郫县豆瓣酱发酵过程中理化指标和生物胺变化及成本效益分析

郭昭君，高育哲

(1.信阳农林学院 工商管理学院，河南 信阳 464000；2.沈阳师范大学 粮食学院，沈阳 110034)

郫县豆瓣酱是一种具有辣味的发酵产品，距今已经发展了300多年[1]，是四川三大名瓣之一，也是四川地区的地理指标，在2008年已经被我国列为非物质文化遗产，据中国食品安全网统计[2]，郫县豆瓣酱正在以每年10%～20%的需求增长，已经销售至日本、泰国、加拿大和韩国等国家[3]。

郫县豆瓣酱生产工艺流程的主要步骤包括制曲、前段发酵和后期发酵3个阶段。豆瓣酱是在一种或者多种微生物的作用下经过发酵而制成，在发酵过程中，经历了一系列的生化反应，反应生成了更多营养物质和易被吸收的小分子物质[4-5]。郫县豆瓣酱中含有氨基酸、脂肪、蛋白质和维生素等，其维生素中的维生素A和维生素C具有很强的抗氧化作用和提高机体免疫能力[6]。

郫县豆瓣酱发酵过程复杂，豆瓣酱中的理化性质和生物胺一直都在变化，为了了解豆瓣酱发酵过程中理化性质和生物胺的含量，本试验研究发酵时间为100 d的豆瓣酱中理化性质和生物胺的变化，每间隔10 d取一次样品，对样品中的pH值、总酸量、AN、含盐量、含水量、微生物和生物胺的动态进行测定。此外，我们还采用走访调查对传统生产和工业化生产的豆瓣酱的成本效益进行了对比分析。

1 材料与方法

1.1 试验材料

新鲜的红辣椒、干蚕豆、小麦粉、盐、米曲霉。

1.2 设备和仪器

高效液相色谱仪、电子天平、旋涡混合器、低温高速离心机、恒温磁力搅拌器、酸度计、恒温培养箱、干燥箱、灭菌锅和便携式色差仪。

1.3 试验方法

1.3.1 取样时间

豆瓣酱在自然环境中进行发酵，整个发酵过程每间隔10 d取一次样品，进行理化性质和生物胺的测定。

1.3.2 pH值、总酸、AN、生物胺和盐浓度的测定

pH值的测定：根据《食品pH值的测定》进行检测。

生物胺的测定：参照Ben等[7]的方法进行检测。

总酸和AN的测定：根据《食品中氨基酸态氮的测定》进行检测。

盐浓度的测定：使用硝酸银进行滴定，测出豆瓣中氯元素的含量，从而检测出食盐的含量。

1.3.3 水含量的测定

根据《豆瓣酱卫生标准分析方法》进行检测。

1.3.4 菌落、乳酸菌、霉菌、酵母菌、肠道杆菌、芽孢杆菌的测定

根据食品中微生物的检测方法进行检测。

1.3.5 豆瓣酱中挥发性物质的分析和测定

豆瓣酱中的挥发性成分采用气相色谱仪进行分析，具体参照曾雪晴的方法[8]。

2 结果与讨论

2.1 郫县豆瓣酱发酵过程中pH和总酸的变化研究

从发酵开始，每间隔10 d取一次样品检测pH值和总酸量，郫县豆瓣酱发酵过程中的pH值及总酸的变化见图1。

由图1可知，发酵刚开始时，豆瓣酱中的pH值为4.84±0.02，总酸含量为(0.81±0.03) g/100 g；之后豆瓣酱发酵的第20天，由于乳酸菌的呼吸作用，pH快速下降至4.61±0.12；当发酵时间为20～50 d时，由于酸性的增减，影响了乳酸菌的生长发育，pH值缓慢下降；当发酵时间大于50 d时，pH值基本保持不变，当发酵时间结束时，郫县豆瓣酱中的pH值为4.51±0.12，总酸含量为(141±0.13) g/100 g。

图1 郫县豆瓣酱发酵过程中pH和总酸的变化Fig.1 The changes of pH values and total acids of Pixian broad bean paste during the fermentation

在郫县豆瓣酱发酵过程中，引起郫县豆瓣酱中pH和总酸含量变化主要是微生物的活动[9]，在发酵的初期，原料中的糖分和营养物质丰富，促进微生物的代谢，从而产生一系列酸性物质，比如：乳酸、醋酸和琥珀酸等，使得郫县豆瓣酱中pH下降，总酸含量增加，当酸性下降到一定程度时，强酸会抑制郫县豆瓣酱中的微生物生长，这在一定程度上也保护了豆瓣酱的品质和安全[10]。

2.2 郫县豆瓣酱发酵过程中AN的变化研究

从郫县豆瓣酱发酵开始，每间隔10 d取一次样品，郫县豆瓣酱发酵过程中AN的变化见图2。

图2 郫县豆瓣酱发酵过程中AN的变化Fig.2 The changes of AN content of Pixian broad bean paste during the fermentation

由图2可知，豆瓣酱中的AN随着发酵时间的增长而逐渐增高。当发酵时间为100 d结束时，豆瓣酱中的AN由原来的(0.41±0.05) g/100 g上升至(0.60±0.03) g/100 g，AN含量也达到了郫县豆瓣酱中的AN含量指标(GB/T 20560-2006)。

AN是评定豆瓣酱、酱油等调味品的营养和品质的重要指标，对于发酵调味品的分析具有重要的意义，AN的含量越多，表明豆瓣酱的香气越浓厚[11]，同时AN可以增加豆瓣酱的酱色。AN是由豆瓣酱中的微生物分解蛋白质和微生物自溶而生成，AN的多少也能代表豆瓣酱中游离氨基酸的含量，随着时间的推移，微生物对豆瓣酱中的蛋白质分解越来越彻底，豆瓣酱中的AN含量越高[12]。

2.3 郫县豆瓣酱发酵过程中盐含量的变化研究

从郫县豆瓣酱发酵开始，每间隔10 d取一次样品，发酵过程中盐含量的变化见图3。

图3 郫县豆瓣酱发酵过程中盐含量的变化Fig.3 The changes of salt content of Pixian broad bean paste during the fermentation

由图3可知，随着发酵时间的增长，豆瓣酱中的盐含量也随之增多，由刚开始时的(12.85±0.05)%上升至(18.52±0.12)%。在豆瓣酱发酵的前30 d，盐含量增长的速度缓慢；当发酵时间为30～50 d时，郫县豆瓣酱中盐含量增长的速度加快；当发酵时间大于50 d时，郫县豆瓣酱中盐量增长的速度逐渐减缓。这是由于随着豆瓣酱发酵时间的延长，豆瓣酱中的水分不断挥发，当发酵时间为30～50 d时，豆瓣酱中水分挥发的速度最快，导致豆瓣酱中的盐含量快速增加。

豆瓣酱中的含盐量是品质保障的一个重要因素，一方面，盐能够抑制微生物快速生长[13]；另一方面，盐还能与豆瓣酱中的氨基酸相结合，产生豆瓣酱独特的鲜味[14]。

2.4 郫县豆瓣酱发酵过程中水分含量的变化研究

从郫县豆瓣酱发酵开始，每间隔10 d取一次样品，进行豆瓣酱中的含水量分析，见图4。

图4 郫县豆瓣酱发酵过程中水分含量的变化Fig.4 The changes of water content of Pixian broad bean paste during the fermentation

由图4可知，随着发酵时间的增长，豆瓣酱中的含水量一直呈现下降的趋势。豆瓣酱的含水量从最开始的(70.13±0.13)%下降至(53.88±0.13)%。郫县豆瓣酱中关于水分的规定为：特级、一级和二级豆瓣中的含水量都需要低于53%、57%和60%；从本试验中也可以看出，发酵时间大于100 d的豆瓣酱中的含水量基本都小于53%，符合郫县豆瓣酱中关于水分含量的规定。

豆瓣酱中水分含量降低的主要原因是豆瓣酱的不断翻晒，使得豆瓣酱中的水分不断挥发[15]。豆瓣酱中的水分含量较为关键，水分含量直接影响豆瓣酱中微生物的生长和代谢，从而影响豆瓣酱中的生物化学反应，最后影响豆瓣酱的风味、品质和营养成分[16]。

2.5 郫县豆瓣酱发酵过程中微生物的变化研究

从豆瓣酱发酵开始，每间隔10 d取一次样品进行郫县豆瓣酱中的微生物多样性分析，主要分析的类群有酵母菌、乳酸菌、霉菌、大肠杆菌和芽孢杆菌，具体郫县豆瓣酱发酵过程中微生物的变化情况见表1。

表1 郫县豆瓣酱发酵过程中微生物的变化情况

由表1可知，在整个豆瓣酱发酵的过程中，乳酸菌、霉菌和大肠杆菌的含量都呈现下降的趋势；豆瓣酱在整个发酵过程中，乳酸菌和芽孢杆菌都为豆瓣酱中主要微生物类群，芽孢杆菌由于能够产生纤维素酶、果胶酶和淀粉酶[17]，能够增加豆瓣酱中的营养成分和风味；酵母菌具有较高的产醇能力，能够在较高浓度的盐环境中生长，从而使豆瓣酱产生较好的风味。

2.6 郫县豆瓣酱发酵过程中生物胺含量的变化研究

从郫县豆瓣酱发酵开始，每间隔10 d取一次样品，测定郫县豆瓣酱中生物胺含量的变化，见表2。

表2 发酵过程中郫县豆瓣酱生物胺的变化Table 2 The changes of bioamines of Pixian broad bean paste during the fermentation mg/kg

续 表 mg/kg

由表2可知，在郫县豆瓣酱中一共检测到8种生物胺，分别是腐胺、色胺、组胺、亚精胺、精胺、尸胺、酪胺和β-苯乙胺；每种生物胺的含量都随着发酵时间的增长而增加，其中，组胺和酪胺一开始在豆瓣酱中并未检测到，当发酵至30～40 d时，才检测到存在于豆瓣酱中；从发酵开始，郫县豆瓣酱中的生物胺含量由刚开始的(65.26±1.25) mg/kg上升至(131.14±0.14) mg/kg；若发酵时间不超过100 d，则生物胺的含量不会高于国家标准，但是随着发酵时间增长，生物胺的含量还会持续增加，那么将会有一些生物胺的含量超过国家标准。

2.7 发酵成熟的郫县豆瓣酱发酵中的挥发性成分分析

从发酵100 d的郫县豆瓣酱中分离和鉴定挥发性成分的种类、保留时间、相对峰面积和CAS，见表3。郫县豆瓣酱中挥发性物质的总电子流图见图5。

图5 发酵100 d的郫县豆瓣酱中挥发性物质的总电子流图Fig.5 The total electron flow diagram of volatile substances in Pixian broad bean paste fermented for 100 days

表3 发酵100 d成熟豆瓣酱中的挥发性成分GC-MS分析结果Table 3 GC-MS analysis results of volatile components in mature Pixian broad bean paste fermented for 100 days

续 表

由表3可知，共检测出49种挥发性风味化合物，其中酯类化合物一共有15种，醇类化合物一共有9种，醛类化合物一共有5种，酸类化合物一共有7种，酮类化合物一共有6种，酚类化合物一共有2种，其他类化合物一共有5种。

2.8 传统加工的和工厂化生产的郫县豆瓣酱的成本效益分析

传统生产和工厂化生产的郫县豆瓣酱成分效益分析见表4，通过走访调查，对5家传统生产郫县豆瓣酱的工厂和5家工厂化生产的工厂进行成本效益统计，并计算出平均值。

表4 传统加工的和工厂化生产1瓶郫县豆瓣酱的成本效益比较Table 4 Comparison of cost benefit between traditional processing and factory production of a bottle of Pixian broad bean paste 元

由表4可知，工厂化生产的郫县豆瓣酱纯利润高于传统加工，工厂化生产豆瓣酱的主要成本来源于设备成本和电费，传统生产工艺的主要成本来源于人工成本。

3 小结

郫县豆瓣酱在整个发酵过程中pH值逐渐下降，总酸量逐渐增加；AN的含量随着发酵时间的增长逐渐增加，并且当发酵时间为100 d时，豆瓣酱中的AN含量已经达到了郫县豆瓣酱中关于AN的指标(GB/T 2560-2006)；在整个豆瓣酱发酵期间，豆瓣酱中的含水量随着时间的增长逐渐降低。随着发酵时间的增长，郫县豆瓣酱中的微生物群落也不断地发生变化，研究结果表明，微生物中的乳酸菌和芽孢杆菌发挥着主要的作用；生物胺的含量随着豆瓣酱发酵时间的增长而增加，当发酵时间为100 d时，豆瓣酱中的生物胺没有超过豆瓣酱中关于生物胺的规定，但是从数据中可以预测，如果发酵时间超过100 d，那么将会有一些生物胺含量超过指标。通过对豆瓣酱中的挥发性成分进行检测，结果表明，发酵100 d的豆瓣酱中一共含有49种挥发性成分。