文 馬安妮 魏俊桃* 張雪梅 張小慧 連夢(mèng)瑤 李歡 苗偉剛

1.內(nèi)蒙古草原紅太陽(yáng)食品股份有限公司；2.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院

本文所擬實(shí)驗(yàn)以鹽含量為3.5%的火鍋蘸料為主要原料，采用乳酸片球菌S3-3和德氏乳桿菌QS306進(jìn)行發(fā)酵，通過(guò)電子鼻分析探究不同的發(fā)酵條件對(duì)低鹽蘸料品質(zhì)的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在發(fā)酵溫度28℃、菌株S3-3和QS306配比1:1（發(fā)酵劑S3-3菌液濃度為1.2×107CFU/mL，QS306為1.4×107CFU/mL）、發(fā)酵劑添加量5%的條件下制備的低鹽發(fā)酵蘸料氣味更豐富。氮氧化物和硫化物為低鹽發(fā)酵火鍋蘸料的特征風(fēng)味物質(zhì)。發(fā)酵火鍋蘸料DPPH、OH清除率分別為92.37%、22.48%，

近年來(lái)，越來(lái)越多的研究證實(shí)發(fā)酵食品有降低疾病風(fēng)險(xiǎn)、提高壽命和生活質(zhì)量等健康作用。劉俐等人研究表明，乳酸片球菌S3-3能夠產(chǎn)GABA具有降血壓等多種生理功能。李艷等人研究表明，德氏乳桿菌QS306及其產(chǎn)物具有良好的抗氧化特性?；疱佋谖覈?guó)有著悠久歷史，經(jīng)歷代流傳，現(xiàn)已成為盡人皆知的大眾美食?；疱佌{(diào)味料是復(fù)合調(diào)味料的第二大子品類。目前關(guān)于火鍋蘸料的研究多集中于新口味的開發(fā)，對(duì)發(fā)酵低鹽火鍋蘸料研究很少。

在發(fā)酵蘸料的生產(chǎn)加工中，不同的發(fā)酵條件會(huì)影響蘸料的品質(zhì)。但是，關(guān)于不同發(fā)酵條件對(duì)低鹽發(fā)酵蘸料品質(zhì)的影響研究欠缺。此外，食品的風(fēng)味是食品的重要品質(zhì)之一。萃取手段會(huì)使樣品風(fēng)味有一定的損失或改變，難以體現(xiàn)食品原始的風(fēng)味特征。電子鼻是一種電化學(xué)傳感器，具有特異的模式識(shí)別系統(tǒng)，能快速識(shí)別簡(jiǎn)單和復(fù)雜的揮發(fā)性成分，為食品加工過(guò)程的質(zhì)量控制和風(fēng)味檢測(cè)提供簡(jiǎn)單直觀的結(jié)果。因此，本文以低鹽蘸料為原料，采用乳酸片球菌S3-3和德氏乳桿菌QS306進(jìn)行發(fā)酵，用電子鼻對(duì)蘸料風(fēng)味品質(zhì)進(jìn)行評(píng)定，探究不同發(fā)酵條件對(duì)低鹽蘸料的主成分及風(fēng)味的影響，以期找到合適的發(fā)酵工藝，為開發(fā)低鹽發(fā)酵蘸料提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。

1.材料與方法

1.1主要材料與試劑

低鹽火鍋蘸料，內(nèi)蒙古草原紅太陽(yáng)食品股份有限公司提供，含鹽量3.5%；乳酸片球菌S3-3和德氏乳桿菌QS306，內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)提供。

1.2主要儀器與設(shè)備

該實(shí)驗(yàn)主要的儀器和設(shè)備包括PEN型電子鼻（北京盈盛恒泰科技有限責(zé)任公司）、FA2104N電子分析天平（上海菁海儀器有限公司）、氣相色譜儀GC7900（南京科捷儀器有限公司）、GZX-9076 ME數(shù)顯鼓風(fēng)干燥箱（上海博迅實(shí)業(yè)有限公司）、KGSX-500蒸汽滅菌鍋（德國(guó)TOMY公司）U-5100分光光度計(jì)（日本東京日立高科技公司）、KDC-140HR高速冷凍離心機(jī)（安徽中科中佳科學(xué)儀器有限公司）、SW-CJ-2D凈化工作臺(tái)（蘇州安泰空氣技術(shù)有限公司）、SPX-150B-Z生化培養(yǎng)箱（上海博訊實(shí)業(yè)有限公司）。

1.3試驗(yàn)條件

1.3.1 基本工藝流程

菌株活化→發(fā)酵劑制備。

原料混勻殺菌→冷卻至發(fā)酵溫度→加發(fā)酵劑恒溫發(fā)酵→殺菌（95℃，30min）→包裝貯藏（4℃冰箱靜置過(guò)夜）→測(cè)其性質(zhì)。

1.3.2 加工過(guò)程中的發(fā)酵條件

（1）發(fā)酵溫度

在低鹽發(fā)酵火鍋蘸料中加入5%菌株配比1:1的發(fā)酵劑，發(fā)酵24小時(shí)，發(fā)酵溫度分別設(shè)置為24℃、28℃、32℃、36℃、40℃。

（2）菌株配比

在低鹽發(fā)酵火鍋蘸料中加入5%發(fā)酵劑，菌株S3-3和QS306配比分別設(shè)置1:3、1:2、1:1、2:1、3:1，發(fā)酵溫度28℃。

（3）發(fā)酵劑添加量

在低鹽發(fā)酵火鍋蘸料中分別加入3%、5%、7%、9%發(fā)酵劑，菌株配比1:1，發(fā)酵時(shí)間24小時(shí)，發(fā)酵溫度28℃。

1.3.3 電子鼻檢測(cè)方法

電子鼻預(yù)處理：取樣品火鍋蘸料5g于頂空瓶中，在水浴鍋中70℃水浴30min，冷卻至室溫，對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)定。

電子鼻參數(shù)設(shè)置：參照于佳琦等電子鼻檢測(cè)方法，設(shè)置檢測(cè)時(shí)間120s，清洗時(shí)間80s，預(yù)進(jìn)樣時(shí)間5s，進(jìn)樣流量400mL/min，載氣流速400mL/min。

1.3.4 抗氧化測(cè)定方法

第一，DPPH清除率測(cè)定方法。參考董薇等人使用分光光度法，取1g火鍋調(diào)料于試管中，用蒸餾水稀釋至5mL，再加2mL0.04mg/mL DPPH溶液，均勻混合，反應(yīng)20min；再取上述溶液2mL于試管中，加無(wú)水乙醇2mL，反應(yīng)20min，然后在波長(zhǎng)517nm處測(cè)吸光度；以2mL 0.04mg/mL DPPH和2mL無(wú)水乙醇反應(yīng)物，作為參比。

第二，OH自由基清除率測(cè)定方法。取1g火鍋調(diào)料于試管中，用蒸餾水補(bǔ)稀釋至5mL，在試管中依次加入6mmol/L FeSO4溶液2mL、稀釋的火鍋調(diào)料2mL、6mmol/L H2O2溶液2mL振蕩搖勻，先靜置10min，再加6mmol/L水楊酸溶液2mL，振蕩搖勻，靜置30min后，在510nm處測(cè)樣品的吸光度Ai。用蒸餾水代替H2O2時(shí)測(cè)得吸光度為Aj?？瞻讓?duì)照組用蒸餾水代替火鍋調(diào)料，測(cè)得吸光度為A0。

2.結(jié)果與分析

2.1發(fā)酵溫度對(duì)低鹽蘸料風(fēng)味品質(zhì)的影響

從圖1 中不同發(fā)酵溫度電子鼻PCA分析可知，PC1和PC2的貢獻(xiàn)率分別為77.91%和12.48%，總貢獻(xiàn)率為90.39%（＞85%），這表明其可以有效反映原始數(shù)據(jù)的整體信息。每一組數(shù)據(jù)的點(diǎn)重合在一起，說(shuō)明數(shù)據(jù)重復(fù)性好。從置信橢圓的分布來(lái)看，不同發(fā)酵溫度的樣品可以用電子鼻區(qū)分，這說(shuō)明低鹽火鍋蘸料在不同發(fā)酵溫度條件下，氣味存在差異。樣品在28℃、32℃和36℃條件下置信橢圓比較接近，說(shuō)明三個(gè)樣品氣味相似。24℃和32℃樣品的橢圓與28℃樣品橢圓距離遠(yuǎn)，說(shuō)明氣味差異明顯。由電子鼻因子載荷圖可知，樣品的氣味只要集中在前兩個(gè)主成分，第一主成分包括W1S（甲烷）、W3S（烷烴類物質(zhì)）、W5S（氮氧化物）、W1C（芳香類物質(zhì)）和W5C（芳香類物質(zhì)），第二主成分包括W2S（乙醇 ）和W1W（有機(jī)硫化物、萜類物質(zhì)）。結(jié)合PCA和因子載荷分析，低鹽火鍋蘸料的發(fā)酵溫度應(yīng)該保持在28℃。

圖1 不同發(fā)酵溫度電子鼻PCA和因子載荷圖

2.2發(fā)酵菌株配比對(duì)低鹽蘸料風(fēng)味品質(zhì)的影響

由圖2不同菌株配比電子鼻PCA分析可知，第一主成分PC1和第二主成分PC2的貢獻(xiàn)率分別為59.58%和34.75%，總貢獻(xiàn)率為94.33%，大于85%，可以反映樣品的總體信息。圖中樣品的置信橢圓分散，沒(méi)有交叉，說(shuō)明電子鼻可以區(qū)分不同菌株配比發(fā)酵的火鍋蘸料樣品，且樣品間存在氣味差異。菌株配比1:1的樣品與其他樣品可以明顯區(qū)分，可以選擇S3-3和QS306菌液1:1進(jìn)行低鹽火鍋蘸料發(fā)酵。由因子載荷圖可知，樣品氣味信息主要集中在兩個(gè)主成分，第一主成分包括W6S（氫氣）、W3S（烷烴類物質(zhì)）、W2W（有機(jī)硫化物）、W5C（烷烴、芳香類物質(zhì)）、W3C（氨氣、芳香類物質(zhì)）、W1C（芳香類物質(zhì)），第二主成分包括W2S(乙醇)、W1S(甲烷)、W5S(氮氧化物)、W1W（有機(jī)硫化物、萜類物質(zhì)）。菌液1:1與其他樣品存在差異的原因可能是乙醇（W2S)、甲烷（W1S)和氮氧化物（W5S）。

圖2 不同菌株配比電子鼻PCA和因子載荷圖

2.3發(fā)酵劑添加量對(duì)低鹽蘸料風(fēng)味品質(zhì)的影響

由圖3不同發(fā)酵劑接種量電子鼻PCA分析可知，第一主成分PC1和第二主成分PC2的貢獻(xiàn)率分別為61.57%和27.32%，總貢獻(xiàn)率為88.89%，大于85%，能夠反映樣品的整體信息。圖中四種樣品橢圓分布分散，且沒(méi)有交叉，說(shuō)明樣品間的氣味存在差異。5%樣品的橢圓與PC1和PC2的相關(guān)值都是最高的，與其他三個(gè)樣品的橢圓也存在明顯距離，發(fā)酵劑添加量可以選擇5%。

圖3 不同發(fā)酵劑接種量電子鼻PCA和因子載荷圖

因子載荷圖中，不同發(fā)酵劑接種量電子鼻信息主要集中在兩個(gè)主成分，第一主成分包括W1S（甲烷）、W2S（乙醇）、W5S（氮氧化物）、W3S（烷烴類物質(zhì)）、W5C（烷烴、芳香類物質(zhì)）、W3C（烷烴、芳香類物質(zhì)）、W1C（芳香類物質(zhì)），第二主成分包括W1W（有機(jī)硫化物、萜類物質(zhì)）、W2W（有機(jī)硫化物）和W6S（氫氣）。

2.4低鹽發(fā)酵火鍋蘸料電子鼻檢測(cè)

由圖4可知，未發(fā)酵的蘸料在W1C、W3C、W5C傳感器響應(yīng)值較高，說(shuō)明其中主體氣味由芳香類物質(zhì)、烷烴、氨氣等組成。發(fā)酵后的低鹽火鍋蘸料在W1C、W5S、W3C、W5C和W1W傳感器響應(yīng)值較高，說(shuō)明芳香類物質(zhì)、氮氧化物、氨氣、烷烴、有機(jī)硫化物和萜類物質(zhì)組成其主體氣味。其中，氮氧化物響應(yīng)值最高，是低鹽發(fā)酵火鍋蘸料的特征風(fēng)味物質(zhì)。對(duì)比蘸料發(fā)酵前后可以看出，經(jīng)過(guò)微生物發(fā)酵之后，W5S和W1W傳感器響應(yīng)值高于未發(fā)酵蘸料，W1S響應(yīng)值低于未發(fā)酵蘸料，證明發(fā)酵后樣品的揮發(fā)性氮氧化物和有機(jī)硫化物、萜類物質(zhì)的量明顯增加，甲烷的量減少，其他傳感器的響應(yīng)值都很接近，這說(shuō)明對(duì)應(yīng)揮發(fā)性化學(xué)物質(zhì)的量變化明顯。

圖4 不同低鹽蘸料電子鼻結(jié)果對(duì)比

總體來(lái)看，經(jīng)過(guò)發(fā)酵的低鹽火鍋蘸料的氣味更豐富，而且與未發(fā)酵樣品相比，低鹽發(fā)酵火鍋蘸料形成了新的特征風(fēng)味，這對(duì)蘸料的風(fēng)味改善起到了一定的作用。

2.5抗氧化測(cè)定

由表1可知，經(jīng)過(guò)發(fā)酵的低鹽火鍋蘸料DPPH清除率和OH自由基清除率均高于未經(jīng)發(fā)酵的低鹽火鍋蘸料。低鹽發(fā)酵火鍋蘸料DPPH清除率為31%，低鹽發(fā)酵火鍋蘸料DPPH清除率為92.37%。經(jīng)過(guò)S3-3乳酸片球菌和QS306德氏乳桿菌發(fā)酵后，低鹽火鍋蘸料的DPPH清除率提高為發(fā)酵前的2.98倍。低鹽火鍋蘸料OH自由基清除率為13%，低鹽發(fā)酵火鍋蘸料OH自由基清除率為22.48%，發(fā)酵后低鹽火鍋蘸料的OH自由基清除率提高為發(fā)酵前的1.73倍，說(shuō)明S3-3乳酸片球菌和QS306德氏乳桿菌發(fā)酵能提高低鹽火鍋蘸料的DPPH清除率和OH自由基清除率，經(jīng)過(guò)發(fā)酵的低鹽火鍋蘸料具有良好的抗氧化性。

表1 不同低鹽火鍋蘸料OH自由基清除率

結(jié)論

本文在傳統(tǒng)蘸料的基礎(chǔ)上降低鹽分，加入S3-3乳酸片球菌和QS306德氏乳桿菌進(jìn)行發(fā)酵，加工成低鹽發(fā)酵火鍋蘸料，拓寬了市面上火鍋蘸料制品的種類。并且從電子鼻分析角度對(duì)不同發(fā)酵條件對(duì)蘸料影響做了系統(tǒng)研究。結(jié)果表明，發(fā)酵溫度28℃、菌株S3-3和QS306配比1：1、發(fā)酵劑添加量5%（發(fā)酵劑S3-3菌液濃度為1.2×107CFU/mL，QS306為1.4×107CFU/mL）的條件下火鍋蘸料具有良好的風(fēng)味。同時(shí)和未進(jìn)行發(fā)酵的蘸料相比氣味更豐富，氮氧化物和有機(jī)硫化物響應(yīng)值增加，成為低鹽發(fā)酵火鍋蘸料的特征風(fēng)味物質(zhì)。

低鹽發(fā)酵火鍋蘸料DPPH清除率為90.37%，未發(fā)酵的火鍋蘸料DPPH清除率為31%，低鹽發(fā)酵樣品DPPH清除率是未發(fā)酵樣品的2.98倍；低鹽發(fā)酵火鍋蘸料OH自由基清除率為22.48%，未發(fā)酵火鍋蘸料OH自由基清除率為13%，低鹽發(fā)酵樣品OH自由基清除率是未發(fā)酵樣品的1.73倍，這證明低鹽發(fā)酵火鍋蘸料的抗氧化性高于未發(fā)酵低鹽火鍋蘸料。

低鹽發(fā)酵蘸料的開發(fā)有一定的應(yīng)用價(jià)值，為蘸料制品新產(chǎn)品的開發(fā)及發(fā)酵菌的進(jìn)一步綜合利用提供了參考。