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客戶文章丨Food Chem含鹽量對(duì)郫縣豆瓣發(fā)酵的影響
郫縣豆瓣歷史悠久，深受我國(guó)和東南亞各國(guó)消費(fèi)者的青睞，是人們生活中必不可少的調(diào)味品和副食品。豆瓣醬生產(chǎn)過程中通常采用高濃度食鹽以保證產(chǎn)品質(zhì)量，但是中國(guó)人均食鹽攝入往往超過健康標(biāo)準(zhǔn)兩倍以上，導(dǎo)致鈉攝入過多，而這是引起高血壓、以及中風(fēng)和冠心病等心腦血管疾病的主要危險(xiǎn)因素之一。因此，研究鹽度在豆瓣醬發(fā)酵過程中的作用具有重要的意義，可為實(shí)現(xiàn)豆瓣低鹽發(fā)酵奠定理論基礎(chǔ)。四川農(nóng)業(yè)大學(xué)張小平團(tuán)隊(duì)和四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工所李治華團(tuán)隊(duì)合作，于2024年3月在Food Chemistry期刊上發(fā)表題為“A combination of omics-based analyses to elucidate the effect of NaCl concentrations on the metabolites and microbial dynamics during the ripening fermentation of Pixian-Douban”的研究論文，發(fā)現(xiàn)鹽度會(huì)影響理化參數(shù)、揮發(fā)性成分、脂肪酸、氨基代謝物、有機(jī)酸和微生物組成的變化，并且它們的動(dòng)態(tài)模式各不相同。原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2024.139052，我公司參與了該研究中氨基代謝物的定量檢測(cè)工作。
郫縣豆瓣（PXDB）是中國(guó)頂尖調(diào)味料之一，是四川省成都市郫都區(qū)（舊稱郫縣）的特產(chǎn)，是川味食譜中常用的調(diào)味佳品，有“川菜之魂”之稱。其制作技藝列第二批國(guó)家級(jí)非物質(zhì)文化遺產(chǎn)名錄，主要分為三個(gè)階段（圖1）：1）制作“甜瓣子”：蠶豆經(jīng)過脫殼后浸泡在溫水中，跟小麥粉混合并接種米曲霉，最后跟食鹽混合在自然條件下發(fā)酵2~3個(gè)月；2）制作“辣椒胚”：將新鮮的紅辣椒切碎后跟食鹽混合在自然條件下發(fā)酵3個(gè)月；3）制作“郫縣豆瓣”：辣椒胚和甜豆瓣一起入缸拌合，經(jīng)過翻、曬、露等過程，跟食鹽混合在自然條件下發(fā)酵不少于3個(gè)月。最終成品郫縣豆瓣中的鹽含量為15-22% (w/w)。
圖1 郫縣豆瓣傳統(tǒng)釀造工藝
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
按照國(guó)標(biāo)GB/T 20560-2006中規(guī)定的工藝釀造，在辣椒胚和甜豆瓣混合這一步控制加入的食鹽量，以調(diào)整最終成品中的含鹽量。按第0、7、14、28、42、72、110、173和253天的間隔取樣用于理化參數(shù)分析和微生物組成分析。按第0、42和253天的間隔取樣用于代謝組學(xué)分析。
檢測(cè)方法
理化參數(shù)按照國(guó)標(biāo)GB/T 12456-2021和GB/T 5009.235-2016進(jìn)行評(píng)估。揮發(fā)性成分使用GC-MS技術(shù)檢測(cè)，設(shè)備是Agilent 5977B。37種脂肪酸使用GC-MS技術(shù)檢測(cè)甲酯化后的產(chǎn)物。27種有機(jī)酸使用UPLC/ESI-Q TRAP-MS/MS (Waters ACQUITY UPLC-AB 4000)檢測(cè)。
氨基代謝物（包括20種蛋白質(zhì)氨基酸、9種非蛋白氨基酸和9種生物胺）使用UPLC-MS/MS (Agilent 1290-6470)進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)氨基進(jìn)行特異化衍生以提高色譜分離效果和增加響應(yīng)。
在MetaboAnalyst 5.0平臺(tái)上對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。
結(jié)果
分析發(fā)現(xiàn)郫縣豆瓣中鑒定出33種揮發(fā)性成分，其中醇、酯和酸和含量較高，醛、酰基、酮和吡嗪的含量較低，不同鹽度和發(fā)酵時(shí)間的豆瓣中揮發(fā)性成分的濃度差異很大（圖2a）。當(dāng)鹽度是10%時(shí)，一開始（0-42天）醇和酯的含量下降，在成熟過程（42-253天）上升。與之對(duì)比的是15%和20%鹽度中的醇和酯是先升后降。
圖2 郫縣豆瓣中各種成分的變化
在郫縣豆瓣中檢測(cè)到7種脂肪酸，包括4種飽和脂肪酸（月桂酸、肉豆蔻酸、棕櫚酸和硬脂酸）和三種不飽和脂肪酸（油酸、亞油酸和亞麻酸），豐度最高的脂肪酸是亞油酸、棕櫚酸和亞麻酸（圖2b）。當(dāng)鹽度是10%和20%時(shí)，一開始（0-42天）飽和脂肪酸的含量上升，隨后在成熟過程（42-253天）下降。與之對(duì)比的是15%鹽度中保持連續(xù)上升，棕櫚酸起主要貢獻(xiàn)。
氨基代謝物的水平變化如圖2c，在253天發(fā)酵后，蛋白質(zhì)氨基酸、非蛋白質(zhì)氨基酸和生物胺的水平在15%鹽度的郫縣豆瓣中最高，L-亮氨酸的含量在不同鹽度的郫縣豆瓣中均升高。我們特意關(guān)注了低鹽度（10%）的郫縣豆瓣：L-谷氨酸在發(fā)酵42天時(shí)迅速下降到344.09±3.33 mg/kg水平，隨即在發(fā)酵結(jié)束時(shí)增長(zhǎng)到2763.75±41.68 mg/kg的高水平；L-脯氨酸一直隨著發(fā)酵時(shí)間的增長(zhǎng)而增長(zhǎng)；GABA的變化則是先升后降。對(duì)于不同鹽度的尸胺（一種多胺）來說，在發(fā)酵253天后10%鹽度中的濃度顯著高于15%和20%。
分析了18種有機(jī)酸的變化（圖2d），不同鹽度的郫縣豆瓣在發(fā)酵253天后均增加，其中乳酸濃度在發(fā)酵42天有顯著區(qū)別，濃度從高到低分別14839.78±154.61 mg/kg（10%鹽度）、8419.16±62.96 mg/kg（15%鹽度）和7484.16±12.12 mg/kg（20%鹽度）。而檸檬酸的組間變化則與之相反。
將微生物分析的結(jié)果與差異代謝物進(jìn)行關(guān)聯(lián)，發(fā)現(xiàn)揮發(fā)性成分與Loigolactobacillus和Alkalihalobacillus均呈正相關(guān)。片球菌（Pediococcus）與氨基代謝物（蛋氨酸、谷氨酸、瓜氨酸、色胺、谷氨酰胺和亞�；撬幔┍憩F(xiàn)出顯著的正相關(guān)（p<0.01），這表明郫縣豆瓣發(fā)酵過程中片球菌可能參與了這些物質(zhì)的代謝過程，并發(fā)揮至關(guān)重要的作用。
圖3 差異代謝物與微生物關(guān)聯(lián)圖
討論
在郫縣豆瓣發(fā)酵過程中，定量研究了不同類型的小分子代謝物，發(fā)現(xiàn)這些代謝物具有不同的變化規(guī)律，這有可能就是不同鹽度豆瓣風(fēng)味差異的主要原因。10%的低鹽度會(huì)增加一些活性成分，如GABA和亞麻酸，然而也會(huì)積累尸胺。這項(xiàng)研究有助于我們理解鹽在郫縣豆瓣發(fā)酵過程中產(chǎn)生的影響，并為低鹽產(chǎn)品的開發(fā)提供指導(dǎo)性意見。
