曲霉豆豉和毛霉豆豉理化指标和风味物质差异分析

刘迎涛,余玲,廖柯,唐扬,林曼,胡陆军*,王佐军

(1.成都太和坊酿造有限公司,成都 610501;2.四川轻化工大学 生物工程学院, 四川 宜宾 644000;3.四川大学 轻工科学与工程学院,成都 610065)

豆豉是一种传统的发酵食品,以黄豆或黑豆为主要原料,利用微生物中各种酶降解大豆以及辅料中的蛋白质、淀粉等物质,酶解后的产物经过一系列复杂的生化反应生成特征风味物质[1]。根据发酵微生物种类的不同可将豆豉分为四类,即毛霉型豆豉(如太和豆豉)、曲霉型豆豉(如浏阳豆豉)、根霉型豆豉(如印度豆豉)和细菌型豆豉(如日本纳豆)[2]。曲霉豆豉起源最早、分布最广,以浏阳豆豉和阳江豆豉为主要代表,毛霉豆豉是我国西南地区的特产,以永川豆豉和潼川豆豉为主要代表,两类豆豉分布于我国大部分地域,具有代表性,有很大的研究价值。曲霉豆豉和毛霉豆豉在发酵过程中会产生多种对人体有益的成分,如微生物代谢产生β-葡萄糖苷酶,该酶将糖苷异黄酮转化为发酵豆制品中具有更高生物活性的苷元,此外,还包括多肽、酚酸、脂肪酸、维生素、类黄酮、矿物质和有机酸等[3]。因此,其具有降血压、抗氧化、降血糖、潜在的抗癌、抗肥胖、抗胆固醇、抗炎、神经保护以及抗抑郁[4-5]等功效。

目前对豆豉的研究集中在单一品种或同类豆豉上。李浩[6]通过对单一品种曲霉豆豉微生物与风味物质的关联分析阐明豆豉风味形成的原因;周旭等[7]探究不同制曲工艺对永川豆豉品质的影响;邹强等[8]通过顶空固相微萃取对两种毛霉豆豉的风味物质进行分析并优化其工艺。也有关于毛霉豆豉和曲霉豆豉在风味物质方面差异研究的报道。汤启成等[9]采用顶空固相微萃取和气质联用的方法对同一来源的毛霉豆豉和曲霉豆豉中的风味物质进行了分析。但是目前还没有针对不同来源毛霉豆豉和曲霉豆豉进行系统性对比研究的报道。

本研究选取曲霉豆豉和毛霉豆豉为研究对象,对其水分、pH、还原糖、亚硝酸盐、风味物质以及感官评分进行分析,不仅系统探究了两种发酵豆豉之间的差异,而且研究了不同来源同类豆豉之间的差异,以期为豆豉差异化系统研究及其品质调控提供借鉴。

1 材料与方法

1.1 实验材料

1.1.1 样品

曲霉豆豉1号、2号和3号样品分别为香豆豉、米香豆豉和阳江豆豉,其中,样品1和样品2采自成都太和坊酿造有限公司,样品3为市售。毛霉豆豉1号、2号和3号样品分别为毛霉豆豉、永川豆豉和潼川豆豉,其中,样品1采自成都太和坊酿造有限公司,样品2和样品3为市售。

1.1.2 试剂

无水葡萄糖、乙醇、氢氧化钠、酚酞、硼酸钠:成都市科隆化学品有限公司;3,5-二硝基水杨酸(3,5-dinitrosalicylic acid,DNS):厦门海标科技有限公司;亚铁氰化钾:天津市恒兴化学试剂制造有限公司;乙酸锌:天津市津东天正精细化学试剂厂;对氨基苯磺酸:福晨(天津)化学试剂有限公司;盐酸萘乙二胺:厦门安永博科技有限公司;亚硝酸盐标准品、环己酮标准品:上海阿拉丁生化科技股份有限公司。

1.2 实验设备

PC-16A水分测定仪 上海浦春计量仪器有限公司;PHS-10酸度计 成都世纪方舟科技有限公司;UV-1900I型紫外可见光分光光度计 岛津仪器(苏州)有限公司;TSQ 8000气相色谱-质谱联用仪 美国Thermo Fisher Scientific公司。

1.3 实验方法

1.3.1 水分含量的测定

采用全自动水分测定仪测定各样品的水分含量[10],每种样品测定3次,结果取平均值。

1.3.2 pH的测定

pH值采用pH计进行测定,将4 g处理后的样品(过40目筛)与10 mL蒸馏水(质量和体积比)均质,以4 000 r/min离心15 min(4 ℃),使用pH计测量上清液的pH值[11]。每种样品处理并测定3次,结果取平均值。

1.3.3 还原糖含量的测定

还原糖含量的测定采用DNS法,参照索化夷等[12]关于还原糖的测定方法,平行测定3次,结果取平均值,标准曲线方程y=0.543 3x+0.011 3(R2=0.999)。

1.3.4 亚硝酸盐含量的测定

采用盐酸萘乙二胺法[13],参照GB 5009.33—2016中亚硝酸盐含量的测定方法,平行测定3次,结果取平均值,标准曲线方程y=0.022 9x-0.000 8(R2=0.999)。

1.3.5 风味物质的测定

采用顶空固相微萃取(headspace solid-phase microextraction,

HS-SPME)和气相色谱-质谱(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)联用进行测定,采用Zhang等[14]的方法,略作改动。

色谱条件:采用SH-Rxi-5Sil MS色谱柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm),进样口温度250 ℃;恒流模式,以氦气为载气(99.999%),流速1.0 mL/min,进样量1 μL;进样方式:不分流进样;程序升温:40 ℃保持1 min,以5 ℃/min升至85 ℃,以7 ℃/min升至220 ℃,保持5 min。

质谱条件:溶剂延迟时间5.8 min;质量扫描范围(m/z)30～550;传输线温度280 ℃,检测器温度260 ℃;离子源:EI源。

1.3.6 感官评价

将样品进行编号,邀请10名经过培训的同学组成感官评定小组,按照感官评分标准进行评分(见表1),感官评分参照吴枚枚[15]的测定方法。

1.4 数据处理

利用IBM SPSS Statistics 26.0进行数据分析,采用单因素方差分析(one-way ANOVA)和Duncan法进行差异分析,P<0.05表示样本间差异显著,利用Origin 2022绘图。

2 结果与分析

2.1 不同豆豉水分含量比较分析

6个豆豉样品水分含量见图1。

图1 不同豆豉样品水分含量差异Fig.1 Water content difference of different samples of Douchi

毛霉豆豉(毛霉1、毛霉2、毛霉3)和曲霉豆豉(曲霉1、曲霉2、曲霉3)水分含量整体差异不显著。在曲霉豆豉样品中,3款豆豉水分含量差异显著,其中,2号样品水分含量最高,为36%;3号样品水分含量最低,为25%。3款毛霉豆豉水分含量差异显著,其中,3号样品水分含量最高,为38%;1号样品水分含量最低,为29%。总体来说,毛霉豆豉的水分含量略大于曲霉豆豉,豆豉水分含量的差异与发酵过程中微生物生长代谢以及自然蒸发有关[16]。

2.2 不同豆豉pH比较分析

由图2可知,曲霉豆豉和毛霉豆豉发酵后pH都维持在 4～5之间,这与Zhang等[17]、赵文鹏等[18]的研究结果一致。曲霉豆豉的pH略高于毛霉豆豉,但毛霉豆豉(毛霉1、毛霉2、毛霉3)和曲霉豆豉(曲霉1、曲霉2、曲霉3)同类豆豉之间pH差异不显著。在曲霉豆豉中,2号样品的pH值明显低于1号和3号样品,而毛霉豆豉中1号样品的pH值明显低于2号和3号样品。

图2 不同豆豉样品pH差异Fig.2 pH value difference of different samples of Douchi

2.3 不同豆豉还原糖含量比较分析

由图3可知,毛霉豆豉(毛霉1、毛霉2、毛霉3)和曲霉豆豉(曲霉1、曲霉2、曲霉3)还原糖含量整体无显著差异。不同曲霉豆豉样品间存在显著差异,其中,曲霉1还原糖含量最高,为3.3%;曲霉3还原糖含量最低,为1.4%。在毛霉豆豉中,毛霉1还原糖含量最高,为2.9%;毛霉2和毛霉3还原糖含量无显著性差异。总体来说,曲霉豆豉的还原糖含量高于毛霉豆豉。豆豉中还原糖含量的差异与微生物产生的淀粉酶多少以及淀粉酶酶活力有关,因为淀粉酶能将大豆中的淀粉水解从而生成还原糖[16],由此可见,曲霉1和毛霉1的微生物产生的酶系活跃,还原糖转化率高。

图3 不同豆豉样品还原糖含量差异Fig.3 Reducing sugar content difference of different samples of Douchi

2.4 不同豆豉亚硝酸盐含量比较分析

由图4可知,毛霉豆豉(毛霉1、毛霉2、毛霉3)和曲霉豆豉(曲霉1、曲霉2、曲霉3)亚硝酸盐含量整体差异不显著。在曲霉豆豉中,3号样品亚硝酸盐含量明显高于1号和2号样品;毛霉豆豉中亚硝酸盐含量存在显著性差异,其中,2号样品亚硝酸盐含量最低。由GB 2762—2022 对酱腌菜中亚硝酸盐含量的要求≤20 mg/kg可知,6款豆豉均符合国家标准。

图4 不同豆豉样品亚硝酸盐含量差异Fig.4 Nitrite content difference of different samples of Douchi

2.5 不同豆豉风味物质比较分析

采用顶空-固相微萃取(HS-SPME)和气相色谱-质谱(GC-MS)联用仪对不同豆豉样品的挥发性成分进行测定,样品中主要含有酸类、醇类、醛类、酮类、酯类以及杂环类等物质,这与赵文鹏[18]和Wang等[19]的研究结果基本一致。由表2可知,曲霉豆豉风味成分种类高于毛霉豆豉,且曲霉1含挥发性成分种类最多(57种),曲霉2的风味物质总量最多(224 195.8 μg/mL),而在毛霉豆豉中,毛霉3种类最多(44种),毛霉1的风味物质总量最多(163 623.2 μg/mL),毛霉2种类最少(38种)。由图5可知,各豆豉样品的主要挥发性物质为酯类,且曲霉豆豉的酯类物质大于毛霉豆豉。在曲霉豆豉中,1号样品酯类种类最多,为21种,3号样品种类最少;而不同毛霉豆豉样品之间酯类物质差异不大,1号样品酯类种类最多,为13种。由表2可知,在酸类物质含量方面,在曲霉豆豉中,曲霉1(8 531.7 μg/mL)>曲霉2(3 116.1 μg/mL)>曲霉3(1 753.8 μg/mL),而在毛霉豆豉中,毛霉3(7 586.3 μg/mL)>毛霉2(2 810.3 μg/mL)>毛霉1(2 130.5 μg/mL)。在醇类物质含量方面,曲霉豆豉大于毛霉豆豉,在曲霉豆豉中,曲霉2(58 844.2 μg/mL)>曲霉3(26 733.1 μg/mL)>曲霉1(9 758.6 μg/mL),而在毛霉豆豉中,毛霉3(27 586.8 μg/mL)>毛霉1(26 308.8 μg/mL)>毛霉2(9 715.1 μg/mL)。在醛酮类物质含量方面,毛霉豆豉含量大于曲霉豆豉含量,具体来说,在曲霉豆豉中,曲霉2(40 138.8 μg/mL)>曲霉1(10 066.7 μg/mL)>曲霉3(4 264.5 μg/mL),而在毛霉豆豉中,毛霉3(34 584.7 μg/mL)>毛霉1(11 928.5 μg/mL)>毛霉2(9 464.3 μg/mL)。在酯类物质含量方面,毛霉豆豉大于曲霉型豆豉,具体来说,在曲霉豆豉中,曲霉2(65 127.0 μg/mL)>曲霉1(43 782.8 μg/mL)>曲霉3(3 758.1 μg/mL),而在毛霉豆豉中,毛霉1(80 888.8 μg/mL)>毛霉2(25 144.3 μg/mL)>毛霉3(22 783.5 μg/mL)。在其他物质含量方面,曲霉豆豉含量大于毛霉豆豉,在曲霉豆豉中,曲霉2(56 969.7 μg/mL)>曲霉1(30 773.3 μg/mL)>曲霉3(18 972.3 μg/mL),而在毛霉豆豉中,毛霉1(42 366.7 μg/mL)>毛霉3(40 111.6 μg/mL)>毛霉2(14 146.8 μg/mL)。

图5 挥发性物质种数Fig.5 Numbers of volatile substances

表2 不同豆豉样品风味物质比较Table 2 Comparison of flavor substances in different samples of Douchi

对风味物质共有成分进行分析,由图6可知有18种物质在所有样品中共同检出,曲霉豆豉的共有物质含量多于毛霉豆豉,曲霉2>曲霉1>曲霉3,毛霉3>毛霉1>毛霉2。酸类物质大多具有刺激性气味,其中己酸和乙酸是主要的挥发性成分,提供强烈刺激气味[19];醇类物质多是由微生物对糖类物质的发酵代谢转变而来,醇类物质中1-辛烯-3-醇提供蘑菇香气,是豆腥味的主要来源;醛类物质的阈值较低,对豆豉风味贡献较大[20],酮类化合物一般由不饱和脂肪酸和氨基酸降解产生,表现出花果香[21],其中苯甲醛具有杏仁香气,为豆豉提供酱香、咸香风味[22],4-甲基-2-苯基-2-戊烯醛具有巧克力香和可可香[23];大多数酯类能产生使人心情愉悦的香气物质,能够赋予豆豉花果香[24],其中苯乙酸乙酯具有浓烈而甜的蜂蜜香,棕榈酸乙酯呈微弱的蜡香和奶油香;其他物质中二甲基三硫呈现薄荷香,2-乙酰基吡咯带有巧克力味[23]。

图6 不同豆豉样品共有成分分析Fig.6 Analysis of common components in different samples of Douchi

由表2可知,3-甲基戊酸、4-甲基戊酸、L-羟基脯氨酸、棕榈酸、己烯醛、戊酸乙酯、巴豆酸乙酯、庚酸乙酯、丁二酸二乙酯、月桂酸乙酯、十六酸乙酯、十六烷酸乙酯、(Z,Z,Z)-9,12,15-十八烷三烯酸乙酯、二甲基二硫、左旋-β-蒎烯为曲霉1的特有风味物质;庚酸乙酯、己酸丁酯、丁酸己酯、琥珀酸二乙酯、油酸乙酯为曲霉2的特有风味物质;3,6,9,12,15-五氮杂十九烷-1-醇、2-甲基嘧啶、4-乙基苯酚为曲霉3的特有风味物质;1,3,3-三甲基-二环[2.2.1]庚-2-酮、庚酸-3-甲丁酯、乙酸乙酯、2-甲基戊基醋酸酯、乙酸香叶酯、2-氨基苯甲酸-3,7-二甲基-1,6-辛二烯-3-醇酯、α-萜品烯、皮蝇磷、2-异丁基-3-甲基吡嗪为毛霉1的特有风味物质;异丁酸、壬醛、丁二酸二丙酯、2-乙基丁酸烯丙酯、乙酸糠酯、丁酸-1-乙烯基-1,5-二甲基-4-己烯基酯为毛霉2的特有风味物质;异戊酸、异己酸、异辛硫醇、5-甲基呋喃醛、3-辛酮、八(乙二醇)-(十二烷基)醚为毛霉3的特有风味物质。从样品的所有风味物质来看,这与张世仙等[25]和李婷婷等[26]的研究基本相符,这些差异是由于样品来源以及品类的不同。

2.6 不同豆豉样品感官评价

由图7可知,曲霉豆豉(曲霉1、曲霉2、曲霉3)和毛霉豆豉(毛霉1、毛霉2、毛霉3)感官评分差异显著,曲霉豆豉的感官评分优于毛霉豆豉。在曲霉豆豉中,曲霉2的感官评分最高,为90分,且曲霉2和另外两种曲霉豆豉相比差异显著;在毛霉豆豉中,毛霉1的感官评分最高,为85分,且与另外两个毛霉豆豉样品有显著差异。

图7 不同豆豉样品感官评分比较Fig.7 Comparison of sensory scores of different samples of Douchi

3 结论

本研究以曲霉豆豉和毛霉豆豉为研究对象,对曲霉豆豉和毛霉豆豉的基础理化指标和风味物质进行测定,同时对样品进行感官评价。曲霉豆豉和毛霉豆豉在水分含量、pH、还原糖含量方面无显著性差异。在亚硝酸盐含量方面,曲霉豆豉亚硝酸盐含量高于毛霉豆豉,但含量均符合国家安全标准。风味物质测定结果显示,曲霉豆豉挥发性物质种类和含量显著高于毛霉豆豉,且有18种物质在所有样品中共同检出,具体来说,在曲霉豆豉中,曲霉豆豉1风味物质种类最多,曲霉豆豉2风味物质含量最高;而在毛霉豆豉中,毛霉豆豉3风味物质种类最多,毛霉豆豉1风味物质含量最高。在感官评价方面,曲霉豆豉和毛霉豆豉评分差异显著,曲霉豆豉优于毛霉豆豉,且曲霉豆豉2感官评分最高,而毛霉豆豉1感官评分最高。本研究对曲霉豆豉和毛霉豆豉的基础理化指标、风味物质以及感官评价进行了系统分析,但导致不同类型豆豉特征风味等方面的差异还有待进一步研究。