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郫县豆瓣后发酵过程中挥发性呈香物质测定及主成分分析

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-12-08
核心提示:郫县豆瓣属中国传统地方特色发酵食品,迄今为止已有300多年的历史,被列为中国非物质文化遗产。郫县豆瓣不仅生产工艺独特,也以其味辣香醇、黏稠绒实、红棕油亮、酱香浓郁等特点在我国酱类产品中独树一帜,堪称川菜之魂。
   郫县豆瓣属中国传统地方特色发酵食品,迄今为止已有300多年的历史,被列为中国非物质文化遗产。郫县豆瓣不仅生产工艺独特,也以其味辣香醇、黏稠绒实、红棕油亮、酱香浓郁等特点在我国酱类产品中独树一帜,堪称川菜之魂。
 
  郫县豆瓣的生产包括前期发酵和后熟发酵2 个阶段,前期发酵主要是指蚕豆霉瓣子的制曲和辣椒坯的预处理。后熟发酵主要是将成熟霉瓣子和成熟辣椒坯按比例配料混合,加入适量食盐和水,进入发酵池发酵,经过一定时期的翻晒和陈化,即是郫县豆瓣特有的日晒夜露工艺。因此,将郫县豆瓣的生产过程表述为:以蚕豆瓣制曲、辣椒坯和环境微生物等复杂的物质能量代谢过程为前提,通过独特的“日晒夜露”开发发酵工艺,使得栖息在曲药、辣椒坯、环境中的庞大微生物区系在发酵醅固、液、气三相界面发生复杂的物质转换、能量代谢和信息传递作用,并最终形成郫县豆瓣独特的成分构成和风味特征。
 
  西华大学食品与生物工程学院的罗 静、赵红宇、徐炜桢等人通过HS-SPME-GC-MS对不同后发酵时期的郫县豆瓣中挥发性物质进行分析鉴定,使用SPSS软件对所得数据进行处理及主成分分析。旨在研究郫县豆瓣在不同后发酵时期主要风味物质的种类及变化过程,以期为进一步加深对本土特色调味品发酵机制的认识,为传统产业的现代化改造和食品质量安全控制提供理论依据。
 
  1、不同后发酵时期郫县豆瓣样品中挥发性呈香物质测定结果
 
  不同后发酵期的郫县豆瓣挥发性呈香物质组成差异不大(86%的物质保留时间重合),但呈香物质含量具有一定差异。同时,后发酵期3Y和5Y的郫县豆瓣相较6M、1Y和2Y的各物质峰分布则更为均衡,其呈香物质综合构成更为复杂。
 
  不同后发酵时期至少存在于2 种郫县豆瓣样品中,且相对含量不小于1%的挥发性物质,合计80 种。总体,随着后发酵时间的延长,郫县豆瓣中挥发性呈香物质种类越来越多,后发酵3 a的样品可达到72 种。
 
  2、不同后发酵期郫县豆瓣5 种主体挥发性成分情况分析
 
  5 种主体挥发性呈香物质的相对含量是随着郫县豆瓣后发酵时间的延长而递减的,即是后发酵时间越长的郫县豆瓣,单纯依靠谱库检索及保留指数分析挥发性物质峰面积占比总和越来越小,不能准确定性的比例则越来越大。究其原因可能是,随着后发酵的进行,郫县豆瓣发酵体系中半开放的微生物区系不断发生复杂的链式生化代谢反应,前期的代谢产物成为后期代谢反应的前体物质,如此循环往复,导致最后出现了不常见的、NIST谱库中没有收录的挥发性物质。
 
  3、不同后发酵期郫县豆瓣挥发性呈香物质演替情况分析
 
  随着后发酵时间的延长,醇类物质相对含量逐渐下降,这可能是郫县豆瓣后发酵过程中不断发生醇的氧化反应、酸与醇的酯化反应等。后发酵初期时(后发酵6 个月至2 a),由于发酵体系中营养丰富和特殊的“日晒夜露、翻池搅拌”发酵工艺,整个体系处于活跃的代谢状态。醇类的合成与消耗处于非平衡状态,代谢反应与合成反应先后分别占优势,因而醇类物质相对含量呈现出急剧降低后又升高的波动;后发酵3 a后,发酵微生物趋于稳定,醇类的合成与消耗基本保持平衡态,因而后发酵3 a样品与5 a样品的醇类物质相对含量几乎相等。
 
  4、主成分分析结果
 
  本研究将5 个后发酵阶段的郫县豆瓣显着区分成4 类,即是6M、1Y及2Y各自单独成1 类,3Y与5Y聚成1 类。本研究虽然没有将不同后发酵时间作为变量代入主成分构图中,但可以明显看出,郫县豆瓣的后发酵时间的长短在第1主成分上得到了体现,说明第1主成分与后发酵时间这一变量有一定的相关性。
 
  结 论
 
  使用HS-SPME-GC-MS分析了5 个不同后发酵时间的郫县豆瓣中挥发性呈香物质。最终共检测出超过140 种挥发性呈香物质,其中有80 种至少存在于2 个样品中且相对含量不小于1%。
 
  检测出的挥发性呈香物质主要分为醇类、醛类、酯类、酸类、酚类、酮类、杂环类及烃类。随着样品后发酵时间的延长,醛类、酯类、烃类及杂环类物质的相对含量呈上升趋势;而醇类、酚类及酮类呈下降趋势;酸类则没有明显的变化趋势。
 
  无论是可鉴定呈香物质的总量还是呈香物质集中度以及呈香物质种类构成方面,初熟期郫县豆瓣(后发酵半年至2 a)和老熟期郫县豆瓣(后发酵3 a以后)之间都有较大的差异。初熟期的可鉴定呈香物质的总量以及相对含量前5的呈香物质所占比例都随着后发酵时间的延长而下降,而对于老熟期(即3Y和5Y),这2 个指标则没有明显变化;在呈香物质种类构成方面,初熟期间差异较大,各类呈香物质有明显的变化演替过程,而3Y和5Y没有显着差异。
 
  以挥发性呈香物质相对含量作为变量进行主成分分析,5 个后发酵阶段的郫县豆瓣在基于第1主成分和第2主成分的得分图上得到了较好区分。6M、1Y及2Y 3 个样品各自单独成1 类,3Y与5Y样品聚成1 类。挥发性呈香物质在初熟期间的变化程度远大于其在老熟期间的变化程度。同时,第1主成分可以归结为“醇类、醛类、酯类影响因子”,“后发酵时间”这一变量与第1主成分有一定相关性;第2主成分可以归结为“酸类影响因子”。
 
  郫县豆瓣行业内一直有“豆瓣越‘老’越香”的说法,各生产厂家都保存有后发酵时间持续3、5 a,甚至更长的豆瓣酵池。但根据本研究结果来看,当处于后发酵3 a后,其挥发性呈香物质的种类及含量变化都趋于缓慢,再继续进行发酵,挥发性呈香物质也不会产生明显的变化。或许可以为郫县豆瓣生产企业改良生产方式、提高企业效益提供一定的借鉴意义。
 
 
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