鍋調料于試管中，用蒸餾水稀釋至5mL，再加2mL0.04mg/mL DPPH溶液，均勻混合，反應20min；再取上述溶液2mL于試管中，加無水乙醇2mL，反應20min，然后在波長517nm處測吸光度；以2mL 0.04mg/mL DPPH和2mL無水乙醇反應物，作為參比。

第二，OH自由基清除率測定方法。取1g火鍋調料于試管中，用蒸餾水補稀釋至5mL，在試管中依次加入6mmol/L FeSO4溶液2mL、稀釋的火鍋調料2mL、6mmol/L H2O2溶液2mL振蕩搖勻，先靜置10min，再加6mmol/L水楊酸溶液2mL，振蕩搖勻，靜置30min后，在510nm處測樣品的吸光度Ai。用蒸餾水代替H2O2時測得吸光度為Aj。空白對照組用蒸餾水代替火鍋調料，測得吸光度為A0。

2.結果與分析

2.1發酵溫度對低鹽蘸料風味品質的影響

從圖1 中不同發酵溫度電子鼻PCA分析可知，PC1和PC2的貢獻率分別為77.91%和12.48%，總貢獻率為90.39%（＞85%），這表明其可以有效反映原始數據的整體信息。每一組數據的點重合在一起，說明數據重復性好。從置信橢圓的分布來看，不同發酵溫度的樣品可以用電子鼻區分，這說明低鹽火鍋蘸料在不同發酵溫度條件下，氣味存在差異。樣品在28℃、32℃和36℃條件下置信橢圓比較接近，說明三個樣品氣味相似。24℃和32℃樣品的橢圓與28℃樣品橢圓距離遠，說明氣味差異明顯。由電子鼻因子載荷圖可知，樣品的氣味只要集中在前兩個主成分，第一主成分包括W1S（甲烷）、W3S（烷烴類物質）、W5S（氮氧化物）、W1C（芳香類物質）和W5C（芳香類物質），第二主成分包括W2S（乙醇 ）和W1W（有機硫化物、萜類物質）。結合PCA和因子載荷分析，低鹽火鍋蘸料的發酵溫度應該保持在28℃。

圖1 不同發酵溫度電子鼻PCA和因子載荷圖

2.2發酵菌株配比對低鹽蘸料風味品質的影響

由圖2不同菌株配比電子鼻PCA分析可知，第一主成分PC1和第二主成分PC2的貢獻率分別為59.58%和34.75%，總貢獻率為94.33%，大于85%，可以反映樣品的總體信息。圖中樣品的置信橢圓分散，沒有交叉，說明電子鼻可以區分不同菌株配比發酵的火鍋蘸料樣品，且樣品間存在氣味差異。菌株配比1:1的樣品與其他樣品可以明顯區分，可以選擇S3-3和QS306菌液1:1進行低鹽火鍋蘸料發酵。由因子載荷圖可知，樣品氣味信息主要集中在兩個主成分，第一主成分包括W6S（氫氣）、W3S（烷烴類物質）、W2W（有機硫化物）、W5C（烷烴、芳香類物質）、W3C（氨氣、芳香類物質）、W1C（芳香類物質），第二主成分包括W2S(乙醇)、W1S(甲烷)、W5S(氮氧化物)、W1W（有機硫化物、萜類物質）。菌液1:1與其他樣品存在差異的原因可能是乙醇（W2S)、甲烷（W1S)和氮氧化物（W5S）。

圖2 不同菌株配比電子鼻PCA和因子載荷圖

2.3發酵劑添加量對低鹽蘸料風味品質的影響

由圖3不同發酵劑接種量電子鼻PCA分析可知，第一主成分PC1和第二主成分PC2的貢獻率分別為61.57%和27.32%，總貢獻率為88.89%，大于85%，能夠反映樣品的整體信息。圖中四種樣品橢圓分布分散，且沒有交叉，說明樣品間的氣味存在差異。5%樣品的橢圓與PC1和PC2的相關值都是最高的，與其他三個樣品的橢圓也存在明顯距離，發酵劑添加量可以選擇5%。

圖3 不同發酵劑接種量電子鼻PCA和因子載荷圖

因子載荷圖中，不同發酵劑接種量電子鼻信息主要集中在兩個主成分，第一主成分包括W1S（甲烷）、W2S（乙醇）、W5S（氮氧化物）、W3S（烷烴類物質）、W5C（烷烴、芳香類物質）、W3C（烷烴、芳香類物質）、W1C（芳香類物質），第二主成分包括W1W（有機硫化物、萜類物質）、W2W（有機硫化物）和W6S（氫氣）。

2.4低鹽發酵火鍋蘸料電子鼻檢測

由圖4可知，未發酵的蘸料在W1C、W3C、W5C傳感器響應值較高，說明其中主體氣味由芳香類物質、烷烴、氨氣等組成。發酵后的低鹽火鍋蘸料在W1C、W5S、W3C、W5C和W1W傳感器響應值較高，說明芳香類物質、氮氧化物、氨氣、烷烴、有機硫化物和萜類物質組成其主體氣味。其中，氮氧化物響應值最高，是低鹽發酵火鍋蘸料的特征風味物質。對比蘸料發酵前后可以看出，經過微生物發酵之后，W5S和W1W傳感器響應值高于未發酵蘸料，W1S響應值低于未發酵蘸料，證明發酵后樣品的揮發性氮氧化物和有機硫化物、萜類物質的量明顯增加，甲烷的量減少，其他傳感器的響應值都很接近，這說明對應揮發性化學物質的量變化明顯。

圖4 不同低鹽蘸料電子鼻結果對比

總體來看，經過發酵的低鹽火鍋蘸料的氣味更豐富，而且與未發酵樣品相比，低鹽發酵火鍋蘸料形成了新的特征風味，這對蘸料的風味改善起到了一定的作用。

2.5抗氧化測定

由表1可知，經過發酵的低鹽火鍋蘸料DPPH清除率和OH自由基清除率均高于未經發酵的低鹽火鍋蘸料。低鹽發酵火鍋蘸料DPPH清除率為31%，低鹽發酵火鍋蘸料DPPH清除率為92.37%。經過S3-3乳酸片球菌和QS306德氏乳桿菌發酵后，低鹽火鍋蘸料的DPPH清除率提高為發酵前的2.98倍。低鹽火鍋蘸料OH自由基清除率為13%，低鹽發酵火鍋蘸料OH自由基清除率為22.48%，發酵后低鹽火鍋蘸料的OH自由基清除率提高為發酵前的1.73倍，說明S3-3乳酸片球菌和QS306德氏乳桿菌發酵能提高低鹽火鍋蘸料的DPPH清除率和OH自由基清除率，經過發酵的低鹽火鍋蘸料具有良好的抗氧化性。

表1 不同低鹽火鍋蘸料OH自由基清除率

結論

本文在傳統蘸料的基礎上降低鹽分，加入S3-3乳酸片球菌和QS306德氏乳桿菌進行發酵，加工成低鹽發酵火鍋蘸料，拓寬了市面上火鍋蘸料制品的種類。并且從電子鼻分析角度對不同發酵條件對蘸料影響做了系統研究。結果表明，發酵溫度28℃、菌株S3-3和QS306配比1：1、發酵劑添加量5%（發酵劑S3-3菌液濃度為1.2×107CFU/mL，QS306為1.4×107CFU/mL）的條件下火鍋蘸料具有良好的風味。同時和未進行發酵的蘸料相比氣味更豐富，氮氧化物和有機硫化物響應值增加，成為低鹽發酵火鍋蘸料的特征風味物質。

低鹽發酵火鍋蘸料DPPH清除率為90.37%，未發酵的火鍋蘸料DPPH清除率為31%，低鹽發酵樣品DPPH清除率是未發酵樣品的2.98倍；低鹽發酵火鍋蘸料OH自由基清除率為22.48%，未發酵火鍋蘸料OH自由基清除率為13%，低鹽發酵樣品OH自由基清除率是未發酵樣品的1.73倍，這證明低鹽發酵火鍋蘸料的抗氧化性高于未發酵低鹽火鍋蘸料。

低鹽發酵蘸料的開發有一定的應用價值，為蘸料制品新產品的開發及發酵菌的進一步綜合利用提供了參考。