本研究中，西华大学食品与生物工程学院的林洪斌、毕小朋和四川大学轻工科学与工程学院的何强*等人主要探究郫县豆瓣香气化合物在郫县豆瓣生产过程的变化规律，包括原料、制曲、保温发酵、后发酵阶段香气化合物的变化，明确其形成的时间点，推测香气化合物形成途径和机理，并探讨其与整体风味的关系，为郫县豆瓣产品在发酵过程中的香气调控和风味的改善提供重要理论依据。
一、郫县豆瓣发酵过程挥发性物质变化规律
从郫县豆瓣原料到发酵整个过程共鉴定出240 种挥发性风味成分，其中有醇、醛、酸、酯、酮、烃、醚、杂环、酚、胺和其他类。各阶段检出的风味物质的组成和各挥发性风味成分的浓度均不同，D1、D2、J1、Q1、Q2、H1、H2、H3、3M、6M、1Y、2Y、3Y样品分别检出32、29、27、50、35、49、45、70、61、54、49、42、36 种挥发性风味物质。结果显示，在H1和6M两个工艺点，挥发性风味物质增加最多，后发酵期间挥发性物质含量呈现先增加后减少的趋势，由此判断香气物质从制曲逐渐开始产生，接着在甜瓣子发酵过程中大量形成并积累，后发酵过程中挥发性物质选择性的消长，风味逐渐形成。
在郫县豆瓣发酵的整个过程中，各类物质的此消彼长并没有呈现明显变化规律，其中椒胚中醇类含量最高，占挥发性成分的67.13%；同时，醇类物质在整个发酵过程中呈现先增加后减少的趋势，醛类物质在甜瓣子发酵过程中大量产生，酯类物质在后发酵过程中逐渐积累。而结合香气化合物来看，醛类物质对整体风味的贡献占据主导地位。
通过聚类分析对郫县豆瓣发酵过程进行相似性分析，分析不同发酵时期郫县豆瓣香气成分差异性。由图2可知，样品D1和样品Q1在最小距离水平上形成一个小类，表明两者之间具有较大的相似性；同时样品H3和样品3M也在最小距离水平上形成一个小类，也表明两者之间具有较大的相似性，但随着欧式距离增大到15左右时，样品1～8聚为一类，说明样品D1、D2、Q1、Q2、H1、H2、H3、3M的挥发性化合物具有较大差异。当欧氏距离增至将近20时，样品6M、1Y、2Y、3Y聚为一类，而当欧式距离到25时，所有样品才聚在一起，说明在整个发酵阶段郫县豆瓣的香气成分差异性很大。图2可以明显看出，香气物质形成主要分为两个阶段，从制曲阶段到后发酵前期的样品聚为一大类，而后发酵中后期阶段自成一类，说明郫县豆瓣在前发酵和后发酵阶段香气物质的含量变化很大。
二、郫县豆瓣香气活性物质的鉴定
在两种提取方式得到的郫县豆瓣挥发性物质体系中，GC-O嗅闻结果总共检出36 种香气化合物。SE法、SPME法GC-O嗅闻分别得到18、21 种香气化合物，为醛、醇、酮、酚、酯、吡嗪、吡咯类，其中醛类为最主要的香气化合物。共同嗅闻到的物质仅有2,3,5,6-四甲基吡嗪和4-乙基愈创木酚2 种。通过GC-O检测出郫县豆瓣中的香气活性物质共29 种，分为6 类，分别为：酱香、烤土豆类似香味；水果醇香；蜂蜜、甜香；类似大曲的霉味；苦辣刺激气味；草木、烟熏、生青味。
三、郫县豆瓣重要特征香气化合物形成机理
在郫县豆瓣的整个发酵过程中，各类物质含量变化与发酵阶段的关系如图3所示。从图3可知，椒醅中共检出4 种关键香气物质：苯甲醛、异戊醇、2-乙基苯酚和4-乙基-2-甲氧基苯酚。
苯乙醛在郫县豆瓣中表现为花香、甜香、蜂蜜香，与苯丙氨酸的代谢相关，也是郫县豆瓣重要香气化合物，其第1次检出晚于苯乙醇，在甜瓣子发酵H2阶段产生，这也符合苯乙醇与苯乙醛生成顺序。成熟的郫县豆瓣异戊醇的含量适中，对郫县豆瓣的整体香气贡献显着。本研究在蚕豆原料与辣椒醅中都检出了苯甲醛，说明蚕豆和辣椒中都含有苯甲醛。苯甲醛在郫县豆瓣中呈现类似酱油的咸香、酱香，与壬醛、糠醛、3-甲硫基丙醛一起使郫县豆瓣的酱香更加丰富。本实验各组检出的支链醛主要是2-甲基丁醛和苯甲醛，它们可以由微生物利用支链氨基酸降解产物得到。在发酵过程中，苯甲醇、苯甲醛和苯甲酸等中间物质被检出，他们可能相互转化。
糠醛在干蚕豆瓣中初次检出，含量较低，糠醛在蚕豆瓣烫漂后含量升高。在保温发酵H2～H3期间检出了较高含量的糠醇，可能是此期间糠醛在微生物的作用下氧化反应生成糠醇，部分糠醇进一步被氧化为糠酸。后发酵期间随着郫县豆瓣中蔗糖被利用，转化成糖醛、戊聚糖又再降解生成糠醛，所以随着糠醛呈现先增加后减少的趋势，减少的同时检出糠醇下游产物5-甲基呋喃醛。
3-甲硫基丙醛具有醇厚的酱香和烤土豆香气，也是郫县豆瓣中酱香味的主要来源物质，在甜瓣子发酵H3时期第1次检出，可能来自甲硫氨酸的降解，也是发酵过程中蛋氨酸的Strecker降解产物，并可能进一步在微生物的作用下转化成3-甲硫基丙醇。2-乙基苯酚、4-乙基-2-甲氧基苯酚两种酚类仅在椒醅原料中检出，在蚕豆、制曲及甜瓣子中均没有检出，后发酵时期椒醅和甜瓣子混合后再次检出，由此可知椒醅是酚类物质的主要来源，并且在后发酵时会继续生成。
本研究在制曲阶段到甜瓣子发酵2 个月期间并未检出2,3,5,6-四甲基吡嗪，在郫县豆瓣中制曲及甜瓣子阶段的优势菌为米曲霉，细菌和酵母菌可能在这个阶段被抑制，而在后发酵过程中逐渐积累，证实了细菌与四甲基吡嗪的紧密联系。另外氨基酸在氨基酸脱氢酶的作用下脱氢生成氨，与3-羟基-2-丁酮通过缩合作用合成四甲基吡嗪。2,3-丁二醇在郫县豆瓣后发酵过程中持续检出且含量较高。2,3-丁二酮和3-羟基丁酮在蚕豆、制曲、甜瓣子发酵期间也不连续的检出，为2,3,5,6-四甲基吡嗪的合成提供物质基础。研究四甲基吡嗪生成途径可为提高其含量提供参考。2-乙酰基吡咯检出于甜瓣子发酵前期，随后其含量开始逐渐降低，后发酵阶段随发酵时间延长含量逐渐增高，后发酵中后期含量增加较为明显。
四、不同阶段的郫县豆瓣香气相关性分析
4.1 郫县豆瓣各发酵阶段香气主成分分析
对郫县豆瓣不同阶段11 种重要香气成分进行主成分分析。结果表明3 个主成分贡献率达80.156%，即可以用这3 个主成分代替上述11 种重要香气成分物质对不同时期的豆瓣进行区分。根据成分矩阵得：Z1=0.883X1＋0.832X2＋0.828X3＋0.802X4＋0.399X5＋0.337X6＋0.535X7－0.525X8＋ 0.206X9－0.080x10＋0.001X11；Z2=－0.189X1－0.109X2－0.181X3－0.031X4－0.208X5－0.216X6－0.099X7＋0.948X8＋ 0.852X9＋0.612X10－0.387X11；X3=－0.161X1＋0.263X2＋0.428X3－0.375X4－0.334X5－0.305X6＋0.427X7＋0.005X8＋ 0.017X9＋0.408X10＋0.770x11。
由图4可以看出，以主成分1（33.50%）和主成分2（23.83%）作得分散点图能够得到郫县豆瓣不同发酵阶段的样品分布情况。在前发酵时期，甜瓣子发酵H1至H3期间每个样品之间都有一定间距，说明在甜瓣子发酵期间微生物持续频繁的活动，物质反应变化较快，所以香气成分变化较大，3-甲硫基丙醛、吡嗪等香气成分主要在此阶段产生。后发酵阶段3M和6M以及1Y之间距离最大，说明后发酵3～12 个月阶段郫县豆瓣中挥发性风味物质变化最大。样品2Y和3Y的间距相较1Y间距较小，说明样品2Y和3Y差异较小，即发酵后期，特征香气成分趋于稳定。
4.2 电子鼻分析不同发酵阶段对郫县豆瓣香气物质的贡献性
使用电子鼻对样品Q1、Q2、H1、H2、H3、3M、6M、1Y、2Y、3Y进行测定，并作线性判别式分析（LDA）图。
由图5可知，第1主成分和第2主成分的贡献率分别为75.34%和17.86%。制曲阶段的样品存在明显的重复区域，说明制曲阶段样品的比较接近。后发酵3 个月和发酵6 个月的样品在第1主成分上有区别，但在第2主成分上表现出相似性。后发酵6 个月的样品与发酵12 个月的样品在第1主成分和第2主成分上都存在十分明显的区别。这也表明，郫县豆瓣从后发酵开始到后发酵6 个月的香气成分持续变化，在发酵6 个月到12 个月开始挥发性物质出现显着的变化。后发酵12 个月、后发酵24 个月的样品相对独立且与发酵前期的样品存在明显的差异。
结 论
通过对郫县豆瓣原料到后发酵3 a期间的13 个样品进行了挥发性成分测定，发现在整个郫县豆瓣的发酵过程中，总体风味物质呈先增加后减少的趋势，醛类物质在甜瓣子发酵过程中大量产生，发酵过程中醇类、醛类、酯类呈先增加后减少的趋势，其他类物质没有明显变化规律。
本实验补充了苯甲醛的天然来源，即蚕豆与辣椒。同时苯甲醛可以由微生物利用支链氨基酸降解得到。2-乙基苯酚、4-乙基-2-甲氧基苯酚的主要来源是椒醅，并认为与酵母的代谢活动有关。糠醛的主要合成途径是蔗糖转化成糖醛、戊聚糖，再降解生成糠醛。3-甲硫基丙醛可能来自甲硫氨酸的Strecker降解，并可能进一步在微生物的作用下转化成3-甲硫基丙醇。苯乙醇主要通过微生物代谢产生。2,3,5,6-四甲基吡嗪在干蚕豆瓣中初次检出，第2次检出是在H3时期，2,3,5,6-四甲基吡嗪的来源是蚕豆原料及生物途径代谢产生。
利用电子鼻探讨发酵过程中各阶段对郫县豆瓣香气物质的贡献性发现：制曲阶段对香气贡献最小，甜瓣子期间香气积累较多，但因为后发酵时混合大量椒醅导致贡献率下降，椒醅对发酵前期香气贡献较大，郫县豆瓣在后发酵开始到后发酵6 个月的香气成分变化明显，在发酵6～12 个月，香气成分出现显着的变化。
本研究针对郫县豆瓣整个发酵阶段的香气成分的规律进行详细分析，同时对某些特征香气成分的合成机理进行探究，但是某些特征香气成分的形成机制还有待后续进一步研究论证。
