郫縣豆瓣中重金屬含量測定及其發(fā)酵期香氣成分測定分析

李娜,胡鳳哲

(1.玉林師范學(xué)院 化學(xué)與食品科學(xué)學(xué)院,廣西 玉林 537000;2.玉林師范學(xué)院招生就業(yè)處,廣西 玉林 537000)

郫縣豆瓣是我國著名的地方發(fā)酵食品,距今已經(jīng)有300多年的歷史[1],是川味食品中不可或缺的辣味調(diào)味品,具有獨特風(fēng)味,深受消費者喜愛[2]。隨著社會快速發(fā)展,飲食文化逐漸呈現(xiàn)多元化[3],食品安全問題也受到了越來越多的關(guān)注[4]。一些研究結(jié)果表明[5],礦物質(zhì)元素在機體生命活動中發(fā)揮著重要的作用,與蛋白質(zhì)形成生命所需的酶和激素等有機化合物。

當(dāng)重金屬在體內(nèi)積累到一定程度時,會損壞機體健康[6],從而產(chǎn)生一些慢性疾病[7]。一些研究結(jié)果表明,采用微波消解法能夠快速和高效測定食品中的礦物質(zhì)元素和重金屬含量[8-9]。包琴等[10]研究了微波消解法和濕消解法對4種調(diào)味品中礦物質(zhì)元素的對比情況,結(jié)果表明,采用微波消解法測定微量元素更加便捷和迅速。

食品中的香氣成分由香味物質(zhì)和呈味物質(zhì)組成,是區(qū)別食品質(zhì)量的重要依據(jù)[11]。電子鼻和電子舌技術(shù)是非常快捷和客觀的技術(shù)方式,采用該方式能夠減少人為主觀因素對評定值的影響。本試驗通過微波消解法、電子鼻和電子舌對郫縣豆瓣中的礦物質(zhì)元素、重金屬含量和風(fēng)味成分進行研究和分析,以期為郫縣豆瓣的生產(chǎn)和加工提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與試劑

不同品牌的郫縣豆瓣,包括105個工廠的郫縣豆瓣和31個家庭的郫縣豆瓣。濃度為30%的過氧化氫、硝酸以及鎂、鈣、鐵、鋁、鋅、鉻、鎳、銀等微量金屬和重金屬標(biāo)準(zhǔn)品。

1.2 試驗儀器

微波消解儀、恒溫?zé)崴洹⒀心x、光譜儀、電子鼻、電子舌和等離子體質(zhì)譜儀。

1.3 試驗方法

1.3.1 微波消解法

參考楊林子等[12]相關(guān)研究的微波消解法進行試驗。

1.3.2 電子鼻和電子舌技術(shù)

參考朱會霞等[13]和李雄波等[14]的試驗方法,利用電子鼻和電子舌技術(shù)對郫縣豆瓣中的香氣成分進行測定。

2 結(jié)果和討論

2.1 工廠及家庭郫縣豆瓣中礦質(zhì)元素含量對比分析

對30個工廠的郫縣豆瓣樣品和20個家庭的郫縣豆瓣樣品進行測定和檢測,工廠郫縣豆瓣和家庭郫縣豆瓣中礦物質(zhì)元素Mg、Ca、Fe、Al、Mn和Zn的含量范圍、平均數(shù)和中位數(shù)見表1和表2。

表1 工廠郫縣豆瓣礦物質(zhì)元素分析

表2 家庭郫縣豆瓣礦物物質(zhì)元素分析

工廠郫縣豆瓣樣品中的礦物質(zhì)元素Mg、Ca、Fe、Al、Mn和Zn的含量分別為(264.56±5.21)～(879.23±8.27) mg/kg,(189.27±4.23)～(706.34±5.37) mg/kg,(57.31±0.76)～(127.67±1.08) mg/kg,(1.23±0.13)～(12.34±0.56) mg/kg,(2.5±0.34)～(13.52±0.87) mg/kg和(2.56±0.13)～(40.23±1.67) mg/kg;各礦物質(zhì)元素Mg、Ca、Fe、Al、Mn和Zn的最大值分別是最小值的3.2,3.74,2.23,10.03,5.41,15.71倍。

家庭郫縣豆瓣中20個樣品的礦物質(zhì)元素Mg、Ca、Fe、Al、Mn和Zn的含量分別為(180.21±1.23)～(542.13±2.45) mg/kg,(145.41±3.21)～(602.31±2.31) mg/kg,(5.43±0.23)～(45.67±0.78) mg/kg,(1.24±0.72)～(23.14±0.56) mg/kg,(2.57±0.06)～(12.45±0.23) mg/kg和(1.47±0.01)～(12.31±0.21) mg/kg;各礦物質(zhì)元素Mg、Ca、Fe、Al、Mn和Zn的最大值分別是最小值的3.01,4.15,8.41,18.66,4.84,8.37倍。郫縣豆瓣中的礦物質(zhì)元素主要來源于辣椒和蠶豆,工廠和家庭兩種加工方式的郫縣豆瓣中含量最高的礦物質(zhì)元素均為Mg和Ca。

2.2 工廠及家庭郫縣豆瓣重金屬污染狀況對比分析

對工廠郫縣豆瓣的105個樣品和31個家庭郫縣豆瓣樣品中重金屬元素進行測定,重金屬Cr、Pb、As、Cd和Hg的含量范圍、平均數(shù)、中位數(shù)見表3和表4。

表3 工廠郫縣豆瓣重金屬元素分析

表4 家庭郫縣豆瓣重金屬元素分析

105個工廠郫縣豆瓣樣品中的Cr、Pb、As、Cd和Hg含量范圍分別為(4.52±0.12)～(1 231.27±10.21) mg/kg,(1.21±0.01)～(1 012.01±12.31) mg/kg,(1.01±0.03)～(121.23±2.31) mg/kg,(1.25±0.23)～(99.12±3.24) mg/kg和(2.57±1.21)～(301.23±6.3) mg/kg,最高值分別是最低值的272.40,836.36,120.03,79.30,117.21倍。由于測定的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)正態(tài)分布,所以利用中位數(shù)比較工廠郫縣豆瓣重金屬含量,即工廠郫縣豆瓣重金屬含量大小順序為Cr>Pb>As>Cd>Hg。家庭郫縣豆瓣中的Cr、Pb、As、Cd和Hg含量范圍分別為(7.21±0.31)～(981.23±10.21) mg/kg,(123.21±1.12)～(312.12±3.24) mg/kg,(21.23±1.23)～(65.23±1.35) mg/kg,(25.37±0.23)～(54.12±1.23) mg/kg和(20.31±1.23)～(37.13±1.37) mg/kg;中位數(shù)分別為(201.13±2.67) mg/kg,(176.23±3.57) mg/kg,(28.13±1.57) mg/kg,(36.57±1.23) mg/kg和(23.67±0.89) mg/kg。

工廠郫縣豆瓣中的Cr含量是家庭郫縣豆醬中的1.87倍,工廠郫縣豆瓣中的Cr超標(biāo)數(shù)為18個,超標(biāo)率為17.14%;重金屬Pb和Hg的超標(biāo)數(shù)分別為2個和1個,超標(biāo)率分別為1.91%和0.95%,家庭郫縣豆瓣的重金屬元素均未超標(biāo)。

工廠郫縣豆瓣在生產(chǎn)過程中,與各類機械相互接觸,可能導(dǎo)致重金屬轉(zhuǎn)移到豆瓣中,造成豆瓣中的重金屬含量超標(biāo)。所以在生產(chǎn)郫縣豆瓣時,應(yīng)該加強對豆瓣中的重金屬Cr、Pb和Hg的監(jiān)控。

2.3 基于電子鼻的不同發(fā)酵期郫縣豆瓣的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)分析

利用10個不同的傳感器檢測郫縣豆瓣中的不同物質(zhì),傳感器分別用編號X1～X10替代,具體傳感器性能描述見表5。

表5 電子鼻傳感器性能描述

由表6可知不同發(fā)酵期郫縣豆瓣風(fēng)味成分差異性,發(fā)酵剛開始的1個月和3個月,郫縣豆瓣中風(fēng)味物質(zhì)變化較明顯,說明發(fā)酵初期對郫縣豆瓣中的風(fēng)味成分影響較大。郫縣豆瓣中風(fēng)味物質(zhì)是通過蛋白質(zhì)降解、酚類氧化、羧氨反應(yīng)和羥醛反應(yīng)產(chǎn)生的,以增加郫縣豆瓣中風(fēng)味成分的多樣性。

表6 基于電子鼻的不同發(fā)酵期郫縣豆瓣風(fēng)味成分差異性分析

當(dāng)發(fā)酵時間為24～36個月時,郫縣豆瓣中的芳香類和苯酚類響應(yīng)值高于發(fā)酵初期和中期;當(dāng)發(fā)酵時間為9～18個月時,郫縣豆瓣中氮氧化合物、甲基化合物、萜類和硫化物、醇類、醛酮類化合物和芳香化合物的響應(yīng)值高于發(fā)酵初期和后期。

由圖1可知,第一主成分的貢獻率為15.80%,第二主成分的貢獻率為79.05%,兩個主要成分的累計貢獻率為94.85%(超過90%),說明采用該方法判定郫縣豆瓣線性關(guān)系較可靠。發(fā)酵時間為1個月、3個月和6個月的樣品較接近;發(fā)酵時間為9個月、12個月、18個月和24個月時,4份豆瓣樣品較接近。發(fā)酵時間為36個月時,樣品和其他月份的樣品相距較遠。

圖1 基于電子鼻數(shù)據(jù)的不同發(fā)酵期郫縣豆瓣樣品線性判定分析

2.4 基于電子舌的不同發(fā)酵期郫縣豆瓣呈味物質(zhì)分析

食品中的鮮味主要來源于有機酸類、肽類、氨基酸類和核苷酸類等。由表7可知,當(dāng)郫縣豆瓣發(fā)酵時間為3個月時,鮮味較高,響應(yīng)值為9.67±0.01,然后隨著發(fā)酵時間的增加而持續(xù)降低,當(dāng)發(fā)酵時間為18個月時,鮮味的響應(yīng)值又開始升高,一直到發(fā)酵時間為36個月時,鮮味的響應(yīng)值升至最高點,為9.87±0.04。

表7 基于電子舌的不同發(fā)酵期郫縣豆瓣呈味物質(zhì)分析

當(dāng)郫縣豆瓣后發(fā)酵期的時間為1個月時,郫縣豆瓣中的酸味值最高,為-19.23±0.01。隨著發(fā)酵時間的增加,豆瓣中的營養(yǎng)物質(zhì)減少,導(dǎo)致乳酸菌生長發(fā)育減緩,從而郫縣豆瓣中的酸味響應(yīng)值也逐漸降低。

郫縣豆瓣中的咸味隨著發(fā)酵時間的增加呈現(xiàn)先升高后降低再升高的趨勢,這可能是由于隨著發(fā)酵時間的增加,豆瓣中的水分不斷揮發(fā),這也是郫縣豆瓣在發(fā)酵后期苦味不斷增加的主要原因。

3 小結(jié)

利用微波消解法對郫縣豆瓣中的礦物質(zhì)元素和重金屬元素進行測定,結(jié)果表明工廠郫縣豆瓣中30個樣品的礦物質(zhì)元素Mg、Ca、Fe、Al、Mn和Zn的含量分別為(264.56±5.21)～(879.23±8.27) mg/kg,(189.27±4.23)～(706.34±5.37) mg/kg,(57.31±0.76)～(127.67±1.08) mg/kg,(1.23±0.13)～(12.34±0.56) mg/kg,(2.5±0.34)～(13.52±0.87) mg/kg和(2.56±0.13)～(40.23±1.67) mg/kg;各礦物質(zhì)元素Mg、Ca、Fe、Al、Mn和Zn的最大值分別是最小值的3.2,3.74,2.23,10.03,5.41,15.71倍;家庭郫縣豆瓣中20個樣品的礦物質(zhì)元素Mg、Ca、Fe、Al、Mn和Zn的含量分別為(180.21±1.23)～(542.13±2.45) mg/kg,(145.41±3.21)～(602.31±2.31) mg/kg,(5.43±0.23)～(45.67±0.78) mg/kg,(1.24±0.72)～(23.14±0.56) mg/kg,(2.57±0.06)～(12.45±0.23) mg/kg和(1.47±0.01)～(12.31±0.21) mg/kg;各礦物質(zhì)元素Mg、Ca、Fe、Al、Mn和Zn的最大值分別是最小值的3.01,4.15,8.41,18.66,4.84,8.37倍。工廠加工的豆瓣中超標(biāo)的重金屬包括Cr、Pb和Hg,家庭加工的豆瓣中沒有重金屬超標(biāo)情況發(fā)生。

利用電子鼻和電子舌分析郫縣豆瓣香氣成分中的氮氧化合物、硫化物、萜類化合物和甲基類化合物在豆瓣中的貢獻情況,線性方式分析得到豆瓣中主要成分的貢獻率為94.85%(超過90%),能夠區(qū)分不同發(fā)酵期的豆瓣,所以電子鼻系統(tǒng)可以用于檢測郫縣豆瓣的發(fā)酵程度,在產(chǎn)品的實際生產(chǎn)過程中有著重要的意義。