文 马安妮 魏俊桃* 张雪梅 张小慧 连梦瑶 李欢 苗伟刚
1.内蒙古草原红太阳食品股份有限公司;2.内蒙古农业大学 食品科学与工程学院
本文所拟实验以盐含量为3.5%的火锅蘸料为主要原料,采用乳酸片球菌S3-3和德氏乳杆菌QS306进行发酵,通过电子鼻分析探究不同的发酵条件对低盐蘸料品质的影响。实验结果表明:在发酵温度28℃、菌株S3-3和QS306配比1:1(发酵剂S3-3菌液浓度为1.2×107CFU/mL,QS306为1.4×107CFU/mL)、发酵剂添加量5%的条件下制备的低盐发酵蘸料气味更丰富。氮氧化物和硫化物为低盐发酵火锅蘸料的特征风味物质。发酵火锅蘸料DPPH、OH清除率分别为92.37%、22.48%,
近年来,越来越多的研究证实发酵食品有降低疾病风险、提高寿命和生活质量等健康作用。刘俐等人研究表明,乳酸片球菌S3-3能够产GABA具有降血压等多种生理功能。李艳等人研究表明,德氏乳杆菌QS306及其产物具有良好的抗氧化特性。火锅在我国有着悠久历史,经历代流传,现已成为尽人皆知的大众美食。火锅调味料是复合调味料的第二大子品类。目前关于火锅蘸料的研究多集中于新口味的开发,对发酵低盐火锅蘸料研究很少。
在发酵蘸料的生产加工中,不同的发酵条件会影响蘸料的品质。但是,关于不同发酵条件对低盐发酵蘸料品质的影响研究欠缺。此外,食品的风味是食品的重要品质之一。萃取手段会使样品风味有一定的损失或改变,难以体现食品原始的风味特征。电子鼻是一种电化学传感器,具有特异的模式识别系统,能快速识别简单和复杂的挥发性成分,为食品加工过程的质量控制和风味检测提供简单直观的结果。因此,本文以低盐蘸料为原料,采用乳酸片球菌S3-3和德氏乳杆菌QS306进行发酵,用电子鼻对蘸料风味品质进行评定,探究不同发酵条件对低盐蘸料的主成分及风味的影响,以期找到合适的发酵工艺,为开发低盐发酵蘸料提供理论基础和技术支撑。
低盐火锅蘸料,内蒙古草原红太阳食品股份有限公司提供,含盐量3.5%;乳酸片球菌S3-3和德氏乳杆菌QS306,内蒙古农业大学提供。
该实验主要的仪器和设备包括PEN型电子鼻(北京盈盛恒泰科技有限责任公司)、FA2104N电子分析天平(上海菁海仪器有限公司)、气相色谱仪GC7900(南京科捷仪器有限公司)、GZX-9076 ME数显鼓风干燥箱(上海博迅实业有限公司)、KGSX-500蒸汽灭菌锅(德国TOMY公司)U-5100分光光度计(日本东京日立高科技公司)、KDC-140HR高速冷冻离心机(安徽中科中佳科学仪器有限公司)、SW-CJ-2D净化工作台(苏州安泰空气技术有限公司)、SPX-150B-Z生化培养箱(上海博讯实业有限公司)。
1.3.1 基本工艺流程
菌株活化→发酵剂制备。
原料混匀杀菌→冷却至发酵温度→加发酵剂恒温发酵→杀菌(95℃,30min)→包装贮藏(4℃冰箱静置过夜)→测其性质。
1.3.2 加工过程中的发酵条件
(1)发酵温度
在低盐发酵火锅蘸料中加入5%菌株配比1:1的发酵剂,发酵24小时,发酵温度分别设置为24℃、28℃、32℃、36℃、40℃。
(2)菌株配比
在低盐发酵火锅蘸料中加入5%发酵剂,菌株S3-3和QS306配比分别设置1:3、1:2、1:1、2:1、3:1,发酵温度28℃。
(3)发酵剂添加量
在低盐发酵火锅蘸料中分别加入3%、5%、7%、9%发酵剂,菌株配比1:1,发酵时间24小时,发酵温度28℃。
1.3.3 电子鼻检测方法
电子鼻预处理:取样品火锅蘸料5g于顶空瓶中,在水浴锅中70℃水浴30min,冷却至室温,对样品进行测定。
电子鼻参数设置:参照于佳琦等电子鼻检测方法,设置检测时间120s,清洗时间80s,预进样时间5s,进样流量400mL/min,载气流速400mL/min。
1.3.4 抗氧化测定方法
第一,DPPH清除率测定方法。参考董薇等人使用分光光度法,取1g火锅调料于试管中,用蒸馏水稀释至5mL,再加2mL0.04mg/mL DPPH溶液,均匀混合,反应20min;再取上述溶液2mL于试管中,加无水乙醇2mL,反应20min,然后在波长517nm处测吸光度;以2mL 0.04mg/mL DPPH和2mL无水乙醇反应物,作为参比。
第二,OH自由基清除率测定方法。取1g火锅调料于试管中,用蒸馏水补稀释至5mL,在试管中依次加入6mmol/L FeSO4溶液2mL、稀释的火锅调料2mL、6mmol/L H2O2溶液2mL振荡摇匀,先静置10min,再加6mmol/L水杨酸溶液2mL,振荡摇匀,静置30min后,在510nm处测样品的吸光度Ai。用蒸馏水代替H2O2时测得吸光度为Aj。空白对照组用蒸馏水代替火锅调料,测得吸光度为A0。
从图1 中不同发酵温度电子鼻PCA分析可知,PC1和PC2的贡献率分别为77.91%和12.48%,总贡献率为90.39%(>85%),这表明其可以有效反映原始数据的整体信息。每一组数据的点重合在一起,说明数据重复性好。从置信椭圆的分布来看,不同发酵温度的样品可以用电子鼻区分,这说明低盐火锅蘸料在不同发酵温度条件下,气味存在差异。样品在28℃、32℃和36℃条件下置信椭圆比较接近,说明三个样品气味相似。24℃和32℃样品的椭圆与28℃样品椭圆距离远,说明气味差异明显。由电子鼻因子载荷图可知,样品的气味只要集中在前两个主成分,第一主成分包括W1S(甲烷)、W3S(烷烃类物质)、W5S(氮氧化物)、W1C(芳香类物质)和W5C(芳香类物质),第二主成分包括W2S(乙醇 )和W1W(有机硫化物、萜类物质)。结合PCA和因子载荷分析,低盐火锅蘸料的发酵温度应该保持在28℃。
图1 不同发酵温度电子鼻PCA和因子载荷图
由图2不同菌株配比电子鼻PCA分析可知,第一主成分PC1和第二主成分PC2的贡献率分别为59.58%和34.75%,总贡献率为94.33%,大于85%,可以反映样品的总体信息。图中样品的置信椭圆分散,没有交叉,说明电子鼻可以区分不同菌株配比发酵的火锅蘸料样品,且样品间存在气味差异。菌株配比1:1的样品与其他样品可以明显区分,可以选择S3-3和QS306菌液1:1进行低盐火锅蘸料发酵。由因子载荷图可知,样品气味信息主要集中在两个主成分,第一主成分包括W6S(氢气)、W3S(烷烃类物质)、W2W(有机硫化物)、W5C(烷烃、芳香类物质)、W3C(氨气、芳香类物质)、W1C(芳香类物质),第二主成分包括W2S(乙醇)、W1S(甲烷)、W5S(氮氧化物)、W1W(有机硫化物、萜类物质)。菌液1:1与其他样品存在差异的原因可能是乙醇(W2S)、甲烷(W1S)和氮氧化物(W5S)。
图2 不同菌株配比电子鼻PCA和因子载荷图
由图3不同发酵剂接种量电子鼻PCA分析可知,第一主成分PC1和第二主成分PC2的贡献率分别为61.57%和27.32%,总贡献率为88.89%,大于85%,能够反映样品的整体信息。图中四种样品椭圆分布分散,且没有交叉,说明样品间的气味存在差异。5%样品的椭圆与PC1和PC2的相关值都是最高的,与其他三个样品的椭圆也存在明显距离,发酵剂添加量可以选择5%。
图3 不同发酵剂接种量电子鼻PCA和因子载荷图
因子载荷图中,不同发酵剂接种量电子鼻信息主要集中在两个主成分,第一主成分包括W1S(甲烷)、W2S(乙醇)、W5S(氮氧化物)、W3S(烷烃类物质)、W5C(烷烃、芳香类物质)、W3C(烷烃、芳香类物质)、W1C(芳香类物质),第二主成分包括W1W(有机硫化物、萜类物质)、W2W(有机硫化物)和W6S(氢气)。
由图4可知,未发酵的蘸料在W1C、W3C、W5C传感器响应值较高,说明其中主体气味由芳香类物质、烷烃、氨气等组成。发酵后的低盐火锅蘸料在W1C、W5S、W3C、W5C和W1W传感器响应值较高,说明芳香类物质、氮氧化物、氨气、烷烃、有机硫化物和萜类物质组成其主体气味。其中,氮氧化物响应值最高,是低盐发酵火锅蘸料的特征风味物质。对比蘸料发酵前后可以看出,经过微生物发酵之后,W5S和W1W传感器响应值高于未发酵蘸料,W1S响应值低于未发酵蘸料,证明发酵后样品的挥发性氮氧化物和有机硫化物、萜类物质的量明显增加,甲烷的量减少,其他传感器的响应值都很接近,这说明对应挥发性化学物质的量变化明显。
图4 不同低盐蘸料电子鼻结果对比
总体来看,经过发酵的低盐火锅蘸料的气味更丰富,而且与未发酵样品相比,低盐发酵火锅蘸料形成了新的特征风味,这对蘸料的风味改善起到了一定的作用。
由表1可知,经过发酵的低盐火锅蘸料DPPH清除率和OH自由基清除率均高于未经发酵的低盐火锅蘸料。低盐发酵火锅蘸料DPPH清除率为31%,低盐发酵火锅蘸料DPPH清除率为92.37%。经过S3-3乳酸片球菌和QS306德氏乳杆菌发酵后,低盐火锅蘸料的DPPH清除率提高为发酵前的2.98倍。低盐火锅蘸料OH自由基清除率为13%,低盐发酵火锅蘸料OH自由基清除率为22.48%,发酵后低盐火锅蘸料的OH自由基清除率提高为发酵前的1.73倍,说明S3-3乳酸片球菌和QS306德氏乳杆菌发酵能提高低盐火锅蘸料的DPPH清除率和OH自由基清除率,经过发酵的低盐火锅蘸料具有良好的抗氧化性。
表1 不同低盐火锅蘸料OH自由基清除率
本文在传统蘸料的基础上降低盐分,加入S3-3乳酸片球菌和QS306德氏乳杆菌进行发酵,加工成低盐发酵火锅蘸料,拓宽了市面上火锅蘸料制品的种类。并且从电子鼻分析角度对不同发酵条件对蘸料影响做了系统研究。结果表明,发酵温度28℃、菌株S3-3和QS306配比1:1、发酵剂添加量5%(发酵剂S3-3菌液浓度为1.2×107CFU/mL,QS306为1.4×107CFU/mL)的条件下火锅蘸料具有良好的风味。同时和未进行发酵的蘸料相比气味更丰富,氮氧化物和有机硫化物响应值增加,成为低盐发酵火锅蘸料的特征风味物质。
低盐发酵火锅蘸料DPPH清除率为90.37%,未发酵的火锅蘸料DPPH清除率为31%,低盐发酵样品DPPH清除率是未发酵样品的2.98倍;低盐发酵火锅蘸料OH自由基清除率为22.48%,未发酵火锅蘸料OH自由基清除率为13%,低盐发酵样品OH自由基清除率是未发酵样品的1.73倍,这证明低盐发酵火锅蘸料的抗氧化性高于未发酵低盐火锅蘸料。
低盐发酵蘸料的开发有一定的应用价值,为蘸料制品新产品的开发及发酵菌的进一步综合利用提供了参考。