客戶文章丨Food Chem含鹽量對郫縣豆瓣發酵的影響
郫縣豆瓣歷史悠久，深受我國和東南亞各國消費者的青睞，是人們生活中必不可少的調味品和副食品。豆瓣醬生產過程中通常采用高濃度食鹽以保證產品質量，但是中國人均食鹽攝入往往超過健康標準兩倍以上，導致鈉攝入過多，而這是引起高血壓、以及中風和冠心病等心腦血管疾病的主要危險因素之一。因此，研究鹽度在豆瓣醬發酵過程中的作用具有重要的意義，可為實現豆瓣低鹽發酵奠定理論基礎。四川農業大學張小平團隊和四川省農業科學院農產品加工所李治華團隊合作，于2024年3月在Food Chemistry期刊上發表題為“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，發現鹽度會影響理化參數、揮發性成分、脂肪酸、氨基代謝物、有機酸和微生物組成的變化，并且它們的動態模式各不相同。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工作。
郫縣豆瓣（PXDB）是中國頂尖調味料之一，是四川省成都市郫都區（舊稱郫縣）的特產，是川味食譜中常用的調味佳品，有“川菜之魂”之稱。其制作技藝列第二批國家級非物質文化遺產名錄，主要分為三個階段（圖1）：1）制作“甜瓣子”：蠶豆經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酵2~3個月；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酵3個月；3）制作“郫縣豆瓣”：辣椒胚和甜豆瓣一起入缸拌合，經過翻、曬、露等過程，跟食鹽混合在自然條件下發酵不少于3個月。最終成品郫縣豆瓣中的鹽含量為15-22% (w/w)。
圖1 郫縣豆瓣傳統釀造工藝
實驗設計
按照國標GB/T 20560-2006中規定的工藝釀造，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分析。
檢測方法
理化參數按照國標GB/T 12456-2021和GB/T 5009.235-2016進行評估。揮發性成分使用GC-MS技術檢測，設備是Agilent 5977B。37種脂肪酸使用GC-MS技術檢測甲酯化后的產物。27種有機酸使用UPLC/ESI-Q TRAP-MS/MS (Waters ACQUITY UPLC-AB 4000)檢測。
氨基代謝物（包括20種蛋白質氨基酸、9種非蛋白氨基酸和9種生物胺）使用UPLC-MS/MS (Agilent 1290-6470)進行檢測，對氨基進行特異化衍生以提高色譜分離效果和增加響應。
在MetaboAnalyst 5.0平臺上對檢測結果進行數據分析。
結果
分析發現郫縣豆瓣中鑒定出33種揮發性成分，其中醇、酯和酸和含量較高，醛、酰基、酮和吡嗪的含量較低，不同鹽度和發酵時間的豆瓣中揮發性成分的濃度差異很大（圖2a）。當鹽度是10%時，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）。當鹽度是10%和20%時，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。與之對比的是15%鹽度中保持連續上升，棕櫚酸起主要貢獻。
氨基代謝物的水平變化如圖2c，在253天發酵后，蛋白質氨基酸、非蛋白質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。我們特意關注了低鹽度（10%）的郫縣豆瓣：L-谷氨酸在發酵42天時迅速下降到344.09±3.33 mg/kg水平，隨即在發酵結束時增長到2763.75±41.68 mg/kg的高水平；L-脯氨酸一直隨著發酵時間的增長而增長；GABA的變化則是先升后降。對于不同鹽度的尸胺（一種多胺）來說，在發酵253天后10%鹽度中的濃度顯著高于15%和20%。
分析了18種有機酸的變化（圖2d），不同鹽度的郫縣豆瓣在發酵253天后均增加，其中乳酸濃度在發酵42天有顯著區別，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。
將微生物分析的結果與差異代謝物進行關聯，發現揮發性成分與Loigolactobacillus和Alkalihalobacillus均呈正相關。片球菌（Pediococcus）與氨基代謝物（蛋氨酸、谷氨酸、瓜氨酸、色胺、谷氨酰胺和亞牛磺酸）表現出顯著的正相關（p<0.01），這表明郫縣豆瓣發酵過程中片球菌可能參與了這些物質的代謝過程，并發揮至關重要的作用。
圖3 差異代謝物與微生物關聯圖
討論
在郫縣豆瓣發酵過程中，定量研究了不同類型的小分子代謝物，發現這些代謝物具有不同的變化規律，這有可能就是不同鹽度豆瓣風味差異的主要原因。10%的低鹽度會增加一些活性成分，如GABA和亞麻酸，然而也會積累尸胺。這項研究有助于我們理解鹽在郫縣豆瓣發酵過程中產生的影響，并為低鹽產品的開發提供指導性意見。
