郫縣豆瓣醬發(fā)酵過程中理化指標和生物胺變化及成本效益分析

郭昭君，高育哲

(1.信陽農(nóng)林學院 工商管理學院，河南 信陽 464000；2.沈陽師范大學 糧食學院，沈陽 110034)

郫縣豆瓣醬是一種具有辣味的發(fā)酵產(chǎn)品，距今已經(jīng)發(fā)展了300多年[1]，是四川三大名瓣之一，也是四川地區(qū)的地理指標，在2008年已經(jīng)被我國列為非物質(zhì)文化遺產(chǎn)，據(jù)中國食品安全網(wǎng)統(tǒng)計[2]，郫縣豆瓣醬正在以每年10%～20%的需求增長，已經(jīng)銷售至日本、泰國、加拿大和韓國等國家[3]。

郫縣豆瓣醬生產(chǎn)工藝流程的主要步驟包括制曲、前段發(fā)酵和后期發(fā)酵3個階段。豆瓣醬是在一種或者多種微生物的作用下經(jīng)過發(fā)酵而制成，在發(fā)酵過程中，經(jīng)歷了一系列的生化反應，反應生成了更多營養(yǎng)物質(zhì)和易被吸收的小分子物質(zhì)[4-5]。郫縣豆瓣醬中含有氨基酸、脂肪、蛋白質(zhì)和維生素等，其維生素中的維生素A和維生素C具有很強的抗氧化作用和提高機體免疫能力[6]。

郫縣豆瓣醬發(fā)酵過程復雜，豆瓣醬中的理化性質(zhì)和生物胺一直都在變化，為了了解豆瓣醬發(fā)酵過程中理化性質(zhì)和生物胺的含量，本試驗研究發(fā)酵時間為100 d的豆瓣醬中理化性質(zhì)和生物胺的變化，每間隔10 d取一次樣品，對樣品中的pH值、總酸量、AN、含鹽量、含水量、微生物和生物胺的動態(tài)進行測定。此外，我們還采用走訪調(diào)查對傳統(tǒng)生產(chǎn)和工業(yè)化生產(chǎn)的豆瓣醬的成本效益進行了對比分析。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

新鮮的紅辣椒、干蠶豆、小麥粉、鹽、米曲霉。

1.2 設備和儀器

高效液相色譜儀、電子天平、旋渦混合器、低溫高速離心機、恒溫磁力攪拌器、酸度計、恒溫培養(yǎng)箱、干燥箱、滅菌鍋和便攜式色差儀。

1.3 試驗方法

1.3.1 取樣時間

豆瓣醬在自然環(huán)境中進行發(fā)酵，整個發(fā)酵過程每間隔10 d取一次樣品，進行理化性質(zhì)和生物胺的測定。

1.3.2 pH值、總酸、AN、生物胺和鹽濃度的測定

pH值的測定：根據(jù)《食品pH值的測定》進行檢測。

生物胺的測定：參照Ben等[7]的方法進行檢測。

總酸和AN的測定：根據(jù)《食品中氨基酸態(tài)氮的測定》進行檢測。

鹽濃度的測定：使用硝酸銀進行滴定，測出豆瓣中氯元素的含量，從而檢測出食鹽的含量。

1.3.3 水含量的測定

根據(jù)《豆瓣醬衛(wèi)生標準分析方法》進行檢測。

1.3.4 菌落、乳酸菌、霉菌、酵母菌、腸道桿菌、芽孢桿菌的測定

根據(jù)食品中微生物的檢測方法進行檢測。

1.3.5 豆瓣醬中揮發(fā)性物質(zhì)的分析和測定

豆瓣醬中的揮發(fā)性成分采用氣相色譜儀進行分析，具體參照曾雪晴的方法[8]。

2 結果與討論

2.1 郫縣豆瓣醬發(fā)酵過程中pH和總酸的變化研究

從發(fā)酵開始，每間隔10 d取一次樣品檢測pH值和總酸量，郫縣豆瓣醬發(fā)酵過程中的pH值及總酸的變化見圖1。

由圖1可知，發(fā)酵剛開始時，豆瓣醬中的pH值為4.84±0.02，總酸含量為(0.81±0.03) g/100 g；之后豆瓣醬發(fā)酵的第20天，由于乳酸菌的呼吸作用，pH快速下降至4.61±0.12；當發(fā)酵時間為20～50 d時，由于酸性的增減，影響了乳酸菌的生長發(fā)育，pH值緩慢下降；當發(fā)酵時間大于50 d時，pH值基本保持不變，當發(fā)酵時間結束時，郫縣豆瓣醬中的pH值為4.51±0.12，總酸含量為(141±0.13) g/100 g。

圖1 郫縣豆瓣醬發(fā)酵過程中pH和總酸的變化Fig.1 The changes of pH values and total acids of Pixian broad bean paste during the fermentation

在郫縣豆瓣醬發(fā)酵過程中，引起郫縣豆瓣醬中pH和總酸含量變化主要是微生物的活動[9]，在發(fā)酵的初期，原料中的糖分和營養(yǎng)物質(zhì)豐富，促進微生物的代謝，從而產(chǎn)生一系列酸性物質(zhì)，比如：乳酸、醋酸和琥珀酸等，使得郫縣豆瓣醬中pH下降，總酸含量增加，當酸性下降到一定程度時，強酸會抑制郫縣豆瓣醬中的微生物生長，這在一定程度上也保護了豆瓣醬的品質(zhì)和安全[10]。

2.2 郫縣豆瓣醬發(fā)酵過程中AN的變化研究

從郫縣豆瓣醬發(fā)酵開始，每間隔10 d取一次樣品，郫縣豆瓣醬發(fā)酵過程中AN的變化見圖2。

圖2 郫縣豆瓣醬發(fā)酵過程中AN的變化Fig.2 The changes of AN content of Pixian broad bean paste during the fermentation

由圖2可知，豆瓣醬中的AN隨著發(fā)酵時間的增長而逐漸增高。當發(fā)酵時間為100 d結束時，豆瓣醬中的AN由原來的(0.41±0.05) g/100 g上升至(0.60±0.03) g/100 g，AN含量也達到了郫縣豆瓣醬中的AN含量指標(GB/T 20560-2006)。

AN是評定豆瓣醬、醬油等調(diào)味品的營養(yǎng)和品質(zhì)的重要指標，對于發(fā)酵調(diào)味品的分析具有重要的意義，AN的含量越多，表明豆瓣醬的香氣越濃厚[11]，同時AN可以增加豆瓣醬的醬色。AN是由豆瓣醬中的微生物分解蛋白質(zhì)和微生物自溶而生成，AN的多少也能代表豆瓣醬中游離氨基酸的含量，隨著時間的推移，微生物對豆瓣醬中的蛋白質(zhì)分解越來越徹底，豆瓣醬中的AN含量越高[12]。

2.3 郫縣豆瓣醬發(fā)酵過程中鹽含量的變化研究

從郫縣豆瓣醬發(fā)酵開始，每間隔10 d取一次樣品，發(fā)酵過程中鹽含量的變化見圖3。

圖3 郫縣豆瓣醬發(fā)酵過程中鹽含量的變化Fig.3 The changes of salt content of Pixian broad bean paste during the fermentation

由圖3可知，隨著發(fā)酵時間的增長，豆瓣醬中的鹽含量也隨之增多，由剛開始時的(12.85±0.05)%上升至(18.52±0.12)%。在豆瓣醬發(fā)酵的前30 d，鹽含量增長的速度緩慢；當發(fā)酵時間為30～50 d時，郫縣豆瓣醬中鹽含量增長的速度加快；當發(fā)酵時間大于50 d時，郫縣豆瓣醬中鹽量增長的速度逐漸減緩。這是由于隨著豆瓣醬發(fā)酵時間的延長，豆瓣醬中的水分不斷揮發(fā)，當發(fā)酵時間為30～50 d時，豆瓣醬中水分揮發(fā)的速度最快，導致豆瓣醬中的鹽含量快速增加。

豆瓣醬中的含鹽量是品質(zhì)保障的一個重要因素，一方面，鹽能夠抑制微生物快速生長[13]；另一方面，鹽還能與豆瓣醬中的氨基酸相結合，產(chǎn)生豆瓣醬獨特的鮮味[14]。

2.4 郫縣豆瓣醬發(fā)酵過程中水分含量的變化研究

從郫縣豆瓣醬發(fā)酵開始，每間隔10 d取一次樣品，進行豆瓣醬中的含水量分析，見圖4。

圖4 郫縣豆瓣醬發(fā)酵過程中水分含量的變化Fig.4 The changes of water content of Pixian broad bean paste during the fermentation

由圖4可知，隨著發(fā)酵時間的增長，豆瓣醬中的含水量一直呈現(xiàn)下降的趨勢。豆瓣醬的含水量從最開始的(70.13±0.13)%下降至(53.88±0.13)%。郫縣豆瓣醬中關于水分的規(guī)定為：特級、一級和二級豆瓣中的含水量都需要低于53%、57%和60%；從本試驗中也可以看出，發(fā)酵時間大于100 d的豆瓣醬中的含水量基本都小于53%，符合郫縣豆瓣醬中關于水分含量的規(guī)定。

豆瓣醬中水分含量降低的主要原因是豆瓣醬的不斷翻曬，使得豆瓣醬中的水分不斷揮發(fā)[15]。豆瓣醬中的水分含量較為關鍵，水分含量直接影響豆瓣醬中微生物的生長和代謝，從而影響豆瓣醬中的生物化學反應，最后影響豆瓣醬的風味、品質(zhì)和營養(yǎng)成分[16]。

2.5 郫縣豆瓣醬發(fā)酵過程中微生物的變化研究

從豆瓣醬發(fā)酵開始，每間隔10 d取一次樣品進行郫縣豆瓣醬中的微生物多樣性分析，主要分析的類群有酵母菌、乳酸菌、霉菌、大腸桿菌和芽孢桿菌，具體郫縣豆瓣醬發(fā)酵過程中微生物的變化情況見表1。

表1 郫縣豆瓣醬發(fā)酵過程中微生物的變化情況

由表1可知，在整個豆瓣醬發(fā)酵的過程中，乳酸菌、霉菌和大腸桿菌的含量都呈現(xiàn)下降的趨勢；豆瓣醬在整個發(fā)酵過程中，乳酸菌和芽孢桿菌都為豆瓣醬中主要微生物類群，芽孢桿菌由于能夠產(chǎn)生纖維素酶、果膠酶和淀粉酶[17]，能夠增加豆瓣醬中的營養(yǎng)成分和風味；酵母菌具有較高的產(chǎn)醇能力，能夠在較高濃度的鹽環(huán)境中生長，從而使豆瓣醬產(chǎn)生較好的風味。

2.6 郫縣豆瓣醬發(fā)酵過程中生物胺含量的變化研究

從郫縣豆瓣醬發(fā)酵開始，每間隔10 d取一次樣品，測定郫縣豆瓣醬中生物胺含量的變化，見表2。

表2 發(fā)酵過程中郫縣豆瓣醬生物胺的變化Table 2 The changes of bioamines of Pixian broad bean paste during the fermentation mg/kg

續(xù) 表 mg/kg

由表2可知，在郫縣豆瓣醬中一共檢測到8種生物胺，分別是腐胺、色胺、組胺、亞精胺、精胺、尸胺、酪胺和β-苯乙胺；每種生物胺的含量都隨著發(fā)酵時間的增長而增加，其中，組胺和酪胺一開始在豆瓣醬中并未檢測到，當發(fā)酵至30～40 d時，才檢測到存在于豆瓣醬中；從發(fā)酵開始，郫縣豆瓣醬中的生物胺含量由剛開始的(65.26±1.25) mg/kg上升至(131.14±0.14) mg/kg；若發(fā)酵時間不超過100 d，則生物胺的含量不會高于國家標準，但是隨著發(fā)酵時間增長，生物胺的含量還會持續(xù)增加，那么將會有一些生物胺的含量超過國家標準。

2.7 發(fā)酵成熟的郫縣豆瓣醬發(fā)酵中的揮發(fā)性成分分析

從發(fā)酵100 d的郫縣豆瓣醬中分離和鑒定揮發(fā)性成分的種類、保留時間、相對峰面積和CAS，見表3。郫縣豆瓣醬中揮發(fā)性物質(zhì)的總電子流圖見圖5。

圖5 發(fā)酵100 d的郫縣豆瓣醬中揮發(fā)性物質(zhì)的總電子流圖Fig.5 The total electron flow diagram of volatile substances in Pixian broad bean paste fermented for 100 days

表3 發(fā)酵100 d成熟豆瓣醬中的揮發(fā)性成分GC-MS分析結果Table 3 GC-MS analysis results of volatile components in mature Pixian broad bean paste fermented for 100 days

續(xù) 表

由表3可知，共檢測出49種揮發(fā)性風味化合物，其中酯類化合物一共有15種，醇類化合物一共有9種，醛類化合物一共有5種，酸類化合物一共有7種，酮類化合物一共有6種，酚類化合物一共有2種，其他類化合物一共有5種。

2.8 傳統(tǒng)加工的和工廠化生產(chǎn)的郫縣豆瓣醬的成本效益分析

傳統(tǒng)生產(chǎn)和工廠化生產(chǎn)的郫縣豆瓣醬成分效益分析見表4，通過走訪調(diào)查，對5家傳統(tǒng)生產(chǎn)郫縣豆瓣醬的工廠和5家工廠化生產(chǎn)的工廠進行成本效益統(tǒng)計，并計算出平均值。

表4 傳統(tǒng)加工的和工廠化生產(chǎn)1瓶郫縣豆瓣醬的成本效益比較Table 4 Comparison of cost benefit between traditional processing and factory production of a bottle of Pixian broad bean paste 元

由表4可知，工廠化生產(chǎn)的郫縣豆瓣醬純利潤高于傳統(tǒng)加工，工廠化生產(chǎn)豆瓣醬的主要成本來源于設備成本和電費，傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝的主要成本來源于人工成本。

3 小結

郫縣豆瓣醬在整個發(fā)酵過程中pH值逐漸下降，總酸量逐漸增加；AN的含量隨著發(fā)酵時間的增長逐漸增加，并且當發(fā)酵時間為100 d時，豆瓣醬中的AN含量已經(jīng)達到了郫縣豆瓣醬中關于AN的指標(GB/T 2560-2006)；在整個豆瓣醬發(fā)酵期間，豆瓣醬中的含水量隨著時間的增長逐漸降低。隨著發(fā)酵時間的增長，郫縣豆瓣醬中的微生物群落也不斷地發(fā)生變化，研究結果表明，微生物中的乳酸菌和芽孢桿菌發(fā)揮著主要的作用；生物胺的含量隨著豆瓣醬發(fā)酵時間的增長而增加，當發(fā)酵時間為100 d時，豆瓣醬中的生物胺沒有超過豆瓣醬中關于生物胺的規(guī)定，但是從數(shù)據(jù)中可以預測，如果發(fā)酵時間超過100 d，那么將會有一些生物胺含量超過指標。通過對豆瓣醬中的揮發(fā)性成分進行檢測，結果表明，發(fā)酵100 d的豆瓣醬中一共含有49種揮發(fā)性成分。