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        郫縣豆瓣醬發(fā)酵過程中理化指標(biāo)和生物胺變化及成本效益分析

        2022-02-25 03:18:52郭昭君高育哲
        中國調(diào)味品 2022年2期
        關(guān)鍵詞:豆瓣醬郫縣總酸

        郭昭君,高育哲

        (1.信陽農(nóng)林學(xué)院 工商管理學(xué)院,河南 信陽 464000;2.沈陽師范大學(xué) 糧食學(xué)院,沈陽 110034)

        郫縣豆瓣醬是一種具有辣味的發(fā)酵產(chǎn)品,距今已經(jīng)發(fā)展了300多年[1],是四川三大名瓣之一,也是四川地區(qū)的地理指標(biāo),在2008年已經(jīng)被我國列為非物質(zhì)文化遺產(chǎn),據(jù)中國食品安全網(wǎng)統(tǒng)計[2],郫縣豆瓣醬正在以每年10%~20%的需求增長,已經(jīng)銷售至日本、泰國、加拿大和韓國等國家[3]。

        郫縣豆瓣醬生產(chǎn)工藝流程的主要步驟包括制曲、前段發(fā)酵和后期發(fā)酵3個階段。豆瓣醬是在一種或者多種微生物的作用下經(jīng)過發(fā)酵而制成,在發(fā)酵過程中,經(jīng)歷了一系列的生化反應(yīng),反應(yīng)生成了更多營養(yǎng)物質(zhì)和易被吸收的小分子物質(zhì)[4-5]。郫縣豆瓣醬中含有氨基酸、脂肪、蛋白質(zhì)和維生素等,其維生素中的維生素A和維生素C具有很強的抗氧化作用和提高機體免疫能力[6]。

        郫縣豆瓣醬發(fā)酵過程復(fù)雜,豆瓣醬中的理化性質(zhì)和生物胺一直都在變化,為了了解豆瓣醬發(fā)酵過程中理化性質(zhì)和生物胺的含量,本試驗研究發(fā)酵時間為100 d的豆瓣醬中理化性質(zhì)和生物胺的變化,每間隔10 d取一次樣品,對樣品中的pH值、總酸量、AN、含鹽量、含水量、微生物和生物胺的動態(tài)進(jìn)行測定。此外,我們還采用走訪調(diào)查對傳統(tǒng)生產(chǎn)和工業(yè)化生產(chǎn)的豆瓣醬的成本效益進(jìn)行了對比分析。

        1 材料與方法

        1.1 試驗材料

        新鮮的紅辣椒、干蠶豆、小麥粉、鹽、米曲霉。

        1.2 設(shè)備和儀器

        高效液相色譜儀、電子天平、旋渦混合器、低溫高速離心機、恒溫磁力攪拌器、酸度計、恒溫培養(yǎng)箱、干燥箱、滅菌鍋和便攜式色差儀。

        1.3 試驗方法

        1.3.1 取樣時間

        豆瓣醬在自然環(huán)境中進(jìn)行發(fā)酵,整個發(fā)酵過程每間隔10 d取一次樣品,進(jìn)行理化性質(zhì)和生物胺的測定。

        1.3.2 pH值、總酸、AN、生物胺和鹽濃度的測定

        pH值的測定:根據(jù)《食品pH值的測定》進(jìn)行檢測。

        生物胺的測定:參照Ben等[7]的方法進(jìn)行檢測。

        總酸和AN的測定:根據(jù)《食品中氨基酸態(tài)氮的測定》進(jìn)行檢測。

        鹽濃度的測定:使用硝酸銀進(jìn)行滴定,測出豆瓣中氯元素的含量,從而檢測出食鹽的含量。

        1.3.3 水含量的測定

        根據(jù)《豆瓣醬衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)分析方法》進(jìn)行檢測。

        1.3.4 菌落、乳酸菌、霉菌、酵母菌、腸道桿菌、芽孢桿菌的測定

        根據(jù)食品中微生物的檢測方法進(jìn)行檢測。

        1.3.5 豆瓣醬中揮發(fā)性物質(zhì)的分析和測定

        豆瓣醬中的揮發(fā)性成分采用氣相色譜儀進(jìn)行分析,具體參照曾雪晴的方法[8]。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 郫縣豆瓣醬發(fā)酵過程中pH和總酸的變化研究

        從發(fā)酵開始,每間隔10 d取一次樣品檢測pH值和總酸量,郫縣豆瓣醬發(fā)酵過程中的pH值及總酸的變化見圖1。

        由圖1可知,發(fā)酵剛開始時,豆瓣醬中的pH值為4.84±0.02,總酸含量為(0.81±0.03) g/100 g;之后豆瓣醬發(fā)酵的第20天,由于乳酸菌的呼吸作用,pH快速下降至4.61±0.12;當(dāng)發(fā)酵時間為20~50 d時,由于酸性的增減,影響了乳酸菌的生長發(fā)育,pH值緩慢下降;當(dāng)發(fā)酵時間大于50 d時,pH值基本保持不變,當(dāng)發(fā)酵時間結(jié)束時,郫縣豆瓣醬中的pH值為4.51±0.12,總酸含量為(141±0.13) g/100 g。

        圖1 郫縣豆瓣醬發(fā)酵過程中pH和總酸的變化Fig.1 The changes of pH values and total acids of Pixian broad bean paste during the fermentation

        在郫縣豆瓣醬發(fā)酵過程中,引起郫縣豆瓣醬中pH和總酸含量變化主要是微生物的活動[9],在發(fā)酵的初期,原料中的糖分和營養(yǎng)物質(zhì)豐富,促進(jìn)微生物的代謝,從而產(chǎn)生一系列酸性物質(zhì),比如:乳酸、醋酸和琥珀酸等,使得郫縣豆瓣醬中pH下降,總酸含量增加,當(dāng)酸性下降到一定程度時,強酸會抑制郫縣豆瓣醬中的微生物生長,這在一定程度上也保護(hù)了豆瓣醬的品質(zhì)和安全[10]。

        2.2 郫縣豆瓣醬發(fā)酵過程中AN的變化研究

        從郫縣豆瓣醬發(fā)酵開始,每間隔10 d取一次樣品,郫縣豆瓣醬發(fā)酵過程中AN的變化見圖2。

        圖2 郫縣豆瓣醬發(fā)酵過程中AN的變化Fig.2 The changes of AN content of Pixian broad bean paste during the fermentation

        由圖2可知,豆瓣醬中的AN隨著發(fā)酵時間的增長而逐漸增高。當(dāng)發(fā)酵時間為100 d結(jié)束時,豆瓣醬中的AN由原來的(0.41±0.05) g/100 g上升至(0.60±0.03) g/100 g,AN含量也達(dá)到了郫縣豆瓣醬中的AN含量指標(biāo)(GB/T 20560-2006)。

        AN是評定豆瓣醬、醬油等調(diào)味品的營養(yǎng)和品質(zhì)的重要指標(biāo),對于發(fā)酵調(diào)味品的分析具有重要的意義,AN的含量越多,表明豆瓣醬的香氣越濃厚[11],同時AN可以增加豆瓣醬的醬色。AN是由豆瓣醬中的微生物分解蛋白質(zhì)和微生物自溶而生成,AN的多少也能代表豆瓣醬中游離氨基酸的含量,隨著時間的推移,微生物對豆瓣醬中的蛋白質(zhì)分解越來越徹底,豆瓣醬中的AN含量越高[12]。

        2.3 郫縣豆瓣醬發(fā)酵過程中鹽含量的變化研究

        從郫縣豆瓣醬發(fā)酵開始,每間隔10 d取一次樣品,發(fā)酵過程中鹽含量的變化見圖3。

        圖3 郫縣豆瓣醬發(fā)酵過程中鹽含量的變化Fig.3 The changes of salt content of Pixian broad bean paste during the fermentation

        由圖3可知,隨著發(fā)酵時間的增長,豆瓣醬中的鹽含量也隨之增多,由剛開始時的(12.85±0.05)%上升至(18.52±0.12)%。在豆瓣醬發(fā)酵的前30 d,鹽含量增長的速度緩慢;當(dāng)發(fā)酵時間為30~50 d時,郫縣豆瓣醬中鹽含量增長的速度加快;當(dāng)發(fā)酵時間大于50 d時,郫縣豆瓣醬中鹽量增長的速度逐漸減緩。這是由于隨著豆瓣醬發(fā)酵時間的延長,豆瓣醬中的水分不斷揮發(fā),當(dāng)發(fā)酵時間為30~50 d時,豆瓣醬中水分揮發(fā)的速度最快,導(dǎo)致豆瓣醬中的鹽含量快速增加。

        豆瓣醬中的含鹽量是品質(zhì)保障的一個重要因素,一方面,鹽能夠抑制微生物快速生長[13];另一方面,鹽還能與豆瓣醬中的氨基酸相結(jié)合,產(chǎn)生豆瓣醬獨特的鮮味[14]。

        2.4 郫縣豆瓣醬發(fā)酵過程中水分含量的變化研究

        從郫縣豆瓣醬發(fā)酵開始,每間隔10 d取一次樣品,進(jìn)行豆瓣醬中的含水量分析,見圖4。

        圖4 郫縣豆瓣醬發(fā)酵過程中水分含量的變化Fig.4 The changes of water content of Pixian broad bean paste during the fermentation

        由圖4可知,隨著發(fā)酵時間的增長,豆瓣醬中的含水量一直呈現(xiàn)下降的趨勢。豆瓣醬的含水量從最開始的(70.13±0.13)%下降至(53.88±0.13)%。郫縣豆瓣醬中關(guān)于水分的規(guī)定為:特級、一級和二級豆瓣中的含水量都需要低于53%、57%和60%;從本試驗中也可以看出,發(fā)酵時間大于100 d的豆瓣醬中的含水量基本都小于53%,符合郫縣豆瓣醬中關(guān)于水分含量的規(guī)定。

        豆瓣醬中水分含量降低的主要原因是豆瓣醬的不斷翻曬,使得豆瓣醬中的水分不斷揮發(fā)[15]。豆瓣醬中的水分含量較為關(guān)鍵,水分含量直接影響豆瓣醬中微生物的生長和代謝,從而影響豆瓣醬中的生物化學(xué)反應(yīng),最后影響豆瓣醬的風(fēng)味、品質(zhì)和營養(yǎng)成分[16]。

        2.5 郫縣豆瓣醬發(fā)酵過程中微生物的變化研究

        從豆瓣醬發(fā)酵開始,每間隔10 d取一次樣品進(jìn)行郫縣豆瓣醬中的微生物多樣性分析,主要分析的類群有酵母菌、乳酸菌、霉菌、大腸桿菌和芽孢桿菌,具體郫縣豆瓣醬發(fā)酵過程中微生物的變化情況見表1。

        表1 郫縣豆瓣醬發(fā)酵過程中微生物的變化情況

        由表1可知,在整個豆瓣醬發(fā)酵的過程中,乳酸菌、霉菌和大腸桿菌的含量都呈現(xiàn)下降的趨勢;豆瓣醬在整個發(fā)酵過程中,乳酸菌和芽孢桿菌都為豆瓣醬中主要微生物類群,芽孢桿菌由于能夠產(chǎn)生纖維素酶、果膠酶和淀粉酶[17],能夠增加豆瓣醬中的營養(yǎng)成分和風(fēng)味;酵母菌具有較高的產(chǎn)醇能力,能夠在較高濃度的鹽環(huán)境中生長,從而使豆瓣醬產(chǎn)生較好的風(fēng)味。

        2.6 郫縣豆瓣醬發(fā)酵過程中生物胺含量的變化研究

        從郫縣豆瓣醬發(fā)酵開始,每間隔10 d取一次樣品,測定郫縣豆瓣醬中生物胺含量的變化,見表2。

        表2 發(fā)酵過程中郫縣豆瓣醬生物胺的變化Table 2 The changes of bioamines of Pixian broad bean paste during the fermentation mg/kg

        續(xù) 表 mg/kg

        由表2可知,在郫縣豆瓣醬中一共檢測到8種生物胺,分別是腐胺、色胺、組胺、亞精胺、精胺、尸胺、酪胺和β-苯乙胺;每種生物胺的含量都隨著發(fā)酵時間的增長而增加,其中,組胺和酪胺一開始在豆瓣醬中并未檢測到,當(dāng)發(fā)酵至30~40 d時,才檢測到存在于豆瓣醬中;從發(fā)酵開始,郫縣豆瓣醬中的生物胺含量由剛開始的(65.26±1.25) mg/kg上升至(131.14±0.14) mg/kg;若發(fā)酵時間不超過100 d,則生物胺的含量不會高于國家標(biāo)準(zhǔn),但是隨著發(fā)酵時間增長,生物胺的含量還會持續(xù)增加,那么將會有一些生物胺的含量超過國家標(biāo)準(zhǔn)。

        2.7 發(fā)酵成熟的郫縣豆瓣醬發(fā)酵中的揮發(fā)性成分分析

        從發(fā)酵100 d的郫縣豆瓣醬中分離和鑒定揮發(fā)性成分的種類、保留時間、相對峰面積和CAS,見表3。郫縣豆瓣醬中揮發(fā)性物質(zhì)的總電子流圖見圖5。

        圖5 發(fā)酵100 d的郫縣豆瓣醬中揮發(fā)性物質(zhì)的總電子流圖Fig.5 The total electron flow diagram of volatile substances in Pixian broad bean paste fermented for 100 days

        表3 發(fā)酵100 d成熟豆瓣醬中的揮發(fā)性成分GC-MS分析結(jié)果Table 3 GC-MS analysis results of volatile components in mature Pixian broad bean paste fermented for 100 days

        續(xù) 表

        由表3可知,共檢測出49種揮發(fā)性風(fēng)味化合物,其中酯類化合物一共有15種,醇類化合物一共有9種,醛類化合物一共有5種,酸類化合物一共有7種,酮類化合物一共有6種,酚類化合物一共有2種,其他類化合物一共有5種。

        2.8 傳統(tǒng)加工的和工廠化生產(chǎn)的郫縣豆瓣醬的成本效益分析

        傳統(tǒng)生產(chǎn)和工廠化生產(chǎn)的郫縣豆瓣醬成分效益分析見表4,通過走訪調(diào)查,對5家傳統(tǒng)生產(chǎn)郫縣豆瓣醬的工廠和5家工廠化生產(chǎn)的工廠進(jìn)行成本效益統(tǒng)計,并計算出平均值。

        表4 傳統(tǒng)加工的和工廠化生產(chǎn)1瓶郫縣豆瓣醬的成本效益比較Table 4 Comparison of cost benefit between traditional processing and factory production of a bottle of Pixian broad bean paste 元

        由表4可知,工廠化生產(chǎn)的郫縣豆瓣醬純利潤高于傳統(tǒng)加工,工廠化生產(chǎn)豆瓣醬的主要成本來源于設(shè)備成本和電費,傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝的主要成本來源于人工成本。

        3 小結(jié)

        郫縣豆瓣醬在整個發(fā)酵過程中pH值逐漸下降,總酸量逐漸增加;AN的含量隨著發(fā)酵時間的增長逐漸增加,并且當(dāng)發(fā)酵時間為100 d時,豆瓣醬中的AN含量已經(jīng)達(dá)到了郫縣豆瓣醬中關(guān)于AN的指標(biāo)(GB/T 2560-2006);在整個豆瓣醬發(fā)酵期間,豆瓣醬中的含水量隨著時間的增長逐漸降低。隨著發(fā)酵時間的增長,郫縣豆瓣醬中的微生物群落也不斷地發(fā)生變化,研究結(jié)果表明,微生物中的乳酸菌和芽孢桿菌發(fā)揮著主要的作用;生物胺的含量隨著豆瓣醬發(fā)酵時間的增長而增加,當(dāng)發(fā)酵時間為100 d時,豆瓣醬中的生物胺沒有超過豆瓣醬中關(guān)于生物胺的規(guī)定,但是從數(shù)據(jù)中可以預(yù)測,如果發(fā)酵時間超過100 d,那么將會有一些生物胺含量超過指標(biāo)。通過對豆瓣醬中的揮發(fā)性成分進(jìn)行檢測,結(jié)果表明,發(fā)酵100 d的豆瓣醬中一共含有49種揮發(fā)性成分。

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