纯种米曲霉发酵与自然发酵豆豉挥发性成分比较

2010-03-24蒋立文廖卢燕付振华胡欣欣

食品科学 2010年24期

蒋立文，廖卢燕，付振华，胡欣欣

(1.湖南省发酵食品工程技术研究中心，湖南长沙 410128；2.食品科学与生物技术湖南省重点实验室，湖南长沙 410128；3.湖南农业大学食品科学技术学院，湖南长沙 410128)

蒋立文1,2,3，廖卢燕1,2，付振华2,3，胡欣欣1,2,3

采用气相色谱-质谱的分析方法，对米曲霉纯种发酵制成的豆豉与传统自然发酵豆豉中挥发性成分变化进行比较分析。结果表明，共鉴定出包括酯类、吡嗪类、酮类、醇类、烷烃类、烯烃类、酸类、醛类、呋喃类、醛类等11类51个化合物。纯种发酵挥发性成分中含量较高的是酯类(58.53%)、酸类(23.98%)、烯烃类(10.07%)、酮类(5.56%)，采用传统自然发酵制成产品中含量较高的是酸类(62.4%)、酯类(31.46%)、醛类(3.07%)、胺类(1.98%)。

豆豉；纯种米曲霉发酵豆豉；自然发酵豆豉；挥发性成分；气相色谱-质谱

豆豉是大豆的酿造制品之一，豆豉按微生物种类不同可以分为毛霉型豆豉、曲霉型豆豉、细菌型豆豉和根霉型豆豉。米曲霉型豆鼓起源最早且分布最广，而毛霉型豆鼓的产量最大且最富有特色。米曲霉型豆豉主要菌种是米曲霉As.3.951、As.3.042，纯种米曲霉制豉法则是通过接种培养的米曲霉孢子来发酵。米曲霉发酵完成制曲后加入一定的食盐、醪糟、蒸馏酒等后发酵，产品一般以咸豆豉的形式出现，主要用于加工风味豆豉等调味品，与四川毛霉型豆豉类似，但各种豆豉间风味差异很大[1-4]。

豆豉后发酵过程中，会发生一系列反应，产生大量的挥发性物质，菌种不同、工艺不同，产品物质变化也有差异[5-10]。不同生产条件，不同菌种发酵所形成的豆豉挥发性成分有区别。传统发酵豆豉采用的是自然制曲，包括酵母及黑曲霉等多种微生物，属于多菌种混合发酵豆豉，而纯种米曲霉发酵豆豉，采用的是沪酿3.042纯种米曲霉制曲，两种豆豉制曲菌种来源有差异，挥发性成分也有所差异。

本实验通过GS-MS检测，参照有关挥发性成分研究的文献资料[10-14]，对自然发酵制成的豆豉、纯种米曲霉发酵豆豉挥发性成分进行比较。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

自然发酵豆豉(自然制曲，主要微生物有米曲霉、黑曲霉、产酯酵母等) 湖南华越食品有限公司；纯种米曲霉豆豉(纯种米曲霉As3.042制取，其他工艺及配方与自然发酵工艺一致)。乙醚(AR) 天津市科密欧化学试剂有限公司；高纯氦气99.99% 北京明尼克分析仪器设备中心。

1.2 仪器与设备

GCMS-QP2010气相色谱质谱联用仪日本岛津公司；Rtx-5ms(30m×0.25mm，0.25μm)气相色谱柱岛津国际贸易(上海)有限公司。

1.3 方法

1.3.1 样品前处理

取豆豉适量，捣碎浸泡后置圆底烧瓶中，加4倍质量的蒸馏水与3粒沸石，振摇混合后，置电热套中缓缓加热至沸，连接挥发性成分提取器，从提取器上端加水，使其充满挥发性成分提取器，直至溢流入烧瓶，再用移液管移入乙醚1mL，连接回流冷凝管，开始计时，微沸提取约8h后停止加热(提取过程中乙醚挥发不足时及时补充至1mL左右)，冷却15min，开启提取器下端的活塞，将水缓缓放出，最后收集乙醚层得到挥发性成分样品，置冰箱(5℃)中保存，待测，样品质量和提取时间见表1。

表1 挥发性成分提取时样品质量和提取时间Table 1 Sample weight and extraction time for extracting volatile components

1.3.2 提取物分析

将提取的豆豉挥发性成分浓液体用GC-MS分析，将气相色谱分离的每个组份的质谱和计算机系统储存的已知物质的质谱进行比较，并扣除因溶剂乙醚带入的杂质。

1.3.3 分析条件

色谱条件：载气：He，流速：1.0mL/min；进样口温度：220℃；程序升温：60℃保持1min，以5℃/min升温到190℃，保持33min；进样量1μL；分流比：10:1。

MS条件：离子源温度200℃；电离方式EI，电子能量70eV；溶剂延迟时间3.0min；质量扫描范围40～550u；采集方式：Scan扫描。流出峰经过计算机JCMC Browser软件检索谱库与保留时间结合定性鉴定检出成分，通过面积归一法计算出各成分相对含量。

2 结果与分析

豆豉用GC-MS分离鉴定出的挥发性成分见图1、2和表2、3。共鉴定出酯类、吡嗪类、酮类、醇类、烷烃类、烯烃类、酸类、醛类、呋喃类、醛类等11类51个化合物。两种完全相同的挥发性成分共19种，不相同的挥发性成分共32种。自然发酵与纯种发酵的香气成分相同的物质总量占总香气成分的量差别较大，自然发酵的占40.58%，纯种发酵的占81.61%。而两种不同发酵方式不相同组分差异很大，这与传统发酵的条件粗放、参与微生物复杂、工艺周期长有密切的关系。

图1 自然发酵豆豉挥发性成分总离子流色谱图Fig.1 Total ion chromatogram of volatile components in naturally fermented Douchi

图2 纯种米曲霉发酵豆豉挥发性成分总离子流色谱图Fig.2 Total ion chromatogram of volatile components in Douchi fermented by pure Aspergillus oryzae

自然发酵豆豉中主要的挥发性成分如亚麻酸甲酯、亚油酸、亚麻酸、亚油酸乙酯、亚麻酸乙酯、棕榈酸乙酯等占相对含量的95.49%。采用自然发酵制成产品中含量较高的是酸类(62.4%)、酯类(31.46%)、醛类(3.07%)、胺类(1.98%)，自然发酵的酸性成分高而酯类物质含量较低可能与后发酵中醇类与酸类物质形成酯的数量有关，造成酸类物质转化生成酯类数量低。

纯种米曲霉豆豉其中主要的挥发性成分有35种，包括如棕榈酸、棕榈酸乙酯、葡萄籽油、硬脂酸、(7Z)-7-十四烯、油酸乙酯等成分占总峰面积的95.61%。纯种发酵挥发性成分中含量较高的是酯类(58.53%)、酸类

(23.98%)、烯烃类(10.07%)、酮类(5.56%)。自然发酵豆豉羰基化合物相对含量明显低于纯种米曲霉发酵豆豉。羰基化合物相对含量为3.11%，纯种米曲霉发酵豆豉羰基化合物相对含量为11.02%，这些产物可能为脂肪酸自动氧化的降解产物。

表2 自然发酵豆豉与纯种米曲霉发酵豆豉的相同挥发性成分含量比较Table 2 Comparison of same volatile components in Douchin fermented by natural method and pure Aspergillus oryzae

表3 自然发酵豆豉与纯种米曲霉发酵豆豉的不同挥发性成分含量比较Table 3 Comparison on the contents of volatile components in Douchin fermented by natural method and pure Aspergillus oryzae

由表2、3可知，自然发酵豆豉酸类物质相对含量明显高于纯种米曲霉发酵豆豉。自然发酵豆豉酸类物质相对含量为62.4%，而纯种米曲霉发酵豆豉酸类物质相对含量为29.44%。大豆原料本身的亚油酸、油酸、软脂酸、亚麻酸、硬脂酸等含量较高，酸类物质主要是大豆脂质水解的产物，自然发酵酸类物质含量很高，与大豆品种之间差异性及后发酵条件有关。

由表2、3还可知，纯种米曲霉发酵豆豉酯类物质相对含量高于自然发酵豆豉。自然发酵豆豉酯类物质相对含量为31.46%，其中含量较高的是亚麻酸乙酯12.16%，亚油酸乙酯9.44%，棕榈酸乙酯5.90%；纯种米曲霉发酵豆豉酯类物质相对含量为58.53%，其中相对含量较高的是亚油酸乙酯46.77%、油酸乙酯7.14%和棕榈酸乙酯3.23%。酯类物质来源于大豆中脂肪酸成分与加入醇类物质生成，但差异性较大，可能与生产工艺条件有关。

在自然发酵挥发性成分中检测得到吡嗪类化合物，就Maillard反应特征产物之一的吡嗪类化合物而言，其含量尽管不高，但可能对产品主体风味的形成起着重要作用[15]。这与自然发酵中微生物及分泌酶系种类有密切关系。

3 讨论

尽管自然发酵制作豆豉与纯种米曲霉发酵制作的豆豉从挥发性物质测定种类、含量上有较大的差异，但优势微生物基本相似，但挥发性成分差异性与生产过程参与微生物差异性有关。但由于试验条件有限，没有将每一种挥发性成分的含量检测出来，因此即使得到每种挥发性成分的气味阈值，无法测定每种挥发性组分的香气活性值(oder activity value，OAV)，由于化合物的OAV值大小能够反映某化合物在样品中的气味贡献，因而哪一种化合物是豆豉的关键乃至特征的风味物质还有待进一步深入研究和探讨。

[1]秦礼康, 丁霄霖. 传统陈窖豆豉粑和霉菌型豆豉挥发性风味化合物研究[J]. 食品科学, 2005, 26(8): 275-280.

[2]陈清婵, 徐永霞, 吴鹏, 等. 同时蒸馏萃取与顶空固相微萃取法分析豆豉挥发性成分[J].食品科学, 2009, 30(20): 327-330.

[3]余爱农, 杨春海, 谭志斗, 等. 细菌型豆豉香气成分的研究[J]. 食品科学, 2002, 23(12): 98-100.

[4]宋永生. 豆豉加工前后营养与活性成分变化的研究[J]. 食品工业科技, 2003, 24(7): 79-80.

[5]孙森, 宋俊梅, 张长山. 豆豉、纳豆及天培的研究进展[J]. 中国调味品, 2008(3): 29-33.

[6]李里特, 张建华. 纳豆、天培与豆豉的比较[J]. 中国调味品, 2003, 5(5): 3-7.

[7]程丽娟, 赵树欣, 曹井国, 等. 对中国传统发酵豆制品中各种含氮组分的分析[J]. 中国酿造, 2005(7): 47-50.

[8]汪利君, 李里特, 齐藤昌义, 等. 大豆食品风味物质的研究[J]. 食品科学, 2004(增刊1): 66-69.

[9]代养勇, 曹健, 董海洲, 等. 大豆食品豆腥味研究进展[J]. 中国粮油学报, 2007, 22(4): 50-53.

[10]夏延斌. 食品风味化学[M]. 北京: 化学工业出版社, 2008: 1; 22-49; 79-82.

[11]罗维巍. 牛奶挥发性成分的GC-MS分析[J]. 畜牧与饲料科学, 2009, 30(4): 80-81.

[12]尹承增. 紫丁香花挥发性物质定性分析[J]. 东北林业大学学报, 2005, 33(2): 112-113.

[13]林硕, 邵平, 马新, 等. 紫苏挥发油化学成分GC/MS分析及抑菌评价研究[J]. 核农学报, 2009, 23(3): 477-481.

[14]李慧, 牟光庆, 李霞. 腐乳挥发性成分的研究[J]. 中国酿造, 2008(12): 1-4.

[15]秦礼康. 陈窖豆豉粑益酵菌、风味物及黑色物质研究[D]. 无锡: 江南大学, 2006.

Comparison of Volatile Components in Fermented Douchi by Aspergillus oryzae and Natural Method

JIANG Li-wen1,2,3，LIAO Lu-yan1,2， FU Zhen-hua2,3，HU Xin-xin1,2,3
(1. Hunan Provincial Engineering and Technology Research Centre for Fermented Food, Changsha 410128, China；2. Hunan Province Key Laboratory of Food Science and Biotechnology, Changsha 410128, China；3. College of Food Science and Technology, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China)

Volatile components in Douchi produced by natural fermentation and pure Aspergillus oryzae fermentation were analyzed by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). A total of 51 volatile compounds were identified from two kinds of fermented Douchi samples. Among 51 volatile compounds, 11 classes of compounds were identified, which included esters, pyrazines, ketones, alcohols, alkane, olefin, acids, furans and aldehydes. The volatile components with high contents in pure fermented Douchin by Aspergillus oryzae were esters (58.53%), acids (23.98%), olefin (10.07%) and ketones (5.56%); the volatile components with high contents in naturally fermented Douchin were acids (62.4%), esters (31.46%), aldhydes (3.07%) and amines (1.98%).

Douchi；pure Aspergillus oryzae fermentation；natural fermentation；volatile component；gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS)

TS264

1002-6630(2010)24-0420-04

2010-08-11

蒋立文(1968—)，男，副教授，博士，主要从事食品生物技术及传统发酵食品加工技术研究。E-mail：1024305380@qq.com