甜瓣子发酵不同时期挥发性风味物质组成分析

董 丹，王 猛，车振明，关统伟

（西华大学微生物研究所，食品生物技术四川省高校重点实验室，四川成都610039）

甜瓣子发酵不同时期挥发性风味物质组成分析

董 丹，王 猛，车振明，关统伟*

（西华大学微生物研究所，食品生物技术四川省高校重点实验室，四川成都610039）

为研究甜瓣子在不同发酵时期风味物质的组成差异，本研究采用顶空固相微萃取（HS-SPME）方法提取挥发性组分，再结合气质联用（GC-MS）检测技术对分别发酵2月、4月、6月、8月甜瓣子进行了检测。结果表明，从4个不同时期甜瓣子样品中检测出7类共计148种化合物。其中酯类所占比例最高，其次是醇类、酸类和酚类。在4个不同时期都检测出的物质有34种，占总检出化合物的22.82%，其中酯类13种，醇醚类7种，醛酮类5种，酸类2种，酚类2种，其他化合物类5种。

甜瓣子；风味物质；酯类；醇类；检测

食品风味的定义在现阶段普遍使用的是HALL R L于1986年提出的定义，即食物客观性质使人产生的感觉印象的总和[1]。呈香物质的产生主要有3种来源：（1）原材料中含有；（2）由米曲霉、耐盐细菌、酵母等微生物代谢产生；（3）由非酶化学反应产生[2]。郫县豆瓣中的咸味来源于外添加的食盐，鲜味来自原料被曲酶分解后产生的产物呈香表现，这些产物是由混合菌种中曲霉及根霉的蛋白酶、肽酶、谷氨酰胺酶作用水解原料中的蛋白质生成的[3]。此外，发酵体系中的霉菌、酵母菌和细菌中的核酸，经过核酸酶水解后生成多种核苷酸，其中鸟苷酸、肌苷酸和黄苷酸的钠盐的协调作用，增加了谷氨酸钠盐的鲜味数倍到十几倍[4]。酸类物质一般由乳酸菌产生，据研究，发酵过程中总酸呈现出先上升再下降回升的趋势[5]。

目前国内关于豆瓣的研究主要集中在通过菌种的改进来进行新工艺的优化和新产品的研制上，而对其风味方面的研究较少。国外对同类发酵调味品的研究已比较深入，如LEE K E等[6]研究了接种不同微生物生产的豆瓣酱产品之间的挥发性物质的差异。对豆瓣中的挥发性风味物质进行定量和定性的分析以及豆瓣中挥发性风味物质随豆瓣不同发酵时间的变化规律有重要的意义。本研究以甜瓣子（甜瓣子是蚕豆拌小麦粉经制曲发酵6个月以上制成）在不同发酵时期的样品为原料，采用顶空固相微萃取（headspace solid-phase microextraction，HS-SPME）方法提取挥发性组分，结合气质联用（gas chromatography-mass spectrometer，GC-MS）检测技术对不同时期的甜瓣子进行风味物质的检测，从而探讨甜瓣子在不同发酵周期，风味物质的形成及变化情况，以此为基础来了解豆瓣风味物质形成的机理，从而完善豆瓣生产工艺中的关键控制点。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

豆瓣瓣子：四川省成都市恒丰和食品有限公司。

1.2 仪器与设备

CS-700粉碎机：武义海纳电器有限公司；15 mL顶空瓶：浙江爱吉任科技有限公司；JXX1-HH-2油浴锅：扬中市生化工电器有限公司；100 μm PDMS萃取头：上海鸿泽企业发展有限公司；手动SPME进样器：美国Supelco公司；QP2010plus气质色谱联用仪：日本岛津公司。

1.3 试验方法

1.3.1 HS-SPME萃取

准确称取研磨后的酱状样品5.00 g于15 mL顶空瓶中，于50℃恒温平衡15 min。然后将按照供应商推荐条件老化好的萃取头插入顶部空间萃取45 min，完成后退回萃取头，插入GC-MS进样品口，250℃下解吸3 min。萃取时SPME手柄插入顶空刻度设置为1；解吸时为使萃取头达到进样口最热部位，刻度设置为3。

1.3.2 GC-MS分析

气相色谱条件：采用DB-5MS毛细管色谱柱（30 m× 0.25 mm×0.25 μm）用氦气作载气，流速1 mL/min；进样口温度250℃；分流进样（5∶1）；升温程序：起始温度40℃（保持3 min），以10℃/min升至100℃，随即再以8℃/min升至160℃（保持3 min），再以8℃/min升至200℃（保持3 min），最后以8℃/min升至230℃（保持7 min）。

质谱条件：电离方式为电子电离（electronic ionization，EI）源，电子轰击能量70 eV；离子源温度230℃；传输线温度220℃；质量扫描范围25～450 amu。

1.3.3 挥发性化合物的定性定量分析

定性分析：将所测挥发性化合物的质谱信息与美国国家标准技术研究所（national institute of standards and technology，NIST）2011数据库中已知挥发性化合物的质谱信息进行比对，选择较高相似度（80%以上）的检索结果，并结合文献报道的已知化合物确认检测成分。

定量分析：利用峰面积归一化法，求得各挥发性化合物的相对百分含量。

2 结果与分析

2.1 GC-MS鉴定甜瓣子风味物质成分分析

通过HS-SPME结合GC-MS对不同发酵时间（2月、4月、6月、8月）甜瓣子风味物质进行了鉴定分析，不同发酵时间甜瓣子经GC-MS分析得到的总离子流色谱图见图1，各组分鉴定结果见表1。

由表1可知，从4个不同时期的甜瓣子中共检测出148种挥发性物质，其中包括酯类51种，醇类18种，醚类3种，醛类17种，酮类11种，酸类5种，酚类10种，烷烃类14种，其他类19种。

发酵2月甜瓣子中检测出85种挥发性风味物质，其中酯类27种，相对含量占31.81%，其中较高的成分是亚油酸乙酯（7.39%）；醇醚类16种，其相对含量占25.59%，其中较高的成分是苯乙醇（9.83%）；醛酮类14种，其相对含量占8.07%；酸类4种，相对含量占10.12%，其中较高的成分是乙酸（4.42%）、异戊酸（4.01%）；酚类3种，相对含量占4.26%；烷烃类10种，相对含量占4.73%，其中较高的成分是3-甲基戊烷（2.95%）；其他类11种。

发酵4月甜瓣子中检测出58种挥发性风味物质，其中酯类21种，相对含量占32.07%，其中较高的成分是亚油酸乙酯（10.05%）、棕榈酸乙酯（7.01%）；醇类12种，相对含量占26.51%，其中较高的成分是苯乙醇（9.39%）；醛酮类10种，相对含量占7.73%，其中较高的成分是正戊醛2，5-辛二酮（4.22%）；酸类3种，相对含量占12.92%，其中较高的成分是乙酸（12.23%）；酚类5种，相对含量占13.81%，其中较高的成分是4-乙基-2-甲氧基苯酚（8.88%）；烷烃类1种；其他类6种。

发酵6月甜瓣子中检测出75种挥发性风味物质，其中酯类27种，相对含量占26.38%，其中较高的成分是油酸甲酯（5.42%）；醇醚类13种，相对含量占16.57%，其中较高的成分是苯乙醇（5.98%）、2-甲基-1-丁醇（3.56%）；醛酮类14种，相对含量占9.21%，其中较高的成分是异戊醛（1.83%）、2-甲基丁醛（1.34%）；酸类5种，相对含量占23.10%，其中较高的成分是乙酸（16.51%）；酚类5种，相对含量占14.17%，其中较高的成分是4-乙基-2-甲氧基苯酚（10.40%）；其他类11种。

发酵8月甜瓣子中检测出84种挥发性风味物质，其中酯类29种，相对含量占49.56%，其中较高的成分是棕榈酸乙酯（12.80%）、亚油酸乙酯（10.37%）；醇醚类15种，相对含量占17.94%，其中较高的成分是2-甲基-1-丁醇（3.08%）、2，3-丁二醇（2.96%）、异丁醇（2.85%）；醛酮类14种，相对含量占4.29%；酸类3种，相对含量占7.13%，其中较高的成分是乙酸（4.02%）；酚类7种，相对含量占8.01%，其中较高的成分是4-乙基愈创木酚（3.09%）；烷烃类3种，相对含量占0.59%；其他类13种，相对含量占12.24%。

2.2 发酵过程中香气成分的变化

不同发酵时间的豆瓣在香气成分种类及含量上体现出不同的变化规律，结果见表2。

由表2可知，在发酵的初始阶段（2～4月），酯类、醇类、醛酮类、酸类相对含量略微变化，基本平衡；相反，酚类物质与烷烃类和其他类物质的相对含量呈相增加的情况。在发酵至4～6月阶段时，除了酯类、醇类、烷烃类含量呈减少趋势，其中醇类减少幅度明显，其余4类物质相对含量都呈不同的增加趋势，其中乙酸增加幅度特别大。在发酵至6～8月阶段，酯类物质相对含量增加了一倍，醛酮类、酚类、酸类含量减少，其中酸类减少幅度特别大，其余物质略微变化，呈持平状态。用具体数据说明发酵时间越长，风味越好。

豆瓣的风味物质的形成主要来自酯类、醇类、醛酮类、酸类等。豆瓣在发酵过程中，由于蛋白酶的水解作用使得游离氨基酸增加，发生碳基和游离氨基酸的Mallard反应和Streeker反应[7-8]，形成酯、醇、醛、酚等挥发性风味物质。豆瓣的主要呈香成分是酯类，酸和醇的酯化反应是形成酯的主要反应[9]，以高级脂肪酸酯为主[10]。酯类成分赋予郫县豆瓣酱特殊的甜香、果香的同时，还可以很好的掩盖产品中游离的脂肪酸带来的不愉快的味道[11]。醇类，主要来自于微生物利用葡萄糖或氨基酸的代谢产物。醛类和酮类都是羰基类化合物，它们均属不稳定的中间体化合物，由醇氧化或酸还原形成。醛酮类物质主要经过脂质氧化产生，也可能是用于郫县豆瓣发酵的微生物的生长代谢产物，主要以花果香贡献于郫县豆瓣的风味。酸类物质主要以不愉快的味道贡献于郫县豆瓣的风味，多数具有刺激性气味，一般只起调和作用。酸类成分大部分应该是在实验过程中由酯类水解产生[12]，以及乙酸菌等细菌发酵形成[13]。虽然烷烃和烯烃类化合物都有所检出，但是烃类成分由于大多数不具有香味[14]，风味阈值较高，对郫县豆瓣的风味的实际贡献并不大。烯烃类风味阈值较低，对风味贡献较大。胺类物质主要是邻甲基间羟基二苯胺，主要是通过氨基酸脱羧基形成[15]。杂环化合物，如吡啶、吡咯类所占的相对含量已经很小了，但是它的呈味阈值也较小，一般具有发酵豆制品的独特风味，这对于豆瓣酱的醇厚风味的形成有直接的影响[16-17]。

3 结论

本研究采用HS-SPME方法提取甜瓣子中的的挥发性组分，经GC-MS分离鉴定出含有7类共计148种化合物，其中酯类、醇类、酚类组分的相对含量较高。

比较不同发酵时间的各类挥发性组分的变化趋势表明，多种成分是发酵过程中产生的，尤其是酯类物质相对含量及种类呈明显增加趋势，酯类物质作为豆瓣中主要的呈香物质，随着发酵时间的延长，对于酯类物质的形成是有利的。醇类和酸类物质作为在发酵过程中进行的酯化反应而消耗，其含量降低明显，但种类没有太大的变化。醛酮类物质属于羰基类不稳定的中间体化合物，容易发生氧化或还原反应，相对含量逐渐降低，种类几乎没有发生变化。而酚类物质又是香气中不可或缺的，随着发酵的进行相对含量及种类都呈现出了相对增加的趋势。但其变化机理还需要进一步的研究。

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Analysis of volatile flavor components from different periods of sweet soybean paste

DONG Dan,WANG Meng,CHE Zhenming,GUAN Tongwei*
(Key Laboratory of Food Biotechnology in Colleges and Universities in Sichuan Province,Institute of Microbiology, Xihua University,Chengdu 610039,China)

In order to study the difference of volatile flavor compounds of sweet soybean paste among different periods(two months,four months,six months,eight months),the volatile compounds were extracted by HS-SPME coupled with GC-MS.A total of 148 compounds divided into 7 subgroups were identified in sweet soybean paste of four periods,mainly including esters,alcohols,acids and phenols.There were 34 kinds of substances detected in four different periods,accounting for 22.82%of total detected compounds,including 13 esters,7 alcohol ethers,5 aldoketones, 2 acids,2 phenols,and 5 other compounds.

sweet soybean paste;flavor substance;esters;alcohols;determination

Q939.97

A

0254-5071（2015）06-0139-06

10.11882/j.issn.0254-5071.2015.06.031

2015-05-11

教育部春晖计划项目（No.13205639）；食品生物技术四川省高校重点实验室（No.Szjj2013-045）；四川省教育厅基金项目共同资助（No.13205688）

董丹（1989-），女，硕士研究生，研究方向为食品加工。

*通讯作者：关统伟（1978-），副教授，博士，研究方向为生物化学与分子生物学。