原料不同預處理對昭通豆醬風味品質影響

李俊杰，李 浪，張正彪，張幫磊，亢凱杰，葉 坪，余平蓮,

（1.昭通學院化學化工學院，云南昭通 657000；2.云南省高校高原特色功能食品研究重點實驗室，云南昭通 657000；3.云南食品安全昭通研究院，云南昭通 657000）

傳統昭通豆醬是昭通本地特有的大豆醬，主要原料是黃豆、辣椒、花椒等，因產于昭通而得名“昭通醬”，有色澤棕紅、鮮艷油潤、醬香濃郁、酯香宜人、味鮮醇厚、麻辣咸香、入口回甜的特點，為云南昭通一帶歷史悠久的高原特色傳統名產，堪稱云南“醬類之冠”。昭通豆醬（以下簡稱“昭通醬”）是經過兩次發酵周期制成，第一次發酵主要是黃豆在自然條件下進行發酵，俗稱為制曲，以真菌發酵為主。第二次發酵是在一次發酵的基礎上經過刷霉、粉碎、加料、攪拌等步驟進行發酵，以酶水解和細菌發酵為主，因此傳統昭通醬加工至少半年才能制成。

豆醬之所以有特殊的醬香，與樣品中多種揮發性成分有關，即使這些有機物含量極微，但對豆醬風味的影響非常關鍵[1-3]。Kim等[4]優化并驗證了高效液相色譜-二極管陣列檢測（HPLC-DAD）的樣品衍生方法，分析出豆制品中21種游離氨基酸，還證實了非傳統工藝的豆醬中谷氨酸、組氨酸和肌氨酸的組成比例較高。Yang等[5]證實了豆醬生產過程中食鹽顯著提高了氨基酸的含量以及揮發性風味物質種類。目前國內對豆醬揮發性成分的檢測方法主要以頂空固相微萃取技術（HS-SPME）為主，并且這種方法有成本低、靈敏度高且重現性好的優點[6-9]。李治華等[10]利用該技術對不同發酵階段的郫縣豆瓣醬揮發性成分進行分析，共鑒定出36種化合物，且不同發酵時間揮發性成分有明顯區別；劉燕等[11]對豆瓣醬用不同方式進行干燥，發現不同的干燥方式對樣品中揮發性成分影響明顯；羅靜等[12]對郫縣豆瓣醬后發酵過程中的揮發性呈香物質進行了研究，發現揮發性呈香物質在初熟期的變化程度遠大于其在老熟期，后發酵3 a后，其變化已非常緩慢。

昭通醬作為云南地方特色食品，有其特殊的風味特征，但目前國內對昭通醬的研究文獻甚少，但有研究學者已證明豆醬的品質和風味很大可能受原材料預處理方式以及發酵過程的影響[13-15]。我國各地區豆醬原料預處理階段大多數采用浸泡后常壓蒸煮的方式，但存在生產周期長、成本高、能耗和排污壓力大等劣勢[16-18]。目前，除丁祖志等[19]、雷丹等[1]對原料不同預處理后豆醬理化指標進行了對比，尤新新等[20]對豆瓣原料的生、熟處理后釀造性能進行對比外，國內外對于原料的不同預處理方式對豆醬風味成分的研究報道較少。因此，本研究主要在傳統昭通醬的制作工藝基礎上，對采用6種不同的原料預處理方法所制成的昭通醬進行品質和風味對比研究，以期為昭通醬的工業化發展提供一定的理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

大豆、辣椒、花椒 當地超市。

6890-MS 5973N型氣相色譜-質譜聯用儀 美國Agilent公司；固相微萃取裝置及50/30 μm Carboxen/SPM萃取頭、色譜柱HP-88石英毛細管柱（100 m×0.25 mm，0. 20 μm） 美國J&WSci.公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 昭通醬的工藝流程和操作要點 參考文獻[21-22]中方法進行。

操作要點：根據豆粒的直徑大小將豆子分開蒸熟或者炒熟。預處理后的黃豆去除豆殼，用粉碎機磨成豆粉。每10 kg的豆粉需加水約7.5 kg，攪拌均勻并揉捏成約200 g的球形醬團。將捏好的醬團放入竹籃并蓋上稻草進行發酵，28 d左右即可下醬。把發酵好的醬團刷去表皮上的菌絲，進行捻碎，每10 kg醬團中加辣椒面3.5 kg、花椒面2 kg、兌清水15 kg、攪拌均勻。露天場地經日曬夜露，雨天需加蓋，期間定期進行翻醬，將稀的昭通醬曬制成干的醬團（從捏團開始隔天翻醬1次，6個月后出成品）。

不同預處理工藝的設置：115 ℃隔水蒸10 min（S-10）；115 ℃隔水蒸15 min（S-15）；115 ℃隔水蒸20 min（S-20）；115 ℃隔水蒸25 min（S-25）；180 ℃翻炒5 min（F-5），180 ℃翻炒10 min（F-10），其中蒸煮組蒸煮前先用溫水泡豆6 h。

1.2.2 感官評價 根據黃豆醬（釀造豆醬）的標準SB/T 10309-1999[23]執行，對發酵成熟后的昭通醬色澤（20分）、香氣（30分）、體態（20分）、口感（30分）進行評分，由評定小組20名18～50歲男女比例1:1的人員組成，經過專業培訓后按照評分標準進行品評，滿分100分，具體評分標準及分值范圍見表1。

表1 昭通醬感官評分標準Table 1 Sensory evaluation standard of Zhaotong soybean paste

1.2.3 氨基酸測定方法 結合GB 5009.124-2016《食品中氨基酸的測定》[24]和武俊瑞等[25]的方法略作改進，增加了半胱氨酸的檢測，氨基酸的測定依托湖南省農科院湖南省食品測試中心完成。

1.2.4 昭通醬揮發性物質測定方法 參考文獻[26-27]進行并略作修改。采用HS-SPME方法萃取樣品中揮發性化學物質，將灰色50/30 μm Carboxen /SPME萃取頭在GC進樣口溫度為250 ℃的條件下老化1 h，備用；將不同工藝條件下的昭通醬樣品約4 g于25 mL頂空進樣瓶中，再加入4 mL超純水，用密封墊和蓋帽進行密封; 然后在70 ℃磁力攪拌600 RPM條件下平衡30 min，將已活化的萃取頭穿過密封墊插入頂空進樣瓶內后推出纖維頭，露出纖維頭距離樣品液面約10～15 mm，頂空吸附40 min，插入GC進樣口解析5 min。

氣相色譜條件：HP-5MS石英毛細管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；載氣：高純氦氣（99.999%），流速1.0 mL/min；進樣口溫度：250 ℃；不分流進樣；升溫程序：柱溫40 ℃，保持3 min，以4 ℃/min升至150 ℃，以10 ℃/min升至250 ℃，保持2 min。

質譜條件：離子源EI，溫度230 ℃；發射電流150 μA；倍增器電壓1037V；萃取頭接口溫度250 ℃；電子能量70 eV；質量掃描范圍33～500 amu。

定性分析：采用NIST2014 s標準質譜庫檢索，相似度在80%以上作為有效峰面積進行分析處理，根據保留時間確定不同昭通醬樣品揮發性成分，用峰面積歸一化法進行相對含量分析。

1.3 數據處理

采用Excel軟件、Origin2018、IBM SPSS statistics 26等軟件進行數據處理。

2 結果與分析

2.1 不同預處理工藝對昭通醬感官評分的影響

豆醬生產過程中由于原料預處理和發酵工藝不同，目前市面上的豆醬的風味感官品質有著很大差異[28]。人工感官評定及智能傳感技術對豆醬的風味評估具有重要意義[29]。由表2可知F-10組昭通醬總體評分最高，達89分，蒸煮組中S-15組的昭通醬各指標和總體評分最高，但隨著蒸煮時間的延長或減短均會導致評分值降低，S-10組可能因為蒸煮時間過短，大豆并未完全熟透而產生一定的豆腥味導致評分偏低；炒制組中，相比F-10組，F-5組的醬體香味較淡。從感官上6組不同原料預處理方法對昭通醬的色澤的評分影響不大，F-10組香味和口感分值較高，而色澤分值較低，可能是因為高溫炒制時間長導致顏色變深的緣故。蒸煮時間對昭通醬的體態和口感影響較大，蒸煮時間越長，醬體后期越粘稠，而且還會引起口感的不適。從總體評分來看，F-10（炒制）組昭通醬產品無論在色澤、香氣、滋味和體態各方面較好，總體得分最高。

表2 不同預處理昭通醬的感官評分結果Table 2 Sensory evaluation of Zhaotong soybean paste with different pretreatments

2.2 不同預處理工藝對昭通醬氨基酸含量的影響

不同原料預處理的昭通醬氨基酸含量如表3可知，昭通醬中共檢測出17種氨基酸，各蒸煮組昭通醬氨基酸主要由賴氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、酪氨酸、天冬氨酸、絲氨酸和谷氨酸組成，其結果與田甜等[30]對東北豆醬的研究中的氨基酸含量基本相符，與炒制組昭通醬相比，F-10組中亮氨酸、苯丙氨酸、纈氨酸、天冬氨酸、甘氨酸和谷氨酸含量相對較高，而蛋氨酸、酪氨酸和丙氨酸相對較低；S-15組的TAA（氨基酸總量）和EAA（必需氨基酸）含量最高，分別為29.314和14.196 mg/g；從EAA/TAA值看，S-10組最高，達50.84%，F-10組最低，為45.67%，但F-10組中DAA（呈味氨基酸）值最高，為17.949 mg/g，根據FAO/WHO（1973）理想蛋白質模式規定，EAA/TAA在40%左右為優質蛋白，通過表3可知，各組昭通醬的EAA/TAA均超過了40%，說明豆醬中的蛋白質組成比例比較理想。昭通醬中氨基酸的貢獻可以促進生成特殊的風味物質，提高產品的品質，特別是豆醬中的DAA含量，還能提高豆醬的鮮、甜滋味。Tseng等[31]對氨基酸的風味特征分為鮮味、甜味、苦味和無味4種，由表3可知，不同原料預處理的昭通醬中這4類氨基酸含量有細微的區別，各組昭通醬中氨基酸主要以鮮味氨基酸最多，苦味氨基酸和甜味氨基酸含量相當，其次為無味氨基酸，其結果與謝思等[32-33]對傳統豆醬發酵過程氨基酸主要以苦味氨基酸為主，含量依次以苦味、鮮味、甜味和無味降低的研究結果有一定的差異。各蒸煮組昭通醬中這4類氨基酸比例相差較小，而炒制組之間卻表現出較大的差異性。蒸煮組中S-15組各方面均比其它3組更優，炒制組中F-10組遠比F-5組的含量要高，F-10組中鮮味氨基酸、DAA、EAA均優于其它組，說明高溫炒制的豆醬中鮮味氨基酸可能更容易被釋放。

表3 不同預處理對昭通醬氨基酸的影響Table 3 Effect of different pretreatments on amino acids in Zhaotong soybean paste

2.3 不同預處理工藝對昭通醬揮發性成分的影響

由表4可知，昭通醬中揮發性物質主要以烯烴類、醇類和酯類化合物組成，從種類上看，F-10組最豐富，蒸煮組（S-10、S-15、S-20、S-25）中醇類化合物相對含量較高，最高為S-10組，為17.29%，比其它蒸煮組提高了5.98%～7.06%；炒制組（F-5、F-10）中酯類化合物相對含量較高，且產生了酚類化合物，酯類物質相對含量最高的是F-10組，為12.74%，比其它組高了3.72%～6.91%。如表5所示，各組昭通醬共檢出111種揮發性成分，其中蒸煮組共檢出85種，炒制組共檢出65種，111種揮發性成分中有烯烴類44種，醇類22種，酯類20種，醚類5種，醛類5種，酮類4種，酚類3種，其它8種，其種類與Lin等[34]和Li等[35]的研究基本相似。從圖1和表5可知，左側條狀圖代表樣本揮發性物質種類數量，上側柱狀圖以及下側的連線代表各組昭通醬之間揮發性物質的交集情況，結果顯示各組昭通醬中共有的成分共12種，分別為（+）萜二烯、γ-松油烯、桉葉油醇、正十五烷、芳樟醇、乙酸芳樟酯、乙酸松油酯、α-松油醇、4-甲氧基苯乙烯、茴香腦、苯乙醇和對異丙基苯甲醇，分別占其總揮發性物質相對含量78.79%～84.88%，主要由茴香腦、芳樟醇、乙酸芳樟酯、4-甲氧基苯乙烯和苯乙醇組成，其中茴香腦在各組樣品中占主導地位，其相對含量分別占比在57.63%～69.16%之間。茴香腦呈茴香、辛香料、甘草的香味，芳樟醇呈香檸檬香味，乙酸芳樟酯有似橙葉、生梨甜果清香氣，又有似薰衣草的花香氣，苯乙醇可提供玫瑰花樣香氣，因此食用香料香、甘草香、果香和花香共同形成了昭通醬共有的基礎香味成分。An等[36]對東北傳統發酵豆醬中10種具有代表性的揮發性風味成分，包括2種醇類、3種酯類、1種酸類、1種酚類、3種醛、酮類物質；Liu等[37]對郫縣蠶豆醬中66種與微生物相關的主要風味物質的皮爾遜相關系數進行了分析，基于線性判別分析（LDA）鑒定核心揮發性風味物質，這些物質主要呈現香料香、甘草香、果香、草香、花香和芳香氣味；Lu等[38]采用氣相色譜-嗅覺/質譜（GCO/MS）系統分析了柱候醬，共檢測出100種香氣化合物，通過氣味強度和氣味活性值（OAV）分析，確定24種化合物為重要香氣化合物，主要為異戊酸乙酯、異丁酸乙酯、亞麻酸和桉樹醇。其中異戊酸乙酯、異丁酸乙酯、4-甲基纈草乙酯、2-甲基丁酸乙酯、亞麻酸、D-檸檬烯對其甜味和芳香風味影響最大；蒸煮組（S-10、S-15、S-20、S-25）所特有的揮發性成分47種，其中3-甲基-1-丁醇，呈蘋果、白蘭地香氣和辛辣味，1-辛烯-3-醇呈泥土香味，3-甲基丁醛有似蘋果或桃子香味，2,6,6-三甲基-2-環己烯-1,4-二酮有柑橘、茶、煙草香，苯乙烯帶有芳香氣味，苯乙醛呈有洋水仙的香氣，4組蒸煮組中有氣味特征的揮發性物質占比分別84.19%、86.57%、86.25%和86.64%，但綜合上述氨基酸和感官結果，S-25組氨基酸組成及含量遠差于其它組，而S-15組各方面均優于其它蒸煮組，因此得出S-15組品質要優于其它蒸煮組。炒制組（F-5、F-10）所特有的揮發性成分26種，其中苯甲醛有類似苦杏仁的香味，棕櫚酸乙酯呈蠟香、果爵和奶油香氣，乙酸香葉酯呈玫瑰油與薰衣草油混合香氣或蘋果香味，2-甲基丁酸乙酯呈蘋果皮、菠蘿皮和未成熟李子皮香氣，2,5-二甲基吡嗪和2,3,5-三甲基吡嗪呈炒花生香氣和巧克力、炒果仁、奶油風味，2,3,5,6-四甲基吡嗪有牛肉和豬脂香氣和發酵大豆味，4-烯丙基苯甲醚有大茴香似香氣，水楊酸甲酯有冬青葉香味，鄰甲氧基苯酚呈特殊芳香氣味，肉豆蔻酸乙酯呈椰子、鳶尾似香氣和蜂蠟味，4-乙基-2-甲氧基苯酚呈香辛料和草藥似香氣，4-乙基苯酚有木-酚氣息和香甜香氣，肉桂酸乙酯呈肉桂和草莓香氣和甜的蜂蜜香，巴倫西亞橘烯有柑橘似香氣，茴香烯呈茴香似香氣，對苯二甲醚有苜蓿似香氣和酚味以及硬殼果香味，α-蒎烯有松萜特有的氣味，反油酸乙酯有花香、果香以及油脂氣息。由此可知，炒制組昭通醬中帶有特殊香味的物質要明顯多于蒸煮組，結合表2感官評分結果，F-10組昭通醬中口感得分28分，香味得分27分，明顯高于其它組的得分，說明炒制組昭通醬中的香味更豐富，口感更佳。

表4 各組昭通醬中揮發性物質種類分析Table 4 Analysis of volatile compounds in Zhaotong soybean paste

圖1 各組昭通醬中揮發性物質的維恩圖Fig.1 Venn diagram of volatile compounds in Zhaotong soybean paste

表5 不同預處理昭通醬揮發性物質相對含量Table 5 Relative content of volatile compounds in Zhaotong soybean paste with different pretreatments

續表 5

續表 5

2.4 不同預處理工藝昭通醬的相關性及PCA分析

不同預處理對昭通醬揮發性風味差異和組間樣本差異如圖2所示，采用PCA多元變量統計分析，圖2a可知，各組昭通醬揮發性物質的特征變量99.76%的累計差異被描述，包含99.53%的PCA1和0.23%的PCA2。可明顯看出蒸煮組與炒制組的差異相當明顯，蒸煮組中蒸煮15 min（S-15）與蒸煮20 min（S-20）之間的差異較小。圖2b可知各組昭通醬氨基酸的特征變量66.91%的累計差異被描述，包含44.23%的PCA1和22.68%的PCA2，炒制組（F-10）表現出明顯的差異性。

圖2 各組昭通醬的PCA分析Fig.2 PCA analysis of Zhaotong soybean paste

食品中各類揮發性風味物質與其呈味特征有著非常關鍵的聯系[39]，Wang等[40]優化增味揮發性成分進行了提取，并46種揮發性化合物進行了鑒定，結果表明大多數揮發性化合物的強度，特別是醛類和酯類，與增味感官呈正相關。各揮發性物質種類的相關性聚類情況如圖3所示，酚類與無味氨基酸、苦味氨基酸呈顯著（P＜0.05）負相關性，烷烯類與酮類物質、鮮味氨基酸呈負相關性；醇類與醚類、酚類呈負相關性；酮類與甜味氨基酸、鮮味氨基酸、EAA呈正相關性，與DAA、NEAA呈顯著（P＜0.05）正相關性，DAA與NEAA呈極顯著（P＜0.01）正相關性，其它類與酯類呈極顯著（P＜0.01）正相關性，此結果與表2、表4和表5的變化基本相符。

圖3 各組昭通醬的相關性聚類分析Fig.3 Correlation cluster analysis of Zhaotong soybean paste

3 結論

對不同預處理工藝的昭通醬的感官評分、氨基酸含量和揮發性成分進行研究，并采用PCA多元變量統計分析。其結果表明，不同原料預處理的昭通醬的感官評分、氨基酸和揮發性成分存在明顯差異，大豆原料經過180℃翻炒10 min（F-10）處理的昭通醬評分最高，為89分，115 ℃隔水蒸15 min處理組（S-15）次之，為87分。蒸煮處理組與炒制組樣品中氨基酸的含量存在明顯差異，蒸煮處理的昭通醬中氨基酸主要由賴氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、酪氨酸、天冬氨酸、絲氨酸和谷氨酸組成，而炒制處理的昭通醬中亮氨酸、纈氨酸、甘氨酸的含量相對較高，蛋氨酸、酪氨酸和丙氨酸相對較低。氨基酸總量最高為S-15處理組，為29.314 mg/g，其中EAA含量14.196 mg/g，DAA含量15.082 mg/g；其次為F-10處理組，為28.570 mg/g，與S-15處理組接近，其中EAA含量13.047 mg/g，DAA含量17.949 mg/g，而且F-10處理組中鮮味氨基酸含量為15.067 mg/g，明顯高于其它處理組，而各蒸煮組昭通醬中鮮味、甜味、苦味和無味4類氨基酸含量的差異較小。說明原料蒸煮處理和炒制處理對昭通醬中總氨基酸的影響較小，而對各氨基酸含量的影響較明顯，尤其是DAA和鮮味的氨基酸的含量，由結果可知炒制處理能使得昭通豆醬產生更多具有鮮味的氨基酸，豐富了昭通醬的風味。不同預處理的昭通醬在揮發性成分含量與分布之間也表現出較大的差異性，昭通醬中揮發性物質主要以烯烴類、醇類和酯類化合物組成，蒸煮組中醇類化合物相對含量較高，最高為S-10組17.29%，比其它蒸煮組提高了5.98%～7.06%，炒制組中酯類化合物相對含量較高，且產生了酚類化合物，酯類物質相對含量最高是F-10組為12.74%，比其它組高了3.72%～6.91%。結果共檢出12種各昭通醬中共有的成分，其中帶有茴香、辛香料、甘草香味的茴香腦物質占主導地位，其相對含量分別占比在57.63%～69.16%之間，12種共有成分其主要呈現出香料香、甘草香、果香和花香，共同作用形成了昭通醬共有的基礎香味成分。炒制組昭通醬中帶有特殊香味的物質要明顯多于蒸煮組，結合圖1感官評分結果，F-10組昭通醬中口感得分28分，香味得分27分，明顯高于其它組的得分，說明炒制組昭通醬中的香味更豐富，口感更佳。結合感官評分、氨基酸含量以及揮發性成分3個指標的相關性及PCA分析可知蒸煮組與炒制組存在一定差異性，且炒制組（F-10）與其它組表現出明顯的差異性。酚類與無味氨基酸、苦味氨基酸呈顯著負相關性，烷烯類與酮類物質、鮮味氨基酸呈負相關性；醇類與醚類、酚類呈負相關性；酮類與甜味氨基酸、鮮味氨基酸、EAA呈正相關性，與DAA、NEAA呈顯著正相關性。

我國作為制作豆醬的發源地，地方豆醬的釀造工藝各具特色，該研究分析表明不同的原料預處理的昭通醬無論感官、氨基酸含量以及揮發性成分之間都均表現出一定得差異性，從而也說明原料的預處理對豆醬風味品質有一定得影響，至于何種預處理方式為最佳處理方式，還需要結合最終產品整體品質，以及當地消費者口味習慣才能進一步確定，本文比較這些預處理方式對昭通醬品質的影響對改進地方豆醬規模化生產以及推廣當地高原特色農產品具有重要意義。