不同品种豌豆对食醋大曲制备过程中微生物、酶活及风味的影响

任晓荣1,张钰婧2,王丰霞1,吉晋波1,王婧媛1,郭鑫磊1,白文斌3,许 女2*

(1.山西福源昌老陈醋有限公司,山西 晋中 030600;2.山西农业大学 食品科学与工程学院 山西省食醋酿造技术创新中心,山西 晋中 030801;3.山西农业大学 高粱研究所,山西 晋中 030600)

摘要为探讨豌豆品种对食醋大曲品质的影响,该研究采用3种豌豆(红、白和麻豌豆)制备食醋大曲,并对其制备过程中微生物、理化指标、酶活及挥发性风味物质进行分析。结果表明,3种豌豆的淀粉、蛋白质和脂肪含量存在显著差异(P<0.05)。食醋大曲制备过程中微生物菌群数量、液化力、总酸及还原糖含量先上升后下降;蛋白酶活、糖化力、酯化力、发酵力及氨基酸态氮含量上升;水分和淀粉含量整体呈下降趋势。3种豌豆中麻豌豆成曲性能最优,其细菌、真菌、乳酸菌、芽孢杆菌、霉菌及酵母菌总数分别为6.46 lg CFU/g、5.57 lg CFU/g、5.81 lg CFU/g、5.14 lg CFU/g、4.78 lg CFU/g、3.74 lg CFU/g;氨基酸态氮含量、蛋白酶活、酯化力和发酵力分别为0.23 g/100 g、24.34 U/g、949 U、1.7 U;挥发性风味物质种类最丰富(59种)且总含量最高(10.09 mg/100 g),其中,辛酸乙酯、乳酸乙酯、庚酸乙酯和正己酸乙酯含量较高。

关键词食醋大曲;豌豆品种;发酵性能;风味;品质分析

大曲是一种富含微生物菌系、微生物酶系和曲香香味物质的微生态制品,广泛应用于白酒、食醋等酿造食品[1]。山西老陈醋酿造所用大曲以大麦和豌豆作为主要原料,经粉碎、加水调制压制而成的曲块,经过大曲发酵几个阶段(入房排列、上霉、晾霉、潮火、大火、后火、养曲),转入曲房内储存3~4个月,即为成品曲[2]。豌豆是食醋大曲制备关键的成分之一,其富含蛋白质、碳水化合物、维生素和矿物质等营养物质,为微生物提供了丰富的能量来源,还具有增加曲块粘性,便于制曲操作和后期存储[2]。此外,豌豆赋予食醋大曲特有的豆香味、烟熏香与焦糖香风味,制曲采用的豌豆品种和添加量是作为大曲优劣等品质分级的重要衡量指标。

豌豆作为我国主要的食用豆类作物,根据收获方式的不同,可分为干豌豆和鲜豌豆两大类。据数据统计,我国鲜豌豆的年产量达到150万t,而干豌豆的年产量更是高达1 300万t[3-4],其作为制曲的主要原料,在传统食醋酿造体系中占据重要地位。在山西老陈醋的大曲制备中,豌豆用量占大曲原料配比的20%~30%,主要使用的是红、白、麻三种干豌豆。麻豌豆以其褐色斑点种皮为特征,红豌豆种皮呈深红色,白豌豆因乳白色种皮特征。研究表明,采用灰麻豌豆制备的特级大曲,配合大麦与豌豆6∶4的配比,可显著提升大曲的风味[5]。在食醋大曲的制备过程中,豌豆的品种与配比不仅影响着大曲的发酵效率,还直接关联到最终食醋的品质与风味[6-7]。关于食醋大曲的研究主要集中在菌群演替、酿造机理和环境条件优化上,鲜有关于豌豆品种对制曲品质影响的研究报道。

本研究对红、白和麻豌豆的品质指标及其制备食醋大曲发酵过程中的微生物及理化指标、酶活和挥发性风味物质进行分析,以期为大曲工艺优化、品质定级、标准规程建设提供依据,为制曲豌豆品种选育、栽培提供数据支持。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

豌豆(红豌豆、白豌豆、麻豌豆)(粉碎至60~100目):青岛谷润国际贸易有限公司;硫酸铜、亚铁氢化钾、酒石酸钾钠、无水乙酸钠、磷酸二氢钾(均为分析纯):天津市恒兴化学试剂有限公司;琼脂(生化试剂):北京奥博星生物技术有限公司;福林试剂(分析纯):北京索莱宝科技有限公司;可溶性淀粉(生化试剂):生工生物工程(上海)股份有限公司;干酪素和酪氨酸(均为分析纯):上海河南万佳分析仪器有限公司;2-辛醇标准品(纯度>98%):西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司;马铃薯葡萄糖琼脂(potato dextrose agar,PDA)培养基、MRS培养基、孟加拉红培养基、平板计数琼脂(plate count agar,PCA)培养基:北京奥博星生物技术有限责任公司。

1.2 仪器与设备

PB-21酸度计:申贝科学仪器(苏州)有限公司;DSX-30L高压蒸汽灭菌锅:上海申安医疗器械有限公司;HPX-150恒温培养箱:上海跃进医疗器械有限公司;DHG-9240A台式恒温鼓风干燥箱:上海一恒科学仪器有限公司;Trace 1300型气相色谱仪、ISQ型质谱仪:美国Thermo Fisher公司。

1.3 方法

1.3.1 食醋大曲制备工艺流程及操作要点

大麦、豌豆→粉碎、搅拌→加水→压曲→卧曲→上霉→晾霉→潮火→大火→后火→出房→贮存

将大麦和豌豆按照质量比为7∶3粉碎混匀,使用分级筛过筛,粗面30%~40%,细面60%~70%,加入原料总质量的37%~50%的水混匀,将混匀的材料放进制曲机压制成砖形(28 cm×17 cm×6 cm),水分含量在36%左右,将压好的曲块呈三层排列于铺有苇杆并洒有谷糠的曲房,四周用苇席遮盖,即进入卧曲阶段,接下来进入上霉期(SM)(1~2 d)、晾霉期(LM)(2~3 d)、潮火期(CH)(3~9 d)、大火期(DH)(9~15 d)、后火期(HH)(15~21 d)5个阶段制得出房曲,总共为21 d,期间通过翻曲、调整曲块排列方式/间距、开关窗等调节曲房温湿度,出房曲储存4个月,最终形成曲表菌丝分布均匀、酶系丰富的成品大曲。

1.3.2 样品的采集

分别采集第0天(卧曲)、第2天(上霉结束)、第3天(晾霉结束)、第5天(潮火第2天)、第7天(潮火第4天)、第9天(潮火结束)、第12天(大火第3天)、第15天(大火结束)、第21天(后火结束,出房曲)、储存3个月和储存4个月的成曲样品,研磨成粉,置于-20 ℃条件下储存备用。

1.3.3 分析检测

(1)豌豆籽粒品质指标的测定

水分含量:参考GB 5009.3—2016《食品中水分的测定》的恒重法测定[8];千粒质量:参考GB 5519—2018《谷物与豆类千粒质量测定》测定[9];粗蛋白含量:参考GB 5009.5—2016《食品中蛋白质的测定》测定[10];淀粉含量:参考GB 5009.9—2023《食品安全国家标准 食品中淀粉的测定》的酸水解法测定[11];脂肪含量:参照GB 5009.6—2016《食品中脂肪的测定》测定[12];粗纤维含量:参考GB/T5009.10—2003《植物类食品中粗纤维的测定》测定[13]

(2)食醋大曲微生物菌群的测定

分别取25 g样品充分溶于225 mL的生理盐水(0.85%)中,以200 r/min的速度摇匀5 min。采用稀释平板菌落计数法,对大曲制备过程中细菌总数、真菌总数以及霉菌、酵母菌、乳酸菌和芽孢杆菌数量进行测定。PCA培养基用于计细菌总数,孟加拉红培养基用于计真菌总数和霉菌数,PDA培养基用于计酵母菌数,MRS培养基用计乳酸菌数和芽孢杆菌数[14]

(3)食醋大曲基础理化指标和酶活指标的测定

液化力、糖化力、发酵力和酯化力、水分、总酸、淀粉、氨基酸态氮的测定:参照QB/T 4257—2011《酿酒大曲通用分析方法》[15];蛋白酶活的测定:分光光度法[16]

(4)食醋大曲挥发性香气成分含量的测定方法

采用气质联用(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)技术测定大曲的挥发性香气成分[17]

样品前处理:待测样品加入10 μL 2-辛醇作为内标物(质量浓度8.22 mg/L),于45 ℃孵化炉中平衡30 min,顶空吸附30 min,将萃取插入进样口,270 ℃解吸5 min。

GC条件:载气为高纯氦气(He),流量1 mL/min,不分流。升温程序为起始温度40 ℃保持3 min;以4 ℃的速度升至160 ℃,保持1 min;再以10 ℃/min的速度升至270 ℃,保持5 min。

MS条件:电子电离(electronic ionization,EI)源,接口温度280 ℃,离子源温度280 ℃,电子能量70 eV,质量扫描范围41~500 amu。

定性定量分析:与美国国家标准与技术研究院(national institute of standards and technology,NIST)谱库比对,根据保留时间定性,采用内标法定量。

1.3.4 数据处理

每个样品均平行测定3次,使用SPSS26.0软件对数据进行单因素方差分析,数据以“平均值±标准差”表示。使用Excel 2023和Origin 2018绘图。

2 结果与分析

2.1 不同品种豌豆品质指标测定

3种豌豆千粒质量、淀粉、蛋白质、粗纤维和脂肪含量的测定结果见表1。由表1可知,不同品种豌豆的千粒质量、淀粉、蛋白质、粗纤维和脂肪含量存在显著差异(P<0.05)。千粒质量直接体现豌豆的物理成熟程度,3种豌豆中白豌豆千粒质量最高,为215.64 g,表明白豌豆籽粒大且饱满。淀粉和蛋白质是大曲制备过程中微生物生长繁殖代谢有机碳源和氮源的供给者,也是复合曲香的前驱物质;粗纤维有助于改善大曲的质地和结构,影响大曲中的水分含量和通气性,促进有益微生物的生长[18];脂肪在微生物及酶的作用下降解为脂肪酸等物质,不仅为大曲的形成提供的前体物质,还为微生物生长繁殖提供菌体合成的原料,低脂肪有利于控制发酵过程中的升酸幅度,减少异杂味[19]。3种豌豆的淀粉含量为41.83~48.16 g/100 g,蛋白质含量为20.24~26.05g/100g,粗纤维含量为4.80%~7.15%,脂肪含量为1.08~1.62g/100g。麻豌豆的淀粉、蛋白质和粗纤维含量显著高于红豌豆和白豌豆(P<0.05),分别为48.16 g/100 g、26.05 g/100 g和7.15%。因此,不同品种豌豆理化指标有一定差异。

表1 不同品种豌豆理化指标测定结果
Table 1 Determination results of physicochemical indicators of different varieties of pea

注:不同小写字母表示不同处理组间差异显著(P<0.05)。

品种 千粒质量/g淀粉/(g·100 g-1)蛋白质/(g·100 g-1)粗纤维/%脂肪/(g·100 g-1)红豌豆麻豌豆白豌豆191.15±3.50b 188.25±3.53c 215.64±2.63a 46.75±0.14b 48.16±0.28a 41.83±0.14c 21.25±0.14b 26.05±0.12a 20.24±0.14c 5.60±0.14ab 7.15±0.12a 4.80±0.42b 1.13±0.01b 1.08±0.02c 1.62±0.06a

2.2 不同品种豌豆对食醋大曲制备过程中温度的影响

不同品种豌豆对食醋大曲制备过程中曲房温度和曲块温度的影响见图1。

图1 不同品种豌豆对食醋大曲制备过程中曲房温度(A)和曲块温度(B)的影响
Fig.1 Effect of different varieties of pea on the fermentation room temperature (A) and the Qu blocks temperature (B) during the preparation of vinegar Daqu

由图1可知,上霉期(1~2 d),红、麻、白豌豆食醋大曲的曲房温度由23 ℃、21 ℃、22 ℃升至27 ℃、27 ℃、25 ℃,曲块温度分别从25 ℃、25 ℃、22 ℃迅速上升至43 ℃、42 ℃、40 ℃,三种豌豆大曲温度变化差异不明显。进入晾霉期(2~3 d),为了控制曲块的水分和温度,促进有益微生物的生长,避免霉菌生长过快而导致曲块内部水分无法有效散发,进行揭席开窗,红、麻、白豌豆食醋大曲的曲房温度迅速降至26℃、25 ℃、24 ℃,曲块温度随之快速下降至28 ℃、26 ℃、24 ℃。潮火期(3~9 d),霉菌和酵母菌从曲块表面向内部深入生长,微生物的活动不仅能够促进曲块内部的化学反应,还能帮助形成大曲特有的风味和香气。红、麻、白豌豆食醋大曲的曲房温度分别升至37 ℃、42 ℃、39 ℃,曲块温度迅速上升至43 ℃、45 ℃、43 ℃。进入大火期(9~15 d),麻豌豆曲房温度为38~42 ℃,曲块顶温为47 ℃,顶温维持时间为3 d,白豌豆和红豌豆曲房温度分别为35~39 ℃、38~42 ℃,曲块顶温分别达到45 ℃、46 ℃,顶温维持时间为2 d、3 d。后火期(15~21 d)是大曲风味定型和品质升级的核心阶段,决定大曲的香气和品质。通过开窗通风,将曲心残余的水分散出,确保温度稳定在合适区间,要遵循降温要缓慢的原则,同时保持环境相对稳定,减少对曲坯不必要的干扰,为大曲内微生物的持续作用提供稳定条件。红豌豆、麻豌豆和白豌豆食醋大曲的曲房温度分别从34 ℃、38 ℃、35 ℃降低至28 ℃、32 ℃、31 ℃,曲块温度分别从41 ℃、43 ℃、42 ℃降低至35 ℃。

综上,整个发酵周期符合“前缓、中挺、后缓落”的规律[20],曲房温度温变化趋势与曲块温度大致相同。三种豌豆大曲中麻豌豆大曲在关键高温阶段(潮火期和大火期)表现更突出。潮火期曲房温度和品温上升幅度均高于红豌豆与白豌豆;大火期顶温达47 ℃并持续72 h,较白豌豆、红豌豆分别高出2 ℃和1 ℃。麻豌豆大曲在关键阶段的出色表现,有利于食醋大曲整体品质的提升。

2.3 不同品种豌豆对食醋大曲制备过程中微生物菌群的影响

食醋大曲是以大麦和豌豆为主要原料经粉碎、加压等多道工序制成的曲块,半开放的环境和独特的工艺使大曲具有丰富的微生物群落。细菌、霉菌和酵母菌是食醋大曲中常见的微生物菌群[20]。细菌以乳酸菌、芽孢菌等为代表,其主要作用是水解淀粉和蛋白质,同时能产生一些具有香味的代谢物[21]。霉菌以曲霉、根霉、毛霉等为代表,其主要作用是糖化淀粉和水解蛋白质,同时产生糖、氨基酸以及酯类物质等代谢物[21]。酵母菌则以假丝酵母、毕赤酵母、汉逊酵母等为代表,其主要作用是产生具有水果香气的酯类物质和乙醇[22]

食醋大曲制备过程主要分为制曲阶段和储存阶段。由图2A~2C可知,制曲初期(1~7 d),环境条件适宜且营养物质充足,细菌总数、乳酸菌数和芽孢杆菌数迅速上升,在制曲第7天达到峰值,红豌豆、麻豌豆和白豌豆大曲的细菌总数分别为9.38 lg CFU/g、9.54 lg CFU/g、9.36 lg CFU/g;乳酸菌数分别为8.60 lg CFU/g、8.92 lg CFU/g、8.14 lg CFU/g;芽孢杆菌数分别为7.57 lg CFU/g、7.95 lg CFU/g、7.04 lg CFU/g,之后细菌总数呈下降趋势,后火结束,红豌豆、麻豌豆和白豌豆大曲的细菌总数降至6.45 lg CFU/g、6.67 lg CFU/g、6.15 lg CFU/g。在储存阶段,由于环境条件的改变和营养物质的消耗,细菌总数、芽孢杆菌数和乳酸菌数呈现下降趋势。储存4个月时,三种豌豆大曲的成曲中,麻豌豆成曲的细菌数量相对较高,其细菌总数、乳酸菌数和芽孢杆菌数分别为6.46 lg CFU/g、5.81 lg CFU/g、5.14 lg CFU/g。

图2 不同品种豌豆对食醋大曲制备过程中微生物菌群影响
Fig.2 Effect of different varieties of pea on microbial flora during preparation process of vinegar Daqu

由图2D~2F可知,在制曲阶段真菌总数、酵母菌数和霉菌数都呈先上升后下降的趋势,真菌总数、酵母菌数和霉菌数在潮火期第4天(制曲第7天)达到最高,红豌豆大曲、麻豌豆大曲和白豌豆大曲的真菌总数分别为7.35 lg CFU/g、7.59 lg CFU/g、7.26 lg CFU/g,酵母菌数分别为6.75 lg CFU/g、6.82 lg CFU/g、6.66 lg CFU/g,霉菌数分别为6.84 lg CFU/g、6.78 lg CFU/g、6.34 lg CFU/g。储存阶段,在水分缺失、营养匮乏和种间竞争等多种因素共同作用下,真菌总数、酵母菌数和霉菌数下降。三种豌豆大曲中麻豌豆的真菌数量相对较高,其储存4个月成曲的真菌总数、霉菌数和酵母菌数分别为5.57 lg CFU/g、4.78 lg CFU/g、3.74 lg CFU/g。

2.4 不同品种豌豆对食醋大曲制备过程中酶活的影响

食醋大曲主要为食醋酿造提供菌系和酶系,两者的共同作用保证了酿造过程中原料降解、乙醇发酵和风味化合物代谢的顺利进行[23]。据报道,在大曲中鉴定出1 000余种酶,根据催化功能可分为糖化酶、液化酶、碱性蛋白酶、酸性蛋白酶、酯化酶、漆酶、脂肪酶、纤维素酶、木聚糖酶、单宁酶、植酸酶、果胶酶等[24]。食醋大曲中酶系主要是由微生物代谢产生,液化酶主要来源于枯草芽孢杆菌、黑曲霉、米曲霉和根霉,糖化酶主要来源于黑曲霉、根霉、拟内孢霉、红曲霉,酸性蛋白酶主要来源于米曲霉、黑曲霉和根霉等,中性蛋白酶主要来源于枯草芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌、米曲霉、栖土曲霉等,此外,大曲中的细菌、真菌、霉菌都具有产生酯化酶的能力[25-26]。酶活力被用于表征大曲内功能酶的表达程度和微生物的产酶效果,糖化力、液化力、发酵力、蛋白酶活力和酯化力等酶活力是判断成品大曲质量的重要指标[27-29]。不同品种豌豆对食醋大曲制备过程中酶活的影响见图3。

图3 不同品种豌豆对食醋大曲制备过程中的酶活影响
Fig.3 Effect of different varieties of pea on the enzymatic activity during the preparation process of vinegar Daqu

由图3A可知,在整个制曲过程中,糖化力呈现缓慢上升后趋于平稳的变化趋势,红豌豆、麻豌豆和白豌豆成曲的糖化力分别为805 U、746 U、785 U。制曲前期(1~15 d),食醋大曲液化力呈上升趋势,红豌豆、麻豌豆和白豌豆食醋大曲的液化力上升至1.52 U、1.52 U、1.54 U,后火期,食醋大曲液化力呈下降趋势,储存期,食醋大曲液化力呈先上升后下降变化趋势,红豌豆、麻豌豆和白豌豆成曲的液化力分别为0.84 U、0.86 U、0.83 U。综上所述,三种豌豆大曲中红豌豆大曲的糖化力高于麻豌豆大曲和白豌豆大曲,而三者的液化力无明显差异。

由图3B~3C可知,在整个制曲阶段,蛋白酶活和酯化力呈不断上升趋势,到后火结束(第21天)达到峰值,麻豌豆、红豌豆和白豌豆大曲的蛋白酶活分别为42.07 U/g、33.48 U/g、30.15 U/g;酯化力分别为1 132 U、728 U、644 U,但在储存期内,蛋白酶活和酯化力显著下降,储存4个月的红豌豆、麻豌豆和白豌豆成曲的蛋白酶活分别为13.80 U/g、23.34 U/g、10.89 U/g,酯化力分别为733 U、949 U、685 U。由图3D可知,在上霉期,三种豌豆大曲的发酵力由0.2~0.6 U急剧上升至1.0~1.6 U;晾霉期三种豌豆大曲发酵力呈下降趋势;进入潮火期,潮火期第2天时,麻豌豆、红豌豆和白豌豆大曲的发酵力依次为2.2 U、2.0 U和1.8 U,于潮火期第4天下降至1.6~2.1 U,随后继续上升,后火结束,三种豌豆大曲的发酵力达到第三次峰值,麻豌豆、红豌豆和白豌豆出房曲的发酵力分别为3.0 U、2.7 U和2.4 U,之后在储存期内,发酵力迅速下降,储存4个月的红豌豆、麻豌豆和白豌豆成曲的发酵力分别为1.4 U、1.7 U和0.4 U。三种豌豆大曲成曲的发酵力、酯化力和蛋白酶活性高低依次为:麻豌豆>红豌豆>白豌豆。

2.5 不同品种豌豆对食醋大曲制备过程中理化指标的影响

不同豌豆品种对食醋大曲制备过程中理化指标的影响见图4。由图4A和图4B可知,食醋大曲制备过程中,水分和淀粉含量整体呈下降趋势,储存4个月的红豌豆、白豌豆和麻豌豆成曲的水分含量分别为6.28%、6.01%和6.41%,淀粉含量分别为56.89 g/100 g、52.44 g/100 g和55.03 g/100 g,3种豌豆大曲的水分和淀粉含量无明显差异。

图4 不同品种豌豆对食醋大曲制备过程中理化指标的影响
Fig.4 Effect of different varieties of pea on the physicochemical indicators during the preparation process of vinegar Daqu

由图4C和图4D可知,食醋大曲制备过程中总酸和还原糖含量整体呈先上升后下降的变化趋势。上霉结束,红豌豆和麻豌豆大曲的总酸含量达到最高,分别为1.84 mmol/10 g和1.89 mmol/10 g,而白豌豆大曲的总酸含量在潮火期第2天达到峰值,为1.74 mmol/10 g。在食醋大曲储存期间,总酸呈先下降后上升变化趋势,而还原糖呈先上升后下降的变化趋势,红豌豆、麻豌豆和白豌豆成曲的总酸含量分别为0.78 mmol/10 g、0.50 mmol/10 g和0.67 mmol/10 g,还原糖含量分别为1.13 g/100 g、1.00 g/100 g和1.10 g/100 g。

蛋白质在微生物的作用下分解生成氨基酸等物质,这些物质不仅作为大曲中复合香气的重要前体,还直接贡献于大曲的风味。氨基态氮的含量被用作衡量生香能力的指标,同时也反映了大曲的质量[30]。由图4D可知,在食醋大曲制备过程中氨基酸态氮含量整体呈先上升后下降趋势。从卧曲到出房(1~21 d),红豌豆、麻豌豆和白豌豆大曲中氨基酸态氮含量分别由0.05 g/100 g、0.06 g/100 g、0.04 g/100 g上升至0.27 g/100 g、0.30 g/100 g、0.26 g/100 g,储存期,食醋大曲的氨基酸态氮含量呈下降趋势,储存4个月,红、麻、白豌豆成曲中氨基酸态氮含量分别降至0.21g/100 g、0.23g/100g、0.20 g/100 g。制曲前期(1~9 d),曲块温度从室温逐渐升高到45 ℃左右,这一阶段温度、湿度比较适宜,细菌、酵母菌和霉菌生长繁殖,同时代谢产物蛋白酶大量积累,水解原料中蛋白质产生氨基酸。制曲后期(10~21 d),曲块温度持续升高,一些耐高温的细菌,产生较高活力的蛋白酶,而酸性蛋白酶一般在50 ℃以下可保持稳定,使游离氨基酸含量继续增加。三种豌豆大曲中麻豌豆成曲的氨基酸态氮含量最高,这是由于制曲原料中蛋白质的主要来源是豌豆,三种豌豆中麻豌豆蛋白质含量最高。

2.6 不同品种豌豆对食醋大曲挥发性风味物质的影响

3种豌豆成曲样品中的挥发性风味物质的检测结果见表2。由表2可知,三种豌豆制备食醋成曲中共检测出59种挥发性香气成分,包括17种酯类、12种醇类、3种酸类、4种酮类、6种醛类、4种吡嗪类以及13种其他类化合物,其中红豌豆成曲、麻豌豆成曲、白豌豆成曲分别检测出36种、59种、22种。3种豌豆中麻豌豆成曲挥发性风味物质种类最丰富,且含量最高(10.090 mg/100 g),其主要挥发性成分含量分别为酯类物质(3.170 mg/100 g)、醇类物质(2.663 mg/100 g)、酸类物质(0.259 mg/100 g)、酮类物质(0.097 mg/100 g)、醛类物质(0.117mg/100 g)和吡嗪类物质(0.249 mg/100 g)。其中,酯类物质的含量最高,其中辛酸乙酯、乳酸乙酯、庚酸乙酯和正己酸乙酯等典型风味物质,含量分别为0.434 mg/100 g、0.242 mg/100 g、0.218 mg/100 g、0.163 mg/100 g,分别赋予食醋大曲热带果香、奶香、清新果香及青苹果香[31],研究表明,低温大曲的优势菌属为乳酸杆菌属(Lactobacillus)、魏斯氏菌属(Weissella)、明串珠菌属(Leuconostoc)和毕赤酵母属(Pichia),乳酸杆菌属(Lactobacillus)、魏斯氏菌属(Weissella)和明串珠菌属(Leuconostoc)作为产酸功能菌群,通过糖代谢生成乳酸、己酸等有机酸,为酯化反应提供关键前体物质;毕赤酵母属(Pichia)作为核心产酯菌群,则利用其酯化酶将上述酸类与乙醇催化结合,主导己酸乙酯、庚酸乙酯等酯类物质的合成[32-33]

表2 不同品种豌豆对食醋大曲挥发性风味物质的影响
Table 2 Effect of different pea varieties on volatile flavor compounds in vinegar Daqu

序号化合物含量/(mg·100 g-1)红豌豆大曲 麻豌豆大曲 白豌豆大曲1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 0.078 0.325 0.006 0.085 0.064 0.226乙酸异戊酯乙酸丁酯异丁酸乙酯2-甲基丁酸乙酯异戊酸乙酯癸酸乙酯乙酸乙酯庚酸乙酯十六烷酸甲酯正己酸乙酯己酸甲酯戊酸甲酯壬酸甲酯辛酸乙酯戊酸乙酯乳酸乙酯4-癸烯酸甲酯总量种类(S)-1,3-丁二醇正丁醇异戊醇正己醇苯甲醇乙醇异丙醇苯乙醇1-辛烯-3-醇(2R,3R)-(-)-2,3-丁二醇(2S,3S)-(+)-2,3-丁二醇芳樟醇总量种类4-酮庚二酸醋酸丙醯胺酸总量种类苯甲醛4-(1-甲基乙基)-苯甲醛————酯类11 12 13 14 15 16 17 0.016—0.065 0.008—0.021——0.024 0.424 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 8——0.353——醇类0.399 0.015 0.032—0.128 0.023 0.016 0.276—0.132 0.069 1.584 13 0.032—0.562 0.005 0.071 0.271—0.236 0.124 0.954 0.003—2.258 0.144——0.042 0.645——1.184 30 31 32 9—4—酸类 醛类0.049—0.049 33 34 1—0.008 0.184 0.538 0.132 0.096 0.054 0.051 0.614 0.218 0.056 0.163 0.168 0.036 0.027 0.434 0.025 0.242 0.132 3.170 17 0.044 0.004 0.814 0.014 0.235 0.359 0.015 0.539 0.163 0.364 0.026 0.086 2.663 12 0.062 0.174 0.023 0.259 3 0.014 0.012 0.029—0.029 1 0.005—

续表

注:“—”表示未检出。

序号化合物含量/(mg·100 g-1)红豌豆大曲 麻豌豆大曲 白豌豆大曲35 36 37 38醛类——39 40 41 42 0.031—0.006—0.045 3 0.021 0.005 1 0.006酮类 吡嗪类壬醛癸醛异戊醛丁二醛总量种类3-羟基-2-丁酮2-庚酮仲辛酮6-甲-3-庚酮总量种类2,3-二甲基-吡嗪2-乙基-3,5-二甲基-吡嗪3,5-二乙基-2-甲基-吡嗪2,3,5,6-四甲基吡嗪总量种类1,3-二甲基苯癸烷2-甲基癸烷3-甲基癸烷5-甲基-十二烷十二烷乙苯2-正戊基呋喃萘十一烷2,6-二甲基-十一烷4-甲基-十一烷甲苯总量种类——0.023 0.044——0.006 43 44 45 46 1—1——47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 0.004—0.106 0.110 2 0.144 0.059 0.059 1 0.128其他类————0.102 0.051—0.543 0.126 0.109 0.014 1.089 7 0.053 0.013 0.016 0.009 0.117 6 0.046 0.008 0.004 0.039 0.097 4 0.006 0.024 0.004 0.215 0.249 4 0.268 0.415 0.328 0.306 0.141 0.238 0.064 0.091 0.057 0.986 0.298 0.239 0.104 3.535 13 0.016—0.005 0.297 0.097 0.062—0.605 6

红豌豆成曲挥发性风味物质含量较高,其酯类物质、醇类物质、酸类物质、酮类物质、醛类物质和吡嗪类物质总含量分别为1.584 mg/100 g、2.258 mg/100 g、0.049 mg/100 g、0.044 mg/100 g、0.045 mg/100 g和0.110 mg/100 g,其醇类物质中(2R,3R)-(-)-2,3-丁二醇和异戊醇含量较高,可达0.954 mg/100 g和0.562 mg/100 g。

白豌豆成曲挥发性风味物质含量最低,其酯类物质、醇类物质、酸类物质、酮类物质、醛类物质和吡嗪类物质总量分别为0.424 mg/100 g、1.184 mg/100 g、0.029 mg/100 g、0.006 mg/100 g、0.005 mg/100 g和0.059 mg/100 g,其醇类物质中(2R,3R)-(-)-2,3-丁二醇含量也相对较高,达0.645 mg/100 g。

3 结论

本研究通过系统分析红、白、麻豌豆的原料特性及其制备的食醋大曲品质差异,揭示豌豆品种对大曲品质的影响机制。结果表明,3种豌豆原料的千粒质量、淀粉、蛋白质及粗纤维含量差异显著(P<0.05),对食醋大曲的理化、酶活以及风味产生一定的影响。3种豌豆大曲中,麻豌豆成曲性能最优,其发酵力、蛋白酶活、酯化力及挥发性风味物质总量均显著优于其他品种;红豌豆成曲糖化力较高,而白豌豆综合性能较低。本研究为优化食醋大曲制备工艺、提高食醋品质提供了重要的理论依据和实践指导。将来可进一步研究不同豌豆品种间的配比以及与其他原料的协同作用,以期提高大曲发酵性能和食醋品质。

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Effect of different varieties of pea on the microbial,enzymatic activity and flavor during the preparation process of vinegar Daqu

REN Xiaorong1,ZHANG Yujing2,WANG Fengxia1,JI Jinbo1,WANG Jingyuan1,GUO Xinlei1,BAI Wenbin3,XU Nv2*
(1.Shanxi Fuyuanchang Aged Vinegar Co.,Ltd.,Jinzhong 030600,China;2.Shanxi Province Vinegar Brewing Technology Innovation Center,College of Food Science and Engineering,Shanxi Agricultural University,Jinzhong 030801,China;3.Sorghum Research Institute,Shanxi Agricultural University,Jinzhong 030600,China)

Abstract:In order to investigate the effects of pea varieties on the quality of vinegar Daqu,vinegar Daqu was prepared using three types of peas(red,white and Ma peas),and the microorganisms,physicochemical indicators,enzyme activities and volatile flavor substances during the preparation process were analyzed.The results showed that there were significant differences in the starch, protein and fat contents among the three types of peas(P<0.05).During the preparation of vinegar Daqu,the quantity of microbial flora,liquefaction power,total acid and reducing sugar content first increased and then decreased.The protease activity, saccharification power, esterification power, fermentability and amino acid nitrogen content increased.The moisture and starch content generally showed a downward trend.Among the three types of peas,the Ma peas had the optimal fermentation performance, with the counts of bacteria, fungi, lactic acid bacteria, Bacillus, molds and yeasts were 6.46 lg CFU/g, 5.57 lg CFU/g, 5.81 lg CFU/g,5.14 lg CFU/g, 4.78 lg CFU/g, and 3.74 lg CFU/g, respectively.The amino acid nitrogen content, protease activity, esterification power and fermentability were 0.23 g/100 g, 24.34 U/g, 949 U and 1.7 U, respectively.The types of volatile flavor substances were the most abundant(59 kinds)and the total content was the highest(10.09 mg/100 g),among which the contents of ethyl caprylate,ethyl lactate,ethyl heptanoate and ethyl hexanoate were relatively high.

Key words:vinegar Daqu;pea variety;fermentation performance;flavor;quality analysis

中图分类号TS264.2

文章编号:0254-5071(2025)10-0233-08

doi: 10.11882/j.issn.0254-5071.2025.10.033

引文格式任晓荣,张钰婧,王丰霞,等.不同品种豌豆对食醋大曲制备过程中微生物、酶活及风味的影响[J].中国酿造,2025,44(10):233-240.

收稿日期2025-01-18

修回日期:2025-05-20

基金项目山西省重点研发计划(重点)项目(202202130501011);山西省现代农业产业技术体系项目(2024CYJSTX03-33)

作者简介任晓荣(1988-),男,工程师,本科,研究方向为微生物发酵。

*通讯作者许 女(1979-),女,教授,博士,研究方向为传统酿造食品机理与应用技术。