不同品种蚕豆发酵郫县豆瓣甜瓣子适宜性评价

李雄波，范智义，杨 梅，邓维琴，项 超，李 恒,3,*

（1.四川省食品发酵工业研究设计院有限公司，四川 成都 611130；2.四川省农业科学院作物研究所，四川 成都 610066；3.四川东坡中国泡菜产业技术研究院，四川 眉山 620030）

郫县豆瓣是四川特色发酵调味品，以其独特的营养价值和风味特点深受消费者的喜爱，享有“川菜之魂”的美誉[1-2]。甜瓣子是生产郫县豆瓣重要的半成品，其以蚕豆为主要原料，经米曲霉发酵2～6个月制得[3-4]，不仅具有较高的营养价值，而且具有预防心血管疾病等潜在功效[5]。近年来，关于甜瓣子的研究主要集中在发酵过程中代谢产物变化、香气活性成分解析以及微生物群落演替等方面[6-9]。

蚕豆作为富含蛋白质和膳食纤维、低血糖指数、低脂肪（2%～5%）、高碳水化合物的豆类食物，是重要的廉价蛋白质来源[10]。众多研究结果表明，不同品种蚕豆理化及营养特性均存在显著差异[11]，而原料化学成分、加工特性等方面的差异会对其加工品的品质产生重要影响[12-13]。目前，关于原料品种对郫县豆瓣品质影响的研究主要集中在所用辣椒品种方面。王雪梅等[14]研究发现不同品种辣椒会导致郫县豆瓣色价、辣度、风味等品质指标产生显著差异，由此认为可根据不同辣椒原料品质特性开发不同适应性的豆瓣产品。彭粲等[15]也发现辣椒品种对豆瓣酱的品质有显著影响，但是发酵能减少原料品种引起的品质差异。Yang等[16]研究了辣椒品种对豆瓣酱抗氧化活性的影响，结果表明，不同品种辣椒可导致豆瓣酱中总酚、总黄酮等抗氧化活性物质含量产生差异。然而，目前针对郫县豆瓣主要原料蚕豆的相关研究报道较少，缺乏在实际生产郫县豆瓣过程中对适合蚕豆品种进行选择的理论指导。

本研究通过对不同品种蚕豆原料及其发酵甜瓣子的品质特性进行分析，采用因子分析法建立甜瓣子品质综合评价模型。在此基础上，采用聚类分析法对不同品种甜瓣子的品质进行分类，并通过相关性分析构建蚕豆原料指标与甜瓣子品质指标之间的关系，以确定不同品种蚕豆加工甜瓣子的适宜性，为郫县豆瓣综合品质评价及加工专用蚕豆品种的筛选提供一定的理论指导和技术支持。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

曲精（沪酿3.042） 济宁玉园生物科技有限公司；11个品种蚕豆样品：分别从四川省农业科学院作物所、郫县豆瓣加工企业和温江区某菜市场获得，具体样品信息如表1所示。

表1 不同品种蚕豆样品信息Table 1 Information about broad bean samples from different cultivars

体积分数37%甲醛溶液、酒石酸钾钠、3,5-二硝基水杨酸、亚硫酸钠、硫酸铜、硫酸钾、硼酸、无水乙醚、石油醚、铁氰化钾、乙酸锌、冰乙酸、无水碳酸钠、柠檬酸、硫代硫酸钠（均为分析纯） 成都市科隆化学品有限公司；其余试剂均为国产分析纯。

1.2 仪器与设备

TMS-Pilot型食品物性分析仪 美国FTC公司；Multiskan FC型微孔板分光光度计 赛默飞世尔科技（中国）有限公司；DZKW-4型恒温水浴锅 北京中兴伟业仪器有限公司；ESJ200-4A型分析天平 沈阳龙腾电子有限公司；TGL-20bR型冷冻离心机 上海安亭科学仪器厂；PHSJ-4F型pH计 梅特勒-托利多国际贸易（上海）有限公司。

1.3 方法

1.3.1 甜瓣子的制备

甜瓣子制备工艺流程如图1所示，将蚕豆瓣经沸水漂烫3 min后，快速冷却至室温，加入15%（以干蚕豆质量计，后同）的面粉和0.03%的曲精拌匀，然后平铺于簸箕内，置于30 ℃培养箱中制曲48 h，得到豆瓣曲。最后，按m（豆瓣曲）∶m（水）∶m（食盐）＝1∶1∶0.35混合，装入密封玻璃罐中于30 ℃发酵30 d，每7 d用无菌勺搅拌养护。

图1 甜瓣子制作工艺流程Fig. 1 Process flow chart for the production of Pixian broad bean paste-meju

1.3.2 理化及感官指标的测定

1.3.2.1 蚕豆籽粒百粒质量测定

随机选取100 粒完整蚕豆瓣，用天平测定其总质量。

1.3.2.2 蚕豆籽粒纵径、横径、厚度测定

随机选取20 粒完整蚕豆籽粒，用游标卡尺直接测量其纵径、横径和厚度（3个方向上的最大长度）。

1.3.2.3 水分质量分数测定

根据GB 5009.3—2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》中直接干燥法测定蚕豆水分质量分数。

1.3.2.4 蛋白质量分数测定

根据GB 5009.5—2016《食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定》中凯氏定氮法测定蛋白质量分数。

1.3.2.5 脂肪质量分数测定

根据GB 5009.6—2016《食品安全国家标准 食品中脂肪的测定》中索氏提取法测定脂肪质量分数。

1.3.2.6 淀粉质量分数测定

根据GB 5009.9—2016《食品安全国家标准 食品中淀粉的测定》中酶水解法测定淀粉质量分数。

1.3.2.7 氨基酸态氮质量分数测定

根据GB 5009.235—2016《食品安全国家标准 食品中氨基酸态氮的测定》中酸度计法测定氨基酸态氮质量分数。

1.3.2.8 总酸质量分数测定

根据GB 12456—2021《食品安全国家标准 食品中总酸的测定》中pH计点位滴定法测定总酸质量分数。

1.3.2.9 还原糖质量分数测定

根据周雯君[17]所报道的3,5-二硝基水杨酸法测定还原糖质量分数。

1.3.2.10 质构特性测定

参考田甜等[18]报道的方法进行质构特性测定，取完整甜瓣子于质构仪载物台中心，用圆柱探头（直径5 mm、高度34.80 mm）进行单次挤压实验，压缩百分比为70%，测试速率为100 mm/min。将测试过程中探头检测到的最大力定义为硬度/N。

1.3.2.11 感官评价

参照GB/T 20560—2006《地理标志产品 郫县豆瓣》[19]和唐筱扬等[20]报道的方法，由12 名（男女各6 名）经过感官评定训练的人员组成评价小组，在香气（0～30 分）、滋味（0～30 分）、色泽（0～15 分）、形态（0～15 分）、质地（0～10 分）5个方面对甜瓣子感官品质进行评定。感官评价标准见表2。

表2 甜瓣子的感官评价标准Table 2 Sensory standards for Pixian broad bean paste-meju

1.4 数据处理与分析

描述性统计值以平均值±标准偏差表示（n＝3）；使用SPSS 23.0软件对数据进行标准化和中心化后，再进行系统聚类分析、相关性分析、因子分析和单因素方差分析中的Duncan’s检验进行差异显著性分析（P＜0.05）；采用Origin 9.0软件作图。

2 结果与分析

2.1 蚕豆原料理化特性分析结果

2.1.1 蚕豆原料物理指标分析结果

百粒质量、横径、纵径和厚度等物理指标不仅反映了蚕豆籽粒的外观特征，同时决定了甜瓣子的产品形态。11种蚕豆籽粒的外观特征如图2和表3所示。由表3可知，不同蚕豆籽粒各物理指标总体存在显著性差异（P＜0.05），且相对标准偏差均大于15%，表明品种间外观差异较大。TCX蚕豆具有最大的纵径（2.35 cm）、横径（1.64 cm）和百粒质量（78.47 g），其籽粒最大；其次是CDDB蚕豆籽粒；而YD蚕豆籽粒最小。11种蚕豆籽粒的厚度范围为0.27～0.42 cm，其中YD（0.38 cm）和SCZG（0.42 cm）蚕豆籽粒厚度显著高于其他品种。由此可知，TCX蚕豆籽粒最大，YD和SCZG蚕豆籽粒小且厚，其他蚕豆籽粒大小、厚度均匀适中。

图2 不同品种蚕豆籽粒外观特征Fig. 2 Appearance of different broad bean cultivars

表3 不同品种蚕豆物理指标Table 3 Physical indexes of broad bean from different cultivars

2.1.2 蚕豆原料营养成分分析结果

蚕豆的营养成分是决定其甜瓣子加工适宜性的重要依据，由表4可知，不同品种蚕豆原料的各项营养指标总体存在显著差异（P＜0.05）。11种蚕豆的蛋白质量分数范围为27.35%～36.22%，与Labba等[21]对瑞典栽培的15种蚕豆所测蛋白质量分数（26%～33%）结果接近。但是，本研究中YD和SCZG蚕豆的蛋白质量分数（27.35%、27.94%）显著低于其他蚕豆样品。不同品种蚕豆原料淀粉质量分数范围为47.49%～58.78%，其中除YD蚕豆的淀粉质量分数（58.78%）较高外，其余品种淀粉质量分数与Alghamdi[22]研究结果（42%～47%）接近。脂肪在所有品种蚕豆中含量均较低，质量分数范围为1.22%～2.10%，与Xu等[10]的研究报道结果相似。研究表明，蚕豆原料的营养物质质量分数差异与其遗传特性、生长环境和栽培条件有关[23]。

表4 不同品种蚕豆营养指标Table 4 Nutritional indexes of broad bean from different cultivars

2.1.3 蚕豆原料理化指标相关性分析结果

由图3可知，蚕豆籽粒纵径、横径与百粒质量三者之间呈极显著正相关（r＞0.90）；而厚度与纵径、横径呈显著负相关（r＜-0.60），说明大籽粒蚕豆更加扁平，而小籽粒蚕豆则更饱满圆润。蛋白质量分数与籽粒纵径呈显著正相关（r＝0.70），与横径呈极显著正相关（r＝0.75），与厚度呈极显著负相关（r＝-0.94）；而淀粉质量分数与纵径、横径均呈显著负相关（r＜-0.60）。由此可知，蚕豆籽粒越大，蚕豆蛋白质量分数越高，而淀粉质量分数越低。吕高钊[24]也发现小粒基因型蚕豆籽粒淀粉质量分数高于大粒基因型，而蛋白质量分数反之。

图3 不同品种蚕豆品质指标之间的相关性分析Fig. 3 Correlation analysis between quality indexes of different broad bean cultivars

2.2 甜瓣子品质特性分析结果

2.2.1 甜瓣子基础理化指标分析结果

对11种蚕豆发酵甜瓣子的理化指标进行统计分析，结果如表5所示，pH值、蛋白质量分数和水分质量分数的相对标准偏差均小于10%，品种间差异较小；而总酸、氨基酸态氮、还原糖、脂肪和淀粉质量分数的相对标准偏差均大于10%，表现出较大的品种间变异性。不同品种甜瓣子中总酸质量分数范围为0.65%～1.21%，氨基酸态氮质量分数范围为0.42%～0.64%，还原糖质量分数范围为6.26%～8.61%，其中YD和SCZG甜瓣子的总酸、氨基酸态氮和还原糖质量分数均显著低于其他甜瓣子样品，此外，TCX甜瓣子的还原糖质量分数也相对较低。甜瓣子中脂肪质量分数范围为0.28%～0.59%，质量分数均较低，这与蚕豆原料本身脂肪质量分数较低有关。不同品种甜瓣子中淀粉质量分数范围为7.50%～16.14%，其中YD和SCZG甜瓣子的淀粉质量分数（16.14%、15.62%）显著高于其他样品。值得注意的是，CH系列甜瓣子的各项理化指标间无较大差异，表现出较为相似的品质特征。

表5 不同品种蚕豆加工甜瓣子基础理化指标Table 5 Physicochemical indexes of Pixian broad bean paste-meju from different cultivars

2.2.2 甜瓣子质构特性分析结果

质构特性不仅与甜瓣子的感官品质密切相关，同时也反映了发酵过程中淀粉、蛋白质等大分子物质水解程度[18]。对不同品种蚕豆发酵甜瓣子进行质构测定，结果如图4所示，YD甜瓣子硬度最大（158.07 N），其次是SCZG甜瓣子（103.13 N），这是由于两种蚕豆原料籽粒较厚；此外，淀粉水解程度有限，淀粉含量较高，导致其硬度较大。然而，其余品种蚕豆发酵甜瓣子之间硬度差异较小，硬度在21.99～41.33 N之间，显著低于YD、SCZG甜瓣子硬度（P＜0.05）。虽然郫县豆瓣甜瓣子要求瓣形完整、瓣粒香脆，但是硬度过高可能导致产品口感较差。

图4 不同品种蚕豆发酵甜瓣子的质构特性Fig. 4 Textural properties of Pixian broad bean paste-meju from different cultivars

2.2.3 甜瓣子感官特性分析结果

感官评分可直接反映甜瓣子的品质。由表6可知，不同品种蚕豆发酵制备的甜瓣子在香气、滋味、质地、形态和色泽方面均存在一定差异。整体而言，QY、CDDB和CH系列甜瓣子感官品质较好，整体香味较浓郁，味鲜醇厚，瓣粒完整且酥脆。YD和SCZG甜瓣子感官品质较差，虽然两者瓣形较完整，但质地偏硬，导致口感较差，并且酱香味不足，鲜味较弱，因此在香气、滋味和质地方面评分较低，这与甜瓣子的硬度和氨基酸态氮含量有关[25]。TCX甜瓣子软烂不成形，导致其形态得分较低，这是由于其蚕豆籽粒大且薄，因此在发酵过程中容易破碎而软烂，影响感官品质。

表6 不同品种蚕豆发酵甜瓣子的感官评分Table 6 Sensory scores of Pixian broad bean paste-meju from different cultivars

2.2.4 甜瓣子品质指标相关性分析结果

对甜瓣子基础理化指标、质构指标和感官评分中14 项品质指标进行相关性分析，结果如图5所示。蛋白质量分数与淀粉质量分数、硬度呈极显著负相关（r＜-0.70）；而淀粉质量分数与硬度呈极显著正相关（r＝-0.70）。总酸、氨基酸态氮、还原糖质量分数与蛋白质量分数呈极显著正相关（r＞0.70），而与淀粉质量分数呈极显著负相关（r＜-0.65）。香气、滋味、质地、色泽等感官评分与蛋白质、总酸、氨基酸态氮和还原糖质量分数呈极显著正相关（r＞0.70），表明甜瓣子的色泽及风味形成与蛋白质、总酸、氨基酸态氮和还原糖等密切相关。通过相关性分析可知，甜瓣子各品质指标之间存在着独立的线性相关性。

图5 不同品种蚕豆发酵甜瓣子品质指标的相关性分析Fig. 5 Correlation analysis between quality indexes of Pixian broad bean paste-meju from different cultivars

2.3 甜瓣子品质综合评价模型建立

由2.2.4节相关性分析结果可知，不同品种甜瓣子的品质指标间存在信息重叠，因此需采用因子分析对数据进行降维和综合评价[26]。对甜瓣子14 项品质指标数据进行Z-标准化后进行因子分析。基于主因子特征值大于1的原则[27]，提取前3个主因子，累计方差贡献率达90.410%（表7），表明前3个主因子贡献了甜瓣子品质指标的绝大部分信息。

表7 因子分析特征值及贡献率Table 7 Eigenvalues and contribution rates to total variance of first three principal components

表8为经最大方差法旋转后的主因子荷载分布，载荷绝对值越大，对该因子的影响越强[28]。第一主因子（F1）的方差贡献率为58.696%，以蛋白质量分数、淀粉质量分数、总酸质量分数、氨基酸态氮质量分数、还原糖质量分数、硬度、香气评分、滋味评分、质地评分、色泽评分影响为主；第二主因子（F2）的方差贡献率为22.035%，以水分质量分数和形态评分影响为主；第三主因子（F3）的方差贡献率为9.679%，主要以脂肪质量分数影响为主。由此，将甜瓣子14 项品质指标归纳为3个更具代表性的主因子。根据表8的特征向量值构建3个主因子的函数表达式[29]，如式（1）～（3）所示。

以每个主因子对应的方差贡献率与累计方差贡献率的比值作为权重进行加权求和[29]，建立综合得分（F）数学模型，如公式（4）所示。

表8 前3个主因子的特征向量与载荷矩阵Table 8 Eigenvector and loading matrix of first three principal components

综合得分越高说明甜瓣子品质越佳，按式（4）计算不同品种甜瓣子品质综合得分，并根据综合得分进行排序，结果如表9所示。CH19甜瓣子综合得分最高，达到0.619，产品品质较优；YD、SCZG甜瓣子综合得分较低，分别为-1.315、-1.392，产品品质较差；其余品种品质居中。

表9 不同品种蚕豆制备甜瓣子综合品质评价得分Table 9 Comprehensive scores of Pixian broad bean paste-meju from different cultivars

2.4 甜瓣子品质指标聚类分析结果

采用欧氏距离和Ward法对不同品种甜瓣子的14 项品质指标进行系统聚类分析[30]，由图6可知，当欧氏距离为5时，能够将11个品种甜瓣子划分为3 类，并依据综合得分越大越好，将甜瓣子品质分为优良、中等和差3 类，与之对应的蚕豆原料同样被划分为适宜加工、基本适宜加工和不适宜加工3 类。第I类为品质良好的甜瓣子，包括QY、CDDB和CH系列甜瓣子，此类甜瓣子的综合得分范围为0.187～0.619，产品各项品质指标均较好，对应品种蚕豆适宜甜瓣子加工。第II类为品质中等的甜瓣子，仅包括TCX甜瓣子，综合得分为-0.056，表明TCX品种蚕豆基本适宜甜瓣子加工。第III类为品质较差的甜瓣子，包括YD和SCZG甜瓣子，综合得分较低，该类甜瓣子总酸、氨基酸态氮、还原糖和蛋白质量分数较低，而淀粉质量分数和硬度较高，故不适宜甜瓣子加工。

图6 不同品种蚕豆制备甜瓣子的品质指标系统聚类分析树状图Fig. 6 Dendrogram obtained from systematic clustering analysis of Pixian broad bean paste-meju from different cultivars

2.5 蚕豆品种与甜瓣子品质的关联性分析结果

将蚕豆原料指标与甜瓣子品质指标进行相关性分析，结果如图7所示，蚕豆蛋白质量分数与甜瓣子蛋白、总酸、氨基酸态氮质量分数以及滋味、质地、色泽评分均呈极显著正相关（r＞0.70），而与甜瓣子淀粉质量分数呈显著负相关（r＝-0.68），与硬度呈极显著负相关（r＝-0.84）。蚕豆淀粉质量分数与甜瓣子淀粉质量分数、硬度呈显著正相关（r＞0.65），与甜瓣子氨基酸态氮质量分数呈极显著负相关（r＝-0.77）。此外，有研究表明原料外观特性与其加工品质量之间也存在一定的关联性[31]。蚕豆百粒质量与甜瓣子氨基酸态氮质量分数呈显著正相关（r＝0.62）；蚕豆纵径、横径与甜瓣子氨基酸态氮质量分数呈极显著正相关（r＞0.80），与淀粉质量分数、硬度呈极显著负相关（r＜-0.70）；蚕豆厚度与甜瓣子硬度呈极显著正相关（r＝0.77）。结合2.4节聚类分析结果，综合营养、感官品质等方面考虑，认为加工优质甜瓣子的蚕豆原料应具有高蛋白质、低淀粉和瓣粒大小适中的特性。

图7 甜瓣子与蚕豆原料的品质指标相关性分析Fig. 7 Correlation analysis of quality indexes between raw and Pixian broad bean paste-meju

3 结 论

本研究结果表明，不同品种蚕豆及其发酵甜瓣子的各项品质指标总体存在显著性差异（P＜0.05），且蚕豆品种对甜瓣子品质具有显著影响。其中，TCX蚕豆籽粒偏大；而YD和SCZG蚕豆籽偏小，且蛋白质量分数低、淀粉质量分数高。通过相关性分析结果发现，蚕豆原料的物理指标与营养成分之间存在一定关联性，蚕豆籽粒越大，蛋白质量分数越高，淀粉质量分数越低。11种蚕豆制备的甜瓣子在总酸、氨基酸态氮、还原糖、脂肪、淀粉质量分数和硬度等理化指标方面表现出较大的品种间变异性，尤其是YD和SCZG甜瓣子总酸、氨基酸态氮和还原糖质量分数均显著低于其他品种甜瓣子；而淀粉质量分数和硬度则相对较高。感官评价结果显示，QY、CDDB和CH系列甜瓣子品质较好，YD和SCZG甜瓣子品质整体较差，其次是TCX甜瓣子。

通过因子分析法进一步构建综合评价数学模型，将甜瓣子14 项指标转化为一组具有代表性的综合评价得分，可较好地反映甜瓣子品质的综合信息。通过聚类分析法对11个蚕豆品种的甜瓣子综合得分进行初步聚类，筛选出QY、CDDB和CH系列品种蚕豆适宜甜瓣子加工，TCX品种蚕豆基本适宜甜瓣子加工，YD和SCZG品种蚕豆不适宜甜瓣子加工。通过蚕豆品种与甜瓣子品质之间相关性分析发现，加工优质甜瓣子的蚕豆原料应具备高蛋白质、低淀粉和瓣粒大小适中的特性。本研究可为郫县豆瓣甜瓣子品质综合评价、专用蚕豆品种筛选提供参考。