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响应面法优化郫县豆瓣中有机酸的提取工艺及HPLC定量分析

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-04-09
核心提示:郫县豆瓣酱在日晒夜露的陈酿过程中,通过酶促和非酶促作用,形成了其独特的风味体系,且随着陈酿时间的延长,酯类组分含量先增后减。
   郫县豆瓣酱在日晒夜露的陈酿过程中,通过酶促和非酶促作用,形成了其独特的风味体系,且随着陈酿时间的延长,酯类组分含量先增后减。郫县豆瓣中主要香气化合物的鉴定有助于衡量豆瓣产品风味品质的优劣和划分产品的质量等级,同时促进郫县豆瓣生产企业更有效地控制和优化产品的风味品质。想要得到完善的产品质量标准体系,需要综合考虑呈香呈味物质,因此该实验立足于此,研究郫县豆瓣中呈味有机酸的种类及含量。
 
  西华大学食品与生物工程学院的于筱雨、方佳兴、向 琴、林洪斌*等人针对郫县豆瓣中呈味有机酸,采取响应面法优化其提取工艺,并通过准确度高且易操作的HPLC法分析呈味有机酸种类及含量。有机酸作为郫县豆瓣中一种重要的呈味物质,是重要的产品属性之一,因此,定性及定量分析郫县豆瓣中含有的呈味有机酸,为系统研究郫县豆瓣呈味及风味优化研究奠定基础,也为制定更加完善的产品质量标准提供数据支撑,对郫县豆瓣产业健康发展具有十分重要的意义。
 
  1、单因素试验结果
 
  1
 
  乙醇体积分数对有机酸
 
  提取量的影响
 
  有机酸提取量随乙醇体积分数增加呈增加趋势,但增加程度越来越小。有机酸多溶于水或乙醇,随着乙醇含量的增加,会使一些脂溶性的色素或者亲脂性强的成分溶出量增加,这些成分会与乙醇-水分子结合,使得有机酸溶出率受到阻碍,同时考虑到乙醇成本,最终选定60%~80%乙醇体积分数作为进一步优化的范围。
 
  2
 
  料液比对有机酸提取量的影响
 
  有机酸提取量随提取试剂用量的增加,呈现先增加后减少的趋势。一般来说,随着溶剂的增多,提取率也会增加,但当增加到一定量时,溶剂趋于饱和,此时再增加溶剂用量,不会增加有机酸的提取,反而可能使其他水溶性物质溶出增加,阻碍有机酸与乙醇-水的结合。因此考虑有机酸提取率,选择1∶15~1∶25(g/mL)料液比作为进一步优化的范围。
 
  3
 
  超声时间对有机酸提取量
 
  的影响
 
  随超声时间的延长,有机酸提取量呈现先增加后减少的趋势。超声有助于有机酸的提取,所以一定程度上,超声时间越长,有机酸提取量越大,在超声时间为30 min时有机酸提取量达到最大,超过30 min后,提取量随时间延长而减小,可能因为长时间超声处理使得挥发性有机酸含量减少,此外,超声时间过长,能源消耗过大。综上,选择超声时间20~40 min作为进一步优化的范围。
 
  2、模型的建立及方差分析
 
  各因素显着程度依次为乙醇体积分数>料液比>超声时间,通过优化分析,最佳的提取条件为乙醇体积分数71.96%、料液比1∶20.68(g/mL)、超声时间37.04 min,预测有机酸提取量可达到14.7 mg/g,考虑到实际操作的局限性,将提取工艺条件优化为乙醇体积分数72%、料液比1∶21(g/mL)、超声时间37 min,在此条件下,重复实验5 次,郫县豆瓣酱中有机酸提取量为14.58 mg/g,与预测值基本符合,证实该方程的准确性和实用性。
 
  3、有机酸定性及定量分析
 
  草酸、柠檬酸、酒石酸、苹果酸、琥珀酸、乳酸和富马酸的保留时间分别为7.8、9.4、10.0、11.2、13.3、14.9 min和15.7 min。有机酸作为郫县豆瓣中呈酸味的主要呈味物质,在6 种样品中测得总有机酸含量分别为11.3(丹丹)、12.355(鹃城)、10.869(川老汇)、9.661(川骄)、9.278 mg/g(川郫)和12.031 mg/g(旺丰)。根据已有研究发现,发酵环境、微生物群体和原料大豆的来源都会对产品的有机酸种类与含量有重要影响。6 种郫县豆瓣样品中柠檬酸含量最高,含量分别为4.828 3(丹丹)、6.3(鹃城)、5.134 2(川老汇)、4.197 8(川郫)、5.252 3 mg/g(川骄)和4.364 5 mg/g(旺丰),这个结果与前人在发酵酱制品中实验结果相似。
 
  结 论
 
  利用响应面试验设计优化郫县豆瓣中重要呈味物质有机酸的提取工艺,建立多元二次优化模型,并对郫县豆瓣中有机酸进行定性定量分析。结果显示,乙醇体积分数对有机酸提取量影响最大,结合实际操作,最终确定有机酸提取工艺条件为乙醇体积分数72%、料液比1∶21(g/mL)、超声时间37 min,实际值与预测值相符,该方案准确可行。
 
  另外通过HPLC法定性及定量分析郫县豆瓣中呈味有机酸,6 种郫县豆瓣中,检测到有机酸7 种,分别为草酸、柠檬酸、酒石酸、苹果酸、琥珀酸、乳酸和富马酸,其中柠檬酸含量最高,其次为苹果酸和乳酸。该结论可为郫县豆瓣中特征呈味酸进一步研究提供数据基础,同时为郫县豆瓣质量标准的进一步完善及风味优化提供数据参考。研究发酵制品中常见的呈味有机酸并进行定性及定量分析,还可以通过高效液相色谱-质谱联用、红外、核磁等分析手段结合,鉴定郫县豆瓣中是否存在特征呈味有机酸。
 
 
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