传统西瓜豆酱中的香气成分研究

王婷婷，贾娟

(漯河职业技术学院 食品工程系，河南 漯河 462000)

西瓜属于葫芦科植物，含有大量果糖、葡葡糖和丰富的膳食纤维、苹果酸、磷酸、谷氨酸、瓜氨酸、精氨酸、胡萝卜素、番茄红素、蔗糖酶等，这些都是人体中不可缺少的营养物质。无机盐及苷类等营养物质，具有抗氧化、抗癌、软化血管、降低血中胆固醇、血压、血脂、 调节肠道环境等功效。酱豆主要是以大豆、面粉等为主要原料，经过微生物发酵制成的一种具有特殊风味的半固体粘稠状调味品，它含有异黄酮、多酚、类黑精等活性物质。近年来，西瓜豆酱以其西瓜特有的清冽香气、丰富的营养而博得大家的喜爱，随着消费者对豆酱品质的要求越来越高，西瓜酱的香气特征也越来越受到人们的重视。

本研究采用顶空固相微萃取和气质联用的方法，分析了传统西瓜豆酱的香气成分，并对它的香气进行分析，希望能够为进一步研究传统西瓜豆酱香气成分的形成机理提供理论基础，同时也为优化传统西瓜酱生产的工艺等品质控制提供科学依据[1]。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂与仪器

1.1.1 材料与试剂

黄豆(颗粒饱满，无虫蛀，无破损)、西瓜(新鲜无籽西瓜)、食盐(加碘盐)、面粉(标准粉)、花椒、葱、姜、蒜、油(大豆油)，均为市售。

1.1.2 仪器与设备[2]

Agilent7890-5975气-质联用仪 美国安捷伦仪器公司；手动SPME进样器、75 μm CAR/PDMS 萃取纤维头、20 mL带硅橡胶垫的样品瓶 美国Supelco 公司；PC420D恒温磁力搅拌器 美国Corning公司；电热恒温水浴锅。

1.2 西瓜豆酱发酵工艺

1.2.1 生产工艺

制曲：黄豆预处理→浸泡→蒸煮→沥干→拌入面粉→制曲→成曲。

制酱：西瓜切开→挖瓤→打浆→加辅料(加曲、胡椒、姜、蒜、盐等)→拌匀→发酵。

炒酱：将上述豆酱加调味料炒熟。

1.2.2 工艺要点1.2.2.1 大豆预处理

大豆剔除杂质后，浸泡水中至豆粒表皮刚呈胀满，取出，用水反复冲洗后，蒸煮4 h后出锅。

1.2.2.2 制曲

晾凉的大豆少量多次拌入面粉，让面粉均匀裹在大豆上。在阴凉通风处进行自然发酵。至菌丝密布，表面由白色变成褐色时，发酵结束。然后在太阳下晒干后，将菌丝搓散，贮存备用。

1.2.2.3 西瓜预处理

将西瓜瓤在打浆机中打好备用。

1.2.2.4 加辅料及制酱

首先将发酵后的大豆放入灭过菌的坛子中，然后加西瓜汁，再加入食盐、花椒、葱、姜、蒜等调味料，搅匀后，用干净纱布密封好，放在阳光下进行自然发酵，每天要搅动1次。待酱表面有气泡产生，有酱香味时制酱完成。

1.2.2.5 炒酱

先将植物油倒入锅内加热，然后将白糖、原酱、料酒、花椒粉、五香粉等依次加入锅内， 翻拌10 min，最后加入味精，即可食用。

1.3 实验方法

1.3.1 顶空固相微萃取[3]

将SPME萃取头在GC-MS仪的进样口老化，老化温度为250 ℃，老化时间为30 min，载气流速为1.0 mL/min。准确称取10.00 g西瓜豆酱，吸取10 μL氘代愈创木酚(内标)于15 mL顶空瓶中，密封，水浴温度为60 ℃，插入经过老化处理的固相微萃取头，使萃取头处于样品之上1.4 cm，萃取30 min后取出，迅速插入GC-MS联用仪的进样口，于250 ℃下解吸5 min后进行GC-MS分析。

1.3.2 气相色谱-质谱测定条件

1.3.2.1 色谱条件[4]

毛细管柱为HP-Innowax柱 (60 m×0.25 mm×0.25 μm，Agilent)。以氦气(99.999%)为载气，恒定流速2.0 mL/min，进样口温度250 ℃。柱箱采用程序升温，初始温度为40 ℃，保持6 min，以3 ℃/min升温至100 ℃，然后以5 ℃/min升温至230 ℃，保持10 min。

1.3.2.2 质谱检测条件

电子轰击离子源(EI)，电子能量70 eV，质量扫描范围30～450 u，采集方式为全扫描Scan，溶剂延迟3.00 min。

1.3.3 香气成分定性定量方法

1.3.3.1 定性方法

对样品进行GC-MS分析后，通过图谱经计算机检索与NIST06谱库匹配(仅报道匹配度>85%的化合物) ，并结合人工图谱解析和资料分析鉴定。

1.3.3.2 定量方法

根据气相色谱分析结果，利用TIC峰面积归一化法对西瓜豆酱香气成分的相对含量进行定量。

2 结果与讨论

2.1 豆酱挥发性成分的总离子图

西瓜酱香气成分及组分峰面积相对含量见图1。

图1 西瓜酱香气成分及组分峰面积相对含量Fig.1 Total ion current chromatograph of relative content of peak areas of aroma components of watermelon soybean paste

注：由于数据量较大与版面大小的限制，导致该图片不能清晰显示，若需具体参考数据请联系作者索取。

2.2 豆酱挥发性成分

西瓜酱香气成分及其组分峰面积相对含量见表1。

表1 西瓜酱香气成分及其组分峰面积相对含量Table 1 The relative content of peak areas of main aroma components of watermelon soybean paste

续 表

3 讨论

对发酵食品来说，产品的风味物质与微生物在生长过程中释放的代谢产物和酶密切相关。这些代谢物、酶类与食物原料之间发生相互作用，生成酯类、酚类、酮类、醛类和呋喃类等各种风味物质。本文从西瓜豆酱中共分离鉴定出挥发性化合物63种，包括醇类14种，酯类9种，酸类5种，醛类8种，烯烃类20种，酮类4种，呋喃类2种以及醚类1种等8类化合物。通过峰面积归一法得到香气成分的相对含量(见表1)。由表1可知，含量最高的2类化合物是醇类和酸类，分别为32.471%和28.295%，其次是烯烃类、酯类和醛类，分别为17.92%，13.393%，5.853%。

醇类是香气成分中相对含量最多的化合物，它能产生使人愉快的气味，这是糖类物质在耐盐酵母作用下生成的[5]。在检出的醇类物质中，含量较高的依次为 3-甲基丁醇、2,3-丁二醇、乙醇、2-丁二醇。含量占醇类物质总量的90%，3-甲基丁醇有苹果白兰地香气和辛辣味,刘莹等[6]在豆酱的研究中得出主要的醇类特征风味物质有2,3-丁二醇、3-甲基丁醇、2-甲基丁醇、芳樟醇、苯乙醇。黄明泉等[7]在研究中也得出了豆瓣酱主要的挥发性醇类香气物质是3-甲基丁醇，这些都与本实验结果相同，2，3-丁二醇在大豆酱油中含量很高，具有焦糊味，并且气味强烈[8]，推测是西瓜豆酱中风味的重要呈香物质。乙醇具有清爽香气，产生使人愉快的气味，是乙基酯类风味物质产生的重要底物,已被证实对豆酱风味有很重要的作用[9]。2-丁二醇有类似葡萄酒的气味，苯乙醇呈玫瑰花的香味[10]，它也是大豆酱油的主要香气成分之一。

酯类化合物中的中低级脂肪酸酯通常具有甜香和果香，且强度适中、香气柔和，它们是构成豆类发酵调味品风味的重要组成部分，其形成途径：一是在发酵中由酵母酶催化生成；二是由有机酸和醇类的酯化反应生成，其气味强度适中，温和厚重，是豆酱香味的底蕴。乔鑫[11]研究认为乙酸异戊酯等为黄豆酱的特征香气成分，赵建新等[12]研究认为乙酸乙酯、乙酸甲酯等为豆酱的主要香气成分，这3个化合物均在本实验中检出。另外，在研究中发现甲酸丁酯含量也很高，这是其第一次在豆酱中被检出，占酯类香气含量的54%，在其他学者的研究中并没有发现此种物质。由于酯类的形成受多种因素的影响，如发酵时间、发酵温度以及酵母的性质等，保持较低温度的发酵有利于短链脂肪酸的合成[13]。所以推测甲酸丁酯是在较低温度发酵过程中产生的，其是否是西瓜豆酱的香味物质还要进一步研究。

在检出的酸类物质中，共有乙酸、3-甲基丁酸、2-甲基丁酸、2-甲基丙酸、4-甲基戊酸5种。其中相对含量最大的为乙酸，占总成分的26.478%。乙酸在发酵西瓜汁中也有检测到，并确定为西瓜发酵汁的主要呈香物质[14]，推测乙酸也是西瓜豆酱的主要呈香物质。3-甲基丁酸在永川家乡豆豉、阳江桥姜豉和天马山豆豉中也有检测过[15]，2-甲基丁酸具有羊乳干酪样的气味，是曲霉型豆豉的主要风味成分。丙酸类物质和4-甲基戊酸自身的香味并不明显，但是常用于调配食用香精及香料，对西瓜豆酱的香气也有一定贡献。

烯烃类化合物含有20种，但其风味阈值较高，一般对风味贡献不大[16]，这可能是由于传统的方式制作时在其中加入了生姜、花椒、蒜等香辛料，推测可能与烃类化合物的生成有关[17]。其中含量最高的挥发性物质是dl-柠檬烯，它是一种有类似柠檬的香味，具有镇咳、祛痰、抑菌作用的物质。β-苧烯是柑橘类水果皮中一种著名的精油,有类似柠檬的香味。

醛类占西瓜豆酱香气成分的5.853%，检出3-甲基丁醛、2-甲基丁醛、2-甲基丙醛、己醛、苯甲醛、苯乙醛、壬醛和菠萝醛8种，其中3-甲基丁醛含量最高，具有苹果气味，有资料显示[18]，3-甲基丁醛、2-甲基丁醛、2-甲基丙醛是酱油关键香气活性物质。苯甲醛具有较浓重的苦杏仁香气，是豆豉的主要风味物质.苯乙醛气味香甜，有玫瑰花香，类似蜜带蜡香； 黄红霞等[19]也在其他类型豆豉中检出过，说明苯乙醛对曲霉型豆豉风味有贡献，己醛具有西瓜香味，菠萝醛常用作食品香精。其中壬醛、苯乙醛、己醛、苯甲醛在发酵西瓜汁香气中都有检测到，推测它们对西瓜豆酱的特殊行为具有一定贡献。

此外，本研究检测到一些具有呈香作用的酮类、呋喃类和二硫醚类，酮类挥发性化合物一般呈果香味，其中检测到的3-羟基-2-丁酮在其他豆酱和西瓜发酵汁中均被检测到，都为其主要的香气物质，Leejeerajumnean等[20]研究发现纳豆中的主要风味物质为3-羟基-2-丁酮[21],而甲基庚烯酮只在发酵西瓜汁、原汁中有检测到，在豆酱中未检测到，推测3-羟基-2-丁酮、甲基庚烯酮对西瓜豆酱的香气有一定贡献。

另外，在研究中检测出了含硫类的物质如二甲基二硫醚，在西瓜汁和其发酵液中都有检测到，是瓜类的重要香气物质[22]，推测二甲基二硫醚是西瓜豆酱的主要呈香物质。