北京
豆瓣醬是中國傳統的發酵豆制品，以蠶豆、辣椒為原料，再以小麥粉、食鹽等作為輔料經制曲、發酵、后熟等工藝加工而成。豆瓣醬可分為傳統豆瓣和紅油豆瓣，傳統的豆瓣發酵時間長、香味濃郁、形態黏稠，色澤為紅褐色，在發酵過程中不添加油脂；而紅油豆瓣發酵周期短，除發酵的豆瓣外還額外添加植物油、香辛料及防腐劑等，因此其紅潤油亮、水分含量高，與傳統豆瓣相比形態稀薄。
重慶工商大學食品科學與工程學院的屠大偉、劉文俊*和重慶萬標檢測技術有限公司的馬宏能等以9 種不同 廠家生產的豆瓣醬 為研究對象，采用理化分析、頂空固相微萃取-氣相色譜-質譜（HS-SPME-GCMS）、高通量測序等方法對川渝地區豆瓣醬的水分、食鹽、總酸、氨基酸態氮、揮發性成分、細菌群落結構等進行分析，結合氣味活度值（OAV）和正交偏最小二乘判別分析（OPLS-DA）探究豆瓣中特征揮發性風味物質和優勢細菌群落之間的相關性，以期為川渝地區豆瓣醬的生產提供技術依據。
01
理化指標分析
食鹽是釀造醬類重要的原料，不僅能在發酵過程中保證豆瓣醬的安全發酵，還能起到防腐的作用。由圖1a可知， 9 種豆瓣醬（重慶市（記為S1～S6）和四川省（記為S7～S9））的食鹽 質量分數在12.49%～16.90%之間，其中S6的食鹽質量分數最高，為16.90%，S2最低（12.49%），S1和S2之間無顯著差異，其余樣品之間均存在顯著差異（
P＜0.05）。
水分含量過高時容易引起微生物的繁殖生長。由圖1b可知，9 種豆瓣醬水分質量分數在54.33%～70.46%之間，S6與其他樣品之間有顯著差異（
P＜0.05），S1、S4和S5樣品之間的水分質量分數沒有顯著差異，S2和S7樣品之間無顯著差異，S2、S3和S8樣品之間無顯著差異。
總酸是衡量食品酸度的指標，也是評價豆瓣質量的重要指標。由圖1c可知，不同豆瓣醬產品的總酸質量分數在0.44%～1.46%之間，均有顯著差異（P＜0.05），其中，S6的總酸質量分數最低（0.44%），S7次之（0.66%），S4的總酸質量分數（1.46%）顯著高于其他組。有研究表明，在豆瓣醬發酵過程中乳酸菌等微生物利用醬醅中的碳水化合物生成有機酸，分解蛋白質生成氨基酸，因此，隨著發酵時間的延長，總酸含量增加。但過高的總酸含量會使得產品的酸味過重，產品中的微生物菌群也容易失衡，進而導致產品質量不達標。
氨基酸態氮體現了豆瓣醬中氨基酸及多肽小分子的總體水平，由微生物分解蛋白質而獲得，可以反映豆瓣醬的發酵程度，因此也是評價豆瓣醬質量的重要指標。如圖1d所示，不同豆瓣醬產品的氨基酸態氮質量分數在0.17%～0.41%之間，其中S4樣品中的氨基酸態氮質量分數（0.41%）顯著高于其他樣品（
P＜0.05）。說明S4樣品的品質高于其他組。本研究中豆瓣醬的氨基酸態氮含量明顯低于Jiang Li等研究的郫縣豆瓣醬，這與其發酵時長較短有關。
02
揮發性成分分析
2.1 揮發性化合物組成分析
如圖2a所示，9 種豆瓣醬共檢出74 種揮發性風味物質，包括醇類（12 種）、醛類（11 種）、酮類（5 種）、酯類（25 種）、烯烴類（13 種）、其他類（8 種）。其中S5的化合物種類最多（40 種），S4次之（38 種），S6的化合物種類最少（27 種），表明9 種豆瓣醬產品揮發性風味較為豐富。如圖2b所示，S4檢測到的風味物質含量最多（29.61 mg/kg），S1的風味物質含量最少（4.94 mg/kg）。S1、S4、S6、S7和S8樣品中醇類物質含量最高，分別為2.53、20.75、3.15、9.15、12.91 mg/kg；S2、S3、S5、S9樣品中酯類物質含量最高，分別為2.28、10.44、5.60、10.93 mg/kg，說明醇類和酯類是川渝地區豆瓣醬產品中主要的風味物質。
為了進一步分析不同豆瓣醬產品中揮發性風味物質含量差異，對豆瓣醬產品進行熱圖聚類分析。如圖3所示，9 個豆瓣醬產品中，S5和S7分別單獨為一類，S8和S4聚為一類，S3和S9聚為一類，S1、S2和S6聚為一類。總體來看，S4、S5、S7、S8、S9的揮發性風味物質含量高于S1、S2和S6。其中，S1中芳樟醇、
L-(-)-乳酸乙酯、(+)-檸檬烯、乙酸芳樟酯、月桂烯和(
Z)-石竹烯含量較高；S2中乙酸乙酯、山梨酸乙酯、水楊酸甲酯、乙酸甲酯和3-甲基-2-戊酮含量較高；苯甲酸乙酯、苯甲酸甲酯、苯甲酸異戊酯等7 種物質在S3和S9樣品中占比均較高；乙醇、苯乙醇、月桂酸乙酯和十四酸乙酯等17 種物質在S4和S8中占比較多；S5樣品中含量較高的有乙酸乙酯、月桂酸乙酯、十四酸甲酯等25 種物質；S6樣品中含量較高的有乙酸丁香酚酯、4-異丙苯甲醛、苯乙烯等6 種物質；S7樣品中含量較高的有2-甲基丁酸、異丁醛、莰烯等14 種物質。
醇類是豆瓣醬中具有特征風味的一類重要化合物，是酯化反應的重要前體物質，具有令人愉快的香甜味，可以被氧化成醛類和酸類。苯乙醇和乙醇是豆瓣醬中含量最高的2 種醇類物質，這與羅靜等研究郫縣豆瓣醬后發酵時期揮發性呈香物質的結果一致。
酯類也是豆瓣醬中重要的一類化合物，主要由醇類和酸類的酯化反應生成，具有令人愉快的香甜味，同時還可以掩蓋游離脂肪酸帶來的不愉快氣味。乙酸乙酯、月桂酸乙酯和苯甲酸乙酯是豆瓣醬中含量最高的酯類，乙酸乙酯為豆瓣醬提供了香甜味和芳香味，由于月桂酸乙酯是大分子酯類物質，可以為豆瓣醬提供略帶油脂味的花香和果香味。
醛類物質中苯甲醛和苯乙醛的含量較高，是發酵豆制品中常見的2 種醛類，苯甲醛在豆瓣中呈現類似醬油的咸香和醬香味，苯乙醛呈現花香和蜂蜜香味。川渝地區豆瓣醬中的酚類物質僅檢測到4-乙基愈創木酚和4-乙基苯酚，這與曾雪晴測定發酵90 d豆瓣醬中酚類物質的結果基本相同。
2.2 豆瓣醬的特征香氣分析
揮發性化合物對豆瓣醬的香氣是否有顯著貢獻取決于其濃度及其氣味閾值，因此采用OAV評估揮發性化合物對豆瓣醬香氣的貢獻。一般來說，OAV≥1的化合物被認為是關鍵的芳香化合物，對樣品香氣具有貢獻作用，且OAV與香氣貢獻程度呈正比。本研究在川渝地區豆瓣醬中發現32 種OAV≥1的關鍵香氣物質，結果如表2所示，這些物質賦予了豆瓣醬特殊的香氣。
選取至少在5 個樣品中檢出且OAV＞10的揮發性物質為川渝地區豆瓣醬的特征揮發性化合物，共篩選出12 種，包括異戊醇、芳樟醇、苯乙醇、異戊醛、2-甲基丁醛、苯乙醛、苯乙酸乙酯、月桂酸甲酯、月桂酸乙酯、異戊酸、4-乙基苯酚和4-乙基愈創木酚，這些物質為豆瓣醬提供了花香、果香、麥芽香、醬香及煙熏味。苯乙醛在所有樣品中均存在，其OAV較大，對豆瓣醬香氣貢獻也較大，賦予豆瓣醬花香和果香味，這與鮑奕達等和黃湛的研究結果一致。芳樟醇和苯乙醇是川渝地區豆瓣醬中含量較高且OAV較大的物質，芳樟醇具有甜嫩新鮮的花香；苯乙醇有明顯的甜香味及玫瑰香，并且有研究表明苯乙醇與蠶豆醅有密切的關系。芳樟醇是辣椒中典型的特征物質，因此推測豆瓣醬中的芳樟醇主要來源于辣椒。4-乙基愈創木酚和4-乙基苯酚是由原料中的糖類、木質素等經霉菌、酵母等微生物發酵產生，是發酵豆制品的重要特征風味物質。4-乙基愈創木酚呈醬香味、煙熏味。黃湛研究發現4-乙基愈創木酚是一級郫縣豆瓣的特征風味物質，而本研究中4-乙基愈創木酚的含量相對較少，這可能是與豆瓣醬發酵時間較短有關；另外，苯乙醛、苯乙醇、芳樟醇和4-乙基愈創木酚是一級郫縣豆瓣的特征風味物質，這與本研究的結果一致。
2.3 多元統計分析
為了更直觀地篩選關鍵揮發性化合物，以檢出的74 種化合物為自變量，建立OPLS-DA模型。如圖4a所示，川渝地區的豆瓣醬可以很好地區分，S1、S2和S6距離較近，S7與S1、S2和S6位于第1象限；S5和S8距離較近，且與S4共同位于第2象限；S3和S9雖位于第4象限，但距離S1、S2和S6較近。在揮發性化合物模型中，
R2=0.995、
R
y2=0.97、
Q2＝0.936，均大于0.5，說明模型可預測度較好。經過200 次置換得到模型的交叉驗證結果，如圖4b所示，
Q2的回歸線與y軸交于負半軸上，說明模型有效，沒有過擬合，可以用OPLS-DA模型反映風味物質。
通過OPLS-DA模型可以獲得每個化合物的變量投影重要性（VIP）值。VIP值越大，說明該化合物對區分群體的貢獻越大。如圖4c所示，VIP值＞1的揮發性化合物共有29 種，其中酯類化合物10 種、醛類化合物6 種，4-乙基苯酚的VIP值最大，為1.26。
1以OAV＞1且VIP值＞1為條件，將篩選出的揮發性化合物作為川渝地區豆瓣醬關鍵揮發性化合物，共有11 種，包括芳樟醇、異戊醛、苯甲醛、水楊酸甲酯、異戊酸、4-乙基苯酚、4-乙基愈創木酚、癸醛、乙酸乙酯、乙酸芳樟酯和(+)-檸檬烯。
3
微生物群落分析
3.1
多樣性分析
3.2 細菌群落物種組成
由圖6a可知，門水平上川渝地區的9 種豆瓣醬共有9 種菌門，其中厚壁菌門（Firmicutes）、變形菌門（Proteobacteria）和藍藻門（Cyanobacteria）占主導地位（相對豐度＞1%），這與楊帆等的研究結果一致。S1、S4、S6和S8樣品中厚壁菌門的相對豐度最高，S7和S9樣品中變形菌門的相對豐度最高，S2、S3和S5樣品中藍藻門的相對豐度最高。
由圖6b可知，屬水平上川渝地區的9 種豆瓣醬共鑒定出28 種菌屬，每個樣品的菌屬相對豐度差異較大，其中S3和S5樣品的藍藻門占比較高，因此在屬水平上有很多未被分類和其他菌屬。在S1和S4樣品中芽孢桿菌屬（
Bacillus）為主要優勢菌屬，相對豐度分別為61.79%和75.27%；S2中除未被分類和其他的菌屬外，假單胞菌屬（
Pseudomonas）為主要優勢菌屬，其相對豐度為23.01%；S6中葡萄球菌屬（
Staphylococcus，10.58%）、海洋芽孢桿菌屬（
Oceanobacillus，17.05%）和乳桿菌屬（
Lactobacillus，14.23%）相對豐度相差不大；S7中腸桿菌屬（
Enterobacter）的相對豐度最高，為36.30%，葡萄球菌屬（
Staphylococcus）和芽孢桿菌屬（
Bacillus）次之，相對豐度分別為18.39%和14.51%；S8中葡萄球菌屬（
Staphylococcus，42.88%）的相對豐度最高，芽孢桿菌屬（
Bacillus，24.19%）次之；S9中腸桿菌屬（
Enterobacter，33.60%）相對豐度最高，芽孢桿菌屬（
Bacillus，14.29%）次之。豆瓣在發酵過程中，采用“日曬夜露”的自然開放式環境發酵，自然環境中的細菌會大量進入，因此不同的環境和氣候條件下發酵豆瓣的細菌菌群結構相差較大。前期的研究也表明，芽孢桿菌是豆瓣發酵過程中各階段的優勢菌群。
4
豆瓣醬中微生物與理化指標和揮發性化合物之間的相關性分析
為探究豆瓣醬中細菌群落與理化指標、揮發性風味物質的相關性，利用檢測出的理化指標結果及通過OPLS-DA及OAV方法篩選出的關鍵揮發性化合物，結合屬水平的細菌群落相對豐度進行Spearman分析，結果如圖7所示。川渝地區不同豆瓣醬中的優勢菌屬與其品質指標存在較為復雜的相關性。食鹽含量、水分含量與葡萄球菌屬（
Staphylococcus）呈極顯著正相關（
P＜0.01）；而總酸含量、氨基酸態氮含量與海洋芽孢桿菌屬（
Oceanobacillus）呈高度顯著負相關（
P＜0.001），與芽孢桿菌屬（
Bacillus）呈顯著正相關（
P＜0.001、
P＜0.05）。特征風味物質中，芳樟醇與芽孢桿菌屬（
Bacillus）呈極顯著正相關（
P＜0.01），異戊酸、4-乙基苯酚、4-乙基愈創木酚與葡萄球菌屬（
Staphylococcus）呈顯著正相關（
P＜0.001、
P＜0.01），4-乙基愈創木酚與假單胞菌屬（
Pseudomonas）呈極顯著負相關（
P＜0.01）。本研究中芽孢桿菌屬（
Bacillus）和葡萄球菌屬（
Staphylococcus）與多種特征風味物質呈顯著正相關，與風味形成關系密切。
結論
本實驗以川渝地區9 種豆瓣醬為研究對象，分析其理化特性、揮發性風味物質和細菌群落，對豆瓣醬的品質、風味和微生物結構進行評價。結果顯示，9 種豆瓣醬的食鹽質量分數在12.49%～16.90%之間，水分質量分數在54.33%～70.46%之間，S4樣品中的總酸及氨基酸態氮質量分數明顯高于其他豆瓣醬。采用HS-SPME-GC-MS檢測出74 種揮發性風味物質，其中醇類和酯類是川渝地區豆瓣醬的主要風味物質，異戊醇、芳樟醇、苯乙醇、異戊醛、2-甲基丁醛、苯乙醛、苯乙酸乙酯、月桂酸甲酯、月桂酸乙酯、異戊酸、4-乙基苯酚和4-乙基愈創木酚是川渝地區豆瓣產品的特征風味物質，為豆瓣產品提供了花香、果香、麥芽香、醬香及煙熏味。9 種豆瓣醬的細菌菌群結構存在差異，優勢菌屬包括芽孢桿菌屬、假單胞菌屬、葡萄球菌屬、海洋芽孢桿菌屬、乳桿菌屬和腸桿菌屬。通過Spearman分析發現，理化指標和特征風味物質與優勢菌屬的代謝活動有關，在調控豆瓣醬的發酵過程時，適當增加芽孢桿菌屬（
Bacillus）和葡萄球菌屬（
Staphylococcus）的相對豐度將有助于豆瓣醬風味的改善。因此，進一步的研究可以基于高通量測序技術、宏基因組學及優勢菌屬的純培養等，揭示川渝地區豆瓣醬加工工藝與其品質直接的內在規律，為其工藝優化和品質提升奠定基礎。
作者簡介
第一作者：
屠大偉 正高級工程師
重慶工商大學食品科學與工程學院 教師
國家“三新”食品行政許可評審專家、重慶市食品安全地方標準專業委員會委員、重慶市分析測試學會副理事長、重慶市調味品協會監事、重慶市調味品標準化專業技術委員會主任委員、重慶市檢驗檢測機構資質認定主任評審員。先后在重慶市計量質量檢測研究院、重慶市食品藥品檢驗檢測研究院等單位工作，并承擔全國食品生產許可證注冊審查員、全國食品相關產品生產許可證審查員、西南大學兼職碩士導師等社會職務。現主要從事食品檢測和分析等方面的教學與科研工作，在食品檢測和分析等方面積累了豐富的專業知識、實踐經驗。先后主持或參與多項國家或省部級科研項目6項。同時，在食品安全標準制定方面也做了大量工作，近些年共完成20余項標準的制修訂。在《Food Analytical Methods》《European Food Research and Technology》《食品科學》等國內外各級刊物發表科研論文20余篇。
本文《川渝地區豆瓣的常規理化和揮發性風味物質及細菌群落分析》來源于《食品科學》2025年46卷03期，作者：屠大偉，馬宏能，李佳，康峻菡，劉文俊。DOI：10.7506/spkx1002-6630-20240625-182。點擊下方閱讀原文即可查看文章相關信息。
實習編輯：彤禾；責任編輯：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
為深入探討未來食品在大食物觀框架下的創新發展機遇與挑戰，促進產學研用各界的交流合作，由北京食品科學研究院、中國肉類食品綜合研究中心、國家市場監督管理總局技術創新中心（動物替代蛋白）及中國食品雜志社《食品科學》雜志、《Food Science and Human Wellness》雜志、《Journal of Future Foods》雜志主辦，西華大學食品與生物工程學院、四川旅游學院烹飪與食品科學工程學院、四川輕化工大學食品與釀酒工程學院、成都大學食品與生物工程學院、成都醫學院檢驗醫學院、四川省農業科學院農產品加工研究所（四川省農業科學院食物與營養健康研究所）、中國農業科學院都市農業研究所、四川大學農產品加工研究院、西昌學院農業科學學院、宿州學院生物與食品工程學院、大連民族大學生命科學學院、北京聯合大學保健食品功能檢測中心共同主辦的“第二屆大食物觀·未來食品科技創新國際研討會”即將于2025年5月24-25日在中國 四川 成都召開。
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