利用正交實驗優化豆清液的發酵條件

孫豐婷，張琛

(揚州大學 旅游烹飪學院 營養系，江蘇 揚州 225127)

利用正交實驗優化豆清液的發酵條件

孫豐婷，張琛

(揚州大學 旅游烹飪學院 營養系，江蘇 揚州 225127)

實驗以湘式休閑豆干生產中的豆清液為主要研究原料，利用發酵培養確定最適的豆清液發酵時間、發酵溫度、種子液添加量。通過對單因素實驗的探討，選取發酵溫度、發酵時間、種子液添加量三因素的三水平進行L9(33) 正交實驗，并通過測總酸含量(以乳酸計)和pH，得出結論：湘式休閑豆干生產中各因素的優水平為發酵溫度37 ℃、種子液接種量20%、培養時間48 h；豆清液發酵在最佳工藝條件下的pH值為4.32，產酸量為18.26 mL/dL。

湘式休閑豆干；發酵；豆清液

國內豆制品的加工方法很多，產品類型往往由制漿和點漿工藝所決定，而休閑豆干加工中的點漿方法常常由凝固劑的種類決定。目前常用的凝固劑有豆清發酵液、鹽鹵(北豆腐)、石膏(南豆腐)、葡萄糖酸內酯等[1]。葡糖糖酸內酯口味酸澀，并且不適合用作豆制品的加工；鹽鹵和石膏雖然點漿效率很高、容易控制，但其產品中有二價金屬離子的苦澀味和鉛、汞等有害重金屬工業雜質。豆清發酵液即黃漿水，指的是用豆漿凝固時產生的豆清溶液經過微生物發酵后形成的醋酸菌、有機酸、乳酸菌混合液。豆清發酵液點漿(黃漿水點漿)是指將豆清發酵液按照一定的比例和方法加入煮熟的豆漿中，通過調整豆漿的pH值，讓豆漿的pH接近蛋白質的等電點，從而使大豆蛋白溶膠轉變成凝膠，也就是豆漿變成豆腐腦的過程。

1 凝固劑簡介

1.1 鹽類凝固劑及對豆制品的影響

到目前為止，使用的鹽凝固劑主要有鎂鹽和鈣鹽兩大類，起主要作用的成分是CaCl2，MgCl2，CaSO4，MgSO4和醋酸鈣[2]。關于其凝固機理，主要有3種理論，分別是陳復生等提出的鹽析理論，楊方琪等[3]研究發現的酸堿凝固機理一致理論和離子橋學說[4,5]。

利用鹽凝固劑做成的豆腐持水性能好，產品不粗糙，出品率也比較高，但是產品中殘留有一定的雜質并且帶有苦澀味，缺少了豆干的香味，且不宜長時間存放[6]。

1.2 酸類凝固劑及對豆制品的影響

酸類凝固劑主要有醋酸、乳酸、葡萄糖酸和檸檬酸等有機酸，使用比較多的是葡萄糖酸內酯[7]。由內酯做成的豆腐，雖然品質和持水性比較好、彈性大，但口味平淡，不適合煎炒，還帶有一股酸味。

1.3 復合凝固劑及對豆制品的影響

大部分研究者認為用單一鹽凝固劑或者酸凝固劑都會存在不足，因而研究了復合凝固劑。包埋有機酸豆腐凝固劑(英國發現的)就屬于復合凝固劑。吳勝軍等[8]通過對海藻酸鈉和可溶性淀粉進行分析制作了含有不同質量濃度的可溶性淀粉豆制品緩解性鹽鹵。研究表明：用葡萄糖酸內酯和石膏比例為2∶1的凝固劑制作出的豆腐在各方面均好于用單一凝固劑制作出的豆腐[9]。

1.4 豆清發酵液及對豆制品的影響

豆清發酵液，又稱黃漿水，是指利用點漿工藝中的廢水(蛋白質變性沉淀時析出的上清液或者是豆腐被壓榨時產生的水)作為原料，經過自然發酵而形成的醋酸菌、有機酸、乳酸菌混合液，因其呈淡黃色，故也稱黃漿水。它的主要成分是乳酸、醋酸、檸檬酸等有機酸和乳酸菌、醋酸菌等有益微生物，可見其營養物質十分豐富。

豆清發酵液生產的豆腐除色澤較黃、得率較低外，其結構致密、持水性和彈性好，具有良好的烘烤特性，使其成為休閑豆制品生產的最適合原料。因為豆清發酵液的pH比較低，可以減少菌落總數，加之其安全和營養的特性，使其成為未來國內外研究和應用的主要方向。

2 實驗材料與方法

2.1 實驗材料

2.1.1 實驗原料

新鮮豆清液(取樣地點為湖南省邵陽市邵陽學院食品中心)。

2.1.2 實驗試劑

本研究實驗過程中使用的主要試劑見表1。

表1 實驗試劑Table 1 The experimental reagent

2.1.3 實驗儀器設備

本研究實驗過程中使用的主要儀器設備見表2。

表2 實驗儀器設備Table 2 The experimental instrument and equipment

2.2 實驗方法

2.2.1 種子液的制取

取一定新鮮豆清液，調整初始pH值為6.2，37 ℃自然發酵48 h，即為種子液，備用。

2.2.2 豆清液發酵工藝條件優化

2.2.2.1 發酵溫度的確定

固定種子液接種量20%、發酵時間24 h、初始pH 6.2，溫度分別在28，31，34，37，40 ℃下，對豆清液進行自然發酵，以產酸量為指標，考察發酵溫度對豆清液發酵的影響，進而確定最適的發酵溫度。

2.2.2.2 發酵時間的確定

固定種子液接種量20%、發酵溫度37 ℃、初始pH 6.2，豆清液分別自然發酵12，24，36，48，60 h，以產酸量為指標，考察發酵時間對豆清液發酵的影響，進而確定最適的發酵時間。

2.2.2.3 種子液添加量的確定

固定發酵溫度37 ℃、發酵時間48 h、初始pH 6.2，種子液添加量分別為5%，10%，15%，20%，25%時對豆清液進行自然發酵，以產酸量為指標，考察種子液添加量對豆清液發酵的影響，進而確定最適的種子液添加量。

2.2.3 正交實驗

在其他條件一定的情況下, 根據單因素實驗結果，選取發酵溫度、發酵時間、種子液添加量三因素的三水平進行L9(33)正交實驗，實驗設計見表3。

表3 正交實驗因素水平表Table 3 Factors and levels of orthogonal experiment

3 結果與分析

3.1 單因素實驗結果和分析

3.1.1 發酵溫度對豆清發酵液的影響

發酵溫度與豆清液發酵的產酸量和pH值的變化密切相關，在不同的發酵溫度下，豆清發酵液的產酸量和pH值不同。不同溫度下豆清發酵液產酸量見表4，其pH值變化見表5。

表4 不同溫度下豆清發酵液的產酸量Table 4 The acid yield of bean supernatant under different temperatures

表5 不同溫度下豆清發酵液的pH值Table 5 The pH values of bean supernatant under different temperatures

由表4可知，隨著溫度的升高，產酸量先增加后下降，在37 ℃時產酸量最大，同時結合表5可知，隨著溫度升高，pH值先減小后增大，即酸性先增加后減小，在37 ℃時pH值最小。因此得出結論：37 ℃可能為豆清液發酵的最適溫度。

3.1.2 發酵時間對豆清發酵液的影響

不同發酵時間下豆清發酵液的產酸量見表6，其pH值變化見表7。

表6 不同發酵時間下豆清發酵液的產酸量Table 6 The acid yield of bean supernatant under different time

表7 不同發酵時間下豆清發酵液的pH值Table 7 The pH values of bean supernatant under different time

由表6可知，隨著發酵時間的延長，產酸量先增加后下降，在48 h時產酸量最大，同時結合表7可知，隨著發酵時間的延長，pH值先減小后增大，即酸性先增加后減小，在48 h時pH值最小。由此可知，48 h可能為豆清液發酵的最佳時間。

3.1.3 種子液添加量對豆清發酵液的影響

種子液作為本實驗的變量因素，對豆清液的發酵有重要影響。不同的種子液添加量對其產酸量的影響見表8，其pH值變化見表9。

表8 不同種子液添加量下豆清發酵液的產酸量Table 8 The acid yield of bean supernatant under different seed liquid additive amount

表9 不同種子液添加量下豆清發酵液的pH值Table 9 The pH values of bean supernatant under different seed liquid additive amount

由表8可知，豆清發酵液的產酸量隨種子液添加量的增加先增加后下降，在種子液添加量為10%時產酸量最大。同時結合表9，即不同種子液添加量下豆清發酵液的pH值變化，在10%和15%時有最小的pH值，且都為4.68。由此可知，豆清液發酵時，種子液的最適添加量可能為10%或者15%。

3.2 正交實驗結果和分析

正交實驗設計結果見表10，方差分析見表11。

表10 正交實驗設計結果表Table 10 The results of orthogonal experiment design

表11 方差分析表Table 11 Analysis of variance

經過發酵的豆清液更有利于豆制品的點漿工藝，使得到的豆制品品質更優?？刂坪枚骨逡喊l酵的時間、溫度、種子液接種量是豆清液發酵的關鍵，其直接影響點漿工藝的好壞。比較本實驗3個因素的R值大小，可得出影響實驗結果的因素大小順序為B>A>C，即對產品影響最大的因素是發酵時間，其次是發酵溫度與種子液接種量。通過比較K值，可確定各因素的優水平為A2，B2，C3，最優水平組合為A2B2C3，即發酵時間48 h，發酵溫度37 ℃，種子液接種量20%。

4 結論與展望

4.1 結論

本實驗以新鮮豆清液為原料，對豆清液發酵工藝進行了研究。通過單因素實驗和多因素正交實驗，得出結論：第一，通過測產酸量(以乳酸計)和pH值，得出最佳的工藝條件為發酵溫度37 ℃、發酵時間48 h、種子液添加量20%；第二，豆清液在最佳的發酵工藝條件下的產酸量(以乳酸計)為18.26 mL/dL，pH值為4.32。

4.2 展望

目前，人們對豆清液發酵工藝的研究越來越廣泛，實驗證明利用此工藝生產的豆清發酵液來點漿制取豆腐較為實用，不僅可以促進豆清液的綜合開發利用，而且可以保護環境，但同時此工藝的機制仍需要進一步的研究，以使其更加地完善。

在本實驗過程中，通過對豆清發酵液顏色的觀察，筆者產生了一些新的想法，如豆清發酵液在不同的工藝條件下，其顏色變化與不同的工藝條件是否有相關性，若有相關性，是否可根據不同的工藝條件設定相應的顏色參數，從而發明一種儀器，直接測定該豆清發酵液是否為最佳工藝條件下的發酵產物。隨著人們對豆清液發酵工藝研究的深入，加之不斷地實踐，相信此類愿想一定可以實現！

[1]趙良忠.適合寶慶丸子工業化生產工藝研究[J].大豆通報,2005(4):23-24.

[2]陳復生.大豆7S球蛋白透明凝膠形成機理研究[J].糧食與飼料工業,2000(6):46-48.

[3]楊方琪，高福成，孟旭.豆腐凝固機理的研究[J].無錫輕工業學院學報,1993,12(2):101-109.

[4]Cherl Ho Lee,Chokyun Rha.Microstructure of soybean protein aggregates and its relation to the physical and textural properties of the curd[J].Journal of Food Science,1978,43:79-84.

[5]Kroll R D. Effect of pH on the binding of calcium ions by soybean proteins[J].Cereal Chemistry,1984,61(6):490-495.

[6]趙貴麗,羅愛平,廖婭凡,等.酸漿最適自然發酵條件優化[J].食品科學,2013(17):201-204.

[7]周小虎.二次漿渣共熟-豆清蛋白發酵液點漿豆干自動化生產工藝研究及工廠設計[D].邵陽：邵陽學院,2015.

[8]吳勝軍,孟旭.新型緩釋性豆制品凝固劑的研究[J].淮海工學院學報(自然科學版),2004,13(2):57-59.

[9]張恒.復合凝固劑組分對豆腐制品影響的研究[J].食品與發酵工業，2002(11)：21-24.

OptimizationofFermentationConditionsofBeanSupernatantbyOrthogonalExperiments

SUN Feng-ting, ZHANG Chen

(Department of Nutrition, School of Tourism and Culinary Science, Yangzhou University, Yangzhou 225127, China)

Use the bean supernatant in the production of Hu'nan-style leisure dried bean curd as main research material, use fermentation culture to determine the optimal fermentation time, fermentation temperature, seed liquid additive amount of bean supernatant. Through the discussion of single factor experiments, the L9(33) orthogonal experiments on the fermentation time, fermentation temperature, seed liquid additive amount are carried out. By detecting the total acid content (lactic acid) and pH, it can be concluded that the optimal levels of various factors are fermentation temperature of 37 ℃, seed liquid inoculation amount of 20% and culture time of 48 h; the pH of bean supernatant is 4.32, the acid yield is 18.26 mL/dL under the optimum process conditions.

Hu'nan-style leisure dried bean curd；fermentation；bean supernatant

TS201.5

A

10.3969/j.issn.1000-9973.2017.11.002

1000-9973(2017)11-0007-04

2017-05-20

孫豐婷(1992-)，女，碩士，研究方向：食品成分與營養。