不同霉菌对豆豉生物胺、非挥发性和挥发性物质的影响

1 Introduction

豆豉是一种传统的豆制品，由各种微生物群发酵而成，以其丰富的风味、独特的口感和较高的营养含量而广受消费者的青睐。根据使用的微生物类型，豆豉可分为四种类型，曲霉型（如浏阳豆豉、阳江豆豉等）、毛霉型（如永川豆豉）、根霉型（如豆豉）和菌型（如纳豆）。 

虽然在制曲过程中使用天然发酵剂的传统发酵生产的豆豉通常比商业发酵生产的豆豉风味更丰富，但发酵的时间相当长，通常长达10个月，而且传统发酵的真菌群落由生产环境决定，产品质量参差不齐。因此，由于安全性、稳定性和较短的生产周期（通常只需一个月），商业发酵已被广泛建议用于豆豉生产。人工发酵剂的选择对商品发酵豆制品的质量有很大的影响。然而，以往的研究，包括我们早期的研究，都只关注于不同起始菌株对发酵豆制品的片面影响，很少有关于起始菌株对豆豉代谢产物、口感、风味和感官特性的综合评价的信息。片面信息的结果不能为商业发酵豆豉提供可靠的起始菌株选择，对人工发酵剂的开发也不充分。

因此，本研究旨在综合探讨不同霉菌（米曲霉、总状毛霉和米根霉）对豆豉安全性、非挥发性化合物、挥发性化合物和感官的影响。选取发酵过程中搅拌冷却、制曲、拌料、后发酵四个关键控制点进行比较，采用Pearson和PLS分析探讨风味和口感的贡献成分。

2 Results and Discussion

2.1 生物胺和非挥发性物质的含量

2.1.1 生物胺

发酵过程中，毛霉型和根霉型豆豉的生物胺含量持续下降，曲霉型豆豉的生物胺含量在S2阶段增加了3.39倍，在S4阶段减少了50.23%，以苯乙胺和腐胺为主。在以往的报道中，传统发酵豆豉的生物胺含量为43.0～2067.56 mg/kg，而本研究最终产品的生物胺含量为6.28～94.65 mg/kg，远远低于传统发酵豆豉，因此，商品发酵可以有效降低生物胺含量。由于生物胺前体游离氨基酸含量的差异，曲霉型豆豉的生物胺含量高于其他两种豆豉。以前的报告表明，食物胺的总含量超过1000 mg/kg可能对健康有害，并且美国食品和药物管理局（USFDA）的指南建议海产品中组胺的阈值为50 mg/kg。本研究未检出组胺，且总生物胺含量远低于推荐限量，说明三种豆豉相对安全。
 
2.1.2 可溶糖

在S1阶段，由于面粉和大豆淀粉的存在，蔗糖含量为（32.23±0.15）mg/g。在S2阶段，淀粉在糖苷酶的作用下水解成葡萄糖，导致蔗糖含量下降，葡萄糖含量迅速增加。曲霉型和毛霉型豆豉在S2阶段未检出蔗糖，三种豆豉的成品可溶性糖含量均以葡萄糖为主，其中曲霉型、毛霉型和根霉型豆豉的总可溶性糖含量分别为126.11、166.19和131.42 mg/g，差异显著（P＜0.05）。
 
2.1.3 有机酸

三种豆豉的有机酸含量先升高后降低，主要受柠檬酸、乳酸和乙酸的变化影响。乳酸是三种豆豉最终产物中主要的有机酸，其含量在（16.17±0.41）～（17.38±0.28）mg/g之间。在S2阶段，毛霉型和根霉型豆豉的乙酸含量分别迅速增加了2.50和6.65倍，而曲霉型豆豉的乙酸含量变化不显著（P＞0.05）。而在S4阶段，毛霉型和根霉型豆豉的乙酸水平显著降低（P＜0.05），曲霉型豆豉的乙酸含量显著升高。最终三种豆豉中乙酸和琥珀酸含量差异显著（P＜0.05）。
 
2.2 挥发性物质含量和感官评价结果

在本研究中，共检测到67种挥发性物质，包括11种醇、5种酸、11种醛、9种烯烃、14种酯、4种吡嗪和13种其他物质。PLS-DA结果表明三种豆豉的挥发性物质含量存在显著性差异。描述性感官分析结果表明，曲霉型豆豉的口感强度最高，鲜味强度（P＜0.01）和酸味强度（P＜0.05）差异极显著。这是由于曲霉型豆豉富含乙酸和鲜味氨基酸（谷氨酸和天冬氨酸）。在风味方面，毛霉型和根霉型豆豉在芳香和甜味属性的得分高于曲霉型豆豉。毛霉型豆豉含有较多的酯类和醇类，具有芳香和果香的味道。根霉型豆豉中存在2,3,5-三甲基吡嗪和四甲基吡嗪，被认为是豆豉酱香和豉香的主要来源。相反，曲霉型豆豉的过度发酵会使豆豉中乙酸和醛类物质的含量增加，而乙酸和醛类物质与豆腥味和不愉快的味道有关，导致风味不足。
 
2.3 风味和口感的贡献成分差异

采用Pearson和PLS-DA分析了非挥发性化合物、挥发性化合物和感官评价之间的相关性。结果表明：甜度与苯丙氨酸、半胱氨酸和乙酸呈显著负相关（P＜0.05），苦味与草酸、苹果酸呈显著负相关，酸味与柠檬酸、苏氨酸、丙氨酸、赖氨酸、精氨酸、缬氨酸、脯氨酸、酪氨酸、甘氨酸和蛋氨酸（P＜0.001）。咸味与甘氨酸、蛋氨酸极显著正相关，与丝氨酸极显著正相关（P＜0.01），涩味与乳酸极显著正相关（P＜0.01），与葡萄糖极显著负相关（P＜0.05）。采用PLS分析方法分析风味感官评价结果与挥发性化合物水平之间的相关性，在主成分区域中共筛选出13种对样品分类贡献率较大的物质（VIP＞1）。其中糠醇、苯乙醇、苯甲醛、己酸乙酯、3-羟基-2-丁酮和愈创木酚等物质与芳香和甜味属性相近，表明与这几种风味的呈现有很强的相关性。

3 Conclusion

本研究表明，三种豆豉的生物胺含量均在安全范围内。米曲霉具有很强的蛋白质分解能力，这使得曲霉型豆豉游离氨基酸含量较高，鲜味更突出，但这种过度发酵会产生酸类和醛类等不愉快的风味物质。而毛霉型豆豉和根霉型豆豉虽然口感不足，但适度发酵使其产生较多的酯类和吡嗪类芳香物质。起始菌株的选择决定了人工混合发酵剂的微生物组成，通过揭示不同霉菌的优缺点，更有针对性地添加促进风味或口感的菌株，以弥补单一菌株发酵的缺陷，这将是我们未来研究的重点。

相关链接：米曲霉，总状毛霉，米根霉，苯乙胺，柠檬酸，乳酸，乙酸，伟业计量

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