（食品科学专业论文）豆瓣酱后熟过程中风味物质的变化.pdf

摘要 摘要 本论文主要研究了豆瓣酱在其后熟过程中理化性质和挥发性风味的变化，以及对后熟 过程中产生的增味物质进行分离和鉴定。 豆瓣酱中蛋白质含量为2 5 5 8 ，脂肪含量为2 2 3 ，总糖含量为4 6 3 1 ，灰分含量 为2 6 1 0 。豆瓣酱是一种低脂肪、富含蛋白质的天然食品。 确定了豆瓣水提物的制备条件，并对后熟过程中豆瓣水提物的氮含量和还原糖含量的 变化进行了测定。在开始阶段，可溶性氮的含量增加比较快，后熟2 0 0 天后可溶性氮含量 变化不大。而还原糖含量在开始阶段下降比较快，后熟1 5 0 天后，还原糖含量几乎不变。 采用h s s p m e 结合g c m s 技术，对处于不同后熟期的豆瓣酱的挥发性风味进行测 定。首先确定了h s s p m e 的萃取吸附条件：萃取头7 5pmc a 舳d m s ，吸附温度5 5 。c ， 吸附时间3 0 m i n 。随着后熟期的延长，可检出的化合物个数先增加然后有所减少，在后熟 了1 4 0 天的豆瓣酱中检出的化合物个数最多，然后化合物的个数在减少。并对化合物的种 类进行了归纳，对其可能的生成途径进行了分析和推断。 采用g c o 结合g c m s 技术，对成熟豆瓣酱的活性风味进行测定，在g c m s 中检 出的8 0 种化合物中，共有2 4 种能够被g c 0 装置探测，其中四甲基吡嗪和3 甲硫基丙醇 本身就有很强的酱香味，是豆瓣酱浓郁风味的主要贡献化合物。 使用g 2 5 凝胶柱对不同后熟时间的豆瓣水提物进行分离，各个后熟期的豆瓣水提物 都能被分离成5 个峰( p 1 、p 2 、p 3 、p 4 、p 5 ) ，分别收集这五个峰，然后冷冻干燥成粉末。 对不同后熟期的豆瓣酱进行感官评定，发现随着后熟时间的延长，豆瓣酱的浓厚味在 增加，后熟了2 0 0 天的豆瓣酱具有典型的豆瓣味和浓厚昧。通过感官评定发现，添加 0 2 5 m g m l 的后熟2 0 0 天的豆瓣水提物到样品汤( c o n s o m m 6 汤) 中，能够显著地提高样 品汤的浓厚味。进一步对从后熟2 0 0 天的豆瓣水提物中分离得到的p l 、p 2 、p 3 、p 4 、p 5 进行感官评定，发现添加了o 2 5 m g m l 的p 2 、p 3 的样品汤的浓厚味显著增强，其中p 3 的增味效果最为明显。 对p 1 、p 2 、p 3 、p 4 、p 5 ( 后熟2 0 0 天) 的游离氨基酸进行测定：p 2 的游离氨基酸的总 含量最高，p 3 的游离氨基酸的总量次之。但是p 3 的增味效果要比p 2 好，所以推测游离氨 基酸对p 2 、p 3 的增味效果可能有所贡献，但是更表明有其它具有增味效果的物质存在。 采用r p h p l c 对p 2 、p 3 进行进一步分离，p 2 被分离成5 个组分，p 3 被分离成6 个 组分，分别收集这几个组分，采用l c - m s 对其进行分析，在p 2 的组分l 、2 、3 中分别检 出肽成分：t y r - g l y a s n ，t y r - a l a g l u - t h r , p h e l e u a r g ；在p 3 的组分3 、4 、6 中分别检出 肽成分：g l y - p h e c y s - g l y 、g l y - c y s - m e t - g l y ，a s h p h e - v a l 。 关键词：豆瓣酱；风味物质；固相微萃取；气质联用；感官评定 a b s t r a e t a b s t r a c t 1 1 l i sp a p e rs t u d i e do nt h ec h a n g e so fp h y s i c c h e m i c a lp r o p e r t i e s v o l a t i l ec o m p o n e n t sa n d t a s t ee n h a n c e r , w h i c hf o r m e dd u r i n gt h er i p e n i n gt i m eo f d o u b a n j i a n g d o u b a n j i a n gi sak i n do fh e a l t h ya n dn a t u r a lf o o d ，w h i c hi sr i c hi np r o t e i n ( 2 5 5 ) w i t hl o w f a t ( 2 2 3 ) b e s i d e s ，d o u b a n j i a n gc o n t a i n e ds u g a r4 6 3 1 a n da s h2 6 1 0 t h em e t h o do f p r e p a r a t i o no fw a t e r - s o l u b l ef r a c t i o no f d o u b a n j i a n g ( w s nw a se s t a b l i s h e d t h ec h a n g e so f t o t a ln i t r o g e nc o n t e n ta n dr e d u c i n gs u g a rw e r es t u d i e d t h et o t a ln i t r o g e nc o n t e n t w a si n c r e a s i n gq u i c k l yt h e nr e m a i n e dc o n s t a n ta f t e r2 0 0d a y s 弛er e d u c i n gs u g a rw a s d e c r e a s i n gf i r s tt h e nr e m a i n e dc o n s t a n ta f t e ra b o u t15 0d a y s w i t hg c - m sa n dh s - s p m e , t h ec h a n g e so fv o l a t i l ec o m p o u n d so fd o u b a n j i a n gd u r i n gt h e r i p e n i n gt i m ew e r es t u d i e d t h eo p t i m a le x t r a c t i n gc o n d i t i o n so fh s s p m ew e r ed e t e r m i n e da s f o l l o w s ：f i b e r ：7 5l am c a r p d m s ；e x t r a c t i n gt i m e ：5 5 ：e x t r a c t i n gt i m e ：3 0 m i n 。 t h e nt h eo d o r - a c t i v ec o m p o n e n t si nt h em a t u r ed o u b a n j i a n gw e r ed i f f e r e n t i a t e db yg c 一0a n d g c - m s 2 4a m o n g8 0c o m p o u n d sc o u l db ed e t e c t e db yg c - o t e t r a m e t h y l p y r a z i n ea n d m e t h i o n o lc o n t r i b u t e dm o s tt ot h ec h a r a c t e r i s t i cf l a v o ro f m a t u r ed o u b a n j i a n g u s i n gs e p h e d e x - g 2 5c o l u m nt os e p a r a t et h ew s f , f i v ep e a k s ( p 1 ，p 2 ，p 3 ，p 4 ，a n dp 5 ) w e r e f i g u r e do u t , w h i c hw e r ec o l l e c t e da n df r o z e n - d r i e ds e p a r a t e l y l o n g r i p e n e dd o u b a n j i a n gh a dac h a r a c t e r i s t i cm o u t h f u l n e s sa n dc o n t i n u i t yo ff l a v o r e s p e c i a l l yi n c r e a s i n gf r o m2 0 0d a y so fr i p e n i n g s e n s o r ye v a l u a t i o ns h o w e dt h a tt h ei n t e n s i t yo f m o u t h f u l n e s sa n dc o n t i n u i t yw e r ei n c r e a s i n gw h e nt h er i p e n i n gt i m ep r o l o n g e d w h e na d d i n g t h e o 0 2 5 9w s f ( 2 0 0d a y sr i p e n i n g ) i n t ot h e1 0 0 m lc o n s o m m 6s o u p ，t h ei n t e n s i t yo f m o u t h f u l n e s sa n dc o n t i n u i t yh a db e e ng r e a t l ye n h a n c e d r e g a r d i n gt h es e n s o r yc h a r a e t e r i s t i c so f p l ，p 2 ，p 3 ，p 4 ，a n dp 5s e p a r a t e df r o mw s fo f 2 0 0 d a y sr i p e n i n g ，f u i t h e rs e n s o r ye v a l u a t i o nr e s e a r c hw i t hd o s a g eo f0 2 5 m g m ls h o w e dt h a tp 2 ，p 3 w e r et h em a i nc o m p o n e n t sc o n t r i b u t i n gt oe n h a n c i n gt h em o u t h f u l n e s sa n dc o n t i n u i t yo f c o n s o m m 6s o u p e s p e c i a l l yt h ep 3h a de 。1 c e ns g o n g e re f f e c tt h a np 2a sat a s t ee n h a n c e r p 2h a dt h eh i g h e s tf r e ea m i n oa c i d sc o n t e n t , f o l l o w e db yp 3a m o n gt h ef i v ep e a k s h o w e v e r , t h et a s t ee n h a n c i n gc a p a b i l i t yo fp 3w a sb e r e rt h a nt h a to fp 2 ，w h i c hc o u l db ed u et ot h e p r e s e n c eo f t h ef r e ea m i n oa c i d s ，e v e nn o tt h ed e c i s i v ef a c t o r s p 2a n dp 3 ( 2 0 0d a y s ) w e r ef u r t h e rs e p a r a t e d 硒t hr p h p l ct o5a n d6c o m p o n e n t s ，w h i c h w e r ec o l l e c t e da n da n a l y z e db yl c - m s ，r e s p e c t i v e l y s i xd i f f e r e n tp e p t i d e sw e r ed i f f e r e n t i a t e d b yl c - m s t h r e ek i n d so fp e p t i d e sw e r ef i g u r e do u ta s ：t y r - g l y - a s n , t y r - a l a - g l u t h r , p h e l e u - a r gw h i c hc o r r e s p o n d e dw i t hc o m p o n e n t1 , 2 ，3r e s p e c t i v e l yi np 2 o t h e rt h r e ep e p t i d e s w e r ef i g u r e do u ta s ：g l y - p h e c y s g l y 、g l y - c y s - m e t - g l y ，a s n p h e 一w h i c hc o r r e s p o n d e dw i t h c o m p o n e n t3 , 4 ，6r e s p e c t i v e l yi np 3 k e yw o r d s ：d o u b a n j i a n g ；f l a v o rs u b s t a n c e s ；s p m e ：g c - m s ；s e n s o r ye v a l u a t i o n n 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 本人为获得江南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示谢意。 关于论文使用授权的说明 月8 日 本学位论文作者完全了解江南大学有关保留、使用学位论文的规 定：江南大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和 磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编 入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、 汇编学位论文，并且本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。 保密的学位论文在解密后也遵守此规定。 签名：畔导师签名：丕耻 日期：卫旬年f 月8 日 第一章绪论 1 1 蚕豆 第一章绪论 1 1 1 蚕豆简介 蚕豆( b r o a db e a n ，学名v i c i af a b a ll ) 为豆科巢菜属中的一个栽培种，一说为蚕豆属 或豌豆属，本草纲目载载“豆荚状如蚕，故名“蚕豆”，蚕豆又名胡豆、川豆、佛豆、 罗汉豆、大豌豆等。在欧洲多用于喂马，故饲用品又有马料豆h o r s e b e a n ( c i a f a b a v a t ， e p u i n a ) 之称，原产黑海南部、地中海东部至北非一带，在死海北部的j e r i c h o 发现新石器 时代的蚕豆种子，被确认为是公元前6 2 5 0 年前的最早遗物，是世界上最古老的一种豆类 作物，在圣经中被称为“野豌豆”( v e t c h ) ，系英格兰方言“f e t c h ”的变体，汉朝张骞 通西域时“得胡豆归”，故曾名“胡豆”，北宋初益都方物略记称为“佛豆”，宋苏颂 图经本草中也有关于蚕豆的详细记载，在中国约有2 0 0 0 年的历史。2 0 世纪9 0 年代初 期，全世界产量为4 0 0 万吨，中国总产量约占世界总产量的6 0 ，居首位，其次为埃及、 埃塞俄比亚等国。在中国年产量在1 0 万吨以上的有云南、四川、江苏、安徽、湖南等省。 蚕豆单产差异较大，每公顷为7 5 0 2 6 0 0 千克。青海省农民称蚕豆为“大豆”，有些高产区 可超过4 5 0 0 k g h m 2 ，中国蚕豆平均单产约为1 6 5 0 k g h m 2 。蚕豆成熟时荚壳变为黑色，每荚 内有种子2 4 粒，也有达7 8 粒者。籽粒大小及形状在品种之间的差异很大。种皮有乳白 色、淡褐色、绿色、淡绿色、紫色等，存放日久呈褐色。其茎、叶、荚均可供作饲料用。 根据蚕豆复叶上小叶的对数可分为印度蚕豆亚种( v i c i ap a n c i j u g a ) 及蚕豆亚种( v i e i a e u f a b a ) 两个亚种。按种子的大小又分为大粒、中粒和小粒三个变种。大粒种( v f a b a v a r m a j o r h a r z ) 百粒重大于1 2 0 9 ，小粒种( v f a b a v a r m i n o rb e c k ) 百粒重低于7 0 9 ，中粒种 ( v f a b a v a r e p u i n ap e r s ) 百粒重在两种之间，通常大粒蚕豆宜作蔬菜或粮食栽培，小粒种 对气候、土壤、气候要求不严，茎叶产量较高，宜作饲料用。蚕豆生活力强，保藏6 7 年 仍可发芽，种予发芽适温为3 5 ，营养生长的适温为1 6 ，此时如遇高温则植株矮小， 分枝稀疏或提前开花。长江流域各省多与大麦及小麦问作，四川、甘肃、青海亦有与油菜 问种者【l 】。 1 1 2 蚕豆的营养价值 蚕豆籽实由种皮和种子组成，皮约占1 6 ，子叶约占8 4 ，蚕豆中的粗纤维多集中在 种皮部分。 风干蚕豆中含粗蛋白2 2 之7 ，粗纤维含8 v 9 ，比大豆高出1 倍，比玉米高出4 倍。蚕豆中赖氨酸含量较高，比谷物类高出6 0 倍，但蛋氨酸、胱氨酸等必须氨基酸则明 显短缺，与豌豆质量相似，总的氨基酸含量及氨基酸消化率都低于大豆。 蚕豆中含有调节大脑和神经组织的重要成分钙、锌等，并含有丰富的胆碱，有增强记 忆力的健脑作用，蚕豆中的维生素c 可以延缓动脉硬化、促进肠蠕动的作用。现代人认为 蚕豆也是抗癌食品之一，对预防肠癌有作用。传统医学认为它能益气健脾，利湿消肿【l - 2 】。 江南大学硕士学位论文 1 1 3 蚕豆中的有毒有害物质 蚕豆籽实中含丹宁0 0 4 ，种皮中总丹宁含量约占总籽实的2 3 ；子叶中含丹宁0 0 2 ， 丹宁在种皮中的含量为子叶中含量的9 倍。在地中海、中东地区的居民以及住在其他国家 但和这些地区居民具有相同民族背景的居民食用蚕豆后发现患有“蚕豆病”，表现为体衰、 疲乏、肤色苍白、黄疸及血红蛋白尿等症状，迄今尚不明发病机制，因为仅限于蚕豆敏感 的人，用禽兽无法试验，据分析是与敏感者的血细胞中遗传性的缺乏葡萄一6 一磷酸脱氢酶 ( g 6 p d ) 和还原态谷胱甘肽( g s h ) 含量低有关【l “。 1 2 豆类发酵食品的发展潜力 1 2 1 豆类发酵食品突出的优势特性 发酵，作为一种最古老而经济的食品加工及保藏技术，可以追溯到几千年前( b c 6 0 0 0 ) 【3 】，直到现在，从制造商到消费者之间，为了保证食品维持可接受的质量水平，发酵也是 很重要的保藏加工技术之一【4 】。 发酵食品是指食品基质被对人体无害的微生物自然入侵或人工接种，利用自身繁殖代 谢和分泌的各种酶类，对蛋白质、多糖、脂肪等高分子物质进行明显生化改良而形成的无 毒产品【5 卅。这些产品具有消费者所喜爱的滋味、香气和质构，不能含有毒素或者产生异味， 否则均应视为食品腐败。目前，全世界利用不同食品基质和多种微生物已生产出大量独特 的发酵食品，主要包括肉、奶、谷物、豆类和蔬菜等几类，这种发酵食品以家庭作坊或者 小规模食品厂甚至大型集团生产企业等方式，在发展中国家和工业化国家都有广泛的生产 7 1 。因此，发酵食品己成为人类营养供给的主要来源，占世界膳食消费的3 0 - 4 0 【8 】。 传统豆类发酵食品营养价值极高，在我国已有上千年的历史，早已普及到朝鲜、日本 及东南亚等国家和地区，对亚洲乃至整个世界人类的饮食生活和健康都起到了非常重要的 作用。豆类发酵食品，与其他多数发酵食品一样，其优势主要体现在以下几方面【3 9 d 5 】： 一是原料中的蛋白质、脂肪、碳水化合物等大分子物质被微生物酶水解成肽、氨基酸、脂 肪酸、低聚糖和单糖等小分子物质，提高了营养价值和消化性能；二是微生物代谢产生的 乳酸、乙醇、乙酸、氨等酸碱性保藏效应化合物，改变了体系的p h 值，加上食盐的添加 和小分子物质降低水份活度的协同作用，产品无需罐藏、冷冻或干燥即可以延长货架期， 这对发展中国家具有极为重要的意义；三是发酵赋予的香味、色泽、口感、风味、外观、 密度、质构等感官特征的改善和多样化，使产品更易为消费者喜爱，尤其不被西方消费者 接受的豆腥味可通过发酵完全除去，市场适应性大大提高；四是发酵期间，优势益酵菌可 阻滞大量病源性微生物的生产，提高了产品的安全性；五是豆类原料中难消化的涨气性寡 糖( 棉籽糖、水苏糖) 和抗营养因子( 胰蛋白酶抑制剂、血凝素和植酸、丹宁、多酚等) 可被发酵除去或降低，而维生素、抗癌物质、活性肽、抗氧化剂、降胆固醇活性化合物等 功能成分却被大量合成或释放，强化了产品的功能特性。六是豆类发酵食品多以固态或半 固态方式生产，比纯液态发酵方式具有较低资金的投入、较低的能耗和水耗、少废弃物产 生，不要求无菌条件等优势，同时一些产品可不经烹调或者仅需很少的热处理便能直接食 2 兰二皇堕丝 用，从而降低了烹饪所用的时间和能耗。 因此，许多国家都掀起了对豆类发酵食品研究的热潮。豆类传统发酵食品的高营养、 独特的风味引起了各国学者的高度重视【l “。 1 2 2 发酵赋予豆类食品更强的生理功能 大豆发酵食品中的生理活性物质可大致分为两类【1 7 】：一类是原料本是具有的，不经微 生物及其酶的作用就天然存在于发酵成品中的“一次生理活性物质”，如大豆的优质蛋白、 异黄酮、低聚糖等；另一类是发酵过程中借助微生物及其酶的综合作用，对原料大分子物 质进行分解和重组，并经过复杂的生化反应才形成的代谢产物或变异物质，称为“二次生 理活性物质”，如发酵微生物代谢合成的纤溶酶、蛋白质降解产生的活性肽、氨基与羰基 化合物经美拉德反应生成的褐色色素( 黑色物质) 等。正是这些新形成的“二次生理活性 物质”，赋予豆类发酵食品比不发酵食品更突出的营养健康机能。 1 3 调味品 1 3 1 中国调味品概况 民以食为天，食以味为先，调味品是人们生活必须品，是城乡居民菜篮子重要组成部 分。中国调味品是一个历史悠久而方兴未艾的行业，早在五千多年前，我国就有了人工制 盐的生产，从此用盐加工调味品。大约在三千六百年前就有五味之说，即甘、咸、苦、辛、 酸。可见我国调味品的生产源远流长，一直延续相传，但是由于漫长的封建社会束缚了生 产力的发展，致使这一行业长期停留在自然发酵的时期。直到2 0 世纪4 0 年代，全国除上 海、天津、北京、济南、青岛和东北几家属于私人资本调味品工厂等，绝大部分作坊仍以 传统方式从事手工作业。 新中国建立初期，调味品的生产和经营大多数是一家一户的小作坊，这些作坊既生产， 又销售，对满足城乡消费者的基本需要曾起过重要作用。但由于市场求大于供，国营商业 力量薄弱等原因，造成了产品的质量下降和花色品种不足，为了扭转这种局面，在国民经 济恢复时期，国家对调味品生产提出“加强领导，统一管理，提高质量，保证供应”的方 针，要求把旧企业、旧作坊引向健康发展的道路。按照我国调味品生产和供应的传统习惯， 多数产品归商办调味品工厂生产，形成了我国较为独立的商办调味品工业产销体系l l 。 1 3 2 调味品发展趋势 通过调味品企业的努力，我国调味品行业无论在产品产量、质量、品种、工艺还是技 术改造、效益等方面都取得了可喜的成绩。同时随着食品工业的发展和键饮业及方便食品 的兴盛，促进了调味品工艺改进，品种增加，质量提高。展望调味品今后的生产和市场， 我国的调味品生产和市场将有以下发展趋势：( 1 ) 产品品种将更趋向于多样化、复合方便化、 高档化和营养保健化。( 2 ) 新技术将不断地应用于调味品生产中，随着科学技术的进步，特 别是现代生物技术的应用，将会开发出不少的新原料、新产品。( 3 ) 新产品尚需不断研究开 发。当今，各种各样的肉类香精已在国际上相继问世，同时，畜禽、水产、蔬菜、水果、 至亘态兰堡主兰堡堡苎 酵母等天然提取物，因其味道鲜美自然，易被人体吸收，也被开发应用于各种复合调味料。 在国内这些研究虽取得了一些发展，但因起步较晚，距世界水平还有很大差距，为满足国 内市场需要，我们迫切需要在研究、生产、应用等环节上紧密配合，以期尽快开发新产品， 占领市场，替代出口【1 引。 1 4 豆瓣酱 1 4 1 豆瓣酱的历史及生产现状 四川豆瓣是著名的川菜必不可少的调料，凡是有川菜的地方就有豆瓣的身影，而其中 四川郫县的豆瓣又是豆瓣家族中一朵奇葩，完全成熟后的豆瓣呈红褐色，鲜亮润泽，富有 酱香味和酯香味，瓣酥而味辣，咸淡适宜，其口感特点是麻、辣、鲜和香。素有川菜之魂 的美誉f 1 9 1 。 豆瓣起源于明末清初，一群移民在进入四川的路途上，他们赖以充饥的蚕豆遇上连绵 的阴雨后生了霉，又舍不得丢弃，于是就把它放在田埂晾干，然后和着鲜辣椒搅拌和匀后 弄来吃，一吃，那味道竟然鲜美无比，余味悠长，于是豆瓣酱就在民间流传起来。但直到 清朝康熙年问( 公元1 6 8 8 年) ，才在现在的四川省成都市郫县开设作坊取本地区原料与 清水，用相同的方法大量生产豆瓣，渐成气候，。郫县豆瓣”就此得名。郫县地处成都平原 中部，因得都江堰灌溉之利，盛产稻、小麦、油菜籽、胡豆( 蚕豆) 、大麻、药材、花草 树木等。郫县生产的胡豆品质特别优良，以它作为主要原料加- rn 成的豆瓣酱，油润红亮， 瓣子酥脆，香甜可口，除用作调味外，也可以单独佐饭；用熟油搅拌后食用，味道尤其好。 民国初年，郫县豆瓣的生产已成相当规模，并同以郫县所产之大烟远销中国各地，东 经成渝沿江而下至湘鄂，南转宜宾行销云贵，西由雅安销到康藏，北取道广元销往陕甘。 外地来郫县的烟贩都争购豆瓣以返回馈赠亲朋友邻，从此，郫县豆瓣名声远扬。民国四年， 四川军政府犒劳士兵运进西藏。在郫县两大酱园订购“郫县豆瓣”三四万斤。豆瓣运到驻军， 军士去荷叶、油纸，见色泽鲜亮且味美无比，深得官兵赞誉。军政府特此传令嘉奖并赠奖 牌以资鼓励，“郫县豆瓣”由此名声大噪。 一九四九年历史翻到新的一页，郫县豆瓣又光辉更显。一九五五年，“益丰和”、“元丰 源”响应政府号召，先后实行公私合营共同组成“国营郫县豆瓣厂”，定名为“鹃城牌”，盛行 到现在，产量扶摇直上。上个世纪的九八年郫县豆瓣厂、郫县酿造厂、犀浦酱油厂等五家 法人企业实行集团化经营，产量已达万余吨。2 0 0 4 年整个产量高达5 0 0 0 多万公斤，产值 接近1 0 亿元。随着川菜的流传，郫县豆瓣已远销至世界各地，深得各地人民喜爱，可以 毫不夸张地说，有华人的地方，就有郫县豆瓣。到现在“郫县豆瓣”已有三百多年历史，世 事沧桑，时移俗易，多少传统的文化习俗和土特名产早已随着岁月的流逝而消失，唯独“郫 县豆瓣”延续至今，其魅力可见一斑。 郫县豆瓣之所以驰名中外，历久不衰，根本原因在于制作细致，工艺精湛，具有独特 的传统技艺和优越的水质、气候条件，特别是后者。 郫县豆瓣酱用料配比如下：蚕豆4 4 斤，鲜辣椒1 0 5 斤，面粉11 斤，食盐2 4 斤，可出成 4 笙二里堑丝 品1 3 5 斤至1 4 0 斤。制作方法大体是：将蚕豆收拾干净、去壳，因为蚕豆即能吸水又能增加 醇香，它在9 6 至1 0 0 。c 的沸水中煮一分钟，捞出放入冷水中降温，淘去碎渣，浸泡三至四 分钟，然后捞出豆瓣，拌进面粉，搅匀摊放在簸箕内后，入发酵室进行发酵，控温在4 0 c 左右。经过六七天长出黄霉，称之为初发酵。再将长霉的豆瓣放进陶缸内，同时放进食盐 1 1 5 斤，清水5 0 斤，混合均匀后进行翻晒。具体的是严格按照：“晴天晒，雨天盖，白天翻， 夜晚露”，勤翻勤查，不能雨淋。这样经过4 0 至u 5 0 天，豆瓣变为红褐色，加进碾碎的辣椒末 及剩下的盐，混合均匀，再经过3 至6 个月的贮存发酵，豆瓣酱就完全成熟。成熟后的豆瓣 呈红褐色，鲜亮润泽，富有酱香味和酯香味，瓣酥而味辣，咸淡适宜，其口感特点是麻、 辣、鲜和香，素有川菜之魂的美誉【饽。7 l 。 “郫县豆瓣”作为一个地域性特产品牌也有了较高的知名度，由于完全沿袭传统酿造工 艺精工细作，郫县豆瓣的生产仍局限于粗放型的，产品的销路单一，附加值不高，如果能 把传统酿造与现代生化技术相结合，走优质、低耗、高效的质量效益发展之路，郫县豆瓣 作为我国传统发酵产品中的一朵奇葩，开放得必将更加灿烂。 1 4 2 豆瓣酱风味形成机理 食品科技界普遍引用h a l l r l 于1 9 8 6 年提出的食品风味的定义。他认为风味是摄入 口腔的食物使人的感觉器官，包括味觉、嗅觉以及痛觉、触觉和温觉等，所产生的感觉印 象，即食物客观性质使人产生的感觉印象的总和。可见，对于食品风味的研究或评价，涉 及生理、心理、生物、化学和物理等学科，受诸多因素的影响，因而是一个相当困难和复 杂的研究领域1 2 ”。 豆瓣香气成分很多，成香机制复杂，大体可归纳为四类：由原料成分所产生；由米曲 霉代谢产物生成；由耐盐酵母、细菌的代谢产物生成；由非酶化学反应生成。挥发性的香 气成分主要为醇类，酯类、酸类、吡嗪等。 郫县豆瓣的味觉是咸而鲜，具极微弱的甜味，具有醇和弱酸味，不苦。作为调味品， 其鲜味尤为突出。郫县豆瓣的鲜味来自蛋白质分解产物，原料中蛋白质经混合菌种中曲霉 及根霉的蛋白酶、肽酶、谷氨酰胺酶作用后，水解生成多种游离氨基酸和肽，其中谷氨酸、 天门冬氨酸含量较高，赋予产品鲜味。极微弱的甜昧来自淀粉酶水解淀粉所生成的葡萄糖 和麦芽糖，以及部分呈甜味的氨基酸；此外，发酵过程中，米曲霉分泌的脂肪酶能将油脂水 解成脂肪酸和甘油，甘油微甜。酸味主要由乳酸、醋酸、琥珀酸、柠檬酸等有机酸形成。 发酵过程中，乳酸菌所引起的乳酸发酵因菌种不同，使糖类变成乳酸和醋酸，豆瓣中最明 显的咸味毫无疑问来自于加入的氯化钠，即食盐 1 9 , 2 2 。 总之，四川豆瓣的呈味成分是十分复杂的，豆瓣作为传统的调味品，已有三百多年历 史，然而对其发酵机理和后熟机理的研究尚不多，有许多复杂的机理尚不清楚，有待进一 步深入研究。 1 4 3 豆瓣酱风味的研究现状 总的来讲研究者出于优化工艺或者探索新工艺的要求，对豆瓣酱的风味组分进行了一 江南大学硕士学位论文 些简单的测定和推测f 1 9 , 2 2 ，但是至今未见有研究者对豆瓣酱尤其是后熟过程中风味物质的 变化进行研究，也未见有鉴别出郫县豆瓣酱的风味活性成分的报道。 1 5 挥发性风味组分的研究方法 对于传统发酵制品来讲，除了具有独特的滋味以外，其香气类型必须纯正，这是评价 产品品质的一个重要指标，也是吸引顾客的重要因素。选择合适的研究分析方法来鉴别特 征风味组分，分析检测这些组分具有非常重要的意义，并为在以后研制产品的过程中提取 或制备这些组分，以使产品具有完美的特征风味做好准备。 1 5 1 香气活性成分的鉴别气相色谱一嗅觉辨别法 过去的几十年中，研究者把不同的检测技术应用到气相色谱上来研究具有气味的物 质，但唯独忽略了最灵敏的检测器人类的鼻子。气相色谱一嗅觉辨别法( g o o ) 就是把人的 鼻子当作检测器，它在香料、香水、食品等领域发挥了强大的作用，事实上这个神奇的监 测器对任何有气味的物质的检测都是相当有效的。 传统的g c m s 是高分离效率的气相色谱柱与质谱检测器结合，能够在一次运行中分 离和检测数百种挥发性化合物，但是这些化合物中的很多对食品的实际香味可能没有或只 有很小的影响。g c o 就能够借助鼻子测定食品中香气活性成分，现已广泛应用于各类食 品风味的研究【2 s - 2 9 。常用的c , c 0 法主要包括两类：稀释法和强度法。稀释法是将抽提物 进行多次稀释直到各香气化合物的阈值。强度法只需要进一次，进行嗅闻的实验员根据保 留时间的不同，记录下能够闻到的香味的强度【3 0 】。 能够定量检测香气化合物贡献大小的香气抽提稀释分析法( a r o m ae x t r a c td i l u t i o n a n a l y s i s ，a e d a ) 已被用于检测各类食品的香味成分，如黑莓【3 1 1 、牛奶巧克力和可可块【3 2 】、 葡萄酒 3 0 1 、热反应香精 3 3 - 3 4 1 、甜瓜【3 5 1 等。为了稀释方便，大多数的a e d a 研究采用溶剂 萃取法或同时蒸馏萃取( s i m u l t a n e o u sd i s t i l l a t i o n e x t r a c t i o n , s d e ) 法制备样品，近年来研 究者们也为将固相微萃取( s p m e ) 法和a e d a 法相结合做了很大努力，探索解决s p m e 法的逐步稀释方法。最初有采用将吸附时间减半以达到稀释的目的，后来又采用改变吸附 头的厚度和长度来得到不同的吸附体积【3 6 】，2 0 0 3 年t a eh w a nk i m 等采用改变仪器分流比 的办法以稀释被分析物【2 9 】，但是这些方法都存在一定的局限性，因此用s p m e 法制备样品 用以稀释分析还需要进一步努力。 时间强度法由于其操作简单，能够快速地鉴定具有活性的香气物质，而且能够和固相 微萃取较好地结合起来，已广泛地应用食品风味物质的分析上。已有用此法鉴定葡萄酒风 味p 0 】、奶酪风味口7 】、海洋的贝壳类动物【3 8 1 、炸薯条【3 9 】。本论文也采用此法鉴定成熟豆瓣酱 的活性风味成分。 国内的g c o 技术发展较为缓慢，目前仅见有用嗅觉辨别法嗅辨样品中的气味特征的 报道【4 叫1 】和田怀香等采用a e d a 法分析金华火腿的活性风味物质的研究报道p 2 。 6 第一章绪论 1 5 2 挥发性风味化合物的测试取样方法 香味化合物的鉴别面临着严峻的挑战，因为这些化合物的浓度相当低，把它们从样品 基质中分离开来比较困难。现代分析仪器如气相色谱、高效液相色谱及它们与质谱的联用 技术已经应用于食品的分析，但大多数的仪器还不能直接处理样品。一般的分析方法都涉 及到以下过程即取样、样品预处理、分离、测定和数据分析，其中大量的时间都花费在取 样和样品预处理( 如萃取、浓缩、分离和纯化) 上。因此，选择一个恰当的样品预处理方 法在很大程度上影响到食品分析的可靠性和准确性。 这些挥发性溶质可以利用其挥发性和非极性从非挥发性物质中提取出来，其中利用被 分析样品挥发性的方法包括顶空技术( 静态顶空、动态顶空和吹扫冷阱捕集技术) 、蒸馏 技术等，而溶剂萃取和吸附技术则是根据芳香化合物的相对弱极性将它们从食品样品中提 取出来。并没有一种单一的“完美”的方法，每一种方法都会给气相色谱分析的风味分布 结果带来不同类型和不同程度上的采样偏差【4 3 “j 。通常，最好的方法是用几种可相互补充 的，建立在不同分离标准基础上的技术来提取挥发性风味物质，这样可以减小采样偏差。 固相微萃取( s o l i d - p h a s em i c r o e x t r a c t i o n ，s p m e ) 是由加拿大w a t e r l o o 大学p a w l i s z y n 及其合作者于1 9 9 0 年提出的，是一种快速、无溶剂的新技术。利用一根熔融石英纤维丝 或涂有一层具有选择性固相或液相聚合薄膜的石英纤维头从待分析基质中萃取被分析物， 然后插入气相色谱仪的进样器中热解吸后分析检测。h i r o y u k ik a t a k a 对s p m e 在食品分析 中的应用进行了综述【4 5 1 ，它不仅可以和g c 、g c m s 联用，还能和l c 及l c m s 联用。 由于科学技术的发展，s p m e 技术日益成熟，并且适合各种分析物的萃取纤维头也都已经 商品化，因此s p m e 法现今在食品风味分析方面应用很广。2 0 0 2 年m a r i ap i ag i a n e l l i 比较 了两种不同萃取头在分析西班牙干腌火腿方面的优劣，发现c a r p d m s 在检测低分子量 的化合物方面较具优势，而d v b c a r p d m s 在中高分子量化合物的检测上具有优势 4 6 1 。 2 0 0 3 年m i l e n ap o v o l o 在分析黄油风味时又将s p m e 法与吹扫捕集法( p t ) 进行了比较， 发现p t 法能检测出化合物的数量更多，但s p m e 法对较大分子量的化合物吸附更好【4 7 】。 2 0 0 3 年j a eh w a nl e e 等采用添加无机盐和超声波处理提高了s p m e 的灵敏度并且没有新 的挥发性化合物生成1 4 8 1 。2 0 0 6 年d i e t zc h r i s t i a n 等对近几年来萃取头的涂层种类、制作方 式及其相关应用作7 8 1 l 好的综述。总之，随着商业化萃取头种类的增多，固相微萃取在分 析挥发性风味领域的应用将越来越广1 4 9 1 0 1 5 3 挥发性风味化合物的仪器分离鉴别 从其诞生开始，气相色谱。质谱联用技术( g c m s ) 便成为挥发性食品风味分析的优 选技术，主要是因为气相色谱在所有的分离技术中能够提供最佳的整体性能，而质谱技术 是用于鉴别未知化合物的最有效手段之一。尽管g c - m s 技术在风味分析领域占据着最重 要的统治地位，但是近年来科学家们仍然为g c 的改进和替代、以及m s 的改进和替代做 了不少的尝试。 对风味分析中使用的g c m s 中常规g c 的改进包括：采用多维气相色谱垆l j 分析复杂 的样品：采用手性气相色谱分析相同化合物的不同对映体所产生的不同风味性质1 9 2 1 ；采用 7 坚堕查堂堡主堂垡丝奎 制各气相色谱【5 1 】制备以便在其它时间实现用多种技术来分析收集到的溶质。因为这些改进 的难度很大，要求极高的技巧和技术专长，目前还未能应用于食品风味的分析。 在鉴别风味化合物前可替代g c 作为分离手段的有高效液相色谱( h p l c ) 5 2 - 5 、超临 界流体色谱( s f c ) 1 5 4 、毛细管电泳( c e ) 1 5 5 1 和m s m s 联用中的质谱【5 6 1 。其中发展较快 的是s f c ，主要是因为它类似于h p l c ，能够处理那些不适用于g c 分析的溶质( 低挥发 性、强极性或热不稳定的物质) ，同时它和m s 的连接比h p l c 更为容易。已有学者用s f c 提取大蒜并用m s 鉴定蒜素的报道【5 4 】，但它至今仍未广泛应用于风味分析，还有待于进一 步发展。 对用于风味分析的常规电子轰击( e i ) m s 的主要改进是：高分辨率质谱、选择离子 监测质谱、化学电离质谱和负离子化学电离质谱f 5 7 1 。分离之后能够取代m s 作为鉴别手段 的可能只有傅立叶变换红外光谱f 5 引，但它也只能提供一些有价值的补充信息，主要是因为 其灵敏度相当低，而且还缺乏足够而广泛的气相i i 己谱图数据，使g c f t i r 的应用受到了 很大的限制。 似乎没有一种能够取代传统的以g c m s 为基础的分析食品风味的方法，并证明比它 更为优越，这主要也是因为相对于其它的联用技术而言，g c 与m s 的连接更易实现。但 是，为解决某些特定的问题时，上述一些改进或取代的方法可能更加优越。 1 6 滋味组分的研究概况 食品的风味主要由香气、滋味、口感等所构成，而滋味则是决定食品品质的一个重要 因素。只有溶于水后能进入味蕾孔口刺激细胞的物质才能产生滋味，因此，呈味物质必须 是可溶于水的小分子物质。衡量味敏感性的大小通常用里味阈值来表示，它是指感受到某 种物质的最低浓度。物质的阂值越小，表示其敏感性越强。现在对滋味的研究主要采用感 官评定，即把人当作检测器对具体组分的滋味进行判定。 1 6 1 不同味觉的相互作用 呈味物质由于受到其他味的作用，会改变其味的强度甚至影响到味感，因此味觉有以 下特殊现象。 ( 1 ) 对比现象：同时或先后受到两种不同的味刺激，由于其中一个味的刺激而改变另一 个昧的刺激强度，例如，在蔗糖水溶液中加入小量食盐会使其甜度增强。 ( 2 ) 消杀现象：两种味同时存在的时候，一方或两方的味均受到减弱，例如在橙汁里加 入少量的柠檬酸则甜味减弱，若加入蔗糖则酸味减少。 ( 3 ) 相乘现象：将两种呈味组分混合，由于相互作用，其味感强度超过单个呈味成分的 强度之和。例如，将味精( m s g ) 与与5 - 肌苷酸( 5 i m p ) 共同使用时，其鲜度 超过两者分别使用时强度的好几倍。 ( 4 ) 变调现象：由于先食入的食物的影响，而改变了后食的食物的味感。例如，吃了苦 的食物后，再喝清水也有甜的感觉1 2 ”。 8 第一章绪论 1 6 2 常见的呈味物质 1 6 2 1 甜味 1 9 6 7 年s e h a l l e n b e r g e r 等人首先提出a h b 理论，认为在甜味物质的分子中都存在着 氢供体基( a h ) 和氢接受基( b ) ，并且两者的距离为2 5 4 0 埃。接受甜味物质的味觉受 体也同样有a h 基和b 基，甜味物质的a h 基和b 基与受体的a h 基和b 基间以氢键结合， 从而引起甜味的感觉。 甜味物质除了以蔗糖为代表的糖类以外，还有各种各样非糖类的物质显示甜味，如氨 基酸、肽、蛋白质、配糖体等【5 9 】。 1 6 2 2 苦味 食品中有不少苦味物质，单纯的苦味人们是不喜欢的，但当它与甜、酸或其他味感物 质调配适当时，能起到丰富或改进食品风味的作用。一般苦味物质必须存在分子内氢键。 即