毛霉型豆豉后發(fā)酵工藝條件的優(yōu)化研究

楊伊磊，李夢丹，陳力力，2*，蔣立文，3

（1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，湖南長沙410128；2.食品科技和生物技術(shù)湖南省重點實驗室，湖南長沙410128；3.湖南省發(fā)酵食品工程技術(shù)研究中心，湖南長沙410128）

毛霉型豆豉后發(fā)酵工藝條件的優(yōu)化研究

楊伊磊1，李夢丹1，陳力力1，2*，蔣立文1，3

（1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，湖南長沙410128；2.食品科技和生物技術(shù)湖南省重點實驗室，湖南長沙410128；3.湖南省發(fā)酵食品工程技術(shù)研究中心，湖南長沙410128）

豆豉后發(fā)酵是風(fēng)味物質(zhì)形成、營養(yǎng)成分變化及功能因子形成的重要階段，以感官評價和理化指標評分作為考察指標，采用正交試驗對毛霉型豆豉后發(fā)酵工藝條件進行優(yōu)化試驗，并對最佳條件進行驗證試驗，結(jié)果表明：當食鹽質(zhì)量分數(shù)為9%、白酒添加量為5%、發(fā)酵溫度為45℃、發(fā)酵時間為40 d時，毛霉型豆豉的感官評分為14分，理化指標評分為8分。豆豉的氨基酸態(tài)氮含量為0.69%，總酸為1.95%，蛋白質(zhì)為39.20%，還原糖含量為3.60%。

毛霉型豆豉；后發(fā)酵；感官評價；理化指標

毛霉型豆豉是我國傳統(tǒng)的大豆發(fā)酵制品，一直深受人們的喜愛［1］。大豆經(jīng)微生物作用后不僅能保留大豆原有的營養(yǎng)成分，而且能產(chǎn)生一定量的大豆異黃酮、大豆抗氧化肽、大豆低聚糖、活性酶和γ-亞麻酸等活性成分，具有抗癌、抗氧化、降血脂、調(diào)理腸胃等生理功能［2-6］。豆豉的后發(fā)酵過程是風(fēng)味物質(zhì)形成、營養(yǎng)成分變化以及功能因子形成的重要階段，工藝參數(shù)的不同將直接影響蛋白質(zhì)水解生成的氨基酸、含硫化合物、生物活性肽、醛類、酸類、生物胺等產(chǎn)物的生成，影響碳水化合物等其他成分的水解速度，這些物質(zhì)既可以直接構(gòu)成風(fēng)味物質(zhì)，也可能是風(fēng)味物質(zhì)的前提物質(zhì)，它們之間的相互作用，對豆豉的風(fēng)味形成、營養(yǎng)、色澤及功能特性等產(chǎn)生重要影響［7-9］。目前，國內(nèi)外對毛霉型豆豉的研究主要是后發(fā)酵過程中微生態(tài)的變化、蛋白質(zhì)的分解產(chǎn)物的變化、主要成分及酶活的變化規(guī)律，如索化夷等［9］研究了永川豆豉在傳統(tǒng)發(fā)酵過程中水分、總酸、氨基酸態(tài)氮等基本成分及蛋白酶活性的變化規(guī)律；ZHANG Y等［10］對毛霉型豆豉后發(fā)酵過程中蛋白質(zhì)的水解產(chǎn)物及顏色的變化規(guī)律進行了研究；房翠蘭［11］對毛霉型豆豉發(fā)酵過程中基本成分變化、蛋白質(zhì)生物學(xué)變化及膳食纖維生物學(xué)特性進行了研究；范琳［12］通過對毛霉型豆豉后發(fā)酵過程中微生態(tài)的變化，揮發(fā)性風(fēng)味成分、氨基酸含量、抗氧化肽含量變化及運用核磁共振技術(shù)對樣品進行了檢測分析。

本實驗根據(jù)感官評價以及理化指標的測定，對不同后發(fā)酵工藝條件下的毛霉型豆豉進行研究，選出最佳的后發(fā)酵工藝參數(shù)，從而提高毛霉型豆豉產(chǎn)品的質(zhì)量，并為進一步研究后發(fā)酵過程中的動態(tài)變化打下基礎(chǔ)。

1　材料與方法

1.1材料與試劑

1.1.1原輔材料

大豆：購自湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東之源超市。

毛霉（Mucor）菌種CGMCC8700：由湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技和生物技術(shù)湖南省重點實驗室提供。

1.1.2試劑

硫酸銅、硫酸鉀、硫酸銨、98%濃硫酸、氫氧化鈉、對硝基苯酚、無水乙酸鈉、乙酸、37%甲醛、乙酰丙酮、3，5-二硝基水楊酸（dinitrosalicylic acid，DNS）、丙三醇、葡萄糖等均為國產(chǎn)分析純。

1.2儀器與設(shè)備

HSJ通風(fēng)柜：深圳市嘉鴻順實業(yè)有限公司；LRH-250智能生化培養(yǎng)箱：上海飛躍實驗儀器有限公司；101-2AB型電熱鼓風(fēng)干燥箱：天津市泰斯特儀器有限公司；722N可見分光光度計：上海菁華科技儀器有限公司；PHS-3C pH計：上海圖新電子科技有限公司；DZKW-D-2電熱恒溫水浴鍋：北京市永光明醫(yī)療儀器有限公司；DL-1萬用電爐：北京中興偉業(yè)儀器有限公司；TP-100D電子天平：湘儀天平儀器設(shè)備有限公司。

1.3方法

1.3.1毛霉型豆豉后發(fā)酵工藝參數(shù)的確定

根據(jù)前期試驗和文獻資料［11］報道的毛霉型豆豉的發(fā)酵工藝流程以及工藝參數(shù)，以后發(fā)酵過程中的食鹽質(zhì)量分數(shù)（A）、白酒添加量（B）、培養(yǎng)溫度（C）、培養(yǎng)時間（D）為影響因素，以感官評價和理化指標作為評價指標，采用4因素3水平正交設(shè)計，因素與水平如表1所示。

表1　發(fā)酵工藝優(yōu)化正交試驗因素與水平Table 1 Factors and levels of orthogonal experiments for fermentation technology optimization

1.3.2感官評價

以10人組成感官評定小組，以色澤、滋味、香氣、外形為指標，由最不滿意到最滿意，分別按0～15分評分，然后取其平均值進行分析，滿分15分，評定標準如表2所示。

表2　豆豉感官評價標準Table 2 Sensory evaluation standard of Douchi

1.3.3理化指標的測定及評價標準

氨基酸態(tài)氮含量的測定：電位滴定法；還原糖含量的測定：3，5-二硝基水楊酸法；總酸含量的測定：電位滴定法；蛋白質(zhì)含量的測定：參照國標GB 5009.5—2010《食品中蛋白質(zhì)的測定》中的分光光度法。

根據(jù)豆豉的地方標準DB 52524—2007《豆豉》確定理化指標的評分標準，滿分為10分，結(jié)果如表3所示。

表3　豆豉理化指標評分標準Table 3 Evaluation standard of physical and chemical indexes of Douchi

2　結(jié)果與分析

2.1不同發(fā)酵條件對理化指標的影響

在后發(fā)酵階段，由于在微生物所分泌的酶系作用下，蛋白質(zhì)水解成氨基酸和多肽，生成小分子肽、氨基酸及各種香氣的前提物質(zhì)。氨基酸態(tài)氮含量可以反映出蛋白質(zhì)的水解程度，其含量的高低是判斷豆豉是否成熟的一個重要的指標，且氨基酸態(tài)氮是豆豉的一種重要的增鮮的風(fēng)味物質(zhì)［12-13］。根據(jù)1.3.3中的測定方法，按照L9（34）正交試驗設(shè)計，測定不同工藝條件下9組毛霉型豆豉樣品中蛋白質(zhì)、總酸、還原糖、氨基酸態(tài)氮含量，結(jié)果如表4所示。

表4　理化指標的測定結(jié)果Table 4 Detection results of physical and chemical indexes

由表4可知，影響氨基酸態(tài)氮含量的主要因素是發(fā)酵時間和發(fā)酵溫度，且發(fā)酵溫度越高，氨基酸態(tài)氮含量越高，即45℃條件下的氨基酸態(tài)氮含量最高；隨著發(fā)酵時間的延長，氨基酸態(tài)氮的含量增多，但發(fā)酵到40 d之后，氨基酸態(tài)氮的含量反而有所降低，這可能是因為在后發(fā)酵前期，各種酶的活性都較高，蛋白酶系將蛋白質(zhì)水解為氨基酸，從而氨基酸態(tài)氮的含量增速較快，但是隨著后發(fā)酵的進行，產(chǎn)生的有機酸逐漸增加，酸度增加，蛋白酶酶活力降低，導(dǎo)致氨基酸態(tài)氮的生成速率降低，從而使得氨基酸態(tài)氮有略微減少的趨勢［9］。總酸的含量會影響微生物的生長和產(chǎn)品的風(fēng)味［14］，隨著鹽含量和酒精度的增加，總酸的含量有所降低，而隨著發(fā)酵時間的增加總酸的含量卻有所降低，這可能是由于在后發(fā)酵的初始階段，毛霉生長過程中分泌的淀粉酶、脂肪酶使得大豆中的碳水化合物和脂肪分解成有機酸和脂肪酸，從而使總酸含量快速增加，當發(fā)酵至30 d后，由于食鹽和白酒的添加，微生物生長受到抑制，酶活力大大降低，同時部分酸與醇類合成酯類使得酸度增長較慢甚至不再增加，這使得總酸的含量隨著發(fā)酵時間的進一步增加而減少。在豆豉后發(fā)酵過程中，還原糖會被耐鹽型的微生物發(fā)酵成乳酸、酒精等多種芳香成分，同溫度下隨著發(fā)酵時間的增加還原糖的含量增加，但隨著時間的進一步增加，還原糖的含量卻逐漸減少，這是因為微生物的生長需要能量，分解部分的碳水化合物，使淀粉等生物大分子分解產(chǎn)生還原糖，所以后發(fā)酵初期還原糖的含量會略有上升［7］，但是隨著后發(fā)酵過程的進行，酵母菌等厭氧發(fā)酵又需要消耗部分還原糖，同時還有部分還原糖與蛋白質(zhì)降解的氨基酸發(fā)生美拉德反應(yīng)產(chǎn)生黑色素，因而還原糖的含量又有所下降［15-16］。

2.2后發(fā)酵條件的優(yōu)化

2.2.1正交試驗結(jié)果

后發(fā)酵過程中的食鹽含量、白酒添加量、培養(yǎng)溫度、培養(yǎng)時間，是影響毛霉型豆豉品質(zhì)的關(guān)鍵因素。在單因素試驗基礎(chǔ)上，采用正交試驗L9（34）進行最佳發(fā)酵工藝優(yōu)化，結(jié)果如表5所示，方差分析分別見表6、表7。

表5　發(fā)酵工藝優(yōu)化正交試驗結(jié)果與分析Table 5 Results and analysis of orthogonal experiments for fermentation technology optimization

表6　以感官評分為評價指標的正交試驗結(jié)果方差分析Table 6 Variance analysis of orthogonal experiments results using sensory score as evaluation index

表7　以理化指標評分為評價指標的正交試驗結(jié)果方差分析Table 7 Variance analysis of orthogonal experiments results using physicochemical indexes score as evaluation index

由表5可知，各因素對豆豉感官評分影響的主次關(guān)系為（C）培養(yǎng)溫度＞（D）培養(yǎng)時間＞（A）含鹽量＞（B）酒精度，說明培養(yǎng)溫度對毛霉型豆豉的感官評分影響最大，而酒精度對其影響最小；豆豉理化指標評分的主次關(guān)系為（D）培養(yǎng)時間＞（B）酒精度＞（A）含鹽量=（C）培養(yǎng)溫度，說明培養(yǎng)時間對毛霉型豆豉的理化指標評分影響最大，酒精度次之，含鹽量和培養(yǎng)溫度影響最小。根據(jù)感官評分得到的最優(yōu)組合為A2B2C3D2，而由理化指標評分得到的最優(yōu)組合為A3B2C3D2或A3B2C3D3，綜合考慮感官評分和理化指標評分，根據(jù)低鹽、縮短發(fā)酵時間等因素選擇最佳的工藝參數(shù)為A2B2C3D2，即含鹽量9%、白酒添加量5%、后發(fā)酵溫度45℃、后發(fā)酵時間40 d，此結(jié)果與房翠蘭［11］選擇的后發(fā)酵工藝條件基本一致。在此最佳發(fā)酵條件下進行驗證試驗，毛霉型豆豉的感官評分為14分，理化指標評分為8分，豆豉氨基酸態(tài)氮含量為0.69%，總酸含量為1.95%，蛋白質(zhì)含量為39.20%，還原糖含量為3.60%，且豆粒呈顆粒狀，柔軟，松散成型，深褐色，油亮有光澤，豉香濃郁，有鮮味，無苦味、霉味或其他異味，咸淡適口。

由表6、表7可知，以豆豉感官評分為評價指標，培養(yǎng)溫度對結(jié)果的影響顯著，其余因素對結(jié)果的影響均不顯著；以毛霉型豆豉的理化指標評分為評價指標，所有因素對結(jié)果影響均不顯著。

3　結(jié)論

通過4因素3水平的正交試驗優(yōu)化毛霉型豆豉的后發(fā)酵條件，試驗結(jié)果表明，含鹽量9%、白酒添加量5%、發(fā)酵溫度45℃、發(fā)酵時間40 d為毛霉型豆豉后發(fā)酵的最佳條件。毛霉型豆豉的感官評分為14分，理化指標評分為8分，產(chǎn)品氨基酸態(tài)氮含量為0.69%，總酸含量為1.95%，蛋白質(zhì)含量為39.20%，還原糖含量為3.60%。

［1］杜木英.毛霉型豆豉生物速成發(fā)酵技術(shù)的研究［D］.重慶：西南農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士論文，2001.

［2］李雨楓，歐陽晶，蘇悟，等.傳統(tǒng)發(fā)酵豆豉蛋白質(zhì)生物學(xué)變化與抗氧化能力研究［J］.中國釀造，2014，33（11）：20-24.

［3］CHEN K I，ERH M H，SU N W，et al.Soyfoods and soybean products: from traditional use to modern applications［J］.Appl Microboil Biot，2012，96（1）:9-22.

［4］楊伊磊，青文哲，陳力力.毛霉型豆豉功能性成分的研究進展［J］.食品安全質(zhì)量檢測學(xué)報，2014（12）：4004-4010.

［5］LI F J，YIN L J，LU X，et al.Changes in angiotensin I-converting enzyme inhibitory activities during the ripening of Douchi（a Chinese traditional soybean product）fermented by various starter cultures［J］.Int J Food Prop，2010，13（3）:512-524.

［6］范琳，陶湘林，歐陽晶，等.曲霉型豆豉后發(fā)酵過程中揮發(fā)性成分的動態(tài)變化［J］.食品科學(xué)，2012，33（22）：274-277.

［7］孫森.天然發(fā)酵豆豉后發(fā)酵過程的動態(tài)分析［D］.濟南：山東輕工業(yè)學(xué)院碩士論文，2008.

［8］管泳宇，于海，葛慶豐，等.曲霉型豆豉后發(fā)酵過程的初步研究［J］.食品與生物技術(shù)學(xué)報，2013，32（2）：212-218.

［9］索化夷，盧露，吳佳敏，等.永川豆豉在傳統(tǒng)發(fā)酵過程中基本成分及蛋白酶活性變化［J］.食品科學(xué)，2011，32（1）：177-180.

［10］ZHANG Y，MA L，WANG X.Correlation between protein hydrolysates and color during fermentation ofMucor-type Douchi［J］.Int J Food Prop，2015，18（2）:2800-2812.

［11］房翠蘭.豆豉加工過程中蛋白質(zhì)和膳食纖維生物學(xué)變化的研究［D］.重慶：西南大學(xué)碩士論文，2007.

［12］范琳.毛霉型豆豉后發(fā)酵過程中微生態(tài)的變化及抗氧化性研究［D］.長沙：湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士論文，2013.

［13］趙欣，王強.不同后發(fā)酵時間的水豆豉理化特性比較研究［J］.食品工業(yè)科技，2014，35（11）：346-349.

［14］陳丹丹.毛霉發(fā)酵豆制品在不同后發(fā)酵工藝條件下品質(zhì)分析［D］.南昌：江西農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士論文，2012.

［15］韓佳冬.永川豆豉蛋白水解產(chǎn)物與黑色素形成機理的研究［D］.重慶：西南大學(xué)碩士論文，2013.

［16］張雨浩.黑色素快速產(chǎn)生階段豆豉蛋白水解物參與黑色素形成機制研究［D］.重慶：西南大學(xué)碩士論文，2014.

Optimization of post-fermentation process forMucor-type Douchi

YANG Yilei1，LI Mengdan1，CHEN LiLi1，2*，JIANG Liwen1，3
（1.College of Food Science and Technology，Hunan Agricultural University，Changsha 410128，China；2.Hunan Provincial Key Laboratory of Food Science and Biotechnology，Changsha 410128，China；3.Hunan Provincial Research Center of Engineering and Biotechnology for Fermentative Food，Changsha 410128，China）

The post-fermentation process is an important phase for flavor formation，nutrient change and functional factors formation.The sensory evaluation and physicochemical indexes were analyzed，and the optimal post-fermentation condition forMucor-type Douchi was optimized by orthogonal experiment.The results showed that the optimum pretreatment conditions were as follows:salt 9%，alcohol 5%，fermentation temperature 45℃，and time 40 d.Under the optimum conditions，the sensory evaluation score and the physicochemical index were 14 and 8，respectively.The amino acid nitrogen of the product reached 0.69%，total acid 1.95%，protein 39.20%and reducing sugar 3.60%.

Mucor-type Douchi；post-fermentation；sensory evaluation；physicochemical index

TS214.2

A

0254-5071（2015）10-0023-04

10.11882/j.issn.0254-5071.2015.10.006

2015-09-07

國家自然科學(xué)基金項目（31371828）

楊伊磊（1991-），女，碩士研究生，研究方向為食品微生物及生物技術(shù)。

陳力力（1962-），女，教授，博士，研究方向為食品微生物及生物技術(shù)。