发酵条件对低盐发酵火锅蘸料品质影响的研究

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。

1.材料与方法

1.1主要材料与试剂

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。

1.2主要仪器与设备

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试验条件

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。

2.结果与分析

2.1发酵温度对低盐蘸料风味品质的影响

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

2.2发酵菌株配比对低盐蘸料风味品质的影响

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

2.3发酵剂添加量对低盐蘸料风味品质的影响

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）。

2.4低盐发酵火锅蘸料电子鼻检测

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。

2.5抗氧化测定

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

结论

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。