盐浓度对东北农家酱品质变化的影响

解双瑜，毛文颖，李智，刘东傲，孙波*

(1.东北农业大学 食品学院，哈尔滨 150030；2.哈尔滨技师学院 医药工程系，哈尔滨 150526)

东北农家酱是我国东北地区的传统发酵食品，是以大豆、食盐与水为原料经过自然发酵形成的半固态调味品[1-2]。由于其原料营养丰富，发酵方式特殊，发酵成熟的东北农家酱具有丰富的风味物质，形成了东北农家酱独特的风味[3-4]。

东北农家酱采用自然发酵的方式，导致原料与环境中的微生物都会进入酱中参与发酵过程[5-7]，而在此过程中控制不当会导致其中的杂菌滋生，并生成具有异味的风味物质[8-9]。这些异味会影响东北农家酱的产品品质，降低其可食用性，严重时还会导致产品无法食用，使产品失去价值。因此，需要添加大量的食盐来控制其中微生物的增殖与代谢。在其发酵过程中食盐含量过低时，食盐对杂菌的抑制作用降低[10-11]，会促进这些不良的挥发性风味物质的生成。而过量的食盐除了能够抑制杂菌的活动外，还会在一定程度上抑制有益菌的活动，导致发酵缓慢，延长生产周期，也不符合现代人对低盐健康食品的追求[12-13]。因此，为保证东北农家酱的品质，选择合适的盐浓度十分重要。

对于东北农家酱而言，在保证食品安全的前提下，最重要的品质即为产品的风味。目前对于东北农家酱风味最常用的分析方法为传统感官品质评价法。传统感官品质评价法的优点是能够直观地分辨产品的优劣进而反映产品品质[14-15]。但传统感官品质评价又受个体差异、心理及环境因素的影响，存在主观性强、数据重复性差的问题[16-17]。而电子鼻能很好地弥补了传统感官品质评价法的这些弊端，电子鼻是一种模拟人体生理嗅觉的智能感官分析设备[18-19]，具有操作简便、数据结果稳定的特点，在各种食品的气味评价中均有广泛的应用[20-22]。

本文通过研究不同盐浓度东北农家酱发酵过程中其感官品质与理化、微生物指标的变化，并对其进行电子鼻分析，初步分析其中风味物质的可能成分；同时利用主成分分析(PCA)等多元统计手段，对比不同样品之间的差异性。该研究结果可以在保证东北农家酱品质稳定的条件下选择适宜的盐浓度，也可以为后续分析东北农家酱中的风味物质成分、改善其发酵品质提供一定的理论基础。

1 材料与方法

1.1 仪器与设备

PEN3型便携式电子鼻 德国Airsense公司；LG10-2.4A型高速离心机 北京医用离心机厂；FA2004型分析天平 上海衡平仪器仪表厂；DH2500A型电热恒温培养箱 天津市泰斯特仪器有限公司；超净工作台 苏净集团安泰公司。

1.2 东北农家酱的样品制备

1.2.1 东北农家酱的生产工艺流程

大豆→除杂→浸泡→蒸豆→卡块→制曲→曲块入酱缸→加盐水→发酵→打耙、晒酱→灌装封袋→杀菌→成品。

1.2.2 东北农家酱的样品制备

样品制曲过程参照文献[14]进行。酱曲成熟后选择9个150 kg的酱缸，在每个酱缸中加入30 kg酱曲与70 kg水，然后分别按8%、10%、12%的比例加盐，每个盐浓度3个酱缸。发酵期间控制发酵室内恒温恒湿，酱缸每天充分打耙2次，60 d后发酵结束。上述样品制备过程均在黑龙江省北安市红星农场北大荒亲民有机食品有限公司东北农家酱生产车间完成。

1.2.3 东北农家酱发酵过程中的样品采集

将曲块入酱缸加盐水的日期记为第0天，混合均匀后取样200 g，以后每隔15 d在同一位置进行取样，至发酵60 d共取样5次。将上述所有样品储存于-18 ℃条件下，用于感官品质评价、电子鼻分析及理化微生物指标的测定。

1.3 感官品质评价

参照文献[11]的感官品质评价法对发酵过程中的样品从滋味、气味、色泽和体态4个方面进行评价。感官品质评价表见表1。

表1 感官品质评价表Table 1 Sensory quality evaluation table

1.4 电子鼻检测

1.4.1 样品前处理方法

准确称取5.00 g东北农家酱样品于20 mL电子鼻样品瓶中，然后置于55 ℃下水浴加热20 min，25 ℃下平衡 10 min后插入电子鼻探头，对东北农家酱样品中挥发性风味物质进行采集，并由10个金属氧化电极对其进行数据采集和分析。

1.4.2 电子鼻检测方法

PEN3型便携式电子鼻传感器性能描述见表2。电子鼻分析参数：采集时间120 s，进样量1000 μL，顶空加热温度70 ℃，顶空加热时间200 s，延滞采集时间600 s，数据采集时间120 s，采集周期1.0 s，载气为高纯空气，流速150 mL/min，顶空注射体积500 μL，注射速度500 μL/s，注射总体积2.5 mL，平行测定3次。

表2 电子鼻传感器性能描述Table 2 Performance description of electronic nose sensors

续 表

1.5 理化、微生物指标的测定

总酸参照GB/T 12456—2008《食品中总酸的测定》[23]，氨基酸态氮参照GB 5009.235—2016《食品安全国家标准 食品中氨基酸态氮的测定》[24]，菌落总数参照GB 4789.2—2016《食品安全国家标准 食品微生物学检验 菌落总数测定》[25]。

1.6 数据处理

统计分析采用SIMCA-P+13软件进行主成分分析(principal components analysis，PCA)；采用SPSS 22软件进行单因素方差分析、二元逻辑回归分析；采用Origin 2021软件进行绘图。

2 结果与分析

2.1 感官品质评价结果

a.东北农家酱滋味评分

b.东北农家酱气味评分

c.东北农家酱色泽评分

d.东北农家酱体态评分

e.东北农家酱总感官品质评分

由图1可知，当盐浓度为8%时，东北农家酱的滋味与气味评分在发酵30 d时达到最高值，随后逐渐减小，体态与色泽评分在发酵30 d时达到最高值，随后再无显著变化。至60 d发酵结束时，其滋味、气味、体态与色泽评分分别为22.40，13.20，9.00，17.20。当盐浓度为10%时，农家酱的滋味评分在45 d时达到最高值，随后再无显著变化；气味评分随着发酵时间的延长持续增加，体态与色泽评分的变化趋势与盐浓度8%的样品相同。至60 d发酵结束时，其滋味、气味、体态与色泽评分分别为35.90，25.90，9.00，17.30。当盐浓度为12%时，农家酱的滋味与气味评分随着发酵时间的延长持续增加，体态与色泽评分在发酵30 d时达到最高值，随后再无显著变化；至60 d发酵结束时，其滋味、气味、体态与色泽评分分别为31.90，25.20，8.60，16.50。从总感官品质评分可以看出，在发酵15 d时，盐浓度为8%的样品评分最高，随着盐浓度的增加，总感官品质评分逐渐降低；在发酵30 d时，盐浓度为10%的样品评分最高，8%与12%评分无显著差异；在发酵45 d与60 d时，盐浓度为10%的样品评分最高，其次为12%，8%的样品最低。至60 d发酵结束时，8%、10%、12%盐浓度样品的总感官品质评分分别为61.80，88.10，82.20。在东北农家酱的发酵初期，盐浓度越低其风味物质转化越快，因此发酵前15 d时，其感官品质与盐浓度成反比。而随着发酵时间的延长，在低盐浓度的酱中，大量的有害杂菌开始繁殖与代谢，使得酱出现了不良的滋味与气味，感官品质大幅下降。前人的研究结果表明，在酱油的发酵过程中降低盐浓度会导致产品中产生明显的酸味，降低感官品质，这与本文的研究结果类似[26]。从总感官品质评分来看，在东北农家酱发酵过程中控制盐浓度为10%比较适宜。

2.2 电子鼻传感器响应值结果

a.盐浓度为8%的东北农家酱电子鼻数据变化雷达图

b.盐浓度为10%的东北农家酱电子鼻数据变化雷达图

c.盐浓度为12%的东北农家酱电子鼻数据变化雷达图

由图2可知，随着发酵时间的延长，W5S、W6S、W1S、W1W、W2S、W3S传感器响应值有所增加，而W1C、W3C、W5C传感器响应值减少，W2W传感器响应值无明显变化。其中W1S传感器响应值增长幅度最大，W2S传感器响应值增长幅度第二，但远低于W1S传感器的增长幅度，W6S传感器响应值增长幅度第三，其他传感器响应值增长幅度接近。盐浓度8%的样品在发酵0～15 d期间，电子鼻传感器响应值变化幅度最大，盐浓度12%的样品在发酵30～45 d期间，电子鼻传感器响应值变化幅度最大。该结果说明，东北农家酱在发酵过程中，生成了大量的甲基类化合物，还有部分醇类、醛酮类化合物及氢化物的生成，与此同时芳香化合物、氨类物质、短链烷烃与有机硫化物含量逐渐减少。对无机硫化物敏感的W1W传感器响应值增加，说明东北农家酱在发酵过程中可能产生带刺激性气味的硫化氢，且随发酵时间延长，硫化氢生成量增加。

而随着盐浓度的增加，W1C、W3C、W5C与W2W传感器响应值逐渐增加，但整体变化幅度较小。W5S、W6S、W1S、W1W、W2S、W3S传感器响应值逐渐降低，其中W1S传感器响应值降低幅度最大，W2S传感器响应值降低幅度第二，W6S传感器响应值降低幅度第三，其他传感器响应值降低幅度接近。这说明盐浓度的改变主要影响烷烃类、醇类与氢化物类化合物的产生，当盐浓度增加时，会抑制这几类化合物的产生。同时盐浓度为10%与12%的样品在W1S与W1W传感器的响应值接近，说明在甲基类化合物与无机硫化物水平上二者接近。

2.3 电子鼻数据主成分分析结果

为研究不同盐浓度样品在发酵过程中的气味变化规律并加以分析，首先采用主成分分析进行数据降维分析，该方法可直观反映数据信息，并进行线性分类[27]。主成分分析结果见图3，PC1为92.2%，PC2为4.2%，前两个主成分累计方差贡献率为96.4%，可以代表电子鼻数据的总体信息。该结果表明，在发酵初期，不同盐浓度的东北农家酱的电子鼻检测结果相似，说明发酵第0 天时不存在差异，随着发酵进行，不同盐浓度的东北农家酱开始出现显著差异。其中，在发酵60 d时，盐浓度8%的样品与其他样品差异最大，该结果与感官品质评价结果一致。

a.不同盐浓度东北农家酱主成分分析图

b.不同发酵时间东北农家酱主成分分析图

2.4 理化、微生物指标测定结果

由图4可知，在盐浓度为8%与10%时，随着发酵时间的延长，农家酱的总酸与菌落总数呈现持续上升的趋势，氨基酸态氮在45 d时达到最大值，随后趋于稳定。至60 d发酵结束时，盐浓度为8%的样品的总酸、氨基酸态氮与菌落总数分别为2.22 g/100 g、1.19 g/100 g、8.90 lg CFU/g；盐浓度为10%的样品的总酸、氨基酸态氮与菌落总数分别为1.68 g/100 g、1.06 g/100 g、8.10 lg CFU/g。在盐浓度为12%时，随发酵时间的延长,农家酱的总酸、氨基酸态氮和菌落总数均呈现持续上升的趋势。至60 d发酵结束时，其总酸、氨基酸态氮和菌落总数分别为1.29 g/100 g、0.97 g/100 g、7.60 lg CFU/g。而对比前人的研究结果可以发现，在蚕豆酱[28]与豆瓣酱[29]的发酵过程中也有相似的变化趋势，这是由于东北农家酱、蚕豆酱与豆瓣酱都是有大量微生物参与生产的产品。氨基酸态氮和总酸都是东北农家酱中微生物的代谢产物，在一定程度上能反映东北农家酱中微生物的数量与活跃程度。盐浓度越高时，东北农家酱的总酸与氨基酸态氮含量越低，结合菌落总数可以看出当升高盐浓度时酱中的微生物活动受到了抑制。总酸是酱中所有氢离子的总和，过高的酸会影响酱的口感,因此一般酱中的酸都控制在2.0 g/100 g以下。由图4中a可知，当盐浓度为8%时，发酵60 d后酱中的总酸含量高于2.0 g/100 g，因此该盐浓度不适宜东北农家酱的发酵。而氨基酸态氮代表酱中营养物质的转化程度，氨基酸态氮的含量除了受到微生物的影响外，很大程度上还受到原料的影响[30]，因此盐浓度的改变对氨基酸态氮的影响较小。

a.东北农家酱总酸变化规律

b.东北农家酱氨基酸态氮变化规律

c.东北农家酱菌落总数变化规律

3 结论

本文研究了不同盐浓度东北农家酱发酵过程中品质的变化，并基于电子鼻对东北农家酱的风味特征进行了分析。结果表明，盐浓度主要影响东北农家酱发酵过程中的滋味与气味，而对体态与色泽的影响不大。同时电子鼻数据分析表明，当在东北农家酱发酵过程中减少其盐浓度时，会抑制烷烃类、醇类与氢化物类化合物的产生。将上述结果与多元统计分析手段相结合，可对不同盐浓度的东北农家酱之间的差异进行客观、有效地判别。盐浓度还会影响东北农家酱的理化与微生物指标，盐浓度越高，其总酸、氨基酸态氮与菌落总数的数值越低。结合感官品质评价与理化指标可知，在东北农家酱发酵过程中控制盐浓度为10%较为适宜。