广东阳江与广西黄姚黑豆豆豉香气组分及感官差异分析

吴汇1,金瑞琪2,吴昌正2,3,童星2,3,张薄博1*

1(汕头大学 理学院生物系,广东省海洋生物学重点实验室,广东 汕头,515063)2(广东海天创新技术有限公司,广东省调味食品生物发酵先进技术企业重点实验室,广东 佛山,528000)3(佛山市海天(高明)调味食品有限公司,广东 佛山,528500)

摘 要 豆豉的香气感官是影响消费者选择的最重要因素之一。该研究采用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术结合感官评价,对产自广东阳江及广西黄姚的10种市售黑豆豆豉进行香气组分及感官差异分析。结果表明,10种黑豆豆豉共鉴定出202种挥发性化合物,以醛类、酯类和醇类物质为主。结合正交-偏最小二乘判别分析模型和气味活度值(odor activity value,OAV)分析,10种样品中共筛选出22种OAV>1.0的挥发性化合物,其中正壬醛、3-甲基丁醛和2-甲基丁酸乙酯等9种挥发性化合物的OAV在不同产地间存在显著差异。异戊酸、3-甲基丁醛和4-乙基愈创木酚3种物质是广东阳江黑豆豆豉中的重要赋香物质,使其在焦香和花香方面得分较高;正壬醛、丁酸乙酯和2-乙基-3,6-二甲基吡嗪等6种物质是广西黄姚黑豆豆豉中的重要赋香物质,使黄姚豆豉更多呈现花香、果香和醇香香气。通过对阳江和黄姚黑豆豆豉的香气组分及感官差异分析,揭示了广东及广西两省著名豆豉产区黑豆豆豉的关键香气组分及感官特征,可为区域特色黑豆豆豉产品风味品质升级提供参考。

关键词 阳江黑豆豆豉;黄姚黑豆豆豉;香气组分;感官差异;气相色谱质谱联用技术

豆豉,古代称为“幽菽”或“嗜”,是我国的传统发酵豆制品[1],在《食经》《释名·释饮食》等历代书籍中均有所记载[2]。我国豆豉主要分布在南方地区,因独特的风味和丰富的营养物质深受广大消费者的喜爱[3]。广东阳江豆豉、广西黄姚豆豉、重庆永川豆豉和湖南浏阳豆豉等均为我国知名豆豉品牌。

受制作原料、制作工艺及发酵条件等因素的影响,不同地区的豆豉具有自己的特色且风味存在较大差异[4]。例如,2-甲基丁醛、2-甲基丁酸乙酯、乙酸异戊酯、2,6-二甲基吡嗪、1-辛烯-3-醇、2-戊基呋喃和苯乙醛等物质为浏阳豆豉带来花果香味并对其整体香气有影响[5]。WANG等[6]的研究确定了永川豆豉含有2,3-丁二酮、二甲基三硫和乙酸等在内的10种关键芳香活性化合物,赋予永川豆豉特征香气。ZHAO等[7]发现阳江豆豉在发酵过程中关键香气物质经历从前期的1-己醇、1-辛烯-3-醇和壬醛到后期形成苯酚和3-辛酮的变化,使阳江豆豉具有丰富饱满的香气特征。

广东省阳江市阳春市和广西壮族自治区贺州市黄姚镇分别出产了我国著名的阳江豆豉和黄姚豆豉。阳春市地处东经111°、北纬22°,黄姚镇位于东经111°、北纬24°,虽然二者处于同一经度,但阳江市位于北回归线南侧,拥有更加充裕的日照和温暖的气候,年平均气温22.7 ℃,较黄姚镇高2.7 ℃(该数据来自中国气象网)。环境的差异往往影响着传统特色发酵食品的风味特征,但目前对于阳江豆豉和黄姚豆豉风味特征及差异性的研究鲜有报道。

黑豆豆豉是阳江豆豉和黄姚豆豉的主要品类之一,均以黑豆为主要原料,因发酵后不添加其他香辛料而得以直接呈现豆豉的原滋原味,深受消费者欢迎。研究两地黑豆豆豉的关键香气组分差异,对解析两地代表性豆豉香气感官特征具有重要价值。基于此,本研究以产自广东阳江、广西黄姚的10种市售黑豆豆豉为研究对象,采用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术(headspace solid phase microextraction, gas chromatography-mass spectrometry, HS-SPME-GC-MS)分析香气成分,并进行感官评价,结合多元统计分析方法对豆豉的香气特征进行分析,阐明二者共性香气、关键性差异组分及与其香气感官的关系,可为区域性特色豆豉产品风味升级提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

豆豉产品信息如表1所示,黑豆豆豉均购买于网络购物平台,采购时选择网络购物平台中累计销售量最高的5种阳江黑豆豆豉和5种黄姚黑豆豆豉。10种豆豉的发酵原料均为黑豆和水,但制作方式存在较大差异。阳江黑豆豆豉制作流程为:将泡发的黑豆进行1次蒸煮后晾至室温,在温度33~35 ℃、湿度约80%的曲房中放置4~5 d进行自然接曲,随后洗曲晾干、加入食盐并保持豆豉中含盐量不超过15%(质量分数),再经过30 d密封室温发酵,得到阳江黑豆豆豉成品。黄姚黑豆豆豉制作流程为:将泡发的黑豆进行2次蒸煮后晾至室温,在温度28~30 ℃、湿度75%的曲房中放置5~6 d进行自然接曲,将洗曲后的豆豉曲进行7 d左右的二次室温发酵,期间不添加食盐,随后将豆豉自然晾晒风干,密封放置90 d后即为黄姚黑豆豆豉成品。

表1 十种市售黑豆豆豉信息
Table 1 Information of ten commercially black bean Douchi

豆豉类型编号产地制作原料广东阳江黑豆豆豉GD1广东省阳江市黑豆、水、食盐GD2广东省阳江市黑豆、水、食盐GD3广东省阳江市黑豆、水、食盐GD4广东省阳江市黑豆、水、食盐GD5广东省阳江市黑豆、水、食盐广西黄姚黑豆豆豉GX1广西壮族自治区贺州市黑豆、水GX2广西壮族自治区贺州市黑豆、水GX3广西壮族自治区贺州市黑豆、水GX4广西壮族自治区贺州市黑豆、水GX5广西壮族自治区贺州市黑豆、水

试剂:2-辛醇(色谱纯)、甲醇(色谱纯),Sigma-Aldrich公司;C7~C40正构烷烃混标,SUPELCO公司。

1.2 仪器与设备

7890A-5975C气相色谱-质谱联用仪,安捷伦科技(中国)有限公司;DVB/CAR/PDMS固相微萃取头,美国Supelco公司;Restek Stabilwax毛细色谱柱(60 m×0.25 μm×0.25 μm),美国Restek公司;ME204/02 电子天平,瑞士METTLER-TOLEDO仪器有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 色谱条件

色谱柱:Restek Stabilwax毛细色谱柱(60 m×0.25 μm×0.25 μm);不分流进样模式,升温程序为55 ℃保持5 min,以5 ℃/min升温至230 ℃,保持15 min;载气为氦气(纯度>99.99%),流速为1.2 mL/min。

1.3.2 质谱条件

电子轰击(electron impact,EI)离子源;离子源稳度为250 ℃,四级杆和质谱接口温度分别为150 ℃和280 ℃;电子能量70 eV,全扫描模式;质量扫描范围29~500 m/z。未知挥发性物质的质谱数据与标准谱库图NIST(National Institute of Standards and Technology)2017进行比对确认,以相似度>80%为标准,进行峰识别。

1.3.3 感官评价

应用定量描述分析来评估豆豉样品的香气(醇香、酸香、烟熏香、果香、焦香、花香)的差异,方法参考JIA等[8]。豆豉的感官评估由15名训练有素且经验丰富的小组成员进行,小组成员由7名男性和8名女性(22~35岁)组成,成员均来自广东海天创新技术有限公司。乙醇、乙酸、4-羟基-5-乙基-2-甲基-3(2H)-呋喃酮、3-甲基丁酸乙酯、4-乙基愈创木酚和苯乙醇分别作为醇香、酸香、焦香、果香、烟熏香和花香的香气属性标准。小组成员就香气标准的强度和特征进行讨论并达成一致,以从0(极弱)到9(极强)对豆豉香气强度进行评分。感官评价实验在(23±2) ℃的感官评价室进行。进行感官评价前拆封豆豉包装并挑选20 g颗粒完整的豆豉样品各放入容积为100 mL的塑料杯中,采用随机数字编码。对每个指标的评分为所有小组成员评分的平均值。

1.4 挥发性化合物定性及定量分析

香气成分定性:参考YANG等[9]的方法计算保留指数(retention index,RI)如公式(1)所示,结合相关文献和数据库进行定性。

(1)

式中:tx为待测物质的保留时间;tn为碳原子数为n的正构烷烃保留时间;tn+1为碳原子为n+1的正构烷烃保留时间。

采用内标法计算每个组分的绝对含量,计算如公式(2)所示:

(2)

式中:C为待测物质相对含量,μg/kg;A1为单一成分峰面积;A2为内标峰面积;C2为内标质量浓度,μg/mL;V2为内标体积,μL;M为样品质量,g。

气味活度值(odor activity value,OAV)分析是结合化合物的感觉阈值建立的确定食品关键风味化合物的方法,用于阐明每种香气化合物对样品整体香气特征的贡献[8]。确定挥发性风味物质的绝对含量,结合相关文献及化合物嗅觉阈值汇编检索相关香气成分的嗅觉阈值,OAV的计算如公式(3)所示:

(3)

式中:OAVi表示挥发性化合物的气味活度值;Ai表示该挥发性化合物的含量,μg/mL;Qi表示该挥发性化合物的香气阈值,μg/mL。

1.5 数据分析

采用Origin 2021软件绘制感官评价雷达图、堆积柱状图;其他数据绘图使用Hiplot (https://hiplot.com.cn/)生物医学数据分析和可视化的综合网络服务平台进行。SIMCA 14.1软件进行正交-偏最小二乘判别分析(orthogonal projections to latent structures discriminant analysis,OPLS-DA)得分图绘制,并结合SPSS 26.0软件进行单因素分析,以P<0.05,预测变量重要性投影(variable importance in projection,VIP)≥1.0为条件筛选关键性差异香气物质。所有实验均进行3次平行实验。

2 结果与分析

2.1 广东阳江与广西黄姚市售黑豆豆豉感官评价

如图1所示,来自不同产地的豆豉香气存在差异,阳江黑豆豆豉香气以烟熏香、酸香和焦香为主,其感官评价平均得分分别为6.06、4.38、6.76分。与阳江黑豆豆豉相比,黄姚黑豆豆豉具有更强的醇香、花香和果香,其感官评价平均得分分别为5.55、5.15、6.10分。值得注意的是,感官评价小组成员对黄姚黑豆豆豉样品中果香和醇香的感官评价更高,其平均得分比阳江黑豆豆豉的平均得分分别高25.51%和25.00%。

图1 广东阳江与广西黄姚市售黑豆豆豉感官评价
Fig.1 Sensory evaluation of commercially black bean Douchi from Yangjiang, Guangdong and Huangyao, Guangxi

2.2 广东阳江与广西黄姚市售黑豆豆豉挥发性化合物组成分析

由附表1(https://doi.org/10.13995/j.cnki.11-1802/ts.041656)可知,10种豆豉样品中共鉴定出202种挥发性化合物,其中醇类23种、醛类32种、酯类50种、酮类22种、酸类17种、酚类11种、呋喃类10种、吡嗪类22种、其他类15种。在不同豆豉样品中,每类挥发性化合物占比结果如图2所示。5种阳江黑豆豆豉中醛类物质含量最高,平均百分比为23.66%,其次是酸类(23.23%)、醇类(14.25%)、酯类(12.22%)、吡嗪类(12.06%)、酮类(4.22%)、酚类(3.36%)和呋喃类(1.41%)。5种黄姚黑豆豆豉中以醛类物质平均占比最高(27.09%),其次为酯类(19.74%)、醇类(19.72%)、吡嗪类(12.75%)、酸类(8.93%)、酚类(4.09%)、酮类(3.15%)和呋喃类(1.01%)。

图2 广东阳江与广西黄姚市售黑豆豆豉挥发性物质种类占比
Fig.2 The proportion of volatile compounds in commercially black bean Douchi from Yangjiang, Guangdong and Huangyao, Guangxi

醛类物质主要通过不饱和脂肪酸的氧化以及Strecker降解反应产生,阈值较低,对豆豉风味贡献较大[10-11]。在10种豆豉中,醛类物质含量占比最高,尤其GX5的醛类含量(1 261.43 μg/kg)显著高于其他豆豉(P<0.05)。检测出的醛类物质中有9种为共有成分,其中苯甲醛、2-甲基丁醛和3-甲基丁醛等含量较高,具有坚果和麦芽香气,可为豆豉提供类似酱油的酱香[12]。酯类物质主要是以豆豉中的有机酸、游离脂肪酸和醇类为前体,通过酯化反应生成[13]。黄姚黑豆豆豉中酯类的平均含量(447.38 μg/kg)高于阳江黑豆豆豉(335.40 μg/kg),这可能与微生物代谢密切相关,如ZHANG等[14]研究发现黄姚豆豉的发酵优势微生物乳酸菌和Romboutsia spp.存在协同作用,在豆豉发酵过程中可以显著促进酯类的产生,从而丰富豆豉香气。乙酸乙酯是产生果香味的高级酯类[12],在10种豆豉样品中共同存在,使豆豉香气更加柔和、协调。

醇类物质赋予了豆豉典型的豉香和酱香风味,主要来源于米曲霉及酵母菌的代谢作用以及醛类和酮类化合物的氧化反应[15]。乙醇、苯乙醇等物质是豆豉样品中共有的醇类物质,其中苯乙醇在酱油、豆瓣酱中呈现出玫瑰和醇厚的香气的同时还发挥一定的抗菌、防腐作用[16]。酸类物质在阳江黑豆豆豉中含量相对较高,但具有较高的风味阈值,因此对豆豉中的刺激性风味影响有限。酮类是美拉德反应或醛类氧化反应的产物,通常呈清香、奶香和果香[17]。3-辛酮是10种豆豉中相对含量较高的共有酮类物质,为豆豉增添了蘑菇香气[18]。吡嗪类物质的形成则涉及非酶促反应,其在发酵过程中不断增加积累,最终产生豆豉的焦香风味[5,12],对豆豉的坚果香味至关重要。在10种豆豉中均检测到5-硝基愈创木酚和4-乙基愈创木酚,酚类物质大多气味阈值较低,对香气表现十分明显,赋予豆豉麦芽香和烟熏香等特殊风味[19]。在GD2和GD4样品中4-乙基愈创木酚含量(35.57 μg/kg和42.11 μg/kg)显著高于其他豆豉(P<0.05)。

2.3 广东阳江与广西黄姚市售黑豆豆豉挥发性化合物多元统计分析

本研究基于HS-SPME-GC-MS测定方法,结合OPLS-DA模型,对不同豆豉样品进行关键香气成分筛选。以10种黑豆豆豉为自变量,202种挥发性化合物为因变量构建模型,预测指数(Q2=0.96),自变量拟合指数(R2X=0.97),因变量拟合指数(R2Y=0.98),R2Q2超过0.5表示模型拟合结果优秀[20]。进行200次置换检验,如图3-b所示,Q2回归线与纵轴的相交点小于0(R2=0.32,Q2=-0.84)表明该模型具有较好解释能力,不存在过拟合情况,认为该结果可用于豆豉香气特征鉴别分析[20]。从OPLS-DA结果(图3-a)可以看出,阳江黑豆豆豉和黄姚黑豆豆豉分布在不同象限,说明豆豉的香气随生产地区的差异存在一定的地域特征。

a-10种市售黑豆豆豉OPLS-DA得分散点图;b-10种市售黑豆豆豉OPLS-DA交叉验证结果

图3 广东阳江与广西黄姚市售黑豆豆豉挥发性物质的正交偏最小二乘判别分析
Fig.3 OPLS-DA of volatile compounds in commercially black bean Douchi from Yangjiang, Guangdong and Huangyao, Guangxi

根据OPLS-DA模型,筛选出阳江和黄姚黑豆豆豉样品中VIP≥1.0且P<0.05的特征挥发性化合物,这些物质被认为是区分阳江和黄姚黑豆豆豉挥发性化合物中的主要贡献物质。10种豆豉样品共筛选出57种特征挥发性化合物,为研究特征挥发性化合物与豆豉样品之间的关系,采用热图可视化层次聚类分析,结果如图4所示。酯类、酚类和吡嗪类物质在阳江黑豆豆豉中均显著累积,其中,酯类主要包括3-甲基丁酸乙酯和苯乙酸乙酯,具有花香和甜香[21-22]。JIA等[8]发现3-甲基丁酸乙酯存在于豆瓣酱酱醅中,且其含量与夏季豆瓣酱酱醅呈现正相关性,推测较高的发酵温度可以促进产生3-甲基丁酸乙酯,使其在发酵平均温度较高的阳江豆豉中累积。此外,阳江黑豆豆豉中吡嗪含量较高,主要包括2,3,5-三甲基吡嗪、2,5-二甲基吡嗪和2,6-二甲基吡嗪。吡嗪类物质是发酵食品(如酱油和豆瓣酱)和烘烤类食品(如咖啡和烤肉)中常见的重要特征香气成分,通常表现出优越的烤可可香、坚果香和焦香香气,其存在也为豆豉带来坚果香和焦香香气[8,20,23],使得阳江黑豆豆豉焦香香气得分(6.76分)高于黄姚黑豆豆豉(5.95分)。阳江市年平均气温高于贺州市2.7 ℃,相对的高温可更好地促进美拉德反应进行,促进吡嗪类物质形成,这可能是阳江黑豆豆豉中吡嗪类含量高于黄姚黑豆豆豉的原因之一,但吡嗪类物质含量高也可能与阳江黑豆豆豉中的优势微生物(芽孢杆菌)相关[8,23]。酯类和醛类在黄姚黑豆豆豉中显著累积,其中酯类主要包括乙酸异戊酯、丁酸乙酯和乙酸乙酯等,韩帅等[24]发现乙酸异戊酯对浏阳豆豉具有较大气味贡献,带来果香味。醛类中的苯甲醛和正壬醛在黄姚黑豆豆豉中显著积累。正壬醛可由脂肪酸代谢产生,呈现花香和果香,是黄姚黑豆豆豉中花果香气的重要来源。黄姚黑豆豆豉发酵过程中以酵母属为优势真菌属[25],酵母代谢过程中将苯丙氨酸等氨基酸通过Ehrlich途径降解为苯甲醛,提高苯甲醛含量,为豆豉带来特有的焦香[26]。2-甲基丁醛和3-甲基丁醛等醛类物质在黄姚黑豆豆豉中的含量虽然低于阳江黑豆豆豉,但这2种物质具有较低的风味阈值(分别为4.4 μg/kg和1.2 μg/kg),且在黄姚黑豆豆豉中的含量均高于阈值,对豆豉中的焦香味有一定贡献,因此苯甲醛、2-甲基丁醛和3-甲基丁醛可能是黄姚黑豆豆豉中焦香味的重要来源。

图4 广东阳江与广西黄姚市售黑豆豆豉VIP≥1挥发性化合物热图
Fig.4 Heatmap of volatile compounds with VIP≥1 of commercially black bean Douchi from Yangjiang, Guangdong and Huangyao, Guangxi

2.4 广东阳江与广西黄姚市售黑豆豆豉特征香气成分分析

根据上述分析结果发现,阳江与黄姚黑豆豆豉中挥发性化合物丰富且差异显著,结合OPLS-DA结果进行分析,以进一步确定标志性挥发性化合物。挥发性化合物的含量不能代表该化合物对豆豉整体香气的贡献程度,而OAV被定义为物质浓度与其气味阈值的比值,一般认为OAV>1的化合物对样本整体香气有贡献,可认定为样品中的标志性挥发性化合物,当OAV>10时则认为该化合物对样本香气贡献极大[20,27]。如表2所示,符合VIP≥1和OAV>1条件的共有22种挥发性化合物,而OAV>10的化合物共有15种,分别为正壬醛、乙酸乙酯、异戊酸、丁酸乙酯、乙酸甲酯、2-苯基乙醛、2-甲基丁醛、3-甲基丁醛、2-戊基呋喃、桉叶油醇、芳樟醇、3-甲基丁酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯、二甲基三硫和2,6-二乙基吡嗪。具有甜香和果香的2-甲基丁酸乙酯作为传统永川豆豉和商业腐乳中的重要挥发性化合物[36],在10种豆豉样品中的含量并不高,但因为具有较低的气味阈值使其OAV均大于10,说明2-甲基丁酸乙酯对阳江和黄姚黑豆豆豉香气具有重要贡献作用。

表2 广东阳江与广西黄姚市售黑豆豆豉挥发性化合物OAV
Table 2 OAV of volatile compounds of commercially black bean Douchi from Yangjiang, Guangdong and Huangyao, Guangxi

编号物质名称阈值/(μg/kg)[28]OAVGD1GD2GD3GD4GD5GX1GX2GX3GX4GX5香气描述1苯甲醛350<11.14<1<1<1<1<1<11.40<1苦杏仁味[29]2正壬醛1.111.6314.418.6320.6611.5816.8059.43125.96308.24135.13脂肪味、花香、柠檬香[26]3乙酸乙酯5<136.3415.3311.547.1639.893.2711.9518.116.50花香、果香[21,23]4异戊酸1220.6644.486.5410.5414.107.144.747.5714.693.74奶酪味、辛辣味[20]5丁酸乙酯0.9—1.342.32——98.821.652.004.38—水果香、黄油香、奶酪香[23]6乙酸甲酯1.52.2841.322.4729.5510.4461.056.795.559.7513.44酯香、清香[18]72-苯基乙醛102.189.6319.8212.6714.888.985.623.526.138.46蜂蜜味、果香、坚果香、辛辣味[21]82-甲基丁醛4.41.1637.6021.5720.3714.567.093.281.8721.874.14麦芽香、杏仁香[30]93-甲基丁醛1.213.6772.3952.4857.0490.7725.1231.9715.4362.1022.44麦芽香、杏仁香[30]10乙酸异戊酯67<1<1<1<1<1<1<1<11.77<1水果香[21]112-戊基呋喃5.8<15.963.162.855.001.24<12.5013.63<1泥土气、青草香[31]12桉叶油醇4.64.46—10.28————6.64——凉爽、薄荷味[29]133-辛酮21.4<11.01<1<1<1<1<1<11.241.73蘑菇香、树脂香、皮革香[32]14芳樟醇1.58.43—5.66————17.87——花香、木香、甜香[13]152-乙基-3,6-二甲基吡嗪8.6——<1<1<14.301.451.187.391.57烤可可、坚果香[33]163-甲基丁酸乙酯3—24.531.831.33<13.962.657.5513.34<1果香、甜香[21]172-甲基丁酸乙酯0.063—235.8298.2582.8241.66378.15162.66389.12530.4825.37果香、酯香[8]18丙酸乙酯10—<11.08<1<13.09<1<1<1<1果香[34]194-乙基愈创木酚4.4<18.09—9.572.061.81—1.12——烟熏香、培根香[35]20二甲基三硫0.110.19 329.41 901.21 210.52 129.56 101.92 3 294.12 9 012.142 105.171 295.63洋葱香、马铃薯香[21]213-辛醇78<1<1<1 —<1 2.05 1.14 <1 2.01 1.45 柑橘香、蘑菇香、坚果香[34]222,6-二乙基吡嗪6<131.174.0017.947.37——————

注:“—”表示供试样中未检测到该挥发性物质成分。

物质的OAV越大,对香气的贡献作用越大。异戊酸和2-甲基丁醛是阳江黑豆豆豉的重要香气贡献物质,在GD2中OAV最大(分别为44.48和37.60),这些成分为GD2带来酸味和麦芽香,使其在酸香和焦香具有更高的感官评分。研究表明阳江豆豉中以四链球菌为优势菌属[24],四链球菌的存在可以促进糖酵解反应进行,产生更多异戊酸[20,37]。阳江豆豉发酵优势菌株中的葡萄球菌与4-乙基愈创木酚的含量呈现显著正相关[24],具有烟熏味的4-乙基愈创木酚[21]对GD4的贡献度最高,且4-乙基愈创木酚在阳江黑豆豆豉中的OAV平均值远大于黄姚黑豆豆豉,为阳江黑豆豆豉提供更好的烟熏风味。3-甲基丁醛对GD5贡献度最高,与其他物质结合形成GD5的花果香香气特征。具有坚果香和烟熏香的挥发性香气成分在阳江黑豆豆豉中表现出较高的贡献度,使豆豉整体呈现出较高的坚果香和烟熏风味。

乙酸乙酯、丙酸乙酯和丁酸乙酯对GX1的贡献度高于其他样品,是GX1呈现出浓郁花果香的重要香气成分。酵母属是黄姚黑豆豆豉发酵过程的优势真菌属[14],酵母具有突出的能力可将糖转化为醇,并通过分泌酯酶和乙醇O-酰基转移酶促进酯类合成[8],从而增加豆豉中的酯类含量。具有马铃薯香的二甲基三硫[23](OAV>1 000)对GX4的贡献度高于其他样品,是GX4中的重要香气物质。正壬醛、乙酸异戊酯、2-甲基丁酸乙酯和3-辛醇等物质对GX5的贡献度高于其他样品,其中具有花香的正壬醛[26]和具有果香的2-甲基丁酸乙酯[20]OAV均大于100,对GX5的花果香气有重要贡献。具有花香和果香的挥发性化合物在黄姚黑豆豆豉中表现出较高的贡献度,使其整体呈现出较高的花果香和醇香。

综上所述,异戊酸、2-甲基丁醛、3-甲基丁醛和4-乙基愈创木酚在阳江黑豆豆豉中的OAV平均值大于黄姚黑豆豆豉,为阳江黑豆豆豉带来酸香、焦香和烟熏香气;而正壬醛、乙酸乙酯、丁酸乙酯、2-乙基-3,6-二甲基吡嗪、2-甲基丁酸乙酯和二甲基三硫在黄姚黑豆豆豉中的OAV平均值大于阳江黑豆豆豉,为黄姚豆豉提供了浓郁的花果香和醇香。

2.5 广东阳江与广西黄姚市售黑豆豆豉特征香气成分与感官特征相关性分析

为进一步分析不同产地黑豆豆豉的香气差异性,对OAV>10的15种挥发性化合物与感官评价结果进行关联分析,如图5所示。正壬醛和醇香的感官属性呈显著正相关(P<0.05),黄姚黑豆豆豉中正壬醛OAV大于阳江黑豆豆豉(均大于10),为黄姚黑豆豆豉带来浓厚的醇香味;乙酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯、3-甲基丁酸乙酯与醇香、果香和花香等感官属性呈显著正相关(P<0.05),这增强了黄姚黑豆豆豉的花香和果香味。这些物质对于阳江、黄姚不同黑豆豆豉香气的形成具有较大的促进作用,推测其可能是形成香气差异的重要成分。

图5 广东阳江与广西黄姚市售黑豆豆豉香气组分与感官评价相关性分析
Fig.5 Correlation analysis between aroma components and sensory evaluation of commercially black bean Douchi from Yangjiang, Guangdong and Huangyao, Guangxi

注:红色和蓝色线条分别表示正相关和负相关,颜色的深浅与相关性的值成正比。

3 结论与讨论

本研究通过感官评价和HS-SPME-GC-MS方法综合分析广东阳江与广西黄姚10种市售黑豆豆豉的风味特征,其中阳江黑豆豆豉香气以酸香、烟熏香和焦香为主,黄姚黑豆豆豉香气以醇香和花果香为主。检测到10种豆豉中共含有挥发性化合物202种,其中醛类、酸类和酯类是阳江黑豆豆豉的主要挥发性化合物成分,醛类、酯类和醇类是黄姚黑豆豆豉中的主要挥发性化合物成分。

经OPLS-DA分析结合OAV计算,共筛选出22种VIP>1和OAV≥1的关键挥发性物质,其中异戊酸、3-甲基丁醛和4-乙基愈创木酚3种物质是阳江黑豆豆豉中的重要赋香物质,带来酸香、焦香和烟熏香,使阳江黑豆豆豉的烟熏香和焦香得分较高;正壬醛、丁酸乙酯、2-乙基-3,6-二甲基吡嗪、2-甲基丁酸乙酯、二甲基三硫和3-辛醇共6种物质是黄姚黑豆豆豉中的重要赋香物质,提供花果香、坚果香和焦香,使黄姚黑豆豆豉在花香、果香和醇香等香气具有优势。

香气是豆豉产品的重要感官,直接影响消费者的食用体验和消费选择。突出地方特色风味有助于产品的推广。本研究结果可为广东阳江与广西黄姚市售黑豆豆豉风味特征的研究提供一定的借鉴,为地方名优豆豉产品特色风味继承与发展提供参考。

参考文献

[1] ZHANG P W, LI H, ZHAO W P, et al.Dynamic analysis of physicochemical characteristics and microbial communities of Aspergillus-type Douchi during fermentation[J].Food Research International, 2022, 153: 110932.

[2] 张佳琪, 吕远平, 谭敏.三种大豆发酵制品——豆豉、纳豆及天贝的比较[J].食品工业科技, 2012, 33(9):441-445.ZHANG J Q, LYU P Y, TAN M.Comparison of three kinds of fermented soy bean food:Douchi, natto and tempeh[J].Science and Technology of Food Industry, 2012, 33(9):441-445.

[3] 蒋亚吉, 丁雪梅, 刘亚萍, 等.风吹豆豉牛肉干加工工艺的研究[J].粮食与油脂, 2023, 36(12):102-107.JIANG Y J, DING X M, LIU Y P, et al.Study on processing technology of beef jerky with air-dry fermented soybean[J].Cereals &Oils, 2023, 36(12):102-107.

[4] 荣培秀, 何晓琴, 甘人友.豆豉的风味、活性成分及其功能特性研究进展[J].食品科技, 2022,47(9):217-223.RONG P X, HE X Q, GAN R Y.Research progress on flavor, active ingredients and functional characteristics of Douchi[J].Food Science and Technology, 2022,47(9):217-223.

[5] CHEN Q C, XU Y X, WU P, et al.Aroma impact compounds in Liuyang Douchi, a Chinese traditional fermented soya bean product[J].International Journal of Food Science &Technology, 2011, 46(9): 1823-1829.

[6] WANG S Q, CHANG Y, LIU B, et al.Characterization of the key aroma-active compounds in Yongchuan Douchi (fermented soybean) by application of the sensomics approach[J].Molecules, 2021, 26(10):3048.

[7] ZHAO H Y, XU J T, WANG R C, et al.Succession and diversity of microbial flora during the fermentation of Douchi and their effects on the formation of characteristic aroma[J].Foods, 2023, 12(2):329.

[8] JIA Y, NIU C T, ZHENG F Y, et al.Development of a defined autochthonous starter through dissecting the seasonal microbiome of broad bean paste[J].Food Chemistry, 2021, 357:129625.

[9] YANG P, SONG H L, LIN Y P, et al.Differences of characteristic aroma compounds in Rougui tea leaves with different roasting temperatures analyzed by switchable GC-O-MS and GC×GC-O-MS and sensory evaluation[J].Food &Function, 2021, 12(11):4797-4807.

[10] 朱灵桓, 徐沙, 李由然, 等.微生物法从头合成2-苯乙醇的研究进展[J].食品与发酵工业, 2021, 47(16):271-277.ZHU L H, XU S, LI Y R, et al.Recent advances on de novo biosynthesis of 2-phenylethanol[J].Food and Fermentation Industries, 2021, 47(16):271-277.

[11] ZHANG M, CHEN X, HAYAT K, et al.Characterization of odor-active compounds of chicken broth and improved flavor by thermal modulation in electrical stewpots[J].Food Research International, 2018, 109:72-81.

[12] 林洪斌, 毕小朋, 方佳兴, 等.郫县豆瓣挥发性物质变化规律及特征香气物质形成机理[J].食品科学, 2020, 41(2):259-266.LIN H B, BI X P, FANG J X, et al.Pattern of variations in volatile substances and formation mechanism of characteristic aroma substances in Pixian broad-bean paste[J].Food Science, 2020, 41(2):259-266.

[13] WANG C, ZHANG Q, HE L P, et al.Determination of the microbial communities of Guizhou Suantang, a traditional Chinese fermented sour soup, and correlation between the identified microorganisms and volatile compounds[J].Food Research International, 2020, 138:109820.

[14] ZHANG R, LI J, MIAO X Q, et al.Relationship between microorganisms and the flavour of Douchi obtained from different regions:Analysis using high-throughput sequencing and GC-MS[J].Food Bioscience, 2024, 61:104743.

[15] YU J, LU K, ZI J W, et al.Halophilic bacteria as starter cultures:A new strategy to accelerate fermentation and enhance flavor of shrimp paste[J].Food Chemistry, 2022, 393:133393.

[16] YANG Y, DENG Y, JIN Y L, et al.Dynamics of microbial community during the extremely long-term fermentation process of a traditional soy sauce[J].Journal of the Science of Food and Agriculture, 2017, 97(10):3220-3227.

[17] 林莉, 董玮, 周婵, 等.黔东南地区5种市售鱼酱酸的品质特性及风味特征[J].食品工业科技, 2024, 45(13):246-256.LIN L, DONG W, ZHOU C, et al.Research on quality and flavor characteristics of five kinds of commercially available sour fish sauce in Qiandongnan[J].Science and Technology of Food Industry, 2024, 45(13):246-256.

[18] SCHMIDBERGER P C, SCHIEBERLE P.Changes in the key aroma compounds of raw shiitake mushrooms (Lentinula edodes) induced by pan-frying as well as by rehydration of dry mushrooms[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2020, 68(15):4493-4506.

[19] 邹谋勇, 何理琴, 孙启星, 等.产4-乙基愈创木酚酵母的鉴定及其在酱油中的应用[J].食品科学, 2021, 42(12):138-144.ZOU M Y, HE L Q, SUN Q X, et al.Identification of 4-ethylguaiacol producing yeast and its application in soy sauce brewing[J].Food Science, 2021, 42(12):138-144.

[20] FENG Y Z, XIE Z M, HUANG M T, et al.Decoding temperature-driven microbial community changes and flavor regulation mechanism during winter fermentation of soy sauce[J].Food Research International, 2024, 177:113756.

[21] FENG Y Z, SU G W, ZHAO H F, et al.Characterisation of aroma profiles of commercial soy sauce by odour activity value and omission test[J].Food Chemistry, 2015, 167:220-228.

[22] LI H H, QIN D, WU Z Y, et al.Characterization of key aroma compounds in Chinese Guojing sesame-flavor Baijiu by means of molecular sensory science[J].Food Chemistry, 2019, 284:100-107.

[23] KONÉ M K, GUÉHI S T, DURAND N, et al.Contribution of predominant yeasts to the occurrence of aroma compounds during cocoa bean fermentation[J].Food Research International, 2016, 89:910-917.

[24] 韩帅, 高婷婷, 刘玉平, 等.SDE-GC-MS 分析浏阳老一品香豆豉的挥发性成分[J].食品与发酵工业, 2013, 39(8):192-197. HAN S, GAO T T, LIU Y P, et al.Extraction and analysis of volatile flavor constituents in Laoyipinxiang Douchi by SDE-GC-MS[J].Food and Fermentation Industries, 2013, 39(8):192-197.

[25] ZHANG J, HAN Z X, CHEN H T, et al.Characterization and correlations of dominant microorganisms and volatile compounds in fermentation process of Yangjiang Douchi[J].Journal of the Science of Food and Agriculture, 2024, 104(12):7397-7407.

[26] LI X Z, XU X Y, WU C Z, et al.Effect of sequential inoculation of Tetragenococcus halophilus and Wickerhamomyces anomalus on the flavour formation of early-stage moromi fermented at a lower temperature[J].Foods, 2023, 12(18):3509.

[27] YANG S B, FU J J, HE J H, et al.Decoding the Qu-aroma of medium-temperature Daqu starter by volatilomics, aroma recombination, omission studies and sensory analysis[J].Food Chemistry, 2024, 457:140186.

[28] VAN GEMERT L J.Odour Thresholds:Compilations of Odour Threshold Values in Air, Water and Other Media[M].2nd ed.The Netherlands:Oliemans Punter&Partner BV Zeist, 2011.

[29] SELLI S, KELEBEK H, AYSELI M T, et al.Characterization of the most aroma-active compounds in cherry tomato by application of the aroma extract dilution analysis[J].Food Chemistry, 2014, 165:540-546.

[30] KANEKO S, KUMAZAWA K, NISHIMURA O.Comparison of key aroma compounds in five different types of Japanese soy sauces by aroma extract dilution analysis (AEDA)[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2012, 60(15):3831-3836.

[31] DIEZ-SIMON C, EICHELSHEIM C, MUMM R, et al.Chemical and sensory characteristics of soy sauce:A review[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2020, 68(42):11612-11630.

[32] FISCHER K H, GROSCH W.Volatile compounds of importance in the aroma of mushrooms (Psalliota bispora)[J].Lebensmittel-Wissenschaft &Technologie, 1987, 20(3):233-236.

[33] ZHANG H Z, ZHANG L J, YU X W, et al.The biosynthesis mechanism involving 2,3-pentanedione and aminoacetone describes the production of 2-ethyl-3,5-dimethylpyrazine and 2-ethyl-3,6-dimethylpyrazine by Bacillus subtilis[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2020, 68(11):3558-3567.

[34] XU Y Q, ZHAO J R, LIU X, et al.Flavor mystery of Chinese traditional fermented Baijiu:The great contribution of ester compounds[J].Food Chemistry, 2022, 369:130920.

[35] CHERDCHU P, CHAMBERSIV E, SUWONSICHON T.Sensory lexicon development using trained panelists in Thailand and the U.S.A.:Soy sauce[J].Journal of Sensory Studies, 2013, 28(3):248-255.

[36] XIAO Z B, SHANG Y, CHEN F, et al.Characterisation of aroma profiles of commercial sufus by odour activity value, gas chromatography-olfactometry, aroma recombination and omission studies[J].Natural Product Research, 2015, 29(21):2007-2012.

[37] TAN G L, WANG Y, HU M, et al.Comparative evaluation of the microbial diversity and metabolite profiles of Japanese-style and Cantonese-style soy sauce fermentation[J].Frontiers in Microbiology, 2022, 13:976206.

Analysis of aroma components and sensory difference between black bean Douchi from Yangjiang, Guangdong and Huangyao, Guangxi

WU Hui1, JIN Ruiqi2, WU Changzheng2,3, TONG Xing2,3, ZHANG Bobo1*

1(Guangdong Provincial Key Laboratory of Marine Biology, Department of Biology, College of Science, Shantou University, Shantou 515063, China)2(Guangdong Haitian Innovation Technology Co.Ltd., Guangdong Provincial Key Laboratory of Advanced Bio-fermentation Technology Enterprise in Flavoring &Food, Foshan 528000, China)3(Foshan Haitian (Gaoming) Flavored Foods Co.Ltd., Foshan 528500, China)

ABSTRACT The aroma of Douchi is a key factor influencing consumer preference.This study utilized headspace solid-phase microextraction, gas chromatography-mass spectrometry (HS-SPME-GC-MS) along with sensory evaluation to analyze the components of aroma and sensory differences of ten commercially available black bean Douchi from Yangjiang, Guangdong, and Huangyao, Guangxi.Results showed that a total of 202 volatile compounds were identified in the ten black bean Douchi, with aldehydes, esters, and alcohols being the predominant compounds.Combined with the orthogonal partial least squares discriminant analysis (OPLS-DA) model and odor activity value (OAV) analysis, a total of 22 volatile compounds with OAV>1.0 were selected from ten kinds of Douchi.Nine volatile compounds, including nonanal, isovaleraldehyde, and ethyl 2-methylbutanoate, exhibited significant differences in OAV across the ten types of Douchi.Isovaleric acid, 3-methylbutanal, and 4-ethylguaiacol were the key aroma compounds in the black bean Douchi from Yangjiang, Guangdong, which contributed to higher scores for roasted and floral aromas.In contrast, nonanal, ethyl butyrate, and 2-ethyl-3,6-dimethylpyrazine, along with three other compounds, were the key aroma compounds in the black bean Douchi from Huangyao, Guangxi, resulting in a more prominent floral, fruity, and alcoholic fragrance.Through the analysis of the aroma components and sensory differences between black bean Douchi from Yangjiang and Huangyao, this study identified the key aroma compounds and sensory characteristics of black bean Douchi from the renowned Douchi production regions of Guangdong and Guangxi.These findings offer valuable insights for enhancing the flavor quality of region-specific black bean Douchi products.

Key words Yangjiang black bean Douchi; Huangyao black bean Douchi; aroma components; sensory differences; gas chromatography-mass spectrometry

DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.041656

引用格式:吴汇,金瑞琪,吴昌正,等.广东阳江与广西黄姚黑豆豆豉香气组分及感官差异分析[J].食品与发酵工业,2025,51(18):352-359.WU Hui,JIN Ruiqi,WU Changzheng, et al.Analysis of aroma components and sensory difference between black bean Douchi from Yangjiang, Guangdong and Huangyao, Guangxi[J].Food and Fermentation Industries,2025,51(18):352-359.

第一作者:硕士研究生(张薄博教授为通信作者,E-mail:bbzhang@stu.edu.cn)

基金项目:云南省重大科技专项计划项目(202302AE90019)

收稿日期:2024-11-21,改回日期:2025-02-18