槐茂甜面酱风味品质的分析研究

魏艳丽,鲁 绯*,李 军,许新军,李 霄

(1.北京市营养源研究所,北京 100069;2.河北保定槐茂有限公司,河北 保定 071000)

甜面酱是中国北方地区的传统发酵酱之一,以小麦粉为主要原料,采用米曲霉(Aspergillusoryzae)制曲经天然或保温发酵而制成。优质甜面酱呈黄褐色或红褐色的半固体状,其滋味咸中带甜,味道鲜美,并带有酱香和酯香气味[1]。主要用于佐餐调味,适用于烹饪酱烧和酱爆菜、制作酱腌菜,还可蘸食烤鸭、大葱和黄瓜等菜品。甜面酱不仅可以丰富菜肴营养,增加菜肴可食性,而且具有开胃助食的功效。由于甜面酱传统酿造工艺中米曲霉等微生物发酵的复杂性和独特性,形成的风味物质种类繁多,这就造成其风味特性的差异,继而影响产品品质[1-4]。迄今为止,我国商业行业标准SB/T 10296—2009《甜面酱》对甜面酱产品质量的要求非常有限,仅规定了感官特性和包括水分、食盐、氨基酸态氮和还原糖含量4项理化指标,并没有针对具体风味物质的明确要求,这对甜面酱产品的质量控制和品质评价有欠客观。

近年来,借助于仪器分析技术的不断创新,对于甜面酱等传统发酵调味品风味的研究越来越广泛和深入[1],主要涉及菌相分析[4-5]、加工工艺过程[6-10]、挥发性化合物[3-4,6-7,10-16]以及功能和营养成分等方面[17-20]的研究。风味特性是衡量食品品质的重要指标之一,对风味成分的研究有利于生产工艺的完善以及品质调控,采用具体的风味成分对甜面酱的质量进行综合性的评价也更有客观性。在甜面酱的品质评价方面,黄明泉等[21-22]报道了对甜面酱的鲜味成分分析,并将电子舌技术应用于甜面酱的口感评价中。邹金等[18]采用色度仪、质构仪、常规理化分析和多变量统计学方法相结合的手段对7种甜面酱的品质进行了评价。

本实验以具有300多年历史的保定三宝之一—槐茂甜面酱为研究对象,对影响其产品品质的包括气味和滋味两个方面的风味化合物进行了分析。采用顶空固相微萃取气相色谱质谱(head space-solid phasemicroextraction-gaschromatography-mass spectrometer,HS-SPME-GC-MS)联用法分析其香气成分,采用氨基酸分析仪分析呈味氨基酸的组成和含量,分析了呈香物质和呈味物质对产品品质的作用。以期为甜面酱生产过程中的质量控制和品质评价提供理论基础,也为进一步提升和完善甜面酱的行业标准或国家标准提供技术依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

甜面酱:由河北保定槐茂有限公司提供。

3-辛醇(内标物):美国Sigma Aldrich公司;18种氨基酸标准品(谷氨酸、天冬氨酸、苏氨酸、丝氨酸、甘氨酸、丙氨酸、脯氨酸、色氨酸、赖氨酸、苯丙氨酸、精氨酸、酪氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、蛋氨酸、组氨酸、半胱氨酸(纯度≥98%)):美国Sigma公司;硼氢化钠(纯度＞99%):美国Fluka公司;磺基水杨酸(分析纯):天津市光复科技发展有限公司;茚三酮(分析纯):上海三爱思试剂有限公司;氢氧化钠、无水乙醇、冰醋酸(均为优级纯):北京化工厂;氯化钠、二水合柠檬酸三钠、一水合柠檬酸和丙二醇甲醚(均为优级纯):国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

100μm聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane,PDMS)萃取头、85μm聚丙烯酸酯(polyacrylate,PA)萃取头、65μm聚二甲基硅氧烷/二乙烯基苯(polydimethylsiloxane/divinylbenzene,PDMS/DVB)萃取头和50/30μm二乙烯基苯/碳分子筛/聚二甲基硅氧烷(divinylbenzene/carboxen/polydimethylsiloxane,DVB/CAR/PDMS)萃取头:美国Supelco公司;Agilent5975C-7890A气相色谱质谱仪(配Agilent GCSampler 80多模式进样器):美国安捷伦公司;L-8900氨基酸分析仪:日本日立公司;1260 Infinity II高效液相色谱(high perfor manceliquid chromatography,HPLC)仪:美国安捷伦公司,配蒸发光散射检测器(evaporativelight-scatteringdetector,ELSD)。

1.3 方法

1.3.1 挥发性风味化合物测定

样品处理方法:通过比较4种不同的萃取头对样品中挥发性化合物的富集效果,选用65μm PDMS/DVB萃取头对样品中的挥发性物质进行富集提取。经过条件优化试验,确定的固相微萃取条件为:准确称取甜面酱样品2.0 g于20 mL顶空瓶中,加入0.5g氯化钠和2mL水,加入100μg/mL 3-辛醇的甲醇溶液10μL,涡旋混匀。用65μm PDMS/DVB萃取头对样品中的挥发性物质进行富集提取。萃取温度50℃,萃取时间40 min,振摇速率为500 r/min。萃取头在进样口解吸时间为3min。每次测定后萃取头老化时间为5min,老化温度250℃。

气相色谱条件:进样口温度250℃,不分流进样;Agilent DB-WAX(J&W)弹性石英毛细管色谱柱(30 m×0.25 mm×0.25μm);载气为氦气(He),流速1.0 mL/min;程序升温条件为40℃保持4 min,以5℃/min升至200℃,保持1 min,再以10℃/min升至220℃,保持15 min。

质谱条件:接口温度250℃;电子电离源(electron ion ization,EI),电离电压70 eV;离子源温度230℃,四级杆温度150℃;质谱扫描范围为35～400 amu。

挥发性化合物的定性鉴别和半定量分析方法:以C8～C20正构烷烃试剂确定化合物保留指数(retentionindex,RI)。采用美国国家标准与技术研究院(national instituteof standards and technology,NIST)8谱库检索(匹配度＞80的化合物)、文献报道的保留指数(RI)对比和标准品对比进行定性鉴别。采用内标半定量法计算各化合物的含量。

1.3.2 氨基酸含量测定

氨基酸的含量按照国家标准GB/T 5009.124—2016《食品安全国家标准食品中氨基酸的测定》测定[23]。色谱柱为磺酸型阳离子树脂,检测波长为570 nm和440 nm。

2 结果与分析

2.1 挥发性风味化合物的分析

在HS-SPME最优萃取条件下,用GC-MS对样品中的挥发性化合物进行分析,通过NIST 8谱库检索、保留指数和标准品进行定性鉴别,采用内标法进行半定量分析,结果见表1,样品中各类化合物的含量比较见图1。

由表1可知,鉴别出包括醇类7种、醛类14种、酮类4种、酯类21种、酸类7种、酚类4种、杂环化合物7种、含硫化合物3种和14种其他类化合物,共计81种化合物。

在醛类化合物中,5-甲基-2-苯基-2-己烯醛含量最高,达4.55μg/g。该化合物呈现出咖啡、可可样香气,稀释后有巧克力以及新鲜的果香香气,是一种天然香料,可以用作食品添加剂。其他的醛也有不同的香味,如苯乙醛、苯甲醛、壬醛都具有果香或花香,是天然存在于果实中的化合物,也存在于许多发酵食品中[24-25]。

由于易于挥发且容易被人的嗅觉感知,酯类是发酵食品中最重要的风味化合物之一[25-26]。研究证明发酵食品中酯类是脂肪在微生物作用和酶解过程中经由醇类和羧酸的酯化反应产生的。槐茂样品中鉴别出的酯类含量达6.2μg/g,其中70%的酯类化合物是乙酯类,含量较高的是长链脂肪酸乙酯化合物十六酸乙酯、亚油酸乙酯和9,12,15-十八碳三烯酸乙酯(Z,Z,Z),分别达2.12μg/g、2.00μg/g和2.11μg/g,十六酸乙酯是含量最高,这与文献报道的一致[1]。亚油酸乙酯具有降低血液中胆固醇和血脂的作用。

醇类化合物通常呈现出令人愉快的香甜味[25]。样品中苯乙醇、3-甲基丁醇和乙醇的含量相对较高,分别约为1.5μg/g、1.1μg/g和0.78μg/g。苯乙醇存在于苹果、杏仁、香蕉、桃子、梨子、草莓、可可和蜂蜜等天然植物中,具有清甜的玫瑰样花香,可以作为香精香料使用。3-甲基丁醇有苹果白兰地香气和辛辣味,也是允许使用的食用香料,主要用以配制苹果和香蕉型香精。

表1 槐茂甜面酱中的挥发性化合物Table1 Volatile compounds in Huaimao sweet flour paste

续表

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图1 槐茂甜面酱中挥发性化合物种类和含量Fig.1 Compositions and contents of volatile compounds in Huaimao sweet flour paste

鉴别出的7种酸类化合物中有5种都是脂肪酸,含量较高的是乙酸、辛酸和十六烷酸,分别为0.67μg/g、0.50μg/g和0.20μg/g。据报道[14,25],脂肪酸具有水果、奶酪、脂肪和腐臭样的气味,而脂肪酸的累积可能有助于形成一种典型的甜面酱香气。另外两种酸为苯甲酸和山梨酸,研究证实苯甲酸和山梨酸存在于自然发酵的甜面酱中[14]。

样品中酚类化合物的含量较低。在鉴别出的四种化合物中,4-乙基-2-甲氧基-苯酚、2,4-二(1,1-二甲基乙基)-苯酚和2-甲氧基-苯酚都是发酵食品中非常重要的香气成分[27-28],其中4-乙基-2-甲氧基-苯酚呈香辛料和草药似的香气,存在于酿造酱油和甜面酱中。

样品中仅有3-甲硫基丙醇、2-甲基噻吩和二甲基二硫3种含硫化合物,3-甲硫基丙醇含量可达0.25μg/g,其余两种含量更低。这三种化合物也存在于葡萄酒和酱油等其他酿造产品中,是由含硫蛋白质酶解产生的[29]。3-甲硫基丙醇在低浓度时有强烈芬芳的肉或肉汤香气和滋味。

四种酮类化合物的含量都比较低,其中3-辛酮有果实香味,2-辛酮天然存在于香蕉和柑橘类水果,具有奶酪和蘑菇样的气味,2-壬酮存在于存在于草莓和干酪中,它们都可以用作食用香料。

杂环类化合物包括呋喃、吡嗪和吡咯类化合物,含量均不高,值得一提的是四甲基吡嗪。这种化合物有烘烤香气,它在制曲和堆积发酵中产生由美拉德反应生成,具有扩张血管、改善微循环及抑制血小板积聚作用,赋予甜面酱健康功能。2-正戊基呋喃、2-乙酰基呋喃、2-乙酰基吡咯和2-呋喃甲醇也都有特殊的香气。其他类化合物中包含烷烃和取代萘类化合物,总体含量不高。

风味是影响发酵食品质量的重要指标之一,实验结果证明槐茂甜面酱中存在多种影响其风味品质的香气成分,这些化合物的协同作用使甜面酱呈现出浓郁的酱香和酯香味,更重要的是有些香气成分还具有功能作用,有益于人体的健康。

由图1可知,醛类含量最高、酯类和醇类次之,酮类、酚类和含硫化合物的含量相对较低。

2.2 游离氨基酸的分析

槐茂甜面酱中的游离氨基酸含量检测结果见表2。

由表2可知,甜面酱总氨基酸(total amino acid,TAA)含量为7.21 g/100 g,其中鲜味氨基酸(Glu和Asp)的含量最高,总量达到2.74g/100g,尤其是Glu,其含量达2.37g/100g,鲜味氨基酸占TAA含量的38%。甜味氨基酸和苦味氨基酸的含量分别为2.14 g/100 g和2.25 g/100 g,分别占TAA含量的30%和31%。芳香族氨基酸(Tyr和Phe)的含量为0.54 g/100 g。人体必需氨基酸(essential amino acid,EAA)(Thr、Val、Met、Ile、Leu、Phe、Lys和Trp)占TAA的相对含量为27.5%。此外,除以上18种人体必需氨基酸外,槐茂甜面酱中还含有0.018 g/100g的γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)。

表2 槐茂甜面酱中18种氨基酸的含量Table2 Contents of 18 amino acids in Huaimao sweet flour paste

3 结论

以槐茂甜面酱为研究对象,对影响和决定其风味品质的主要指标进行了分析,确定了其香气成分的组成和含量,分析了氨基酸呈味物质的组成和含量,结果表明,从槐茂甜面酱中鉴别出包括醇类、醛类、酮类、酯类、酸类、酚类和杂环化合物等共81种挥发性物质,其中多种是食用香料,半定量分析表明呈香物质中醛类含量最高,其次是酯类、酮类和酚类。对槐茂产品呈味物质的分析表明,两种鲜味氨基酸和6种甜味氨基酸的含量为2.74 g/100 g和2.14 g/100 g、鲜味和甜味氨基酸占18种总氨基酸(TAA)的相对含量38%和30%、8种人体必需氨基酸(EAA)占TAA的相对含量为27.5%,而苦味氨基酸的总含量为2.25 g/100 g。综合分析了这些化合物对甜面酱风味构成和品质特征的影响,确定了对甜面酱产品品质进行评价的新思路,为相关产品的品质评价和甜面酱相关标准的完善和提升提供了理论基础。