一种郫县豆瓣颗粒调味品的开发及挥发性风味物质研究

李 龙，李洁芝 *，李 恒，2，杨国华，游敬刚，邓维琴

（1.四川省食品发酵工业研究设计院，四川 成都 611130；2.四川东坡中国泡菜产业技术研究院，四川 眉山 620030；3.成都市丹丹川菜调味品产业研究院有限公司，四川 成都 611730）

郫县豆瓣酱俗称郫县豆瓣，距今已有300多年的发展历史[1]，作为调味品的重要原料，其迷人的辣味和独特风味深受广大消费者的青睐[2]，尤其是以郫县豆瓣为主要原料的复合调味酱急剧增多，如火锅底料[3]、香辣酱[4]、豆瓣鱼调味料、回锅肉调味料等[5]，其生产工艺和保藏手段研究的都比较成熟。然而，以郫县豆瓣为原料来制备固态调味料，仍缺少足够的理论研究。

本研究以郫县豆瓣为原料制备郫县豆瓣颗粒，采用模糊数学感官评价法和响应面法相结合的方式，来提高郫县豆瓣颗粒配方优化的准确性[6]，通过气相色谱-质谱联用（gas chromatography-mass spectrometer，GC-MS）仪分析，确定郫县豆瓣颗粒中的挥发性物质种类和含量，实验结果对郫县豆瓣颗粒的工业化生产以及产品品质控制具有一定意义，以期为产业化研究和发展以郫县豆瓣为基础的固态复合调味料具有推动作用[7]。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

郫县豆瓣（主要成分为蚕豆、辣椒）：四川省某生产企业；食用盐、味精、白砂糖、玉米淀粉、麦芽糊精、鸡精：市售；食品用香精香料：四川省某生产企业。

1.2 仪器与设备

YH-C10002电子天平：东阳市英衡智能设备有限公司；TW-500/2SB依利达真空包装机：佛山市禅城依利达包装器材有限公司；DHG-9030A电热鼓风干燥箱：上海恒一科学仪器有限公司；JZL-125型旋转挤压制粒机：常州市易能干燥设备有限公司；800Y粉碎机：永康市铂欧五金制品有限公司；GC-MSQP2010气相色谱质谱联用仪：日本岛津仪器公司；DB-WAX（60 m×0.25 mm，0.25 μm）色谱柱：美国安捷伦公司；（50/30 μm）固相微萃取（solid phase micro-extraction，SPME）装置、15 mL顶空进样瓶：美国Supelco公司。

1.3 试验方法

1.3.1 郫县豆瓣颗粒制作工艺流程与操作要点

原料预处理：食用盐、味精、白砂糖粉碎成细小粉末状；称取郫县豆瓣于白色磁盘中，平铺，于70 ℃热风干燥箱中烘干7 h，中途翻动3次，使终含水量为（8±2）%。

混合：将食用盐25.00%、味精34.50%、玉米淀粉10.00%、麦芽糊精1.00%、白砂糖5.50%、水6.50%、豆瓣干粉16.00%、食品用香精香料1.50%混合均匀。

制粒：将所有料混合均匀，达到“轻握成团、轻压即散”的状态[8-9]，放入JZL-125型旋转挤压制粒机，设置加料刀转速50 r/min，制粒刀转速50 r/min。

干燥：制粒后的郫县豆瓣颗粒于60 ℃热风干燥箱中干燥4 h，终水分含量≤5%，干燥后的郫县豆瓣颗粒经过整粒后，成均一的颗粒[10-11]。

包装：经整粒均匀的郫县豆瓣颗粒，用蒸煮袋按40 g/袋规格进行真空包装[12]，封口温度为150 ℃，真空度为-0.1 MPa。

食用方法：作为一种固体调味料，其主要运用于炒菜、汤菜等菜肴的调味。使用时根据个人口味适量添加[13-14]。

1.3.2 郫县豆瓣颗粒配方优化单因素试验

在预试验的基础上，分别考察配方中玉米淀粉添加量（8%、9%、10%、11%、12%）、含水量（5.5%、6.0%、6.5%、7.0%、7.5%）、豆瓣干粉添加量（14%、15%、16%、17%、18%）对郫县豆瓣颗粒感官评分的影响

1.3.3 郫县豆瓣颗粒配方优化响应面试验

在单因素试验的基础上，以玉米淀粉添加量（A）、含水量（B）、豆瓣干粉添加量（C）为考察因素，郫县豆瓣颗粒感官评分（Y）为考察指标，应用Design-Expert 8.0.6软件的Box-Behnken模块设计3因素3水平响应面试验，试验因素与水平见表1。

表1 郫县豆瓣颗粒配方优化响应面试验因素与水平Table 1 Factors and levels of response surface tests for Pixian Douban granule formula optimization

1.3.4 测定方法

郫县豆瓣颗粒的感官评价[15]：由10位具有产品品评经验的人员组成感官评价小组，直接对郫县豆瓣的色泽、形态个方面对郫县豆瓣颗粒进行感官评分；同时将郫县豆瓣颗粒用纯净水稀释100倍后，从滋味、香气两方面对豆瓣颗粒进行感官评分，满分100分，感官评价标准见表2。

挥发性风味物质的萃取与检测[16-17]：

萃取条件：准确称取2 g粉碎的样品，放入15 mL萃取瓶中，加入0.5 μL 0.5 mg/mL的内标物，将萃取瓶放入60 ℃水浴中预热2 min，然后将萃取针头插入萃取瓶中，60 ℃恒温顶空萃取50 min后，插入GC-MS进样口解吸10 min。

GC条件：DB-WAX毛细管柱（60 m×0.25 mm，0.25 μm）；载气为高纯度氦气（He），流速1 mL/min；进样口温度250 ℃；不分流进样；升温程序：起始温度50 ℃（保留3 min），以10 ℃/min升至85 ℃（保留1.5 min），再以5 ℃/min升至100 ℃（保留1 min），以2.5 ℃/min 升至175 ℃（保持1.5 min），最后以8 ℃/min升至250 ℃。

MS条件：电子电离（electron ionization，EI）源，电子能量70 eV；离子源温度230 ℃；接口250 ℃；质量扫描范围35～350 amu；检测器电压0.1 kV；扫描模式scan。

分析：挥发性化合物的鉴定挥发性成分的鉴定结果由美国国家标准与技术研究院（national institute of standards and technology，NIST）05谱库检索结果与人工图谱解析共同确定，保留指数的计算方法参考文献进行，化合物相对含量确定采用面积归一化法进行定量分析。

2 结果与分析

2.1 郫县豆瓣颗粒单因素的研究结果和分析

2.1.1 玉米淀粉添加量对郫县豆瓣颗粒的感官影响

由图1可知，随着玉米淀粉添加量的增加，郫县豆瓣颗粒感官评分呈先升高后降低的趋势，当玉米淀粉添加量为10%时，感官评分最高，为（87±0.25）分，该玉米淀粉添加量条件下，所制得的郫县豆瓣颗粒咸鲜味比较协调，成粒较好。因此，选择最适玉米淀粉添加量为10%。

2.1.2 含水量对郫县豆瓣颗粒的感官影响

由图2可知，随着含水量的增加，郫县豆瓣颗粒感官评分呈先缓慢升高再逐渐降低的趋势，当含水量为6.5%时，感官评分最高，为（87.5±0.25）分，该含水量条件下，所制得的郫县豆瓣颗粒成粒率较高，经过干燥箱烘干后无明显的结块现象。因此，选择最适含水量为6.5%。

图2 含水量对郫县豆瓣颗粒感官评分的影响Fig.2 Effect of moisture contents on Pixian Douban granule sensory score

2.1.3 豆瓣干粉添加量对郫县豆瓣颗粒的感官影响

由图3可知，随着豆瓣干粉添加量的增加，郫县豆瓣颗粒感官评分呈先升高后降低的趋势，当豆瓣干粉添加量为16%时，感官评分最高，为（89±0.35）分，该豆瓣干粉添加量条件下，所制得的郫县豆瓣颗粒豆瓣风味明显，色泽较好，和郫县豆瓣色泽相似，按照100倍加水稀释后，稀释液仍具有郫县豆瓣香气。因此，选择最适豆瓣干粉添加量为16%。

图3 豆瓣干粉添加量对郫县豆瓣颗粒感官评分的影响Fig.3 Effect of dry Douban powder addition on Pixian Douban granule sensory score

2.2 郫县豆瓣颗粒配方优化响应面试验

郫县豆瓣颗粒配方优化Box-Behnken试验设计及结果见表3，方差分析见表4。

表3 郫县豆瓣颗粒配方优化响应面试验设计及结果Table 3 Design and results of response surface tests for Pixian Douban granule formula optimization

表4 响应面模型方差分析Table 4 Variance analysis of response surface model

对表3的设计内容进行多元回归拟合，得到感官评分对玉米淀粉添加量、含水量、豆瓣干粉添加量的二次多元回归模型方程：

由表4可知，该模型的P值=0.030 8＜0.05，表明该模型显著；失拟项P值=0.310 0＞0.05，表明失拟项不显著，该回归方程拟和良好。在回归模型中，二次项A2、B2对结果影响极显著（P＜0.01），其他项对结果影响不显著（P＞0.05）。信噪比=6.276（＞4），表明模型预测值和试验值之间具有较好的拟合性，可以用该模型对郫县豆瓣颗粒的模糊数学感官评分进行预测。各因素间相互作用对模糊数学感官评分的影响结果见图4。

图4 各因素交互作用对郫县豆瓣颗粒感官评分影响的响应曲面及等高线Fig.4 Response surface plots and contour lines of effect of interaction between various factors on sensory score of Pixian Douban granule

由图4可知，响应面3D曲面图均呈凸面，说明响应值均存在极大值；等高线均趋于圆形，说明交互作用对结果影响不显著，与方差分析结果一致。

通过分析得出，郫县豆瓣颗粒最优配方为玉米淀粉添加量9.95%，水添加量6.4%，豆瓣干粉添加量15.69%，模糊数学感官评分预测值为89.97分。考虑到生产实际，将最优配方修订为玉米淀粉添加量10%，含水量6.5%，豆瓣干粉添加量15.5%。为验证回归模型的有效性，采用优化后的配方进行3次验证试验，制成的郫县豆瓣颗粒调味品的模糊数学感官评分实际值为（90.11±0.22）分，与预测相近，其相对误差为0.15%，说明该模型合理有效，具有一定的实际指导意义。

2.3 GC-MS分析结果

对郫县豆瓣酱与郫县豆瓣颗粒进行分析，检测到主要挥发性物质对比见表5。

表5 郫县豆瓣酱与郫县豆瓣颗粒挥发性物质含量对比Table 5 Comparison of volatile compounds between Pixian Douban paste and Pixian Douban granule

续表

续表

由表5可知，郫县豆瓣酱与郫县豆瓣颗粒检测出的众多挥发性风味物质，主要包括醇类、醛类、酸类、酯类、酚类、酮类与醚类。郫县豆瓣酱共检测出42种挥发性风味物质、郫县豆瓣颗粒共检测出82种挥发性风味物质。

其中郫县豆瓣检测出醇类12种、酯类10种、酸类8种、醛类4种、酚类4种、酮类4种与醚类1种。一些研究人员利用GC-MS技术对传统郫县豆瓣酱得风味物质进行检测，发现其中的主要风味物质成分是醇类和酯类[18]，和本试验结果基本一致。

郫县豆瓣颗粒共检测出醇类23种、酯类9种、酸类10种、醛类24种、酚类6种、酮类7种与醚类3种。其中包括郫县豆瓣酱中主要的特征风味物质：苯乙醛、苯乙醇、芳樟醇、4-乙基愈创木酚。其中4-乙基愈创木酚是提高酱油香气的关键，为酱油带来类似丁香和烟熏的香味[19-20]，酱油中醛、酮类物质一般具有令人愉悦的香味，如甜香、草香、果香、焦香等，所以它们具有相对较高的气味活度值。因此4-乙基愈创木酚对于郫县豆瓣浓郁的酱香味等风格特征具有决定性的作用[21-23]。除郫县豆瓣酱中本身具有的一系列具有香气的挥发性风味物质外郫县豆瓣颗粒还含有丰富的特征香味成分：包括具有花香味的松油醇、2-呋喃甲醇、苯甲醛；具有水果、洋葱香的2,3-丁二醇、壬醛；具有松香、油脂香的α-蒎烯以及具有柠檬香气、柑橘香气的柠檬烯和具有焦香、辛香的糠醛等。表5的挥发性风味物质对比可以看出配方中所添加的辅料含有很多郫县豆瓣酱中没有的风味物质，使郫县豆瓣颗粒具有更丰富、更饱满的滋味，在各种菜肴中添加使用，能增加鲜辣味且口感醇厚[24-25]。

3 结论

本研究将烘干郫县豆瓣酱作为原料，通过造粒开发出郫县豆瓣颗粒。经过模糊数学以及响应面法优化配方，得到郫县豆瓣颗粒的最佳配方：玉米淀粉添加量10.0%、含水量6.5%、豆瓣干粉添加量15.5%、食用盐25.0%、味精34.5%、麦芽糊精1.0%、白砂糖5.5%、食品用香精香料1.5%。在此优化条件，郫县豆瓣颗粒感官评分为90分。并通过GC-MS分析共检测出82种挥发性风味物质，郫县豆瓣颗粒不仅具有郫县豆瓣酱特征风味，还含有丰富的果香、花香、油脂香、焦香以及酱香等特征香气成分，结果表明以郫县豆瓣酱为原料开发的固体调味料保留有郫县豆瓣原有的酱香与汁香，增加了固体调味料原有的风味物质。不仅改变了郫县豆瓣的传统用法，还为固体调味料的研发开辟了新的道路。