客户文章丨Food Chem含盐量对郫县豆瓣发酵的影响

郫县豆瓣历史悠久，深受我国和东南亚各国消费者的青睐，是人们生活中必不可少的调味品和副食品。豆瓣酱生产过程中通常采用高浓度食盐以保证产品质量，但是中国人均食盐摄入往往超过健康标准两倍以上，导致钠摄入过多，而这是引起高血压、以及中风和冠心病等心脑血管疾病的主要危险因素之一。因此，研究盐度在豆瓣酱发酵过程中的作用具有重要的意义，可为实现豆瓣低盐发酵奠定理论基础。四川农业大学张小平团队和四川省农业科学院农产品加工所李治华团队合作，于2024年3月在Food Chemistry期刊上发表题为“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”的研究论文，发现盐度会影响理化参数、挥发性成分、脂肪酸、氨基代谢物、有机酸和微生物组成的变化，并且它们的动态模式各不相同。原文链接：https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2024.139052，我公司参与了该研究中氨基代谢物的定量检测工作。

郫县豆瓣（PXDB）是中国顶尖调味料之一，是四川省成都市郫都区（旧称郫县）的特产，是川味食谱中常用的调味佳品，有“川菜之魂”之称。其制作技艺列第二批国家级非物质文化遗产名录，主要分为三个阶段（图1）：1）制作“甜瓣子”：蚕豆经过脱壳后浸泡在温水中，跟小麦粉混合并接种米曲霉，最后跟食盐混合在自然条件下发酵2~3个月；2）制作“辣椒胚”：将新鲜的红辣椒切碎后跟食盐混合在自然条件下发酵3个月；3）制作“郫县豆瓣”：辣椒胚和甜豆瓣一起入缸拌合，经过翻、晒、露等过程，跟食盐混合在自然条件下发酵不少于3个月。最终成品郫县豆瓣中的盐含量为15-22% (w/w)。

图1 郫县豆瓣传统酿造工艺

实验设计

按照国标GB/T 20560-2006中规定的工艺酿造，在辣椒胚和甜豆瓣混合这一步控制加入的食盐量，以调整最终成品中的含盐量。按第0、7、14、28、42、72、110、173和253天的间隔取样用于理化参数分析和微生物组成分析。按第0、42和253天的间隔取样用于代谢组学分析。

检测方法

理化参数按照国标GB/T 12456-2021和GB/T 5009.235-2016进行评估。挥发性成分使用GC-MS技术检测，设备是Agilent 5977B。37种脂肪酸使用GC-MS技术检测甲酯化后的产物。27种有机酸使用UPLC/ESI-Q TRAP-MS/MS (Waters ACQUITY UPLC-AB 4000)检测。

氨基代谢物（包括20种蛋白质氨基酸、9种非蛋白氨基酸和9种生物胺）使用UPLC-MS/MS (Agilent 1290-6470)进行检测，对氨基进行特异化衍生以提高色谱分离效果和增加响应。

在MetaboAnalyst 5.0平台上对检测结果进行数据分析。

结果

分析发现郫县豆瓣中鉴定出33种挥发性成分，其中醇、酯和酸和含量较高，醛、酰基、酮和吡嗪的含量较低，不同盐度和发酵时间的豆瓣中挥发性成分的浓度差异很大（图2a）。当盐度是10%时，一开始（0-42天）醇和酯的含量下降，在成熟过程（42-253天）上升。与之对比的是15%和20%盐度中的醇和酯是先升后降。

图2 郫县豆瓣中各种成分的变化

在郫县豆瓣中检测到7种脂肪酸，包括4种饱和脂肪酸（月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸和硬脂酸）和三种不饱和脂肪酸（油酸、亚油酸和亚麻酸），丰度最高的脂肪酸是亚油酸、棕榈酸和亚麻酸（图2b）。当盐度是10%和20%时，一开始（0-42天）饱和脂肪酸的含量上升，随后在成熟过程（42-253天）下降。与之对比的是15%盐度中保持连续上升，棕榈酸起主要贡献。

氨基代谢物的水平变化如图2c，在253天发酵后，蛋白质氨基酸、非蛋白质氨基酸和生物胺的水平在15%盐度的郫县豆瓣中最高，L-亮氨酸的含量在不同盐度的郫县豆瓣中均升高。我们特意关注了低盐度（10%）的郫县豆瓣：L-谷氨酸在发酵42天时迅速下降到344.09±3.33 mg/kg水平，随即在发酵结束时增长到2763.75±41.68 mg/kg的高水平；L-脯氨酸一直随着发酵时间的增长而增长；GABA的变化则是先升后降。对于不同盐度的尸胺（一种多胺）来说，在发酵253天后10%盐度中的浓度显著高于15%和20%。

分析了18种有机酸的变化（图2d），不同盐度的郫县豆瓣在发酵253天后均增加，其中乳酸浓度在发酵42天有显著区别，浓度从高到低分别14839.78±154.61 mg/kg（10%盐度）、8419.16±62.96 mg/kg（15%盐度）和7484.16±12.12 mg/kg（20%盐度）。而柠檬酸的组间变化则与之相反。

将微生物分析的结果与差异代谢物进行关联，发现挥发性成分与Loigolactobacillus和Alkalihalobacillus均呈正相关。片球菌（Pediococcus）与氨基代谢物（蛋氨酸、谷氨酸、瓜氨酸、色胺、谷氨酰胺和亚牛磺酸）表现出显著的正相关（p<0.01），这表明郫县豆瓣发酵过程中片球菌可能参与了这些物质的代谢过程，并发挥至关重要的作用。

图3 差异代谢物与微生物关联图

讨论

在郫县豆瓣发酵过程中，定量研究了不同类型的小分子代谢物，发现这些代谢物具有不同的变化规律，这有可能就是不同盐度豆瓣风味差异的主要原因。10%的低盐度会增加一些活性成分，如GABA和亚麻酸，然而也会积累尸胺。这项研究有助于我们理解盐在郫县豆瓣发酵过程中产生的影响，并为低盐产品的开发提供指导性意见。