黃豆醬關鍵工藝對其品質影響研究進展

龍 鳴,田曉靜*,黃芳麗,高丹丹,陳士恩

(西北民族大學 生命科學與工程學院,甘肅 蘭州 730030)

作為我國優秀傳統的發酵調味品,黃豆醬具有獨特濃郁的醬香、鮮味,且含有豐富的蛋白質、脂肪、維生素、鈣、磷、鐵等營養物質[1-2]。國內外的研究表明,黃豆醬中含有較高的有效生物活性,并表現出較強的抗氧化、抗癌活性,可降低人體中過多的脂肪含量,減少肥胖、高血壓和高血脂的發生率,使黃豆醬具有食療和保健作用[3-6]。黃豆醬的保健功能不遜色于日本的納豆和韓國的大醬,甚至遠高于同類產品[7]。作為佐料用于烹制各種菜肴,黃豆醬增加了食物的營養價值并改善食物感官品質,深受消費者喜愛。隨著多種保健、食療功能的不斷開發利用,黃豆醬生產工藝的研究受到越來越多的關注。雖然國內黃豆醬生產和設備已經邁進工業化、規?；?但由于黃豆醬的選料和生產技術的差異性,使黃豆醬的品質高低不同,難以提升競爭力。為探索生產高品質的黃豆醬,現針對黃豆醬選料、制醬過程中工藝的影響因素進行總結,旨在為工業化生產黃豆醬進一步研究和應用提供參考。

1 原料對黃豆醬品質的影響

黃豆醬生產時,黃豆作為主要原料,其中的蛋白質、脂肪、碳水化合物等,經微生物前發酵期間釋放的復雜酶系,如蛋白酶、肽酶、脂肪酶、半纖維素酶、纖維素酶、淀粉酶等,分解成肽、氨基酸、脂肪酸、糖等復雜的風味前體物[8-9]。這些復雜的風味前體物在后發酵過程中經一系列復雜的發酵代謝和生化反應(醇發酵、酸發酵、酯化反應、美拉德反應等)形成復雜的風味物質。研究表明,原料黃豆中蛋白質含量和組成的差異,致使不同產地黃豆對黃豆醬的風味形成產生影響,其中喬鑫等[9]對比研究了以東北黃豆、天門黃豆、孝感黃豆和漢南黃豆為原料制得黃豆醬中風味物質的差異,發現不同產地黃豆以同種工藝制得黃豆醬的風味存在差異,其中以孝感、漢南黃豆為原料發酵的黃豆醬風味最佳。蛋白質在發酵過程中經酶降解生成氨基酸,并進一步分解為具有揮發性的化合物,產生氣味,因蛋白質含量的差異,生成的氨基酸組成不同,致使黃豆醬揮發性成分形成差異；同時,因黃豆中氨基酸在后發酵期經過代謝和生化作用后,氨基酸呈現出的酸、甜、苦、鮮等各種味道,作為風味前體,氨基酸類別的不同對黃豆醬鮮味產生影響,其中酸性氨基酸使豆醬鮮美,中性氨基酸酪氨酸和苯丙氨酸可能產生丁香味的風味物質,堿性氨基酸對風味影響較小[10]。

2 加工工藝對黃豆醬品質的影響

除原料影響外,黃豆醬品質更多受到加工工藝的影響。針對黃豆醬生產關鍵控制點,如黃豆的浸泡和蒸煮、面粉添加、發酵菌種、殺菌條件等進行分析,以深入了解各個工藝過程對黃豆醬品質的影響。黃豆醬的基本生產工藝流程如下:

2.1 黃豆浸泡

浸泡是提高大豆制品品質的重要環節。清水浸泡可以節約蒸煮用時、降低加工成本。除去豆腥味,提高膠體分散程度,增加蛋白質回收率。浸泡主要涉及浸泡溫度、浸泡時間和浸泡液。經浸泡處理使細胞壁中的主要組成成分(如蛋白質、淀粉、果膠等物質)吸水膨脹,使細胞壁的結構發生變化,黃豆的細胞膜完整性遭到破壞,內部成分吸收水分膨脹,使得豆粒硬度降低,有利于制曲過程中微生物的生長、酶的作用,也為發酵過程中黃豆結構內部大分子物質的流出提供良好的條件[11]。研究表明,適度的鹽溶液可使黃豆表皮組織泡漲軟化促進吸水,0.2%氯化鈉與氯化鉀的混合溶液浸泡效果最好[12]；李次力[13-14]研究獲得浸泡大豆的最佳條件:豆水比以1∶3(g∶mL)于25℃條件下浸泡12 h,大豆的完全吸水率可達到2.1；此外,浸泡還可除去黃豆中部分的植酸、單寧及會引起腸胃脹氣的水蘇糖、棉籽糖等低聚糖,并減少亞麻苦普等毒素。但原料中殘留的部分鐵豆在泡豆時不溶漲,影響蒸煮工藝。

2.2 蒸煮優化

蒸煮是制作黃豆醬的關鍵工藝。經蒸煮,黃豆組織結構被進一步破壞,可溶性營養物質溶出,大分子蛋白質更易裸露、溶出和降解,蛋白質適度變性、淀粉適度糊化,并發生美拉德反應,使其中的蛋白質和淀粉更容易被微生物利用,提高蛋白質的利用率；同時對黃豆醬的香氣、色澤、滋味、體態等方面均有不同程度的影響；此外,還可殺滅部分雜菌,減少制曲過程中雜菌的污染[15]。黃豆的蒸煮時間決定了黃豆醬的體態、氣味及色澤等方面,適度的蒸煮能確保黃豆保持一定的形態和形成一定的色度。

根據黃豆醬自身加工成型的需要及色澤要求,并為滿足消費者對黃豆醬的感官質量要求,結合表1選擇適當的蒸煮條件。

表1 不同黃豆醬的蒸煮工藝技術Table 1 Cooking technologies of different soybean paste

2.3 面粉的添加

由于發酵初期霉菌分解生成糖類數量少,致使后期發酵時的菌種生長所需的碳源不足,添加面粉為黃豆醬發酵過程中霉菌、酵母菌和乳酸菌的生長繁殖提供碳源,有利于黃豆醬后期發酵中的酵母菌和乳酸菌等的生長；還可增加豆醬的黏稠度、糖度及固形物含量,提高成品產率；此外添加面粉對后期豆醬的色澤也具有很大影響,由于蒸煮大豆發生美拉德反應,大豆的色度顯著增加,因美拉德反應產物具有還原性和抗氧化性,能抑制脂質過氧化和清除單線態氧,影響色度,添加面粉發酵提升黃豆醬的抗氧化性,使豆醬總酚含量及色度均顯著增加。添加面粉對豆醬的品質影響因其成分及加工工藝的差異,致使最終產品具有顯著的品質差異性[9]。

一般傳統工藝為了節約成本、方便加工,選擇直接添加生面粉,但生面粉存在易結塊,不宜與黃豆充分混合等缺點,影響黃豆醬的品質。而工業生產時添加面粉應合理加工處理,減少工藝缺陷對黃豆醬自身品質的影響。對面粉的加工處理是進行加熱熟制,經加熱熟制面粉,使面粉具有獨特的香氣,且手感更疏松、無結塊,更利于黃豆與面粉更容易充分混合；同時,熟制面粉比生面粉的淀粉糊化度高,更有利于發酵前期霉菌的生長,有研究采用熟面粉,濕豆與面粉質量比10∶4、接種量0.07%、制曲時間48 h,可提升豆醬中的蛋白酶和淀粉酶酶活[21]。且面粉經適度熟制可減少雜菌污染,陳玲[11]研究發現的面粉經75℃烘干20 min,待溫度降至40℃左右與黃豆混勻干豆與面粉4∶1,可獲得較佳的效果。

2.4 發酵菌種

發酵劑對黃豆醬的發酵起著重要的作用,影響黃豆醬形成獨特的色、香、味、體,更是保證高品質黃豆醬的重要物質[22-24]。制曲過程主要是利用霉菌豐富酶系,經發酵主要利用酵母菌和乳酸菌產生醇和酸生成酯類風味物質。目前,常見的黃豆醬制曲菌種有米曲霉、黑曲霉、混合霉菌、乳酸菌和酵母菌制曲。其中,米曲霉作為目前國內釀造醬類產品最常用發酵菌種,其發酵的主要特性是分泌的蛋白酶酶活力高,能夠快速有效的降解大分子蛋白質生成小分子的氨基酸,提高原料的利用率及氨基酸的種類和含量[25-28]。米曲霉對黃豆醬鮮味物質的形成起著關鍵性作用,醬中的鮮味主要來源于氨基酸,在整個發酵過程中,蛋白酶活力高的米曲霉始終是優勢菌[29-31],其最佳制曲工藝為制曲溫度30 ℃,接種量2.5×107個/g,面粉與黃豆的比例2∶10(g∶g),制曲時間48 h[26]。黑曲霉以產酸性蛋白酶為主,其主要在高溫發酵周期產生,黑曲霉的最佳制曲工藝為制曲溫度30℃,接種量0.5×106個/g,面粉與黃豆的比例1∶10(g∶g),制曲時間54 h[26]。研究表明用黑曲霉與米曲霉混合制曲,黑曲霉彌補米曲霉對酸性蛋白酶活力弱的缺陷,并增加淀粉酶含量,使酸性蛋白質、淀粉大分子物質得到更充分降解,豐富酶系,提高最終產品中各種氨基酸態氮、糖分、谷氨酸的含量[32-33],有研究米曲霉和黑曲霉按1∶1(g∶g)混合制曲,采用添加熟面粉的方式,面粉與黃豆的比例為3∶10(g∶g),制曲時間為36 h,制曲溫度為29～32℃,接種量為0.04%,酶的活性高于單一的霉曲添加效果[34]。在發酵中后期,酵母菌的生長優勢比較明顯,與乳酸菌一起發酵糖分產生小分子酸、醛、酯等風味物質,形成特殊的醬香成分。研究表明以氨基酸態氮含量為指標,米曲霉和黑曲霉1∶1(g∶g)混合制曲,加入濃度為15%的食鹽水,總曲與食鹽水比例為1∶1.5(g∶g),在混合霉菌制曲發酵后的第6天添加1.5%的安琪生香型活性干酵母,可有效改善黃豆醬的風味[35-36]。乳酸菌主要分解醬中的糖類物質生成小分子有機酸,對醬品的酸味起到重要作用。而乳酸菌的多樣性影響到黃豆醬體系中有機酸和氨基酸的組成,對黃豆醬的香氣、風味和色澤具有一定的影響作用,乳酸菌多用于低鹽發酵[37]。

2.5 殺菌方法及工藝條件

2.5.1 高溫水浴殺菌

豆醬大多采用罐頭包裝,殺菌時罐頭升溫并保持一定時間可達到殺菌效果。時威等[38]利用水浴殺菌工藝,減少活菌的數量來抑制活性菌的發酵產氣,從而降低產品產氣脹袋的可能性。高溫水浴殺菌對產氣菌有很好的抑制作用,但滅菌溫度過高,導致醬的理化性質發生變化,營養成分也遭到破壞,故一般不常用此殺菌方法。

2.5.2 水浴巴氏殺菌法

高溫滅菌處理對黃豆醬的理化性質和營養成分均有一定的影響,應降低殺菌溫度。80℃/10min,90℃/5min處理樣品效果較好,且感官性狀變化較小。研究表明主要滅菌條件可初步確定為滅菌溫度80～90℃,滅菌時間5～10min[38]。

2.5.3 超高壓殺菌法

超高壓殺菌能更好的保持黃豆醬的品質穩定性,有試驗證研究表明經200～600 MPa范圍處理黃豆醬20 min,豆醬中有害菌數得到有效抑制,且樣品的感官物理指標及pH值、總酸含量、氨基酸態氮含量、還原糖含量未有明顯的改變[39]。如進行輔熱超高壓殺菌處理,黃豆醬的香氣成分會得到促進,并改善黃豆醬的配制工藝,大大提升黃豆醬品質[40]。

3 結論與展望

作為我國優秀的傳統食品,在黃豆醬的加工過程中,確定所選用的大豆蛋白質含量,保證生產的產品的獨特風味；再根據產品加工的需要選擇浸泡時間、蒸煮工藝,調配添加面粉和菌種的種類和添加量；最后進行發酵殺菌,保持產品質量穩定性。今后,可以在增加黃豆醬的產品風味多樣性,研發黃豆醬的復合新產品、發酵技術的控制及工業生產標準化方面進行更深入的研究。利用先進的技術生產出更安全、更營養、風味更佳的黃豆醬產品。

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