小麦面筋蛋白对甜面酱品质的影响研究

李翠翠,郝莉花,张丽,程爽,罗建成

(1.南阳理工学院河南省工业微生物资源与发酵技术重点实验室,河南 南阳 473000;2.南阳理工学院 张仲景康养与食品学院,河南 南阳 473000;3.河南省产品质量监督检验院,郑州 450047)

甜面酱作为我国传统调味品之一,是在吸水熟化后的小麦粉中加入米曲霉等微生物发酵酿制而成[1-2],咸中带甜、酱香浓郁,适宜佐餐和烹饪,深受大众喜爱。传统方式生产甜面酱主要是利用自然菌种制曲发酵,耗时长且质量不稳定[3],因此,目前多采用工业化方式生产甜面酱,如在小麦粉中接种纯种沪酿3.042米曲霉制曲后保温发酵而成,周期短、安全性高,但鲜味、香气和色泽不及天然发酵的甜面酱。为了解决这一问题,王沛[4]在小麦特一粉中添加适量黄豆粉,显著提升了成品面酱中的氨基酸态氮含量和有机酸种类,若直接添加蛋白质含量更高的大豆分离蛋白粉,甜面酱的风味物质和感官得分更突出[5]。周琳[6]在面糕曲制备阶段加入大豆粉、黑米粉制备的米曲霉面糕曲的糖化酶活力和中性蛋白酶活力分别为953,215 U/g干基,并据此研发出浓香型甜面酱;而将保温发酵后的甜面酱与黄豆酱等比例混合进行二次发酵,可得到兼具两种面酱风味的新型甜面酱[7]。可见,若要改善甜面酱的鲜味、香气等品质,可从提高原料中蛋白质含量以产生更多鲜味氨基酸、促进美拉德反应以赋予面酱更多风味物质和色泽等方面入手。

小麦面筋蛋白是小麦淀粉加工的主要副产物,我国年产量约为1×105吨,具有蛋白质含量高(约为80%左右)、营养丰富、廉价易得等优点[8-9]。然而,它因缺乏赖氨酸等必需氨基酸而属于非优质蛋白,较低的溶解度致使其加工、应用和转化困难[10-11],小麦面筋蛋白在我国食品工业中的应用研究尚在初级阶段,将其应用在甜面酱领域鲜见报道。因此,本研究拟以小麦粉和面筋蛋白粉为原料,采用低盐固态发酵法制备甜面酱,依据糖化酶和蛋白酶活力确定大曲制备的最佳时间,同时研究甜面酱理化指标的变化,确定小麦面筋蛋白的合适添加量,并评价甜面酱的挥发性风味成分和感官品质。本研究为传统甜面酱品质提升提供了理论依据,也为小麦面筋蛋白的应用开拓了新思路。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

小麦粉:想念食品股份有限公司;小麦面筋蛋白:卫辉康迪粉业公司;沪酿3.042米曲霉:河南曲高生物制品厂;色谱分析所用试剂为色谱纯,其他试剂均为分析纯。

1.2 主要仪器与设备

QP2010气相色谱-质谱联用仪 日本岛津公司;50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取头、手动进样器 美国Supelco公司;LHS150HC-I恒温恒湿培养箱 上海一恒科技有限公司;BXM30R立式压力蒸汽灭菌锅 上海博迅医疗生物仪器股份有限公司;HH-4电子恒温水浴锅 江苏金怡仪器科技有限公司;UV-9000S紫外可见分光光度计 西安精大检测设备有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 大曲的制备

设定小麦面筋蛋白添加量(以占小麦粉的质量比计算)分别为0%、5%、10%、15%、20%、25%,将小麦面筋蛋白和小麦粉混匀后按1∶1的质量比加入无菌水并搅拌为均匀的糊状,于121 ℃下灭菌20 min。

将灭菌的面糊冷却到40 ℃以下,按原料总质量的0.3%添加种曲,充分混合物料后覆盖无菌纱布,置于32 ℃条件下培养12～15 h左右,即可进行第一次翻曲,继续培养6～8 h,进行第二次翻曲,重复上述操作,待曲料松软,表面有黄绿色孢子,内部有大量菌丝,有明显的曲香味即可收曲备用,整个过程持续36～50 h。

1.3.2 大曲酶活力的测定

大曲的蛋白酶活力采用紫外吸收法测定[12],大曲的糖化酶活力依据3,5-二硝基水杨酸(DNS)法测定[13]。

1.3.3 甜面酱的制备

以与原料质量相等的14度醅盐水(40 ℃)拌入大曲中,置于相对湿度为65%、温度为42 ℃的条件下进行为期10 d的前期发酵,而后在相对湿度为65%、温度为30 ℃的条件下进行为期20 d的低温发酵。

1.3.4 常规理化指标的测定

1.3.4.1 样液的制备

取适量酱醪加微量去离子水搅拌均匀,于3 000～4 000 r/min转速下离心15 min,取上清液5 mL并定容至50 mL,得到10%的待测液,备用。

1.3.4.2 常规理化指标的测定

水分含量(%)根据《食品安全国家标准 食品中水分的测定》(GB 5009.3—2016)中直接干燥法测定;氨基酸态氮含量(以葡萄糖计,g/100 g)依据甲醛法测定[14];还原糖含量(以氮计,g/100 g)依据DNS法测定;总酸含量(g/100 g)依据《食品安全国家标准 食品中总酸的测定》(GB 12456—2021)中pH电位滴定法测定。

1.3.5 挥发性风味成分的分析

依据顶空固相微萃取技术提取挥发性风味成分,采用气相色谱-质谱(GC-MS)联用技术检测挥发性风味成分,根据NIST 05标准谱库确定组分名称,通过色谱峰面积归一化法确定组分的百分含量,具体分析条件参考左勇等[15]的方法。

1.3.6 甜面酱的感官评价

参考唐梓尧等[16]的方法并略作改动,感官评定小组由12名(6男6女)专业人员组成,通过评价甜面酱的体态、香气、滋味和色泽,得出综合感官评分,满分100分,具体评分标准见表1。

表1 甜面酱的感官评分标准

2 结果与分析

2.1 最佳制曲时间的确定

大曲酶活力的好坏直接决定物料的水解程度,是影响酱醪品质的关键[17]。因此,为了得到最佳的制曲时间,分别在制曲的30,36,42,48,54 h时取样测定大曲的糖化酶活力和蛋白酶活力,结果见图1和图2。

图1 大曲糖化酶活力的变化

图2 大曲蛋白酶活力的变化

由图1和图2可知,两种酶的活力均随着制曲时间的延长而增大,达到各自峰值后酶活开始下降,这可能是制曲时间过长,杂菌开始滋生,抑制了米曲霉的繁殖,降低了其糖化酶和蛋白酶的活力[18]。其中,面筋蛋白添加量为0%和5%的大曲糖化酶活力在48 h时达到峰值,其余4种大曲的糖化酶活力在42 h时达到峰值;面筋蛋白添加量为20%的大曲蛋白酶活力在42 h时达到峰值,其余5种大曲的蛋白酶活力尽管在42 h时未达到峰值,但增幅极小。由于甜面酱的主要原料是碳水化合物,需要更高的糖化酶活力,制曲时间也应在保证品质的前提下尽量缩短以提高生产效率。因此,确定最佳的制曲时间为42 h。在这一时间点上,15%的面筋蛋白添加量所制大曲的糖化酶活力达到1 104 U/g干基,蛋白酶活力为530 U/g干基,酶活表现优越。

2.2 面筋蛋白合适添加量的确定

我国尚无甜面酱的国家标准,目前公认的甜面酱标准为行业标准《甜面酱》(SB/T 10296—2009),该标准规定甜面酱的水分≤55.0 g/100 g,氨基酸态氮≥0.3 g/100 g,还原糖≥20.0 g/100 g。本研究中6种甜面酱的常规理化指标见表2。水分含量变化范围为47.50%～50.63%,甜面酱呈均匀的半固体,符合标准要求;当面筋蛋白添加量超过20%时,还原糖含量较低,不符合标准的要求;各样品氨基酸态氮含量均高于标准值,通常,蛋白质的水解和微生物的代谢均会被蛋白质的肽键断裂,生成氨基酸,从而提高氨基酸态氮含量[19],故随着面筋蛋白添加量的增加,甜面酱的氨基酸态氮含量增加;总酸含量同样随着面筋蛋白添加量的增加而增加,这是因为更多的蛋白质经过中性蛋白酶的水解作用,能产生更多含羰基的氨基酸和多肽,从而解离出更多的氢离子。

表2 甜面酱的常规理化指标

由表2可知,当面筋蛋白添加量为15%左右时,甜面酱的各理化指标均表现良好,同时考虑到制曲阶段的酶活大小,最终确定面筋蛋白的合适添加量为15%。后续以不添加面筋蛋白的甜面酱为空白对照,以添加15%面筋蛋白的甜面酱为试验组,探究面筋蛋白对甜面酱挥发性风味成分和感官品质的影响。

2.3 甜面酱的挥发性风味成分分析

甜面酱挥发性风味物质的GC-MS检测结果见表3。两种甜面酱共检测出70种挥发性风味成分,种类数和相对含量排名前三的分别是酯类、醛类和醇类,而与其发酵工艺类似的黄豆酱的风味成分则以酸类、醇类、醛类为主[20],这是因为甜面酱的原料是富含淀粉(约80%)的面粉,大量的碳水化合物在米曲霉的作用下能产生更多的酯类、醛类和醇类物质,而黄豆蛋白质(约40%)和脂肪含量(约18%)均较高,发酵过程中主要发生蛋白质和氨基酸的水解作用,产生更多的酸类物质,同时,酸类物质与醇类、酯类发生一系列转化反应,形成特有的黄豆酱风味。

表3 GC-MS技术对甜面酱挥发性风味物质的检测结果

两种甜面酱的酯类物质主要是乙酯,试验组的棕榈酸乙酯(呈奶油香气)、亚油酸乙酯(呈奶油香气)和十八烯酸乙酯(呈脂肪香气)占主体,空白组的壬酸乙酯、棕榈酸乙酯、十八烯酸乙酯和亚油酸乙酯(呈脂肪酸臭气)占主体;酸类物质含量最高的是棕榈酸,试验组不含肉豆蔻酸和苯甲酸,空白组中未检测出亚油酸;醛类物质通常呈刺激性气味,两种甜面酱的醛类物质种类和相对含量差别不大,含量较高的均为苯乙醛、可卡醛和5-甲基-2-苯基-2-己烯醛;两种甜面酱的醇类物质均为6种,但试验组以糠醇和苯乙醇为主,空白组以糠醇和三甲基-2-环己烯-1-醇为主,这类物质主要通过酵母的代谢反应产生,可进一步转化为酯类,有一定的醇香味;尽管酮类、酚类、烷烃类和其他成分的种类及相对含量较少,却是甜面酱风味中不可缺少的元素,如酚类多具有特殊的芳香,香树烯呈清雅的花香气味,长叶烯兼有松木香和果香。

空白组和试验组的甜面酱挥发性风味成分种类和相对含量见图3。

图3 甜面酱挥发性风味成分种类和相对含量

空白组检测出的挥发性风味成分共51种,包括酯类18种、酸类4种、醛类10种、醇类6种、酮类2种、酚类1种、烷烃类2种、其他类8种;试验组检测出的挥发性风味成分共55种,包括酯类21种、酸类3种、醛类11种、醇类6种、酮类2种、酚类2种、烷烃类1种、其他类9种。两种甜面酱的挥发性风味成分均以酯类、醛类、醇类为主,这3类物质占总挥发性成分的70%左右,是甜面酱香气的主要构成组分。试验组比空白组多了5种挥发性成分,可见,面筋蛋白的添加有利于甜面酱香气的提升。

2.4 甜面酱的感官得分

由图4可知,两种甜面酱的体态和色泽得分相当,试验组的香气和滋味分值略高于空白组,最终,试验组的综合得分为91分,空白组的综合得分为86分,这与甜面酱挥发性风味物质的研究结果一致。可见,添加15%面筋蛋白的甜面酱品质更佳。

图4 甜面酱的感官得分

3 结论

本研究将小麦面筋蛋白加入小麦粉中,采用低盐固态发酵法制备甜面酱,依据大曲糖化酶和蛋白酶活力、甜面酱理化指标的变化,确定面筋蛋白的合适添加量,并评价甜面酱的挥发性风味成分和感官品质。研究发现,在制曲时间为42 h时两种酶活力较高;当面筋蛋白添加量为15%时,甜面酱的水分、氨基酸态氮、还原糖、总酸指标均表现良好,挥发性风味物质高达55种,以酯类、醛类和醇类为主,百分含量较高的是酯类、醛类和醇类,同时还有多种酸类、酮类、酚类、烷烃类等;甜面酱的体态、香气、滋味和色泽良好,综合感官评分为91分。本研究为传统甜面酱品质提升提供了理论依据,也为小麦面筋蛋白的应用开拓了新思路。