赵红宇, 徐炜桢,杨国华, 刘元福, 岳鹏,张良*

1(西华大学 食品与生物工程学院，食品生物技术四川省高校重点实验室，四川 成都， 610039) 2(四川省丹丹郫县豆瓣集团股份有限公司国家企业技术中心，四川省豆瓣酿制工程实验室，四川 成都， 611732) 3(四川友联味业食品有限公司，四川 成都， 611732 )

研究报告

郫县豆瓣后熟期理化特性与微量元素动态分析

赵红宇1, 徐炜桢1,杨国华2, 刘元福3, 岳鹏2,张良1*

1(西华大学 食品与生物工程学院，食品生物技术四川省高校重点实验室，四川 成都， 610039) 2(四川省丹丹郫县豆瓣集团股份有限公司国家企业技术中心，四川省豆瓣酿制工程实验室，四川 成都， 611732) 3(四川友联味业食品有限公司，四川 成都， 611732 )

为了解郫县豆瓣在后熟过程中的感官、理化性质及营养品质变化，研究了处于5个不同后熟期郫县豆瓣的感官、理化性质及Ca、Mg、Cu、Mn、Zn、Fe六种微量元素的含量。结果表明，不同后熟期的郫县豆瓣，感官品质与理化性质均有较大差异；随着后熟时间延长，郫县豆瓣中水分、辣椒红色素含量及pH值持续降低，而氨态氮及总酸含量保持升高趋势；6种微量元素含量在后熟期内持续增长，且均在后发酵2～3年后保持稳定，不再有显著增长。后发酵2～3年可能是郫县豆瓣后熟过程重要的过渡阶段。后发酵3年之后的样品，氨态氮与微量元素含量无显著差异，感官品质却持续劣变。

郫县豆瓣；后熟期；理化性质；微量元素

郫县豆瓣属中国传统发酵食品，其生产工艺独特，以味辣香醇、黏稠绒实、红棕油亮、酱香浓郁等特点在我国酱类产品中独树一帜，堪称“川菜之魂”[1-2]。

郫县豆瓣的生产工艺包括前期发酵和后发酵2个阶段，前期发酵主要是指霉瓣子的制作和辣椒坯的制作[3-4]；后发酵主要是将成熟霉瓣子和成熟辣椒坯按比例配料混合，加入适量食盐和水，进入发酵池发酵，经过一定时期的翻晒和陈化，即是郫县豆瓣特有的日晒夜露工艺[5-6]。郫县豆瓣实际生产中，将后发酵半年(6个月)的产品即视为成熟的传统自然发酵产品，主要被用于菜肴的炒拌，可进入市场销售；同时，厂家也会根据市场需求适当延长后发酵期(该阶段称为后熟期)，经过后熟期的产品主要用于火锅底料和烧、炖等菜肴的制作。

但是，基于郫县豆瓣传统生产经验中“豆瓣越老越香”一说，以及受市场销售情况的限制，在实际生产中相当一部分生产企业不重视后发酵期的管理和时间的限制，随意、不设上限地延长郫县豆瓣后熟期。事实上，在现有的发酵条件下，随着后熟时间的过分延长，郫县豆瓣中各种成分变化较大，集中表现在感官指标的色泽、香气、滋味、体态等综合成分整体劣变，同时还会造成黄曲霉毒素等卫生指标的恶化，形成潜在的安全隐患。

目前，郫县豆瓣产业内“豆瓣越老越香”的传统经验认识已经受到了部分专家的质疑[2]。国内专家也做了大量的工作，主要集中在挥发性成分的研究[7-8]、制曲条件优化[3,9]、发酵过程微生物菌落演替[10-11]、发酵菌株筛选鉴定[12]、发酵工艺改进[6]、黄曲霉毒素B1监测[13]等。但关于郫县豆瓣后熟期内理化性质及微量元素的变化，还未见报道。本研究从国内郫县豆瓣知名生产企业的生产车间取样，通过比较不同后熟期郫县豆瓣的感官、理化特性和微量元素的差异，探讨后熟期的郫县豆瓣的品质特征和变化规律。

1 材料与方法

1.1材料与试剂

郫县豆瓣样品取自四川友联味业食品有限公司(郫县，成都)的生产车间。选取该车间内存有的已进行后发酵半年、1年、2年、3年及5年的豆瓣样品。每个时间节点的样品选取同一后发酵时间的不同发酵池进行3次重复取样，测定后计算平均值。

Fe，Cu，Ca，Mn，Zn，Mg标准储备液(1 000 μg/mL)，购自国家有色金属及电子材料分析测试中心。

浓HNO3(优级纯)；30%H2O2、甲醛(36%～37%)、浓HCl、NaOH、体积分数95%乙醇、Na2HPO4、酚酞、丙酮(以上均为分析纯) 购自成都科龙化工试剂公司。

1.2仪器与设备

紫外可见分光光度计,尤尼柯(上海)仪器有限公司；原子吸收分光光度计、空心阴极灯,岛津-GL(上海)商贸有限公司；微波消解仪,安东帕(上海)商贸有限公司；电热恒温鼓风干燥箱,黄石市恒丰医疗器械有限公司；电子天平,上海舜宇恒平科学仪器有限公司；显数式pH计,成都世纪方舟科技有限公司。

1.3实验方法

1.3.1 感官指标

感官指标参照GB/T 20560—2006 《地理标志产品 郫县豆瓣》[14]中所述的方法检验。

1.3.2 理化指标

1.3.2.1 水分、氨态氮、总酸

均按照GB/T 20560—2006 《地理标志产品 郫县豆瓣》[14]中所述的方法进行测定。

1.3.2.2 pH值

参照GB/T 10786—2006 《罐头食品的检验方法》[15]中的pH检测方法。

1.3.2.2 辣椒红色素

辣椒红色素的提取参照调整后的丙酮-超声波提取法进行提取[16]，辣椒红色素含量的测定参照GB/T 10783—2008《食品添加剂 辣椒红》[17]中的吸光度检测方法。具体步骤如下：称取3.0 g(精确至0.000 1 g)经干燥、粉碎后的郫县豆瓣样品于250 mL烧杯中，加入50 mL丙酮，保鲜膜封住杯口。将烧杯置于超声波清洗器中，功率100%、温度25℃下提取50 min。过滤，收集滤液并定容至100 mL。取已定容的样液10 mL，用丙酮稀释至100 mL，以丙酮溶液作参比，460 nm波长下测定吸光度(A460 nm)，以所测吸光度值高低表征样品中辣椒红色素含量的多少(吸光度在0.3～0.7为有效数据)。重复测定3次，结果取平均值。

1.3.3 微量元素

采用微波消解-火焰原子吸收法测定微量元素Ca、Mg、Cu、Mn、Zn和Fe[18]。具体步骤如下：称取研磨后的豆瓣样品1.0 g(精确至0.000 1 g)于聚四氟乙烯微波消解罐中，加入5 mL浓HNO3和2 mL H2O2后进行微波消解。微波消解程序为：功率800W维持不变，压力0.5 MPa下保持5 min，再升至1.0 MPa保持2 min，最后1.5 MPa保持10 min。消解后的溶液完全转移至小烧杯中，通风橱中进行水浴赶酸，近干后转移至50 mL容量瓶中，用0.5%的HNO3溶液定容，待测，同时做试剂空白。采用空气-乙炔火焰测定6种微量元素含量，用外标法计算，测定各元素的原子吸收仪工作参数见表1。

表1 原子吸收光谱仪的操作参数

2 结果与讨论

2.1不同后熟期郫县豆瓣的感官品质

感官检验是判断郫县豆瓣发酵年限及成熟度的重要手段，其实质上属于非定量检验范畴，具有简便、快捷、费用低廉的特点，有较强的适用性和灵活性；不足之处是其多依靠经验判断，带有一定主观性。但作为一种代代相传的传统检验方法，感官检验代表着郫县豆瓣数百年间生产实践的经验总结，现在不仅依然应用于实际生产中，还作为消费者决策购买行为的依据。不同后熟期郫县豆瓣的感官品质评价见表2。

表2 不同后熟期郫县豆瓣的感官品质评价

从表2可以看出，随着后发酵时间从半年延长至5年，郫县豆瓣的颜色从最初的浅红褐色，逐渐变为红褐色、深红褐色，最终变为暗红褐色；香气从辣椒的鲜辣香味向辣香与酱酯香相互融合，再到酱酯香浓郁醇和而辣香渐失；滋味逐渐由鲜辣向醇厚变化，回味逐步加深；体态也逐渐由固液分离状态，向相互融合的酱状及最终的膏状转变。

究其原因，可能是由于水分的自然蒸发、甜瓣子的褐变、人工接种的曲霉菌和酵母菌以及“日晒夜露”工艺中自然接种的环境微生物发酵等综合因素，导致了不同后发酵期郫县豆瓣的感官品质差异较大[6]。

业界通常认为，后发酵期为6～18个月的郫县豆瓣感官品质最佳，这也与本研究的结论相符。但值得注意的是，后发酵期超过3年的郫县豆瓣，其色泽、香气、滋味、体态与其他样品均差异较大，特别是滋味已几乎无辣味，但味道香气极为醇厚，酯香非常明显，值得进一步研究。

2.2不同后熟期郫县豆瓣的理化指标

不同后熟期郫县豆瓣的理化指标变化如图1～图3所示。

图1 不同后熟期郫县豆瓣的水分及辣椒红色素含量Fig.1 Contents of water and capsicum red pigment in PSPs at different after-ripening periods注：小写字母不同表示差异显著(P<0.05)，图2～图6同。

水分对郫县豆瓣发酵过程中微生物生长、代谢起着重要作用；而辣椒红色素含量几乎决定了郫县豆瓣呈现的色泽。由图1可以看出，处于不同后熟期的郫县豆瓣中水分和辣椒红色素含量有较大差异，随着后发酵时间的延长，郫县豆瓣中水分含量由后发酵半年时(发酵成熟)的49.12 g/100 g降低至后发酵1年的45.38 g/100 g，随后1年保持稳定，又再度持续降低至后发酵5年的41.13 g/100 g，总共降低了16.27%，所测豆瓣样品的水分含量均在国标规定的特级郫县豆瓣的水分含量范围之内(≤53 g/100 g)；而辣椒红色素吸光度值也呈现出先降低后平稳保持1年再持续降低的变化过程，与感官检验的结果相符。罗静等[19]研究了辣椒酱发酵初期(1～6周)辣椒红色素色价的变化，其结果显示，辣椒红色素含量在发酵最初2周显著升高，随后则持续降低。色素受环境的影响较大，如不同的pH条件就会导致辣椒红色素呈现不同的颜色强度。后熟期内郫县豆瓣不断变化的微生态环境(pH、水分含量等)，以及微生物对色素的利用是导致辣椒红色素含量随发酵时间的延长而不断减少的主要原因[20]。

郫县豆瓣发酵过程中pH值的变化，反映的是微生物与辣椒坯、甜瓣子在高盐环境下(15～22 g/100 g)不断发生无机反应和生化演替的结果，是郫县豆瓣后发酵管控的一个重要监测指标。适当的pH值不但能够促进米曲霉、酵母菌等微生物分泌蛋白酶和淀粉酶，更重要的是可以促进香气成分物质及其前体物质的合成[21]。图2表明，在所测豆瓣样品的后熟期时间跨度内(后发酵半年至5年)，pH值变化范围较小(4.30～4.68)。但即使已进入后熟期，郫县豆瓣的pH值仍在持续下降，在后发酵1～2年间出现显著下降，由4.60下降至4.42；后发酵2年之后则趋于平缓。这种低酸性的环境，可能与辣椒坯在储藏过程中乳酸菌自然发酵和蚕豆甜瓣子接种米曲霉有关。

图2 不同后熟期郫县豆瓣的pH值及总酸含量Fig2 Contents of total acid and pH values in PSPs at different after-ripening periods

郫县豆瓣中的总酸，包括乳酸、醋酸、琥珀酸等各种有机酸，主要来源为辣椒坯带入和后发酵期自然接种的各种细菌代谢产生[22]。从图2可以看出，后熟期郫县豆瓣中总酸含量存在先升高后保持平稳再持续升高的现象，与pH的变化情况相一致，首先由后发酵半年时(发酵成熟)的0.776 g/100 g(以乳酸计，下同)上升至后发酵1年时的1.198 g/100 g，随后1年内保持平稳，再由后发酵2年时的1.214 g/100 g显著上升至3年的1.727 g/100 g，最终在后发酵5年时达到最高值1.861 g/100 g，总共上升了140%。所测豆瓣样品的总酸含量均在国标规定的范围之内(≤2.0 g/100 g，以乳酸计)[14]，后发酵3年和5年郫县豆瓣中总酸含量平均值较后发酵0.5～2年郫县豆瓣总酸含量平均值高79%，差异显著。

图3 不同后熟期郫县豆瓣的氨态氮含量Fig.3 Contents of amino acid nitrogen in PSPs at different after-ripening periods

郫县豆瓣中氨态氮作为蛋白质的分解产物，主要来自于原料中蚕豆甜瓣子蛋白质的水解和发酵微生物的自溶，作为评价调味品质量及营养价值的一项主要指标，在发酵调味品中具有重要意义[23]。从图3中可以看出，后熟期郫县豆瓣中氨态氮含量存在先上升后下降再上升的变化过程，由后发酵半年(发酵成熟)的0.311 g/100 g上升至后发酵2年时的0.407 g/100 g，随后下降至后发酵3年时的0.361 g/100 g，最终达到后发酵5年时的0.375 g/100 g，均高于国家标准中特级郫县豆瓣的要求(≥0.25 g/100 g)[14]。后发酵2年郫县豆瓣的氨态氮含量显著高于其余4个豆瓣样品，后发酵3年和5年的郫县豆瓣氨态氮含量显著高于后发酵半年及1年的郫县豆瓣，而3年与5年以及半年与1年的样品间则差异不显著。

总体上，随着郫县豆瓣后发酵时间的延长，氨态氮的含量有所增加。国外有学者研究了韩国黑豆酱(Daemakjang)[24]和印度虾酱(Kapi)[25]在发酵过程中的理化性质变化，二者的研究结果均显示出，氨态氮含量随着发酵的进行而逐渐增加，最后趋于平缓。同时，郫县豆瓣中氨态氮含量(平均0.356 g/100 g)高于同为发酵豆制品的韩国黑豆酱(<0.200 g/100 g)。

2.3不同后发酵期郫县豆瓣中微量元素

郫县豆瓣是微生物利用蚕豆和辣椒等原辅料中营养物质进行代谢、增殖以及微生物间相互作用所形成的具有特殊风味、特殊形态的发酵产品。在微生态系统中，Ca、Mg、Cu、Mn、Zn、Fe等微量元素参与了微生物间多种代谢循环，维持了一个相对稳定的生态系统，使发酵作用得以持续进行[26]。

不同后熟期郫县豆瓣中微量元素含量分析结果见图4～图6。

图4 不同后熟期豆瓣样品中Ca、Mg元素含量Fig.4 Contents of Ca and Mg in PSPs at different after-ripening periods

由图4可以看出，郫县豆瓣后熟初期(后发酵半年及1年)Ca、Mg元素含量的差异均不显著，平均值分别为434.87 mg/kg和269.07 mg/kg；而后熟中后期(后发酵2年及2年后)郫县豆瓣Ca、Mg元素含量平均值分别为780.45mg/kg和418.89 mg/kg，分别高出前者61.6%和86.3%，差异显著。总体来说，在后熟期内，郫县豆瓣中Ca、Mg元素含量持续增大；但后发酵3年后，Ca、Mg元素含量趋于稳定，不再有较大的变化。

图5 不同后熟期豆瓣样品中Cu、Mn元素含量Fig.5 Contents of Cu and Mn in PSPs at different after-ripening periods

图5为不同后熟期郫县豆瓣样品中Cu、Mn元素含量的比较。总体上，Cu元素含量持续增大，Mn元素含量则略微下降后保持稳定的上升趋势。同Ca、Mg元素的变化相似，在后熟初期(后发酵半年及1年)，Cu、Mn元素含量的变化均不明显，分别在1.91～2.37 mg/kg和3.41～3.92 mg/kg内，差异不显著。Cu元素在后发酵2年时增至2.66 mg/kg，相比发酵成熟时(后发酵半年)增长了39.5%；并增大到后发酵3年时的顶峰3.76 mg/kg，增长了96.9%。Mn元素含量由发酵成熟时的3.92 mg/kg增大至后发酵2年时的4.48 mg/kg，增长了14.2%；最终增大到后发酵5年时的顶峰6.28 mg/kg，增长了60.1%。同上Ca、Mg元素的变化，后发酵3年后， Cu、Mn元素含量趋于稳定，没有较大的变化。

图6 不同后熟期豆瓣样品中Zn、Fe元素含量Fig.6 Contents of Zn and Fe in PSPs at different after-ripening periods

从图6可以看出，郫县豆瓣中Zn元素含量在后熟期内由后发酵半年时的6.40 mg/kg持续增加至后发酵3年时的顶峰值17.58 mg/kg，后发酵5年时反而减小至11.95 mg/kg。后发酵2年、3年和5年的郫县豆瓣Zn元素含量较后发酵半年时(发酵成熟)分别增长了117.32%、174.84%和86.83%。而Fe元素含量变化则与Ca、Mg、Mn元素相似，在后发酵半年至1年期间保持稳定(56.55～62.05 mg/kg)，后发酵2年时显著增大(85.52 mg/kg)，随后保持缓慢增长(85.52～97.44 mg/kg)，后发酵5年时较后发酵半年增长了57.0%。

综上，郫县豆瓣中Ca、Mg、Cu、Mn、Zn和Fe六种微量元素含量在后熟期内均有所增加，后发酵时间最长的样品(后发酵5年)相比发酵成熟时(后发酵半年)增幅均在50%以上，Ca元素增幅最大，达到101.6%。在郫县豆瓣后发酵过程中，其原辅料作为优质的营养源会促进周围环境中微生物富集，豆瓣中微生物区系不断演替变化，从而导致微量元素含量的变化。白酒与豆瓣同为中国传统自然发酵产品，二者发酵过程中微量元素的变化规律基本一致。李永娇等[27]研究了浓香型白酒发酵过程中16种金属元素的变化规律，其结果显示，随着发酵时间的延长，糟醅中金属元素含量先快速增加，后增速变缓达到稳定，该文作者认为可能与酿酒微生物在窖池中的选择性空间分布有关。

3 结论

(1)随着后熟时间的延长，郫县豆瓣中水分及辣椒红色素含量都不断下降，与之相对的感官指标也在变化，具体为：色泽由明变暗；体态由固液分离状态向酱状、膏状转变。pH值不断降低，但始终保持为弱酸性(≥4)；总酸含量则不断上升，最高在后发酵5年时达到1.86 g/100 g。氨态氮含量也不断上升，在后发酵2年时达到峰值0.407 g/100 g。总之，不同后熟期的郫县豆瓣，感官指标与理化指标均有较大差异。

(2)随着后熟时间的延长，郫县豆瓣中除Zn 元素在后发酵5年时含量显著減小，其余5种元素(Ca、Mg、Cu、Mn和Fe)含量均在增大。Ca元素和Fe元素自后发酵2年后不再有显著增长；Mg、Cu、Mn 3种元素则增长至后发酵3年后保持稳定。后发酵2～3年可能是郫县豆瓣中微量元素变化的关键时期。

(3) 结合郫县豆瓣理化指标与微量元素分析结果，可大致将郫县豆瓣后熟期分为2个阶段——初熟期(后发酵0.5～2年)和老熟期(后发酵3年以后)。这2个阶段的郫县豆瓣样品无论感官指标、理化指标以及微量元素含量均有显著差异，具体表现为：老熟期总酸、氨态氮及微量元素含量较初熟期显著升高；而水分、pH值和辣椒红色素含量则显著降低。后发酵2～3年期间，成为初熟期向老熟期的过渡期，该时期郫县豆瓣中微生物群落可能与周围生态环境达到一种平衡，导致各项指标出现显著变化后保持稳定，可以作为下一步的研究方向。

(4) 就此次的研究结果来看，后发酵3年的郫县豆瓣在重要的营养指标——氨态氮与微量元素含量上与后发酵5年的郫县豆瓣没有显著差异，而其感官品质则要优于后者。或许可以作为生产企业设定发酵周期、进行传统产业现代化改造的依据。

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DynamicanalysisofphysiochemicalpropertiesandmineralelementsduringthelatterripeningofPixiansoybeanpaste

ZHAO Hong-yu1, XU Wei-zhen1, YANG Guo-hua2, LIU Yuan-fu3， YUE Peng2， ZHANG Liang1*

1(Key Lab of Food Biotechnology of Sichuan Province, College of Food & Bioengineering， Xihua University, Chengdu 610039, China) 2(Sichuan Dandan Pixian soybean paste Company Limited, National Enterprise Technology Center, Chengdu 611730, China) 3(Sichuan Youlian condiment food Company Limited, Chengdu 611730, China)

To understand the changes of sensory and physicochemical properties and nutritional quality of Pixian Soybean Paste(PSP) during late ripening, sensory, physical and chemical properties as well as nutrients, such as Ca、Mg、Cu、Mn、Zn、Fe six trace elements were tested in 5 different PSPs samples at the different time periods. The results showed that the sensory qualities and physicochemical properties of PSPs at different after-ripening periods were significantly different. The water contents, capsicum red pigment and pH value in PSP decreased, amino acid nitrogen and total acid kept increasing with the extending of the ripening time. All six trace elements in PSP continued to increase and remained stable after 2-3 years of post-fermentation. Post-fermentation from 2 to 3 years is an important transitional stage. The amino acid nitrogen and 6 trace elements had no significantly differences in the samples that had been post-fermented for more than 3 years. The sensory qualities were decreased with the extension of after-ripening fermentation . The results provided data for determining the time of after-ripening fermentation of PSP, and laid a foundation for the further improvment of traditional PSP industry.

Pixian soybean paste； after-ripening fermentation； physicochemical property； trace elements

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.013420

硕士研究生(张良副教授为通讯作者，E-mail: zhang-liang@foxmail.com)。

国家教育部春晖计划项目(Z2015117)；四川省战略性新兴新产品项目(2015GZX0021)、重点研发项目(2016NZ0093)；成都市科技惠民技术研发项目(2015-HM01-00003-SF)、农业技术成果应用示范项目(2015-NY01-00001-NC)、农业技术研发项目(2015-NY02-00097-NC)、产学研联合实验室项目(2015-YF04-00047-JH)、产业集群协同创新项目(2016-XT00-00031-NC)；西华大学食品生物技术重点实验室建设项目 (川教2006-313)

2016-11-16，改回日期：2016-12-27