黃豆發(fā)酵工藝：微生物與風(fēng)味物質(zhì)生成的相關(guān)性分析
黃豆醬是我國著名傳統(tǒng)發(fā)酵調(diào)味品之一，主要由米曲霉制成的黃豆曲與一定比例鹽水均勻混合后長期發(fā)酵制得，具有醬香醇厚、酯香濃郁、咸甜適中的特點(diǎn)。黃豆醬的發(fā)酵過程主要由制曲過程中微生物主導(dǎo)，其中以米曲霉為主，微生物通過代謝產(chǎn)生的多種酶系在一系列生化作用下生成多種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)。米曲霉具有較強(qiáng)產(chǎn)淀粉酶及蛋白酶的能力，在發(fā)酵過程中能充分將原料中的淀粉和蛋白質(zhì)等物質(zhì)進(jìn)行分解，利于風(fēng)味物質(zhì)的生成，因此廣泛應(yīng)用于豆瓣、醬油、豆豉等傳統(tǒng)發(fā)酵豆制品中。但由于米曲霉單菌制得的黃豆曲中微生物種類較少，導(dǎo)致曲中酶系單一，不利于揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的產(chǎn)生。混菌強(qiáng)化發(fā)酵是改善黃豆醬風(fēng)味品質(zhì)的有效方法，其可豐富發(fā)酵微生物的種類，產(chǎn)生更多酶系分解原料，進(jìn)一步促進(jìn)風(fēng)味物質(zhì)的形成。紅曲霉具有較強(qiáng)的糖化力和酯化力，而米曲霉相應(yīng)能力較弱，紅曲霉制曲后混合發(fā)酵豐富了體系中微生物和酶系種類，不僅利于原料的分解利用，還能夠加快發(fā)酵速率，有助于提升產(chǎn)品的色澤、香氣和口感。
黃豆醬中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的主成分分析
為了進(jìn)一步了解紅曲霉強(qiáng)化發(fā)酵對黃豆醬揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的影響，對39種主要呈香風(fēng)味化合物進(jìn)行PCA，如圖1A所示。PC1和PC2累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到84.6%，可代表大部分風(fēng)味物質(zhì)的信息。
PCA的得分圖（A）和載荷圖（B）
黃豆醬A、B、C、D、E分布在4個(gè)不同象限，說明5種黃豆醬中風(fēng)味化合物存在較大差異。結(jié)合圖1B可知，異戊醇、正己醇、1-辛烯-3-醇、芳樟醇、2,3-丁二醇、苯乙醇、2-乙基己醇、2-壬醇、苯酚、壬醛、檜烯等與PC1具有較高的正相關(guān)性，是紅曲霉單菌制曲發(fā)酵黃豆醬A中主要差異化合物；糠醇、3-甲硫基丙醇、2-甲基苯酚、辛醇以及2-辛烯-1-醇與PC1具有較高的負(fù)相關(guān)性，是混合強(qiáng)化發(fā)酵黃豆醬C中的主要差異化合物；而反-2-辛烯醛、1-辛烯-3-酮、2-己酮和麥芽醇、苯甲酸甲酯異戊醛等分別為米曲霉單菌制曲發(fā)酵黃豆醬B和混合強(qiáng)化發(fā)酵黃豆醬D中的主要差異化合物。
強(qiáng)化發(fā)酵黃豆醬E中的差異化合物主要為4-壬酮、2-壬酮。
為了進(jìn)一步了解黃豆醬發(fā)酵過程中微生物與揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)之間的關(guān)系，通過對優(yōu)勢微生物和揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行同理化處理和相關(guān)性分析，結(jié)果如圖2所示。
Aspergillus和Bacillus是米曲霉單菌制曲發(fā)酵黃豆醬B中的主要優(yōu)勢菌屬，其中Bacillus與大多數(shù)醇類和酚類物質(zhì)呈顯著負(fù)相關(guān)（0.85＜|r|＜0.96），而與辛酸辛酯、γ-硬脂酸內(nèi)酯具有較強(qiáng)的正相關(guān)性（0.56＜r＜0.84），研究證明，在醬類食品的發(fā)酵過程中，Bacillus的代謝是影響豆醬發(fā)酵后期揮發(fā)性酯類含量的重要因素。
而Bacillus在米曲霉單菌制曲發(fā)酵黃豆醬B的發(fā)酵過程中相對豐度較高，這可能是導(dǎo)致其酯類化合物含量高于其他黃豆醬的原因。
Aspergillus與4-甲基-2-庚酮、2-甲基-3-己酮和反-2-辛烯醛呈顯著或極顯著正相關(guān)（0.86＜|r|＜0.97）。Staphylococcus、Leuconostoc和Monascus是混合強(qiáng)化發(fā)酵組與米曲霉單菌制曲發(fā)酵黃豆醬B的主要差異微生物，其中Staphylococcus與黃豆醬中1-辛烯-3-醇、2,7-二甲基-4,5-辛二醇、鄰苯二甲醚、3-羥基-2-丁酮及1-甲氧基-4-[(Z)-1-丙烯基]苯呈顯著或極顯著正相關(guān)（r＞0.90）。
Leuconostoc與4-甲基-2-戊酮呈顯著正相關(guān)（r＞0.90），4-甲基-2-戊酮具有相對較低的風(fēng)味閾值和較為突出的草木味和果香味。Monascus則與1-辛烯-3-醇、(2R,3R)-2,3-丁二醇、芳樟醇、苯乙醇、愈創(chuàng)木酚、3-羥基-2-丁酮、鄰苯二甲醚、2,7-二甲基-4,5-辛二醇、1-甲氧基-4-[(Z)-1-丙烯基]苯等物質(zhì)呈顯著或極顯著正相關(guān)（r＞0.85），其在紅曲霉發(fā)酵的米酒中也有相似發(fā)現(xiàn)，具有青草味、花香味、玫瑰味、草木香等氣味，這表明Monascus對黃豆醬中花草香氣的形成具有貢獻(xiàn)作用。
由此可以看出，由差異微生物代謝產(chǎn)生的化合物對黃豆醬整體風(fēng)味具有較大的作用，而這些化合物可能是區(qū)別于米曲霉單菌制曲發(fā)酵黃豆醬B風(fēng)味的關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)。Millerozyma主要與異戊醇呈顯著正相關(guān)（r＝0.92），與2.5節(jié)分析結(jié)果一致，雖然Millerozyma在米曲霉單菌制曲發(fā)酵黃豆醬B發(fā)酵后期具有較高的相對豐度，但在發(fā)酵過程中產(chǎn)生以異戊醇為主的醇類化合物較少，因此，混合強(qiáng)化發(fā)酵的黃豆醬和米曲霉單菌制曲發(fā)酵的黃豆醬B在醇類風(fēng)味上有較大的區(qū)別。
Faecalibaculum則主要與1-辛烯-3-醇、(2R,3R)-2,3-丁二醇、芳樟醇、苯乙醇、愈創(chuàng)木酚、鄰苯二甲醚等物質(zhì)呈顯著負(fù)相關(guān)（0.85＜|r|＜0.95），說明Bacillus和Faecalibaculum不利于黃豆醬中花草香氣的形成。
相關(guān)新聞推薦
1、細(xì)胞培養(yǎng)瓶中的細(xì)胞無法貼壁是什么原因引起的呢？