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《食品科學(xué)》:北京聯(lián)合大學(xué)王鋒研究員等:北京豆汁風(fēng)味形成機制及其調(diào)控研究進展

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北京豆汁作為中國傳統(tǒng)發(fā)酵食品的代表之一,承載著深厚的歷史文化底蘊,從民間技藝到非遺傳承,具有不可替代的歷史文化價值。

豆汁以綠豆為原料,經(jīng)挑選除雜、泡制、磨漿、分離、發(fā)酵、熬制等工序制成。具有降低血糖、血脂和血壓,保肝、免疫調(diào)節(jié)、調(diào)節(jié)腸道菌群等活性。豆汁的氣味主要由酸類、醇類、酮類與醛類等揮發(fā)性物質(zhì)構(gòu)成,口感以乳酸主導(dǎo)的酸味為主,輔以疏水性肽段的苦味和谷氨酸的鮮味等,氣味和口感共同賦予豆汁酸餿、豆腥的風(fēng)味特征。目前豆汁市場主要集中在北京及周邊地區(qū),消費群體主要集中在40~50 歲的中老年人。消費者對豆汁酸餿回甘的標(biāo)志性風(fēng)味接受度不一致,大多數(shù)消費者難以接受,從而限制了其市場推廣。

北京聯(lián)合大學(xué)生物化學(xué)工程學(xué)院的趙晨蕊、陳琴、王鋒*等對豆汁加工過程中風(fēng)味形成的物質(zhì)基礎(chǔ)、風(fēng)味成分、風(fēng)味形成機制、發(fā)酵微生物的種類及其風(fēng)味類型進行綜述,并對影響豆汁產(chǎn)品風(fēng)味因素及調(diào)控方式進行歸納總結(jié),旨在為豆汁風(fēng)味的調(diào)控提供理論基礎(chǔ)。


1 豆汁中的發(fā)酵微生物

豆汁發(fā)酵以厚壁菌門(Firmicutes)和變形菌門(Proteobacteria)為主,以乳桿菌屬(

Lactobacillus
)(包括乳植桿菌屬(
Lactiplantibacillus
)、乳酪桿菌屬(
Lacticaseibacillus
)和粘液乳桿菌屬(
Limosilactobacillus
)等和鏈球菌屬(
Streptococcus
))為核心,協(xié)同明串珠菌(
Leuconostoc
)以及酵母菌屬(
Saccharomyces
)共同參與豆汁的發(fā)酵過程。酵母菌與乳酸菌構(gòu)建起相對穩(wěn)定的共生關(guān)系,協(xié)同發(fā)揮作用,顯著促進發(fā)酵進程,使發(fā)酵效率與質(zhì)量得以提升。

1.1 乳酸菌

乳酸菌是一類能夠通過發(fā)酵糖類產(chǎn)生乳酸的革蘭氏陽性細(xì)菌的統(tǒng)稱,廣泛存在于自然界和發(fā)酵食品中。其代表菌屬包括乳桿菌屬(植物乳植桿菌(

L. plantarum
)、嗜酸乳桿菌(
L. acidophilus
))、鏈球菌屬(嗜熱鏈球菌(
S. thermophilus
))、明串珠菌屬(腸膜明串珠菌(
L. mesenteroides
)),這些都是豆汁發(fā)酵過程中的關(guān)鍵菌屬(表1)。不少學(xué)者利用這些優(yōu)勢菌屬對豆汁進行了發(fā)酵,以調(diào)控得到更好的風(fēng)味。研究表明,不同菌屬的發(fā)酵類型以及參與風(fēng)味形成的途徑存在顯著差異。



1.1.1 乳桿菌屬

乳桿菌屬(

Lactobacillus
)是一類革蘭氏陽性乳酸菌,它具備產(chǎn)酸、降解異味以及益生等功能,在食品發(fā)酵和腸道健康調(diào)控方面發(fā)揮著主導(dǎo)作用。Gao Pengxiang等將北京14 種豆汁的樣品進行了16S rRNA擴增分析,證實乳桿菌屬、乳球菌屬、魏斯氏菌屬和鏈球菌屬為豆汁發(fā)酵過程中的優(yōu)勢菌屬,通過對21 株分離菌株進行鑒定,鑒定出發(fā)酵粘液乳桿菌(
L. fermentum
)、植物乳植桿菌(
L. plantarum
)、副干酪乳酪桿菌(
L. paracasei
)、副布氏乳桿菌(
L. parabuchneri
)和短乳桿菌(
L. brevis
)5 株植物乳植桿菌。Liang Zhiqiang等使用干酪乳酪桿菌GL8072;Xue Yuqi等使用植物乳植桿菌LP90、干酪乳酪桿菌LC89和嗜酸乳桿菌LA85;研究表明乳桿菌能將發(fā)酵綠豆乳中主要揮發(fā)性成分由1-辛烯-3-醇、己醛和己醇轉(zhuǎn)變?yōu)橐宜?、乙醇和乙酸乙酯,顯著去除豆汁中的豆腥味;除此之外,植物乳植桿菌還能水解綠豆蛋白(7S、11S亞基)生成鮮味氨基酸(谷氨酸、天冬氨酸),提升豆汁鮮味強度。乳桿菌分為同型和異型兩種代謝類型,同型發(fā)酵類型代表菌株為植物乳植桿菌,主要參與乳酸生成,維持酸性的發(fā)酵環(huán)境;異型發(fā)酵類型代表菌株為短乳桿菌,主要參與乙酸、乙醇的生成,并且協(xié)同酵母菌發(fā)揮增香作用。

1.1.2 其他乳酸菌

豆汁發(fā)酵中的鏈球菌屬(

Streptococcus
)是核心菌群之一,以嗜熱鏈球菌(
S. thermophilus
)為代表菌種。主導(dǎo)同型發(fā)酵高效產(chǎn)乳酸,快速酸化(pH值降至3.8~4.0),抑制腐敗菌生長。增強蛋白水解活性:分泌細(xì)胞壁蛋白酶,優(yōu)先切割β-伴球蛋白(7S)的疏水區(qū)段,釋放短肽(2~5 kDa),為后續(xù)氨基酸生成奠定基礎(chǔ)。乳球菌屬(
Lactococcus
)是豆汁發(fā)酵過程中次要但具有潛在功能性菌群,其代表性菌種有乳酸乳球菌(
Lactococcus lactis
)。其主要功能在于可生成中性多糖(如磷酸化葡聚糖),增加豆汁黏稠度,改善豆汁質(zhì)地。

1.2 發(fā)酵微生物間相互作用

研究表明,乳酸菌之間相互作用以及與其他微生物的互生作用關(guān)系影響發(fā)酵食品的風(fēng)味特性和最終品質(zhì)。乳酸菌在豆汁發(fā)酵過程中主導(dǎo)產(chǎn)酸(乳酸、乙酸),產(chǎn)生乙醇的能力相對較弱,而酵母菌可利用殘余糖類生成乙醇,經(jīng)酯酶催化形成乙酸乙酯(果香)、乳酸乙酯(奶油香)等酯類化合物,賦予豆汁更加濃重的果香味。陳毅堅等發(fā)現(xiàn)乳酸菌和酵母菌聯(lián)合發(fā)酵可降低乳制品中的有機酸含量,促進醇類、酯類等風(fēng)味物質(zhì)的生成,顯著提升發(fā)酵乳制品的品質(zhì)與風(fēng)味。古麗加馬力·艾薩等發(fā)現(xiàn)有酵母菌參與發(fā)酵的乳制品中己醛的含量較低,有利于改善奶中的豆腥味,這也是豆汁中主要存在的不良風(fēng)味,表明酵母菌參與發(fā)酵可能有利于醛類物質(zhì)降解,從而降低豆腥味。

2 北京豆汁風(fēng)味形成的物質(zhì)基礎(chǔ)

豆汁以綠豆為主要原料,加工形成特征風(fēng)味。綠豆中的淀粉、蛋白質(zhì)、纖維素以及酚類化合物在豆汁兒的加工過程中會被分解為葡萄糖、多肽、氨基酸等化合物,如圖1所示。這些物質(zhì)在微生物的作用下會被分解為不同風(fēng)味化合物。Huang Zhen等使用3 種植物乳植桿菌對浸泡后的綠豆進行發(fā)酵,探究發(fā)酵后的綠豆淀粉在65 ℃糊化時的凝膠特性,與對照組相比,各發(fā)酵組淀粉結(jié)晶度降低、短鏈支鏈淀粉含量增加、直鏈淀粉含量升高,導(dǎo)致吸水率均顯著提高,游離水溶性物質(zhì)減少,抗膨脹能力增強。Zhang Keke等采用濕磨法制備綠豆汁,自然發(fā)酵0、24、48、72 h和96 h,從中提取淀粉進行分析,發(fā)現(xiàn)綠豆淀粉顆粒發(fā)生了明顯的變化,表面出現(xiàn)凹坑、氣孔和通道。隨著發(fā)酵時間的延長,綠豆淀粉的粒徑、分子質(zhì)量和長鏈支鏈淀粉含量逐漸降低,而短鏈支鏈淀粉相對含量從20.57%增加到22.70%。上述研究結(jié)果均表明,在豆汁發(fā)酵過程中,短鏈支鏈淀粉含量增加、長鏈支鏈淀粉含量降低、直鏈淀粉含量升高。研究發(fā)現(xiàn)豆汁中的支鏈淀粉是豆汁黏稠感的關(guān)鍵影響因素,因此認(rèn)為豆汁在發(fā)酵過程中隨著微生物大量增殖(如乳酸菌、酵母菌),淀粉被分解為大量多糖,從而導(dǎo)致其黏度升高,隨著多糖被分解黏度又會降低,其消化率會因其短鏈支鏈淀粉含量的增加而上升。


此外,綠豆中的蛋白質(zhì)具有很好的消化特性,適宜人體食用,其約占綠豆總質(zhì)量的20.97%~31.32%,其中必需氨基酸占總氨基酸的43.5%;Chavan等對綠豆乳自然條件下發(fā)酵5 d,發(fā)現(xiàn)發(fā)酵后的綠豆粉pH值急劇下降,游離氨基酸、可溶性蛋白質(zhì)含量和蛋白質(zhì)體外消化率顯著提高。Wu Han等以綠豆乳為原料,接種植物乳植桿菌B1-6進行發(fā)酵,結(jié)果表明綠豆蛋白在發(fā)酵過程中大部分被降解,水解率在49%~64%之間;并發(fā)現(xiàn)分子質(zhì)量較大、疏水性更強的肽會發(fā)生沉降,含量降低,分子質(zhì)量較小、親水性更強肽的含量增加。蛋白質(zhì)與水的結(jié)合能力決定著其凝膠結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,蛋白質(zhì)親水能力越強,其形成的凝膠含水量越高,穩(wěn)定性越強,表明綠豆蛋白在發(fā)酵過程中的水解是影響豆汁穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素。

研究表明,在發(fā)酵過程中多酚化合物的組成與活性會發(fā)生變化,Gan Renyou等發(fā)現(xiàn)在乳酸菌發(fā)酵綠豆乳的過程中,綠豆乳中的總酚含量增加,牡荊素和異牡荊素是發(fā)酵綠豆乳中的兩種主要多酚化合物;此外,發(fā)酵豆乳中的抗氧化活性顯著增強,該結(jié)論在類似研究中也被證實。綜上,豆汁的風(fēng)味與質(zhì)構(gòu)特性主要源于綠豆成分在發(fā)酵過程中的轉(zhuǎn)化:淀粉經(jīng)微生物作用后短鏈支鏈淀粉增加,黏稠度先上升后下降;蛋白質(zhì)水解率達49%~64%,釋放親水性肽段增強穩(wěn)定性;多酚類物質(zhì)(如牡荊素)含量增加,抗氧化活性顯著提升。這些變化共同影響了豆汁的感官特性、穩(wěn)定性與生物活性,為后續(xù)調(diào)控豆汁在加工過程中的改良提供了理論依據(jù)。

3 豆汁中的風(fēng)味成分及其形成機制

3.1 豆汁中的風(fēng)味成分

北京豆汁的獨特風(fēng)味源自綠豆經(jīng)乳酸菌、酵母菌等微生物發(fā)酵產(chǎn)生的有機酸(如乳酸、乙酸)、酯類、氨基酸及揮發(fā)性物質(zhì),如表2所示,這些成分共同構(gòu)成了豆汁獨特的酸餿、豆腥氣味。盧曉丹等利用固相微萃取法提取豆汁中的氣味物質(zhì),利用氣相色譜-嗅聞-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)分離鑒別其關(guān)鍵芳香化合物,共鑒別出14 種醇類、5 種醛類、3 種酸類、2 種醚類、1 種酚類、1 種酯類;其中二甲基二硫醚、乙醇、乙酸、丙酸等物質(zhì)是豆汁風(fēng)味特征的主要來源物質(zhì)。Yi Cuiping等采用氣相色譜-離子遷移譜、電子鼻、相對氣味活性值和感官評價等方法研究了植物乳植桿菌發(fā)酵對綠豆揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的影響,發(fā)現(xiàn)未發(fā)酵綠豆的揮發(fā)性成分主要為壬醛、辛醛、丁醛等醛類物質(zhì)和乙酸乙酯等酯類物質(zhì),且豆腥味物質(zhì)(1-辛烯-3-醇、己醛和己醇)的相對含量較高。發(fā)酵綠豆的主要揮發(fā)性成分為乙酸、己酸乙酯,且豆腥味物質(zhì)的相對含量顯著降低,其中己醛的相對含量變化最大。Wang Xunda等采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀和全自動氨基酸分析儀對洛陽綠豆酸發(fā)酵過程中的揮發(fā)性成分和游離氨基酸進行了分析,結(jié)果表明,發(fā)酵綠豆酸中的風(fēng)味物質(zhì)己醛、2-己醛、己醇、1-辛烯-3-醇等含量顯著降低甚至消失;且在發(fā)酵過程中,以乙酸和乙酸己酯為代表的酸和酯的濃度增加;通過對游離氨基酸的檢測,發(fā)現(xiàn)鮮味氨基酸中谷氨酸和天冬氨酸為優(yōu)勢氨基酸。綜上,與未發(fā)酵綠豆乳相比,經(jīng)乳酸菌等微生物發(fā)酵后,豆腥味物質(zhì)含量顯著降低(尤以己醛減少最為明顯),同時代謝產(chǎn)生大量乙酸、丙酸等有機酸及乙酸己酯等酯類化合物。這一發(fā)酵過程不僅降低了不良豆腥味,而且可通過酸類物質(zhì)與酯類物質(zhì)的協(xié)同作用構(gòu)成豆汁特有的酸餿風(fēng)味特征。此外,發(fā)酵過程中鮮味氨基酸(谷氨酸、天冬氨酸)的富集進一步提升了豆汁的滋味層次。北京豆汁在發(fā)酵過程中,乳酸菌和酵母菌代謝產(chǎn)生乙酸、丙酸等有機酸帶來酸餿感,生成乙酸乙酯等酯類賦予果香,提升鮮味氨基酸含量,并且降解90%以上豆腥味醛類,形成“酸餿鮮香”風(fēng)味。



3.2 豆汁風(fēng)味的形成機制

豆汁的特征性風(fēng)味形成機制是其淀粉、蛋白質(zhì)等物質(zhì)在微生物(乳酸菌屬、酵母菌屬)作用下發(fā)生的復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)。豆汁特征風(fēng)味的形成主要基于糖代謝產(chǎn)酸、醛類降解、酯類合成、蛋白水解等多途徑的共同作用(圖2)。


3.2.1 糖代謝

綠豆具有很高的淀粉含量,而在豆汁發(fā)酵的過程中其主要微生物為乳酸菌屬,其產(chǎn)生的淀粉水解酶與綠豆經(jīng)過浸泡之后激活的內(nèi)源性

-淀粉酶將部分淀粉水解為麥芽糖、葡萄糖等可發(fā)酵糖。乳酸菌產(chǎn)酸的代謝途徑可分為糖酵解和磷酸酮醇酶途徑兩種,二者的底物與關(guān)鍵酶的種類不同。糖酵解途徑是乳酸菌產(chǎn)乳酸的關(guān)鍵途徑,葡萄糖通過多步酶促反應(yīng)轉(zhuǎn)化為丙酮酸,然后在乳酸脫氫酶的催化下,丙酮酸代謝為乳酸,基質(zhì)中乳酸增加,導(dǎo)致pH值逐漸降低,此過程可為豆汁提供柔和酸味,并與蛋白質(zhì)結(jié)合增強順滑感。大量研究表明,乳酸菌在發(fā)酵過程中可以產(chǎn)生乙酸、乙醇、丙酸以及戊酸等風(fēng)味化合物,磷酸酮醇酶途徑是乳酸菌發(fā)酵過程中產(chǎn)生風(fēng)味物質(zhì)的關(guān)鍵途徑,通過磷酸酮醇酶將葡萄糖裂解為乙酰磷酸和甘油醛-3-磷酸,最終生成乳酸(少量)、乙酸、丙酸、乙醇等風(fēng)味化合物以及CO 2 ,其中乙酸提供酸味(如豆汁的“酸餿感”),乙醇參與酯類合成(如乙酸乙酯),CO 2 則可以抑制需氧雜菌。綜上所述,在豆汁發(fā)酵中,綠豆經(jīng)浸泡激活內(nèi)源α-淀粉酶將淀粉水解為糖,供乳酸菌代謝。乳酸菌通過糖酵解產(chǎn)生乳酸,為豆汁提供柔和酸味;通過磷酸酮醇酶途徑生成乙酸、乙醇及CO 2 ,強化豆汁酸餿感,并為下一步酯類合成提供底物。通過這兩種途徑,共同實現(xiàn)豆汁兒的酸香層次與發(fā)酵穩(wěn)定。

3.2.2 醛類降解

未發(fā)酵綠豆乳中含有濃重的令人不愉快的豆腥味,研究表明,這些豆腥味主要來源于未發(fā)酵綠豆乳中的己醛、壬醛、癸醛、1-辛烯-3-醇等化合物,這些醛類化合物閾值極低(如己醛閾值4.5 μg/kg),微量存在即可產(chǎn)生強烈豆腥味?;陲L(fēng)味組學(xué)研究,發(fā)現(xiàn)在發(fā)酵過程中具有豆腥味的醛類化合物含量下降顯著。Xue Yuqi等采用頂空固相微萃取從發(fā)酵的綠豆乳中提取揮發(fā)性化合物,發(fā)現(xiàn)植物乳植桿菌LP90在發(fā)酵24 h后,香豆醛醇類物質(zhì)的去除率達92.57%。此外,Xue Yuqi等研究分析了乳酸菌發(fā)酵過程中蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)變化對其與風(fēng)味物質(zhì)相互作用的影響,結(jié)果表明,在乳酸菌發(fā)酵過程中,綠豆蛋白的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,表現(xiàn)為7S和11S亞基蛋白的含量減少,—SH或者—S—S—含量顯著增加,這使綠豆蛋白與豆腥味物質(zhì)的結(jié)合能力減弱,從而導(dǎo)致醛醇類物質(zhì)在發(fā)酵過程中更容易被去除。Ren Dirong、Sun Zhiwei、Yi Cuiping、Wang Xunda等的研究中均發(fā)現(xiàn)類似的結(jié)果。豆汁發(fā)酵過程中,醛類物質(zhì)(如己醛、壬醛)的降解主要通過乳酸菌的酶催化反應(yīng)完成。研究表明,氧化還原酶是微生物代謝風(fēng)味醛類化合物的主要酶系,豆汁中的醛類化合物在不同的氧化還原酶的作用下,可分解為乙酸、乙醇等不同的風(fēng)味物質(zhì),同時降低豆腥味。如前所述,在發(fā)酵過程中會產(chǎn)生大量的乳酸,導(dǎo)致整個發(fā)酵體系pH值降低,酸性環(huán)境下能夠激活酶的活性,并且促使醛類質(zhì)子化(

R
—CHO→
R
—CHOH+),增強其反應(yīng)性,然后在醛脫氫酶的作用下催化醛類(如己醛)氧化為羧酸(如己酸);或者在醇脫氫酶的作用下將醛類(如己醛)還原為醇(己醇),改善風(fēng)味。綜上表明,乳酸菌可通過兩種途徑降低異味:一是在酸性環(huán)境下,特定酶類將醛類轉(zhuǎn)化為羧酸或醇類,去除率可超過90%;二是發(fā)酵改變綠豆蛋白結(jié)構(gòu),減少其與醛類結(jié)合,促進其釋放降解。

3.2.3 酯類合成

酯類化合物具有明顯的果香味,是豆汁中不可缺少的風(fēng)味化合物。有研究報道,酯類化合物在豆汁發(fā)酵前后均被檢測到。淀粉、蛋白質(zhì)、醛類等物質(zhì)在分解之后,會產(chǎn)生乙酸、甲酸、乙醇等化合物,為發(fā)生酯化反應(yīng)提供底物以及適宜的反應(yīng)環(huán)境。Yi Cuiping等對發(fā)酵豆汁中的酯類化合物進行測定,酯類化合物含量是未發(fā)酵豆汁的3 倍,尤其是乙酸乙酯、2-羥基丙酸乙酯分別是未發(fā)酵的6、10 倍,這兩種化合物也是風(fēng)味形成的關(guān)鍵化合物,主要通過乳酸菌代謝生成的酸與酵母發(fā)酵生成的乙醇在酯酶催化下發(fā)生酯化反應(yīng)形成。

3.2.4 蛋白水解

氨基酸是最常見的風(fēng)味前體和呈味化合物,Xue Yuqi等在發(fā)酵綠豆乳中發(fā)現(xiàn)氨基酸總量顯著增加,表明蛋白質(zhì)發(fā)生水解并形成小分子肽段,這些小肽進一步降解生成游離氨基酸;在未發(fā)酵綠豆乳與不同植物乳植桿菌發(fā)酵綠豆乳中鑒定出19 種氨基酸差異代謝物,約占被鑒定出關(guān)鍵差異代謝產(chǎn)物的30.6%,其中包括絲氨酸、

N
-丙二酰絲氨酸、谷氨酸、
L
-天冬氨酸和蘇氨酸,這些代謝氨基酸為豆汁產(chǎn)生鮮味提供重要物質(zhì)基礎(chǔ)。多項研究表明,天冬氨酸、蘇氨酸、絲氨酸、谷氨酸、甘氨酸和丙氨酸通常與食品的新鮮味和甜味呈正相關(guān)。豆汁中蛋白質(zhì)的水解是乳酸菌蛋白酶系統(tǒng)(內(nèi)切酶、外切酶)在酸性環(huán)境下的多級反應(yīng)過程,大分子綠豆蛋白在蛋白內(nèi)切酶的作用下分解為小分子多肽,小分子多肽在蛋白外切酶作用下形成游離氨基酸。此過程不僅釋放鮮味、甜味氨基酸(如谷氨酸和天冬氨酸),還通過降解豆腥味結(jié)合蛋白促進異味去除,最終形成“酸餿鮮香”的感官特征。

豆汁發(fā)酵通過乳酸菌主導(dǎo)的糖代謝、醛類降解、酯類合成及蛋白水解協(xié)同作用,塑造其獨特風(fēng)味。綠豆浸泡激活內(nèi)源性

-淀粉酶,將淀粉水解為可發(fā)酵糖,乳酸菌通過糖酵解途徑(產(chǎn)乳酸,賦予柔和酸味)和磷酸酮醇酶途徑(產(chǎn)乙酸、乙醇及CO 2 )代謝,其中乙酸能夠強化“酸餿感”,乙醇為酯類前體,CO 2 能夠抑制雜菌。未發(fā)酵豆乳中的低閾值醛類(如己醛、壬醛)及1-辛烯-3-醇引發(fā)豆腥味,乳酸菌在酸性環(huán)境下通過氧化還原酶將醛類轉(zhuǎn)化為羧酸或醇類(去除率超90%),同時發(fā)酵促使綠豆蛋白(7S、11S亞基)解聚,削弱其與醛類的結(jié)合能力,加速異味降解。乳酸菌代謝產(chǎn)生的酸與醇類化合物經(jīng)酯酶催化生成大量酯類(如乙酸乙酯),賦予果香。此外,乳酸菌蛋白酶系統(tǒng)水解綠豆蛋白釋放鮮味氨基酸(如谷氨酸、天冬氨酸),增強鮮甜味并破壞豆腥味物質(zhì)結(jié)合位點。上述各個過程相互關(guān)聯(lián):糖代謝提供底物與酸性環(huán)境,醛類降解消除異味,酯類豐富香氣,蛋白水解貢獻鮮味,最終形成豆汁的復(fù)合風(fēng)味,并通過CO 2 與低pH值環(huán)境維持發(fā)酵穩(wěn)定。

4 改良豆汁風(fēng)味的調(diào)控措施

4.1 控制關(guān)鍵加工技術(shù)

傳統(tǒng)豆汁加工工藝主要涉及泡豆、磨漿、沉淀、發(fā)酵和熬制等工序。綠豆浸泡時間和溫度不當(dāng)會影響豆汁的風(fēng)味。浸泡時間過長可能導(dǎo)致綠豆過度吸水,微生物滋生,增強酸餿味;浸泡時間過短則可能使綠豆不能充分吸水,影響后續(xù)蛋白質(zhì)的消化率以及生化特性等,會導(dǎo)致豆汁口感不佳。除此之外,煮漿過程中的溫度和時間對豆汁風(fēng)味也至關(guān)重要。溫度不夠或時間過短,可能無法完全破壞綠豆中的抗?fàn)I養(yǎng)因子,同時也會影響豆汁的風(fēng)味形成;溫度過高或時間過長則可能導(dǎo)致蛋白質(zhì)過度變性,使豆汁產(chǎn)生焦糊味。因此,在浸泡綠豆時實施精準(zhǔn)控時控溫,在不同的季節(jié)應(yīng)設(shè)置不同的浸泡條件,以更好地激活綠豆中內(nèi)源酶的活性,提升糖化效率;煮漿過程中,設(shè)置不同的煮漿溫度,使蛋白質(zhì)適度變性,以免產(chǎn)生焦糊味。

4.2 優(yōu)化發(fā)酵微生物群

豆汁的發(fā)酵依賴于多種微生物,包括乳酸菌(如乳酸鏈球菌)和酵母菌等。這些微生物通過代謝產(chǎn)生有機酸、醇類和酯類等風(fēng)味物質(zhì)。不同菌種的組合和比例會導(dǎo)致風(fēng)味的差異。從表1可以看出,乳桿菌屬是豆汁產(chǎn)生風(fēng)味最關(guān)鍵的菌屬,其不僅參與了乳酸的合成,還參與大量風(fēng)味性物質(zhì)的合成,例如乙酸、乙醇等。而鏈球菌屬和乳酸菌屬則主要參與乳酸的合成。因此,得選具有優(yōu)良發(fā)酵性能的微生物菌株,對于提高豆汁的風(fēng)味品質(zhì)十分重要,研究人員可通過誘變育種、基因工程等手段選育出分解醛類化合物和風(fēng)味物質(zhì)生成能力更強的菌株調(diào)控風(fēng)味。此外,不同菌株之間的配比,發(fā)酵條件也是影響豆汁發(fā)酵的關(guān)鍵因素,優(yōu)化菌株配比與發(fā)酵條件、充分發(fā)揮不同乳酸菌、酵母菌的優(yōu)勢,是提升豆汁發(fā)酵的品質(zhì)關(guān)鍵。

4.3 應(yīng)用食品添加劑

通過應(yīng)用食品添加劑等措施實現(xiàn)豆汁風(fēng)味優(yōu)化,精準(zhǔn)調(diào)控豆汁風(fēng)味并解決傳統(tǒng)工藝中的缺陷(如酸餿味過重、豆腥味、焦糊味等)。因為豆汁發(fā)酵過程中主要的代謝產(chǎn)物是乳酸,可能導(dǎo)致豆汁口感過酸,可添加檸檬酸鈉、乳酸鈣等酸味調(diào)節(jié)劑緩沖豆汁過分酸味。其次可以添加增稠穩(wěn)定劑,例如黃原膠、果膠等,提升黏稠度,形成凝膠網(wǎng)絡(luò),并且減少酯類揮發(fā),延長香氣留存時間。由于豆汁中存在大量淀粉、蛋白質(zhì)等化合物,可能無法直接被微生物利用,對此可添加一些酶制劑,例如

-淀粉酶、風(fēng)味蛋白酶等,不僅能夠去除豆汁中的豆腥味物質(zhì),還能為后續(xù)發(fā)酵過程提供前體物質(zhì)。

改良豆汁風(fēng)味的調(diào)控措施如圖3所示。


5 結(jié) 語

北京豆汁作為中國傳統(tǒng)發(fā)酵食品的代表,其獨特的風(fēng)味特征——“酸餿香”與“豆腥味”的形成機制及調(diào)控研究近年來取得了重要進展。研究表明,豆汁的風(fēng)味主要源于綠豆在微生物發(fā)酵過程中淀粉、蛋白質(zhì)及多酚等成分的代謝轉(zhuǎn)化,涉及糖代謝、醛類降解、酯類合成和蛋白水解等多條途徑;乳酸菌(如植物乳植桿菌、干酪乳酪桿菌)和酵母菌的協(xié)同作用主導(dǎo)了這一過程,代謝轉(zhuǎn)化的多途徑共同豐富了產(chǎn)品滋味層次;本文總結(jié)了40余種豆汁中的風(fēng)味化合物,主要包括醛類、酸類以及酯類化合物。這些發(fā)現(xiàn)不僅揭示了豆汁風(fēng)味的物質(zhì)基礎(chǔ),也為精準(zhǔn)調(diào)控提供了理論依據(jù)。在產(chǎn)業(yè)應(yīng)用方面,研究通過優(yōu)化傳統(tǒng)工藝(如精準(zhǔn)控制浸泡、發(fā)酵條件)和得選高效菌株,顯著提升了豆汁的風(fēng)味穩(wěn)定性與市場接受度;同時,酶制劑和食品添加劑的應(yīng)用,進一步解決了酸度過高、豆腥味殘留等問題;此外,基因工程與智能化生產(chǎn)技術(shù)的引入,為豆汁風(fēng)味的定向改良和標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)開辟了新路徑。這些成果不僅為豆汁產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定了堅實基礎(chǔ),也為其他傳統(tǒng)發(fā)酵食品的創(chuàng)新研究提供了寶貴經(jīng)驗。

未來研究將重點聚焦以下方向:1)深入解析豆汁風(fēng)味的分子作用機制,揭示其關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)形成的生化途徑;2)開發(fā)高效、綠色的風(fēng)味調(diào)控技術(shù),實現(xiàn)風(fēng)味的精準(zhǔn)設(shè)計與改良;3)創(chuàng)新性融合現(xiàn)代生物技術(shù)與傳統(tǒng)工藝,構(gòu)建智能化生產(chǎn)體系。通過以上突破,以推動豆汁產(chǎn)品實現(xiàn)三大轉(zhuǎn)變:從地域性小吃向標(biāo)準(zhǔn)化商品轉(zhuǎn)變;從傳統(tǒng)食品向現(xiàn)代化產(chǎn)品轉(zhuǎn)變;從本土特色向國際化品牌轉(zhuǎn)變。這一轉(zhuǎn)型升級不僅能使傳統(tǒng)豆汁在保留獨特文化底蘊的基礎(chǔ)上煥發(fā)新生,更能為全球發(fā)酵食品產(chǎn)業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新和品質(zhì)提升提供中國方案,展現(xiàn)中國傳統(tǒng)食品現(xiàn)代化的創(chuàng)新智慧。

引文格式:

趙晨蕊, 陳琴, 馬璇, 等. 北京豆汁風(fēng)味形成機制及其調(diào)控研究進展[J]. 食品科學(xué), 2025, 46(18): 440-447. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250409-078.

ZHAO Chenrui, CHEN Qin, MA Xuan, et al. Research progress on the formation mechanism and regulation of the flavor of Beijing Douzhi[J]. Food Science, 2025, 46(18): 440-447. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250409-078.

實習(xí)編輯:甘冬娜;責(zé)任編輯:張睿梅。點擊下方閱讀原文即可查看全文。圖片來源于文章原文及攝圖網(wǎng)



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