范智義,鄧維琴,李恒,2,3,楊國華,李潔芝,周志帥,陳功,2*
1(四川省食品發(fā)酵工業(yè)研究設計院,四川 成都,611130) 2(四川東坡中國泡菜產業(yè)技術研究院,四川 眉山,620030) 3(成都市丹丹川菜調味品產業(yè)研究院有限公司,四川 成都,611730) 4(四川省丹丹郫縣豆瓣集團股份有限公司,四川 成都,611730)
郫縣豆瓣是原產于四川地區(qū)的一種傳統(tǒng)調味品,主要以紅辣椒和蠶豆為原料,經制曲、發(fā)酵、后熟等工藝制作而成。郫縣豆瓣以其“味辣香醇、紅棕油亮、瓣粒酥脆、黏稠絨實、醬香濃郁”[1]的特點在餐飲烹飪和食品工業(yè)中具有廣泛應用[2],是川菜制作中必不可少的原料,被譽為“川菜之魂”[3]。
與醬油、黃醬等傳統(tǒng)發(fā)酵調味品相似,郫縣豆瓣的制作需經過霉菌制曲、鹽水發(fā)酵、混合辣椒醅后熟等過程[2],利用米曲霉等霉菌分泌的胞外水解酶,將原料中的淀粉、蛋白質等大分子物質分解成糖和氨基酸,并在一系列化學反應和有益微生物(主要是乳酸菌、酵母菌和芽孢桿菌)的代謝中促進風味物質的生成[4-5]。郫縣豆瓣成品除直接包裝出售外,還會加入少量熟制植物油,混合均勻后制作成紅油郫縣豆瓣[6],以突出產品油亮香醇的特點,提高感官品質。
郫縣豆瓣作為著名的地理標志產品,國標GB/T 20560對其生產環(huán)境、工藝和品質指標有著較為全面的規(guī)定[6]。然而,由于本身工藝的復雜性,該標準并非強制,且在描述上較籠統(tǒng),各生產商大多仍根據實際情況延續(xù)著獨特的傳統(tǒng)發(fā)酵方式,并在原料配比、發(fā)酵環(huán)境、發(fā)酵時間和發(fā)酵體系微生物構成等方面存在一定差異,這必然會導致產品品質的不同。袁旭等[7]分析了10種市售郫縣豆瓣的營養(yǎng)成分,發(fā)現(xiàn)不同郫縣豆瓣在脂肪、蛋白質和灰分等指標方面存在顯著差異;馮軍等[8]選取了2種品牌郫縣豆瓣進行研究,發(fā)現(xiàn)兩者的揮發(fā)性風味成分在種類、數量和含量上均存在明顯區(qū)別。然而,目前對不同品牌市售郫縣豆瓣的氨基酸態(tài)氮、總酸等與品質直接相關的理化指標,目前仍缺乏系統(tǒng)的研究。本研究選取了市面上8種品牌的傳統(tǒng)郫縣豆瓣與紅油郫縣豆瓣,測定了多個與品質相關的基本指標,旨在摸清當前郫縣豆瓣產品的品質水平,為相關的研究提供基礎數據。
1.1.1 樣品采集
郫縣豆瓣樣品購買于成都市郫都區(qū)某調味品市場,包括3種不同品牌的郫縣豆瓣(編號為A~C)和5種不同品牌的紅油郫縣豆瓣(編號為D~H),每個品牌的郫縣豆瓣樣品隨機抽取3瓶用于分析。
1.1.2 藥品試劑
色胺、β-苯乙胺、腐胺、尸胺、精胺、亞精胺、1,7-二氨基庚烷、乙腈、脯氨酸、乙酸銨、4-甲基-2-戊醇、正己烷、甲醇、丙酮,美國Merck公司;酪胺,德國Dr. Ehrenstorfer公司;丹磺酰氯、組胺,美國霍尼韋爾公司;以上均為色譜純。K2CrO4、AgNO3、NaCl、甲醛溶液(質量分數36%)、重蒸酚、酒石酸鉀鈉、Na2SO3、3,5-二硝基水楊酸(3,5-dinitrosalicylic acid,DNS)、NaHCO3、NaOH、HCl、葡萄糖,成都科龍試劑有限公司;以上均為分析純。
1.1.3 儀器設備
DHG-9240A型鼓風干燥箱,上海捷呈實驗儀器有限公司;HD-3A水分活度測定儀,無錫華科儀器儀表有限公司;BG-160恒溫培養(yǎng)箱,上海博訊實業(yè)有限公司;752型分光光度計,上海儀電物理光學儀器有限公司;固相微萃取裝置,帶有50/30 μm divinylbenzene/carboxen/polydimethylsiloxan (DVB/CAR/PDMS)固相微萃取纖維,美國Supelco公司;GCMS-TQ8040氣質聯(lián)用儀、液相色譜一體機(LC-2030,配有紫外檢測器、柱溫箱和自動進樣器),日本島津公司;氣相色譜柱(J&W DB-WAX,30 m×0.320 mm×0.25 μm),美國安捷倫公司;C18分析色譜柱(Dikma Diamonsil,250 mm×4.6 mm,5 μm),迪馬科技有限公司;TGL-20bR冷凍離心機,上海安亭科學儀器廠;HH-2數顯恒溫水浴鍋,金壇晶波實驗儀器廠;Orion 868酸度計,美國Orion公司。
1.2.1 水分含量與水分活度的測定
水分含量采用GB/T 5009.3—2016第一法直接干燥法[9]測定。水分活度采用水分活度測定儀在25 ℃恒溫箱中測定。
1.2.2 食鹽含量的測定
參考GB/T 12457—2008附錄A直接沉淀滴定法[10]并做修改。取10 g K2CrO4溶于少量水,滴加0.1 mol/L AgNO3標準溶液至產生橙紅色沉淀,放置過夜,定容至100 mL,過濾即得K2CrO4指示液。準確稱取打碎樣品10 g,蒸餾水分散后定容至100 mL,振蕩數次靜置過夜。準確吸取上述樣液1 mL,加入蒸餾水100 mL,滴加K2CrO4指示劑1 mL,用標定好的0.1 mol/L的AgNO3標準溶液滴定至剛顯磚紅色即為終點,記錄滴定消耗的AgNO3標準溶液體積,并以蒸餾水代替樣品進行空白試驗。樣品中食鹽含量根據GB/T 12457—2008附錄A直接沉淀滴定法公式[10]計算得出。
1.2.3 氨基酸態(tài)氮和總酸的測定
氨基酸態(tài)氮和總酸測定分別按GB 5009.235—2016第一法酸度計法[11]和GB/T 12456—2008 pH電位法[12]進行,并做修改。稱取約10.0 g研磨均勻的樣品,加入約40 mL水攪拌煮沸5 min,定容至100 mL,靜置取上清液10 mL,加入60 mL蒸餾水搖勻,用0.1 mol/L NaOH標準溶液滴定,當pH達8.2,記錄消耗的NaOH標準溶液體積,繼續(xù)加入10 mL甲醛溶液,NaOH標準溶液滴定至pH 為9.20,記錄消耗NaOH標準溶液的體積。同時以蒸餾水代替樣品進行空白試驗。樣品中氨基酸態(tài)氮和總酸含量(以乳酸計)分別根據國標[11-12]中提供的公式計算得出。
1.2.4 還原糖含量的測定
參考SUMNER等[13]的方法并做修改。將185 g酒石酸鉀鈉與500 mL蒸餾水混合后加熱溶解,再加入5 g重蒸酚和5 g Na2SO3,攪拌溶解后冷卻,同時將6.3 g DNS溶于262 mL 2 mol/L NaOH溶液。以上2種溶液混合后定容至1 L,棕色瓶儲存7 d,即得DNS試劑。稱取粉碎后樣品 5 g,定容至50 mL,40 ℃水浴加熱 30 min,離心取0.5 mL上清液用于測定。加入1.5 mL蒸餾水和1.5 mL DNS試劑,混勻,沸水加熱5 min,室溫冷卻后定容至25 mL,于540 nm下測定吸光度。根據葡萄糖梯度溶液得到的標準曲線求得樣品中還原糖含量。
1.2.5 生物胺的測定
采用陳功等[14]報道的方法進行。
1.2.6 揮發(fā)性成分測定
取2 g研磨碎的樣品,滴加2 μL 0.5 μg/mL 4-甲基-2-戊醇溶液作為內標,使用固相微萃取裝置吸附樣品中的揮發(fā)性物質,采用氣質聯(lián)用儀進行檢測。萃取與分析參考鄧維琴等[5]的方法。揮發(fā)性物質的相對含量通過峰面積和內標物的含量計算得出。
1.2.7 數據分析
如圖1所示,各品牌郫縣豆瓣的水分質量分數在41.27%~58.03%,水分活度在0.749~0.803,不同品牌樣品水分含量與水分活度差異較大。郫縣豆瓣后熟過程中,水分持續(xù)散失,水分含量和水分活度不斷下降。鄧維琴等[5]的研究表明,郫縣豆瓣后熟10個月時水分含量為58%(質量分數,下同),但后熟8年水分含量僅有45%;趙紅宇等[15]報道,郫縣豆瓣后熟半年水分含量在48%以上,后熟5年水分含量下降到40%,上述結果差異較大,說明不同郫縣豆瓣樣品由于工藝和環(huán)境不同,水分含量并不相同。本研究中,樣品C、E、D水分含量相對較高,分別為(58.03±6.10)%,(57.73±4.90)%和(55.83±4.57)%,而樣品H、B的水分含量僅有(41.27±1.77)%和(44.30±1.92)%。GB/T 20560—2006推薦特級、一級和二級豆瓣水分含量分別不超過53%,57%和60%,紅油郫縣豆瓣的水分含量不超過60%[6]??梢夾、B、C三種郫縣豆瓣分別可達一級、二級和特級豆瓣的水分要求,所有紅油豆瓣樣品均可達到國標推薦的水分含量。
a-水分含量;b-水分活度
如圖2所示,不同郫縣豆瓣的食鹽含量差異較大,樣品C、F的食鹽質量分數較高,分別為(20.20±0.61)%和(19.75±0.38)%,而樣品A的食鹽含量相對較低,僅有(14.05±2.37)%。食鹽可抑制有害微生物生長,控制發(fā)酵進程,在傳統(tǒng)發(fā)酵調味品種中不可或缺。由于工藝參數不同,同類傳統(tǒng)發(fā)酵調味品食鹽含量也可能差別很大,如東北黃豆醬的食鹽含量為9.71%~19.01%[16],腐乳的食鹽含量為6.2%~14.7%[17]。本研究中,不同郫縣豆瓣食鹽含量為14.05%~20.20%,部分樣品與國標GB/T 20560—2006[6]規(guī)定的15%~22%的食鹽含量存在偏差,說明與其他傳統(tǒng)發(fā)酵調味品相似,郫縣豆瓣制作中對食鹽含量的控制標準差異較大。
圖2 各品牌郫縣豆瓣的食鹽含量
由圖3可知,不同品牌郫縣豆瓣氨基酸態(tài)氮含量在0.135~0.456 g/100 g之間,總酸在0.480~1.325 g/100 g之間。樣品B、C的氨基酸態(tài)氮較高,分別為(0.456±0.010)和(0.402±0.046) g/100 g,其總酸也較高,分別達(1.325±0.047)和(1.188 ±0.061) g/100 g。而樣品G氨基酸態(tài)氮和總酸均較低,僅有(0.135±0.006)和 (0.480±0.182) g/100 g。
a-氨基酸態(tài)氮含量;b-總酸含量
氨基酸態(tài)氮和總酸可反映游離氨基酸和有機酸含量,是評價郫縣豆瓣品質的重要指標。游離氨基酸主要來自制曲時積累的蛋白酶及發(fā)酵后熟過程中微生物對原料中蛋白質的分解,有機酸主要源于乳酸菌等微生物的代謝活動[18]。普通郫縣豆瓣發(fā)酵后熟中,總酸含量不斷上升,氨基酸態(tài)氮總體也呈現(xiàn)出波動上升的趨勢[5]。由于制曲效果、發(fā)酵環(huán)境、發(fā)酵時間的差異,不同郫縣豆瓣的氨基酸態(tài)氮和總酸含量也不相同。GB/T 20560—2006推薦郫縣豆瓣的總酸應低于2.0 g/100 g,特級、一級和二級郫縣豆瓣的氨基酸態(tài)氮應分別大于0.25,0.20,0.18 g/100 g,紅油豆瓣的氨基酸態(tài)氮應>0.18 g/100 g[6]??梢钥闯?,本研究選取的郫縣豆瓣總酸含量均與國標推薦的限量一致,樣品 B和C的氨基酸態(tài)氮可達到特級豆瓣的標準,而樣品A可達到二級豆瓣的標準。5種紅油豆瓣除樣品G,氨基酸態(tài)氮均達到國標推薦的水平。
還原糖主要源于微生物代謝對原料中淀粉的分解,GB/T 20560—2006雖未對還原糖含量做出界定,但還原糖本身也是郫縣豆瓣中重要的滋味成分。本研究中,各樣品還原糖含量差異顯著。樣品C、F的還原糖含量較高,質量分數分別達(1.680±0.032)%和(1.583±0.025)%,其余樣品也均低于2%。郫縣豆瓣發(fā)酵中,還原糖由淀粉水解產生的同時也不斷被微生物代謝消耗。謝思等[19]研究表明,郫縣豆瓣發(fā)酵后熟中還原糖含量呈先增后降的趨勢,最高可達3.42 g/100 g,后逐漸下降到2.81 g/100 g;LU等[4]的研究發(fā)現(xiàn),郫縣豆瓣中還原糖質量分數高達(4.70±0.15)%。對比來看,本研究各樣品還原糖含量相對偏低,這可能是商品豆瓣發(fā)酵時間較長導致的。
圖4 各品牌郫縣豆瓣的還原糖含量
生物胺是傳統(tǒng)發(fā)酵調味品中常見的內源性危害物,主要由微生物氨基酸代謝產生,攝入過量生物胺可能對健康造成不良影響[20]。如圖5所示。大多郫縣豆瓣樣品總生物胺均低于300 mg/kg,樣品E、F生物胺含量最低,分別僅有(117.18±0.41)和(116.47±4.95)mg/kg,樣品B和G總生物胺含量顯著較高,分別達(1 784.37±88.64)和(342.40±22.41)mg/kg,尤其是樣品B,總生物胺含量是其他樣品的5~10倍。組胺、腐胺、酪胺、尸胺和亞精胺在所有樣品中均存在,組胺、腐胺、酪胺和尸胺在各樣品中含量均超過10 mg/kg,是樣品中的主要生物胺,而色胺、β-苯乙胺和精胺含量相對較低,這與曾雪晴等[21]研究結果相類似。KIM等[22]報道,韓國大醬中生物胺總量為(301.1±33.5)~(1 863.2±44.4)mg/kg,韓國辣醬的生物胺總量在(36.6±1.8)~(243.5±15.5) mg/kg之間;TANG等[23]研究發(fā)現(xiàn),發(fā)酵腐乳和酶法制備的腐乳生物胺總量分別為129.0和137.7 mg/kg。相對其他傳統(tǒng)發(fā)酵調味品,郫縣豆瓣的生物胺含量處于中等水平。由于郫縣豆瓣中生物胺與發(fā)酵溫度、微生物及含鹽量均有關[24],不同品牌郫縣豆瓣生物胺總量差異較大,可能是發(fā)酵工藝和環(huán)境不同造成的。目前相關法規(guī)尚未對傳統(tǒng)發(fā)酵調味品中生物胺含量作出全面限量,歐盟僅規(guī)定水產品中組胺<200 mg/kg,腌漬酶解成熟的水產制品組胺<400 mg/kg[25]。但有研究表明,食品中生物胺含量超過1 000 mg/kg便會對健康造成危害[20]。本研究中樣品B生物胺含量顯著高于此標準,樣品B和G的組胺含量也明顯高于歐盟對水產品的限量。可見部分商品郫縣豆瓣中生物胺具有一定安全風險,郫縣豆瓣生產中應注意對這類內源性危害物的控制。
圖5 各品牌郫縣豆瓣的生物胺含量
通過氣質分析在各郫縣豆瓣樣品中共檢出揮發(fā)性物質104種,包括37種酯、14種羧酸、11種萜類、10種醛酮類物質、10種醇、8種酚、7種雜環(huán)類物質和7種烴。不同郫縣豆瓣揮發(fā)性成分含量及種類如表1所示,各樣品揮發(fā)性成分相對含量差異較大,樣品G揮發(fā)性成分含量最低,僅有(944.13±32.17)ng/100 g,而樣品D含量最高,可達(30 937.54±2 779.56)ng/100 g,是前者的30倍以上。樣品A揮發(fā)性物質種類最豐富,各類物質共計58種,而樣品G中僅檢出揮發(fā)性物質30種,相對貧乏。揮發(fā)性成分中,酯的占比最高,其次為醇和酚,醛酮和烴的占比相對較低。
表1 各品牌郫縣豆瓣揮發(fā)性成分的含量及種類
續(xù)表1
揮發(fā)性成分對郫縣豆瓣感官品質具有重要影響。PENG等[26]報道,隨著存儲時間的延長,黃豆醬中醇和醛的含量明顯下降,而雜環(huán)類物質、脂和有機酸含量顯著上升; ZHANG等[27]發(fā)現(xiàn),隨著后熟時間的延長,郫縣豆瓣中乙醇等醇類含量不斷下降,大多數芳香族、雜環(huán)類和醛酮物質的含量不斷增加,萜類衍生物以及乙酸則呈現(xiàn)先增后減的趨勢,并且某些物質的含量與特定后熟階段中某些微生物的豐度呈顯著相關。這些研究說明傳統(tǒng)發(fā)酵調味品在整個后熟過程中,揮發(fā)性成分處于動態(tài)變化,可能和微生物活動有一定關系。本研究中,不同郫縣豆瓣的揮發(fā)性成分差異明顯,可能是微生物、后熟時間等多種因素綜合作用的結果。
本研究分析了8種不同品牌市售郫縣豆瓣(包括3種傳統(tǒng)郫縣豆瓣和5種紅油郫縣豆瓣)的一系列基本品質指標,根據分析結果可以得到以下結論:
(1)市售郫縣豆瓣的水分含量在41.27%~58.03%,水分活度在0.749~0.803,食鹽質量分數為14.05%~20.20%,氨基酸態(tài)氮含量為0.135~0.456 g/100 g,總酸含量在0.480~ 1.325 g/100 g之間,還原糖質量分數在0.939%~1.680%之間,大多數樣品的基本品質指標可達到相應國標的推薦水平。
(2)郫縣豆瓣中的生物胺以組胺、腐胺、酪胺和尸胺為主,多數樣品的總生物胺含量低于300 mg/kg,但個別樣品生物胺含量可超過1 700 mg/kg,存在一定的食品安全風險。
(3)8種郫縣豆瓣中共檢出104種揮發(fā)性成分,主要為酯、醇和酚。
(4)不同品牌郫縣豆瓣基本品質指標的差異較大,但普通郫縣豆瓣和紅油郫縣豆瓣在這些指標上沒有明顯區(qū)別。