魏艷麗,魯 緋*,李 軍,許新軍,李 霄

(1.北京市營養(yǎng)源研究所,北京 100069;2.河北保定槐茂有限公司,河北 保定 071000)

甜面醬是中國北方地區(qū)的傳統(tǒng)發(fā)酵醬之一,以小麥粉為主要原料,采用米曲霉(Aspergillusoryzae)制曲經天然或保溫發(fā)酵而制成。優(yōu)質甜面醬呈黃褐色或紅褐色的半固體狀,其滋味咸中帶甜,味道鮮美,并帶有醬香和酯香氣味[1]。主要用于佐餐調味,適用于烹飪醬燒和醬爆菜、制作醬腌菜,還可蘸食烤鴨、大蔥和黃瓜等菜品。甜面醬不僅可以豐富菜肴營養(yǎng),增加菜肴可食性,而且具有開胃助食的功效。由于甜面醬傳統(tǒng)釀造工藝中米曲霉等微生物發(fā)酵的復雜性和獨特性,形成的風味物質種類繁多,這就造成其風味特性的差異,繼而影響產品品質[1-4]。迄今為止,我國商業(yè)行業(yè)標準SB/T 10296—2009《甜面醬》對甜面醬產品質量的要求非常有限,僅規(guī)定了感官特性和包括水分、食鹽、氨基酸態(tài)氮和還原糖含量4項理化指標,并沒有針對具體風味物質的明確要求,這對甜面醬產品的質量控制和品質評價有欠客觀。

近年來,借助于儀器分析技術的不斷創(chuàng)新,對于甜面醬等傳統(tǒng)發(fā)酵調味品風味的研究越來越廣泛和深入[1],主要涉及菌相分析[4-5]、加工工藝過程[6-10]、揮發(fā)性化合物[3-4,6-7,10-16]以及功能和營養(yǎng)成分等方面[17-20]的研究。風味特性是衡量食品品質的重要指標之一,對風味成分的研究有利于生產工藝的完善以及品質調控,采用具體的風味成分對甜面醬的質量進行綜合性的評價也更有客觀性。在甜面醬的品質評價方面,黃明泉等[21-22]報道了對甜面醬的鮮味成分分析,并將電子舌技術應用于甜面醬的口感評價中。鄒金等[18]采用色度儀、質構儀、常規(guī)理化分析和多變量統(tǒng)計學方法相結合的手段對7種甜面醬的品質進行了評價。

本實驗以具有300多年歷史的保定三寶之一—槐茂甜面醬為研究對象,對影響其產品品質的包括氣味和滋味兩個方面的風味化合物進行了分析。采用頂空固相微萃取氣相色譜質譜(head space-solid phasemicroextraction-gaschromatography-mass spectrometer,HS-SPME-GC-MS)聯(lián)用法分析其香氣成分,采用氨基酸分析儀分析呈味氨基酸的組成和含量,分析了呈香物質和呈味物質對產品品質的作用。以期為甜面醬生產過程中的質量控制和品質評價提供理論基礎,也為進一步提升和完善甜面醬的行業(yè)標準或國家標準提供技術依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

甜面醬:由河北保定槐茂有限公司提供。

3-辛醇(內標物):美國Sigma Aldrich公司;18種氨基酸標準品(谷氨酸、天冬氨酸、蘇氨酸、絲氨酸、甘氨酸、丙氨酸、脯氨酸、色氨酸、賴氨酸、苯丙氨酸、精氨酸、酪氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、纈氨酸、蛋氨酸、組氨酸、半胱氨酸(純度≥98%)):美國Sigma公司;硼氫化鈉(純度＞99%):美國Fluka公司;磺基水楊酸(分析純):天津市光復科技發(fā)展有限公司;茚三酮(分析純):上海三愛思試劑有限公司;氫氧化鈉、無水乙醇、冰醋酸(均為優(yōu)級純):北京化工廠;氯化鈉、二水合檸檬酸三鈉、一水合檸檬酸和丙二醇甲醚(均為優(yōu)級純):國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

100μm聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane,PDMS)萃取頭、85μm聚丙烯酸酯(polyacrylate,PA)萃取頭、65μm聚二甲基硅氧烷/二乙烯基苯(polydimethylsiloxane/divinylbenzene,PDMS/DVB)萃取頭和50/30μm二乙烯基苯/碳分子篩/聚二甲基硅氧烷(divinylbenzene/carboxen/polydimethylsiloxane,DVB/CAR/PDMS)萃取頭:美國Supelco公司;Agilent5975C-7890A氣相色譜質譜儀(配Agilent GCSampler 80多模式進樣器):美國安捷倫公司;L-8900氨基酸分析儀:日本日立公司;1260 Infinity II高效液相色譜(high perfor manceliquid chromatography,HPLC)儀:美國安捷倫公司,配蒸發(fā)光散射檢測器(evaporativelight-scatteringdetector,ELSD)。

1.3 方法

1.3.1 揮發(fā)性風味化合物測定

樣品處理方法:通過比較4種不同的萃取頭對樣品中揮發(fā)性化合物的富集效果,選用65μm PDMS/DVB萃取頭對樣品中的揮發(fā)性物質進行富集提取。經過條件優(yōu)化試驗,確定的固相微萃取條件為:準確稱取甜面醬樣品2.0 g于20 mL頂空瓶中,加入0.5g氯化鈉和2mL水,加入100μg/mL 3-辛醇的甲醇溶液10μL,渦旋混勻。用65μm PDMS/DVB萃取頭對樣品中的揮發(fā)性物質進行富集提取。萃取溫度50℃,萃取時間40 min,振搖速率為500 r/min。萃取頭在進樣口解吸時間為3min。每次測定后萃取頭老化時間為5min,老化溫度250℃。

氣相色譜條件:進樣口溫度250℃,不分流進樣;Agilent DB-WAX(J&W)彈性石英毛細管色譜柱(30 m×0.25 mm×0.25μm);載氣為氦氣(He),流速1.0 mL/min;程序升溫條件為40℃保持4 min,以5℃/min升至200℃,保持1 min,再以10℃/min升至220℃,保持15 min。

質譜條件:接口溫度250℃;電子電離源(electron ion ization,EI),電離電壓70 eV;離子源溫度230℃,四級桿溫度150℃;質譜掃描范圍為35～400 amu。

揮發(fā)性化合物的定性鑒別和半定量分析方法:以C8～C20正構烷烴試劑確定化合物保留指數(shù)(retentionindex,RI)。采用美國國家標準與技術研究院(national instituteof standards and technology,NIST)8譜庫檢索(匹配度＞80的化合物)、文獻報道的保留指數(shù)(RI)對比和標準品對比進行定性鑒別。采用內標半定量法計算各化合物的含量。

1.3.2 氨基酸含量測定

氨基酸的含量按照國家標準GB/T 5009.124—2016《食品安全國家標準食品中氨基酸的測定》測定[23]。色譜柱為磺酸型陽離子樹脂,檢測波長為570 nm和440 nm。

2 結果與分析

2.1 揮發(fā)性風味化合物的分析

在HS-SPME最優(yōu)萃取條件下,用GC-MS對樣品中的揮發(fā)性化合物進行分析,通過NIST 8譜庫檢索、保留指數(shù)和標準品進行定性鑒別,采用內標法進行半定量分析,結果見表1,樣品中各類化合物的含量比較見圖1。

由表1可知,鑒別出包括醇類7種、醛類14種、酮類4種、酯類21種、酸類7種、酚類4種、雜環(huán)化合物7種、含硫化合物3種和14種其他類化合物,共計81種化合物。

在醛類化合物中,5-甲基-2-苯基-2-己烯醛含量最高,達4.55μg/g。該化合物呈現(xiàn)出咖啡、可可樣香氣,稀釋后有巧克力以及新鮮的果香香氣,是一種天然香料,可以用作食品添加劑。其他的醛也有不同的香味,如苯乙醛、苯甲醛、壬醛都具有果香或花香,是天然存在于果實中的化合物,也存在于許多發(fā)酵食品中[24-25]。

由于易于揮發(fā)且容易被人的嗅覺感知,酯類是發(fā)酵食品中最重要的風味化合物之一[25-26]。研究證明發(fā)酵食品中酯類是脂肪在微生物作用和酶解過程中經由醇類和羧酸的酯化反應產生的?；泵瘶悠分需b別出的酯類含量達6.2μg/g,其中70%的酯類化合物是乙酯類,含量較高的是長鏈脂肪酸乙酯化合物十六酸乙酯、亞油酸乙酯和9,12,15-十八碳三烯酸乙酯(Z,Z,Z),分別達2.12μg/g、2.00μg/g和2.11μg/g,十六酸乙酯是含量最高,這與文獻報道的一致[1]。亞油酸乙酯具有降低血液中膽固醇和血脂的作用。

醇類化合物通常呈現(xiàn)出令人愉快的香甜味[25]。樣品中苯乙醇、3-甲基丁醇和乙醇的含量相對較高,分別約為1.5μg/g、1.1μg/g和0.78μg/g。苯乙醇存在于蘋果、杏仁、香蕉、桃子、梨子、草莓、可可和蜂蜜等天然植物中,具有清甜的玫瑰樣花香,可以作為香精香料使用。3-甲基丁醇有蘋果白蘭地香氣和辛辣味,也是允許使用的食用香料,主要用以配制蘋果和香蕉型香精。

表1 槐茂甜面醬中的揮發(fā)性化合物Table1 Volatile compounds in Huaimao sweet flour paste

續(xù)表

續(xù)表

圖1 槐茂甜面醬中揮發(fā)性化合物種類和含量Fig.1 Compositions and contents of volatile compounds in Huaimao sweet flour paste

鑒別出的7種酸類化合物中有5種都是脂肪酸,含量較高的是乙酸、辛酸和十六烷酸,分別為0.67μg/g、0.50μg/g和0.20μg/g。據報道[14,25],脂肪酸具有水果、奶酪、脂肪和腐臭樣的氣味,而脂肪酸的累積可能有助于形成一種典型的甜面醬香氣。另外兩種酸為苯甲酸和山梨酸,研究證實苯甲酸和山梨酸存在于自然發(fā)酵的甜面醬中[14]。

樣品中酚類化合物的含量較低。在鑒別出的四種化合物中,4-乙基-2-甲氧基-苯酚、2,4-二(1,1-二甲基乙基)-苯酚和2-甲氧基-苯酚都是發(fā)酵食品中非常重要的香氣成分[27-28],其中4-乙基-2-甲氧基-苯酚呈香辛料和草藥似的香氣,存在于釀造醬油和甜面醬中。

樣品中僅有3-甲硫基丙醇、2-甲基噻吩和二甲基二硫3種含硫化合物,3-甲硫基丙醇含量可達0.25μg/g,其余兩種含量更低。這三種化合物也存在于葡萄酒和醬油等其他釀造產品中,是由含硫蛋白質酶解產生的[29]。3-甲硫基丙醇在低濃度時有強烈芬芳的肉或肉湯香氣和滋味。

四種酮類化合物的含量都比較低,其中3-辛酮有果實香味,2-辛酮天然存在于香蕉和柑橘類水果,具有奶酪和蘑菇樣的氣味,2-壬酮存在于存在于草莓和干酪中,它們都可以用作食用香料。

雜環(huán)類化合物包括呋喃、吡嗪和吡咯類化合物,含量均不高,值得一提的是四甲基吡嗪。這種化合物有烘烤香氣,它在制曲和堆積發(fā)酵中產生由美拉德反應生成,具有擴張血管、改善微循環(huán)及抑制血小板積聚作用,賦予甜面醬健康功能。2-正戊基呋喃、2-乙酰基呋喃、2-乙酰基吡咯和2-呋喃甲醇也都有特殊的香氣。其他類化合物中包含烷烴和取代萘類化合物,總體含量不高。

風味是影響發(fā)酵食品質量的重要指標之一,實驗結果證明槐茂甜面醬中存在多種影響其風味品質的香氣成分,這些化合物的協(xié)同作用使甜面醬呈現(xiàn)出濃郁的醬香和酯香味,更重要的是有些香氣成分還具有功能作用,有益于人體的健康。

由圖1可知,醛類含量最高、酯類和醇類次之,酮類、酚類和含硫化合物的含量相對較低。

2.2 游離氨基酸的分析

槐茂甜面醬中的游離氨基酸含量檢測結果見表2。

由表2可知,甜面醬總氨基酸(total amino acid,TAA)含量為7.21 g/100 g,其中鮮味氨基酸(Glu和Asp)的含量最高,總量達到2.74g/100g,尤其是Glu,其含量達2.37g/100g,鮮味氨基酸占TAA含量的38%。甜味氨基酸和苦味氨基酸的含量分別為2.14 g/100 g和2.25 g/100 g,分別占TAA含量的30%和31%。芳香族氨基酸(Tyr和Phe)的含量為0.54 g/100 g。人體必需氨基酸(essential amino acid,EAA)(Thr、Val、Met、Ile、Leu、Phe、Lys和Trp)占TAA的相對含量為27.5%。此外,除以上18種人體必需氨基酸外,槐茂甜面醬中還含有0.018 g/100g的γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)。

表2 槐茂甜面醬中18種氨基酸的含量Table2 Contents of 18 amino acids in Huaimao sweet flour paste

3 結論

以槐茂甜面醬為研究對象,對影響和決定其風味品質的主要指標進行了分析,確定了其香氣成分的組成和含量,分析了氨基酸呈味物質的組成和含量,結果表明,從槐茂甜面醬中鑒別出包括醇類、醛類、酮類、酯類、酸類、酚類和雜環(huán)化合物等共81種揮發(fā)性物質,其中多種是食用香料,半定量分析表明呈香物質中醛類含量最高,其次是酯類、酮類和酚類。對槐茂產品呈味物質的分析表明,兩種鮮味氨基酸和6種甜味氨基酸的含量為2.74 g/100 g和2.14 g/100 g、鮮味和甜味氨基酸占18種總氨基酸(TAA)的相對含量38%和30%、8種人體必需氨基酸(EAA)占TAA的相對含量為27.5%,而苦味氨基酸的總含量為2.25 g/100 g。綜合分析了這些化合物對甜面醬風味構成和品質特征的影響,確定了對甜面醬產品品質進行評價的新思路,為相關產品的品質評價和甜面醬相關標準的完善和提升提供了理論基礎。