人工接種與自然發酵泡豇豆的質地研究

劉 洪，車振明，*，陳 坤，朱勝華

（1.西華大學生物工程學院，四川成都 610039；2.西華大學機械工程與自動化學院，四川成都 610039）

人工接種與自然發酵泡豇豆的質地研究

劉 洪1，車振明1，*，陳 坤2，朱勝華1

（1.西華大學生物工程學院，四川成都 610039；2.西華大學機械工程與自動化學院，四川成都 610039）

比較人工接種和自然發酵泡豇豆質地，采用TA-XT2i質構分析儀對泡豇豆的質地進行測定，優選出測試泡豇豆質地的參數。應用最優參數對人工接種與自然發酵泡豇豆的硬度、彈性、粘聚性、膠著性、咀嚼度、回復性等質地進行測定，并結合感官評定根據測出的數據和相關曲線進行縱向、橫向的對比分析。實驗結果表明，泡豇豆質地測定較優參數：測試速率為2.0mm/s、力的大小為5.0g和壓縮量為30%。泡豇豆各個質地指標呈顯著相關，感官評價與質地數據變化趨勢基本一致，人工接種比自然發酵泡豇豆的質地變化快，成熟周期縮短，保持了與自然接種泡豇豆一致的風味，該研究為泡菜質地的變化提供一定的科學數據。

豇豆，質地，參數，評價，分析

泡菜是一種歷史悠久且風味獨特的乳酸發酵蔬菜制品[1]。泡菜不僅美味爽口，而且營養豐富，具有解膩開胃、促消化、增食欲的功效[2]。泡豇豆作為典型的泡菜品種，更是受到廣大消費者由衷的熱愛。豇豆含有優質蛋白質、脂肪、鈣、鐵、多種維生素、碳水化合物、煙酸、磷脂等營養成分[3-5]。而且風味獨特、具有促消化、增食欲等功效的泡豇豆（Pick led cowpea）更是國人餐桌上的美味佳肴。隨著我國人民生活水平不斷提高，消費者對豇豆泡制后其營養成分的變化，特別是質地的變化越來越關注。質構儀是目前廣泛使用的食品質構分析儀器，在食品質構的測定方面有諸多報道[6-9]。質地特性是反映泡豇豆品質好壞的主要指標之一，對泡豇豆的口感有著至關重要的作用。感官評價是研究泡豇豆質地變化的常用方法，但是往往由于評價方法選擇不當、感官概念和文字定義的沖突、評測程序不統一以及品評者自身易受各方面因素影響等原因，導致評價結果失真[10]。目前對泡豇豆的質地研究還處在初步階段。本文采用TA-XT2i質構分析儀對泡豇豆的質地進行測定，優選出了質構儀質地多面分析測試參數，分析了質地特性的相關性，對人工接種和自然發酵泡豇豆的質地特性變化進行了感官分析、數據分析，簡單地說明了感官與質構的關系。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

泡豇豆半成品 實驗室泡制的一個成熟周期內的豇豆；泡豇豆成品 購自當地超市；泡菜輔料 花椒、大蒜、姜、尖椒、冰糖和高粱酒，均購自市場；乳酸菌I號 四川高福記生物科技有限公司。

TA-XT2i質構分析儀 英國Stable M icro System有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 泡豇豆工藝[11]

1.2.1.1 自然發酵的泡豇豆工藝 制作鹵水→原料選

擇→預處理→裝壇→注鹽水→密封→成品

1.2.2 感官評價標準 本實驗的感官評價方法選取色澤及形態、香氣、滋味、脆度四項指標綜合得到最后的總體得分。實驗選取6位課題組人員組成感官評價小組，評價結果取平均值為最終評價結果。感官評分計算：由評分小組決定四個指標在綜合評分中的重要性關系為：脆度＞滋味＞色澤及形態=香氣，并確定色澤及形態、香氣、滋味、脆度在總體感官評分中的權重分別為50%、20%、15%、15%，得到最終總體得分的計算公式：總體得分=色澤及形態×15%+香氣×15% +滋味×20%+脆度×50%。

1.3 質構儀參數優選

TPA測試是近年來發展起來的一種新型測試方法，主要通過對試樣進行兩次壓縮的機械過程來模擬人口腔的咀嚼運動，利用力學測試方法來模擬食品質地的感官評價。為了減小測試過程中參數設置可能導致的誤差，設計了參數優選實驗，從壓縮量（Strain）、壓縮時力的大小（Force）和測試速率（Test speed）三個方面進行優選。樣本規格為：粗細、長短大致相同的購自當地市場的成品泡豇豆[14-19]。泡豇豆TPA測試典型分析圖見圖1。

圖1 泡豇豆TPA測試典型分析圖Fig.1 TPA test typical analytical curve of bubble cowpea

1.3.1 壓縮量對各個質地特性測定的影響 用TAXT2i質構分析儀對泡豇豆的質地進行測定，測試條件是：測前速率為2.0mm/s，測試速率為2.0mm/s，測后速率為5.0mm/s，力的大小為5.0g，壓縮量分別設為10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%八個水平，采用直徑5.0mm的平底柱形探頭P/5，每項測試重復5次。

1.3.2 測試時力的大小對各個質地特性測定的影響用TA-XT2i質構分析儀對泡豇豆的質地進行測定，測試條件是：測前速率為2.0mm/s，測試速率為2.0mm/s，測后速率為5.0mm/s，壓縮量為30%，力的大小分別設為3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0g六個水平，采用直徑5.0mm的平底柱形探頭P/5，每項測試重復5次。

1.3.3 測試速率對各個質地特性測定的影響 用TA-XT2i質構分析儀對泡豇豆的質地進行測定，測試條件是：測前速率為2.0mm/s，測試速率為2.0mm/s，力的大小為5.0g，壓縮量為30%，測后速率分別設為1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0mm/s八個水平，采用直徑5mm的平底柱形探頭P/5，每項測試重復5次。

對壓縮量、力的大小、測試速率所得的數據用Origin Pro 8.5進行作圖分析。

1.4 TPA測試方法

用優選出來的TPA參數對自然發酵和人工接種泡豇豆進行測定。

2 結果與分析

2.1 TPA參數優選結果

2.1.1 壓縮量對各個質地特性測定的影響 從圖2可以分析出，隨著壓縮量的增加，泡豇豆的硬度、膠著性和咀嚼度三種品質呈明顯的上升趨勢，且在壓縮量小于30%時，硬度、膠著性和咀嚼度三種品質變化較平緩，當壓縮量大于30%時，硬度、膠著性和咀嚼度三種品質的質地特性發生突變呈上升趨勢；泡豇豆的彈性、粘聚性和回復性三種品質呈下降的趨勢，但是變化不顯著。通過綜合分析泡豇豆的六種品質隨壓縮量的增加而發生的變化可知，在壓縮量為30%的時候曲線比較穩定，而壓縮量小于30%的時候，由于探頭未能與樣品很好的接觸，個體差異太大，壓縮量大于30%的時候，由于組織破碎過度導致組織堆積而造成曲線波動較大，造成較大的誤差。所以，根據以上分析及實際情況，選擇壓縮量為30%。

圖2 壓縮量對各品質的影響Fig.2 Effectof differentstrain and compression rate on qualities

表1 成品感官評分標準[12-13]Table 1 The standard of sensory degustation

2.1.2 測試時力大小對各個質地特性測定的影響 從圖3可以分析出，隨著力的增大，泡豇豆的硬度、膠著性和咀嚼度三種品質呈明顯的上升趨勢，當力大于6.0g以后，曲線的斜率呈現出陡增的效果，當力小于4.0g的時候，接近曲線端點，不能充分說明各個質地特性隨力變化的趨勢；而泡豇豆的彈性、粘聚性和回復性則呈現出下降的趨勢，當在力的大小為5.0g左右時，曲線變化比較平緩，此時三種品質的變化較一致。綜上，通過綜合考慮泡豇豆六種品質的各自隨力的大小變化的曲線特性，最終確定測試時力的大小為5.0g。

表2 成品泡豇豆各質地相關性數據Table 2 Correlative data of qualities of finished bubble cowpea

圖3 不同的力對各品質的影響Fig.3 Effectof different force on qualities

2.1.3 測試速率對各個質地特性的影響 由圖4分析出，隨著測試時探頭的壓縮速率不斷增加，泡豇豆的彈性、粘聚性和回復性三種品質與測試速率呈正相關，而泡豇豆的硬度、膠著性、咀嚼度隨著測試速率的增加而逐漸降低，所有的品質在測試速率為3.0mm/s以下時，曲線變化比較穩定，當測試速率大于4.0mm/s時，各曲線出現了不同程度的波動，差異較大，固本實驗選擇測試速率為2.0mm/s。

圖4 不同的測試速率對各品質的影響Fig.4 Effect of different test speed on qualities

通過對TPA參數進行優選，最終確定的TPA參數為：力5.0g，測試速率2.0mm/s，壓縮量30%。

2.2 泡豇豆質地力學各參數相關性分析[20]

采用優選出來的TPA參數對成品泡豇豆的質地力學進行測定，使用SPSS19.0統計分析軟件對質地力學各參數進行相關性分析，得到表2相關性數據，說明各參數顯著相關。

2.3 泡豇豆感官評價結果

表3 泡豇豆感官評分結果Table 3 Results of sensory scoring of bubble cowpea

通過對自然發酵和人工發酵泡菜感官品質的評定，從表3可以看出泡菜的感官品質得分都是先增大，達到最大值后下降；自然發酵泡菜在第7d感官評分最高，而人工發酵泡菜在第6d即達到最高。自然發酵泡菜在香氣和口味方面優于人工接種發酵的泡菜，自然發酵泡菜的口感醇正，香氣濃郁，人工接種泡菜香氣單一。在一段時間的對比發現，人工接種發酵泡菜在色值和脆度方面好于自然發酵的泡菜，人工接種泡菜顏色更加艷麗、失色較慢、脆度更好。

2.4 泡豇豆質地力學參數結果與分析[21]

采用優選出來的TPA參數（力5.0g，測試速率2.0mm/s，壓縮量30%）對自然發酵和人工接種泡豇豆的質地力學進行測定，結果見表4。

由表4看出，人工接種與自然發酵泡豇豆的硬度隨著時間的增加而減小，人工接種泡豇豆的硬度減小快，且趨勢平滑，自然發酵泡豇豆，發酵速度慢，硬度減小慢。泡豇豆的彈性隨著時間的增加而減小，但是變化的幅度平緩，人工接種的彈性減小快；自然發酵泡豇豆，發酵速度慢，彈性變化慢。泡豇豆的粘聚性隨著時間的增加而減小，但是變化的幅度很平緩，人工接種的粘聚性減小快，自然發酵泡豇豆，發酵速度慢，粘聚性變化慢。泡豇豆的膠著性隨著時間的增加而減小，人工接種的膠著性減小快，曲線平滑，自然發酵泡豇豆，發酵速度慢，膠著性變化慢。兩類泡豇豆的咀嚼度隨著時間的增加而減小，且減小的幅度均比較小，兩曲線變化趨勢平緩，沒有多大的區別。泡豇豆的回復性隨著時間的增加而減小，且減小的幅度均比較小，自然發酵的泡豇豆的回復性變化曲線平滑，人工接種的泡豇豆曲線變化斜率較大。

表4 泡豇豆的質地力學結果Table 4 The results of texture andmechanics of pickled cowpea

表5 方差分解主成分提取分析表Table 5 Total variance explained

2.5 感官評價結果與質地力學各參數的相關性研究

使用SPSS19.0統計分析軟件[25]對感官評價結果與質地力學各參數進行主成分分析，見表5。

通過主成分分析方法可知，泡豇豆的感官評價得分與質地力學參數結果中的彈性、咀嚼度大體一致，而與粘聚性、回復性、硬度和膠著性相關性不顯著。

綜上分析，人工接種與自然發酵泡豇豆的硬度、彈性、粘聚性、膠著性、咀嚼度和回復性6個參數，隨著發酵過程的進行，均呈現出降低的趨勢，其中人工接種泡豇豆的質地力學參數，除了回復性高于自然發酵泡豇豆的回復性意外，其它5項參數明顯低于自然發酵泡豇豆的質構力學參數。這可能是因為自然發酵泡豇豆，發酵環境中微生物菌系復雜，存在著競爭，不利于乳酸菌[22]的生長，發酵周期長，各項品質發生生理生化反應慢；而人工接種泡豇豆，加入了高活性、高純度的促進泡豇豆發酵的乳酸菌劑，在發酵過程中迅速地促進泡豇豆的發酵環境的形成，促進泡豇豆的總酸、總糖、還原糖、維生素、蛋白質、氨基酸、有機酸、各種揮發性成分等品質的相互反應，有效地縮短泡豇豆的發酵周期，并且能顯著地提高泡豇豆的各項品質。

3 結論

3.1 TPA測試參數

通過設定不同的測試速率、壓縮程度和力的大小進行實驗，結果采用硬度、彈性、粘聚性、回復性、膠著性、咀嚼度六個指標來進行參數優選。經測試發現六個指標均呈現出升高或降低兩種變化趨勢。但是，不同的測試速率、壓縮程度和力的大小對測試的結果有很大的影響，在較大或者較小的測試速率下，六個指標變化波動很大；在較小的壓縮量下，樣品不能充分的受力，使得受力不均，造成極大的個體差異，而在較大的壓縮量下，樣品被壓碎變形，使得測試結果與實際情況有很大的差異；過大或者過小的力，要么使得樣品被破壞，要么使得壓縮程度不夠。鑒于此，優選出了TPA測試泡豇豆的參數：測試速率2.0mm/s，壓縮量為30%，壓縮力為5.0g。

3.2 泡豇豆TPA指標相關性

對泡豇豆的硬度、彈性、粘聚性、膠著性、咀嚼度和回復性六個指標進行了相關性分析，得出六個指標顯著相關。

3.3 感官評價

對兩種泡豇豆進行了感官評價，從質地、口感、色澤、風味等方面對泡豇豆進行量化打分，得出兩種發酵方式泡豇豆的感官得分基本上先上升后下降，即隨著發酵過程的不斷深入，從開始發酵到成熟過程，感官越來越好，但是人工接種優于自然發酵；當超過成熟階段以后，發酵環境開始發生變化，泡豇豆的感官逐漸的下降，主要是由于泡豇豆的各種品質，比如：總酸、有機酸、氨基酸、總糖、還原糖、亞硝酸鹽、微生物菌系等發生了生理生化的變化使得感官評分下降[23-24]。

3.4 質構分析

對人工接種和自然發酵泡豇豆的質地力學參數進行了相關的測定，采用優選出來的泡豇豆TPA測試條件參數測定了泡豇豆的質構，得出了人工接種與自然發酵泡豇豆在發酵周期過程中硬度、彈性、粘聚性、膠著性、咀嚼度和回復性六個指標的變化規律，對其變化規律進行了簡單的分析。

3.5 質構分析與感官評價的關系

通過主成分分析方法可知，泡豇豆的感官評價得分與質地力學參數結果中的彈性、咀嚼度相關性顯著，因此可以通過測定彈性和咀嚼度來定性的描述泡豇豆的品質，從而豐富泡豇豆品質測定的方法，提高其準確性和可信度。從人工接種和自然發酵泡豇豆的感官評價得分上來看，人工接種泡豇豆發酵快，感官變化迅速，而自然發酵感官變化緩慢，且二者的評分都是先上升后下降。在進行質構力學特性研究的時候發現，六個指標的變化大體上是呈現曲線上升或者下降的趨勢，沒有出現感官評價中中間高兩端低的現象。質構分析儀測定出來的數據，客觀性更強，排除了感官評價人為因素的差異。

傳統的感官鑒定方法一直是食品品質評價的主要手段，雖然該方法最具權威性，但是該方法不易標準化，而且在評價中易受評價員的嗜好、品味等不穩定因素的影響，從而導致實驗結果的可靠性、可比性差，采用質構儀，可以克服感官鑒定方法中存在的不足。質構儀在食品品質評價中的應用也越來越廣泛，其測定的結果具有較高的靈敏度和客觀性。但應注意的是：質構儀畢竟只是儀器，其測定結果與口感品嘗會有一定得差距，所以在進行食品品質測定時，應采用質構儀測定與感官評定相結合的方法。

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Research of texture of artificial inoculation and natural fermentation of pickled cowpea

LIU Hong1，CHE Zhen-M ing1，*，CHEN Kun2，ZHU Sheng-hua1
（1.School of Bioengineering，XiHua University，Chengdu 610039，China；2.School of Mechanical Engineering&Automation，XiHua University，Chengdu 610039，China）

The texture of p ickled cowpea between artificial inoculation and natural fermentation was com pared and measured by using TA-XT2i Texture Analyzer，and op tim ized the test-parameters of the quality of a material of pickled cowpea.Then measured texture of the artificial inoculation and the natural fermentation of p ickled cowpea from hardness，sp ringiness，sohesiveness，gumm iness，chew iness，resilience etc.According to the measured data and related reg ressionmodel for longitudinaland transverse com parative analysis，combined w ith comp rehensive analysis of sensory evaluation of p ickled cowpea.The results showed that the more op tim ized test-parameters of pickled cowpea were：at a rate of 2.0mm/s，the force was 5.0g and com p ression value was 30%.The textures of p ickled cowpea had significant correlation，basically sensual evaluation and texture data had same trend.The artificial inoculation changed faster and shorter than natural fermentation p ickled cowpea at fermentation period，meanwhile maintained the consistent flavor w ith the natural pickled cowpea，this study p rovided some scientific data for the changes textures of kim chi.

p ickled cowpea；texture；parameter；evaluate；analysis

TS255.1

A

1002-0306（2012）14-0111-05

2011－11－16 *通訊聯系人

劉洪（1984－），男，碩士，研究方向：食品營養與安全。