傳統西瓜豆醬中的香氣成分研究

王婷婷，賈娟

(漯河職業技術學院 食品工程系，河南 漯河 462000)

西瓜屬于葫蘆科植物，含有大量果糖、葡葡糖和豐富的膳食纖維、蘋果酸、磷酸、谷氨酸、瓜氨酸、精氨酸、胡蘿卜素、番茄紅素、蔗糖酶等，這些都是人體中不可缺少的營養物質。無機鹽及苷類等營養物質，具有抗氧化、抗癌、軟化血管、降低血中膽固醇、血壓、血脂、 調節腸道環境等功效。醬豆主要是以大豆、面粉等為主要原料，經過微生物發酵制成的一種具有特殊風味的半固體粘稠狀調味品，它含有異黃酮、多酚、類黑精等活性物質。近年來，西瓜豆醬以其西瓜特有的清冽香氣、豐富的營養而博得大家的喜愛，隨著消費者對豆醬品質的要求越來越高，西瓜醬的香氣特征也越來越受到人們的重視。

本研究采用頂空固相微萃取和氣質聯用的方法，分析了傳統西瓜豆醬的香氣成分，并對它的香氣進行分析，希望能夠為進一步研究傳統西瓜豆醬香氣成分的形成機理提供理論基礎，同時也為優化傳統西瓜醬生產的工藝等品質控制提供科學依據[1]。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

1.1.1 材料與試劑

黃豆(顆粒飽滿，無蟲蛀，無破損)、西瓜(新鮮無籽西瓜)、食鹽(加碘鹽)、面粉(標準粉)、花椒、蔥、姜、蒜、油(大豆油)，均為市售。

1.1.2 儀器與設備[2]

Agilent7890-5975氣-質聯用儀 美國安捷倫儀器公司；手動SPME進樣器、75 μm CAR/PDMS 萃取纖維頭、20 mL帶硅橡膠墊的樣品瓶 美國Supelco 公司；PC420D恒溫磁力攪拌器 美國Corning公司；電熱恒溫水浴鍋。

1.2 西瓜豆醬發酵工藝

1.2.1 生產工藝

制曲：黃豆預處理→浸泡→蒸煮→瀝干→拌入面粉→制曲→成曲。

制醬：西瓜切開→挖瓤→打漿→加輔料(加曲、胡椒、姜、蒜、鹽等)→拌勻→發酵。

炒醬：將上述豆醬加調味料炒熟。

1.2.2 工藝要點1.2.2.1 大豆預處理

大豆剔除雜質后，浸泡水中至豆粒表皮剛呈脹滿，取出，用水反復沖洗后，蒸煮4 h后出鍋。

1.2.2.2 制曲

晾涼的大豆少量多次拌入面粉，讓面粉均勻裹在大豆上。在陰涼通風處進行自然發酵。至菌絲密布，表面由白色變成褐色時，發酵結束。然后在太陽下曬干后，將菌絲搓散，貯存備用。

1.2.2.3 西瓜預處理

將西瓜瓤在打漿機中打好備用。

1.2.2.4 加輔料及制醬

首先將發酵后的大豆放入滅過菌的壇子中，然后加西瓜汁，再加入食鹽、花椒、蔥、姜、蒜等調味料，攪勻后，用干凈紗布密封好，放在陽光下進行自然發酵，每天要攪動1次。待醬表面有氣泡產生，有醬香味時制醬完成。

1.2.2.5 炒醬

先將植物油倒入鍋內加熱，然后將白糖、原醬、料酒、花椒粉、五香粉等依次加入鍋內， 翻拌10 min，最后加入味精，即可食用。

1.3 實驗方法

1.3.1 頂空固相微萃取[3]

將SPME萃取頭在GC-MS儀的進樣口老化，老化溫度為250 ℃，老化時間為30 min，載氣流速為1.0 mL/min。準確稱取10.00 g西瓜豆醬，吸取10 μL氘代愈創木酚(內標)于15 mL頂空瓶中，密封，水浴溫度為60 ℃，插入經過老化處理的固相微萃取頭，使萃取頭處于樣品之上1.4 cm，萃取30 min后取出，迅速插入GC-MS聯用儀的進樣口，于250 ℃下解吸5 min后進行GC-MS分析。

1.3.2 氣相色譜-質譜測定條件

1.3.2.1 色譜條件[4]

毛細管柱為HP-Innowax柱 (60 m×0.25 mm×0.25 μm，Agilent)。以氦氣(99.999%)為載氣，恒定流速2.0 mL/min，進樣口溫度250 ℃。柱箱采用程序升溫，初始溫度為40 ℃，保持6 min，以3 ℃/min升溫至100 ℃，然后以5 ℃/min升溫至230 ℃，保持10 min。

1.3.2.2 質譜檢測條件

電子轟擊離子源(EI)，電子能量70 eV，質量掃描范圍30～450 u，采集方式為全掃描Scan，溶劑延遲3.00 min。

1.3.3 香氣成分定性定量方法

1.3.3.1 定性方法

對樣品進行GC-MS分析后，通過圖譜經計算機檢索與NIST06譜庫匹配(僅報道匹配度>85%的化合物) ，并結合人工圖譜解析和資料分析鑒定。

1.3.3.2 定量方法

根據氣相色譜分析結果，利用TIC峰面積歸一化法對西瓜豆醬香氣成分的相對含量進行定量。

2 結果與討論

2.1 豆醬揮發性成分的總離子圖

西瓜醬香氣成分及組分峰面積相對含量見圖1。

圖1 西瓜醬香氣成分及組分峰面積相對含量Fig.1 Total ion current chromatograph of relative content of peak areas of aroma components of watermelon soybean paste

注：由于數據量較大與版面大小的限制，導致該圖片不能清晰顯示，若需具體參考數據請聯系作者索取。

2.2 豆醬揮發性成分

西瓜醬香氣成分及其組分峰面積相對含量見表1。

表1 西瓜醬香氣成分及其組分峰面積相對含量Table 1 The relative content of peak areas of main aroma components of watermelon soybean paste

續 表

3 討論

對發酵食品來說，產品的風味物質與微生物在生長過程中釋放的代謝產物和酶密切相關。這些代謝物、酶類與食物原料之間發生相互作用，生成酯類、酚類、酮類、醛類和呋喃類等各種風味物質。本文從西瓜豆醬中共分離鑒定出揮發性化合物63種，包括醇類14種，酯類9種，酸類5種，醛類8種，烯烴類20種，酮類4種，呋喃類2種以及醚類1種等8類化合物。通過峰面積歸一法得到香氣成分的相對含量(見表1)。由表1可知，含量最高的2類化合物是醇類和酸類，分別為32.471%和28.295%，其次是烯烴類、酯類和醛類，分別為17.92%，13.393%，5.853%。

醇類是香氣成分中相對含量最多的化合物，它能產生使人愉快的氣味，這是糖類物質在耐鹽酵母作用下生成的[5]。在檢出的醇類物質中，含量較高的依次為 3-甲基丁醇、2,3-丁二醇、乙醇、2-丁二醇。含量占醇類物質總量的90%，3-甲基丁醇有蘋果白蘭地香氣和辛辣味,劉瑩等[6]在豆醬的研究中得出主要的醇類特征風味物質有2,3-丁二醇、3-甲基丁醇、2-甲基丁醇、芳樟醇、苯乙醇。黃明泉等[7]在研究中也得出了豆瓣醬主要的揮發性醇類香氣物質是3-甲基丁醇，這些都與本實驗結果相同，2，3-丁二醇在大豆醬油中含量很高，具有焦糊味，并且氣味強烈[8]，推測是西瓜豆醬中風味的重要呈香物質。乙醇具有清爽香氣，產生使人愉快的氣味，是乙基酯類風味物質產生的重要底物,已被證實對豆醬風味有很重要的作用[9]。2-丁二醇有類似葡萄酒的氣味，苯乙醇呈玫瑰花的香味[10]，它也是大豆醬油的主要香氣成分之一。

酯類化合物中的中低級脂肪酸酯通常具有甜香和果香，且強度適中、香氣柔和，它們是構成豆類發酵調味品風味的重要組成部分，其形成途徑：一是在發酵中由酵母酶催化生成；二是由有機酸和醇類的酯化反應生成，其氣味強度適中，溫和厚重，是豆醬香味的底蘊。喬鑫[11]研究認為乙酸異戊酯等為黃豆醬的特征香氣成分，趙建新等[12]研究認為乙酸乙酯、乙酸甲酯等為豆醬的主要香氣成分，這3個化合物均在本實驗中檢出。另外，在研究中發現甲酸丁酯含量也很高，這是其第一次在豆醬中被檢出，占酯類香氣含量的54%，在其他學者的研究中并沒有發現此種物質。由于酯類的形成受多種因素的影響，如發酵時間、發酵溫度以及酵母的性質等，保持較低溫度的發酵有利于短鏈脂肪酸的合成[13]。所以推測甲酸丁酯是在較低溫度發酵過程中產生的，其是否是西瓜豆醬的香味物質還要進一步研究。

在檢出的酸類物質中，共有乙酸、3-甲基丁酸、2-甲基丁酸、2-甲基丙酸、4-甲基戊酸5種。其中相對含量最大的為乙酸，占總成分的26.478%。乙酸在發酵西瓜汁中也有檢測到，并確定為西瓜發酵汁的主要呈香物質[14]，推測乙酸也是西瓜豆醬的主要呈香物質。3-甲基丁酸在永川家鄉豆豉、陽江橋姜豉和天馬山豆豉中也有檢測過[15]，2-甲基丁酸具有羊乳干酪樣的氣味，是曲霉型豆豉的主要風味成分。丙酸類物質和4-甲基戊酸自身的香味并不明顯，但是常用于調配食用香精及香料，對西瓜豆醬的香氣也有一定貢獻。

烯烴類化合物含有20種，但其風味閾值較高，一般對風味貢獻不大[16]，這可能是由于傳統的方式制作時在其中加入了生姜、花椒、蒜等香辛料，推測可能與烴類化合物的生成有關[17]。其中含量最高的揮發性物質是dl-檸檬烯，它是一種有類似檸檬的香味，具有鎮咳、祛痰、抑菌作用的物質。β-苧烯是柑橘類水果皮中一種著名的精油,有類似檸檬的香味。

醛類占西瓜豆醬香氣成分的5.853%，檢出3-甲基丁醛、2-甲基丁醛、2-甲基丙醛、己醛、苯甲醛、苯乙醛、壬醛和菠蘿醛8種，其中3-甲基丁醛含量最高，具有蘋果氣味，有資料顯示[18]，3-甲基丁醛、2-甲基丁醛、2-甲基丙醛是醬油關鍵香氣活性物質。苯甲醛具有較濃重的苦杏仁香氣，是豆豉的主要風味物質.苯乙醛氣味香甜，有玫瑰花香，類似蜜帶蠟香； 黃紅霞等[19]也在其他類型豆豉中檢出過，說明苯乙醛對曲霉型豆豉風味有貢獻，己醛具有西瓜香味，菠蘿醛常用作食品香精。其中壬醛、苯乙醛、己醛、苯甲醛在發酵西瓜汁香氣中都有檢測到，推測它們對西瓜豆醬的特殊行為具有一定貢獻。

此外，本研究檢測到一些具有呈香作用的酮類、呋喃類和二硫醚類，酮類揮發性化合物一般呈果香味，其中檢測到的3-羥基-2-丁酮在其他豆醬和西瓜發酵汁中均被檢測到，都為其主要的香氣物質，Leejeerajumnean等[20]研究發現納豆中的主要風味物質為3-羥基-2-丁酮[21],而甲基庚烯酮只在發酵西瓜汁、原汁中有檢測到，在豆醬中未檢測到，推測3-羥基-2-丁酮、甲基庚烯酮對西瓜豆醬的香氣有一定貢獻。

另外，在研究中檢測出了含硫類的物質如二甲基二硫醚，在西瓜汁和其發酵液中都有檢測到，是瓜類的重要香氣物質[22]，推測二甲基二硫醚是西瓜豆醬的主要呈香物質。