西瓜豆瓣醬研制及其亞硝酸鹽含量研究

賈慶超，梁艷美

(1.鄭州科技學院 食品科學與工程學院，鄭州 450064；2.安陽工學院計算機科技工程學院，河南 安陽 455000)

豆瓣醬是通過微生物的代謝作用，在一定時間和溫度下將原料進行分解[2,3]，產生醇、酸、酯等風味物質。西瓜豆瓣醬因其獨特的風味物質，不僅可以調味，而且營養豐富，極易被人體吸收，受到廣大消費者的喜愛[4-7]。西瓜豆瓣醬中富含大量對人體有益的物質，如：蛋白質、脂肪、亞油酸、亞麻酸、亞精胺、鈣、磷、鐵等，并且蛋白質可以轉化為氨基酸[8-10]，這樣做出來的菜更加鮮美；而里面的亞油酸、亞麻酸還可以使膽固醇降低，預防心血管疾病發生[11]。西瓜豆瓣醬是豫魯及北方地區的風味名吃，屬于非物質文化遺產，作為傳統發酵食品，主要在國內發展。目前西瓜豆瓣醬生產工藝多種多樣[12,13]，大多依然以傳統手工制作，已經跟不上現在人們快速而精致的生活，所以具有食用方便、快捷、營養豐富、色香味俱全等優點的食品越來越受到人們的青睞，促使西瓜豆瓣醬的生產工藝向更深的研究方向發展。另外，西瓜豆瓣醬在發酵過程中由于微生物等因素產生亞硝酸鹽，亞硝酸鹽是一種具有氧化性的毒物，通過食用進入人體內發生氧化反應使人中毒[14,15]。在一定的條件下(溫度、環境等)可以轉化成一種致癌物質亞硝胺[16,17]，所以，控制蔬菜發酵食品的亞硝酸鹽含量，對于提高蔬菜發酵食品的安全至關重要[18]。因此，本課題研究了自制的豆瓣醬中亞硝酸鹽的含量，也為人們在加工時提供了科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

豆曲、蔥、姜、蒜、鹽、八角、小茴香、花椒、麒麟西瓜：鄭州二七區馬寨鎮好又多超市；魯花5S壓榨花生油(一級)：中糧集團有限公司；亞鐵氰化鉀、濃鹽酸、對氨基苯磺酸、鹽酸萘乙二胺、乙酸鋅、冰乙酸、硼酸鈉和亞硝酸鈉：均為分析純(AR)，鄭州市德眾化學試劑廠。

1.2 儀器設備

BS224S電子天平 賽多利斯科學儀器(北京)有限公司；C21-SDHCB9E88電磁爐 浙江蘇泊爾股份有限公司；101-0AB3型電熱鼓風干燥箱 上海科恒實業發展有限公司；UV-2800AH型紫外可見分光光度計 鄭州寶晶電子科技有限公司；HHW21-600型電熱恒溫水溫箱 北京市永光明醫療儀器有限公司。

1.3 試驗方案設計

1.3.1 自制西瓜豆瓣醬原料配比

除去影響自制西瓜豆瓣醬風味的主要因素西瓜、豆曲、鹽以及香辛料的使用量，蔥、姜、蒜配比參考火鍋底料的配方按照1∶1.5∶1的比例添加[19]，添加量為蔥8 g、姜12 g、蒜8 g、花生油10 g。影響西瓜豆瓣醬風味的主要因素八角、小茴香、花椒添加量使用單因素試驗確定。針對八角、小茴香、花椒、蔥姜蒜的添加量使用正交試驗確定。影響西瓜豆瓣醬風味的主要因素西瓜、豆曲、鹽以及香辛料總使用量由正交試驗確定。

1.3.2 自制西瓜豆瓣醬生產工藝流程

工藝流程：花生油燒至八成熱→加入香辛料、蔥姜蒜→小火→加入西瓜瓤、豆曲→攪拌→裝罐→恒溫發酵→裝瓶→成品[20-22]。

1.3.2.1 原料處理

選擇成熟的西瓜，挖出果肉切成小塊；剔除發黑的豆曲；將蒜去皮分瓣，蔥切段，姜切絲備用。

1.3.2.2 炒制輔料

取不銹鋼鍋加10 g花生油加熱1 min，將花生油燒至八成熱放香辛料與蔥姜蒜爆香后改小火。

1.3.2.3 制醬

將西瓜瓤、鹽和豆曲放入鍋中與炒制后的輔料攪拌至均勻，在40 ℃左右裝入罐中，在35 ℃電熱鼓風箱中恒溫發酵15 d，裝瓶，密封。

1.3.3 單因素試驗

對影響自制西瓜豆瓣醬感官品質的主要因素花椒、八角、小茴香的添加量進行單因素試驗，確定西瓜150 g、鹽10 g、花生油10 g、蔥姜蒜(各8，12，8 g)及豆曲50 g的使用量。

花椒添加量的確定：選擇八角0.5 g、小茴香0.5 g的適宜使用量，將花椒添加量作為單因素，其添加量分別為0.5，1，1.5，2，2.5 g；八角添加量的確定：選擇花椒1 g、小茴香0.5 g的適宜使用量，將八角添加量作為單因素，其添加量分別為0.5，1，1.5，2，2.5 g；小茴香添加量的確定：選擇花椒1 g、八角1 g的適宜使用量，將小茴香添加量作為單因素，其添加量分別為0.5，1，1.5，2，2.5 g。

1.3.4 正交試驗

以花椒、八角、小茴香與蔥姜蒜為因素，進行單因素試驗后，再進行正交試驗，以西瓜豆瓣醬的感官評分為標準，選出最佳配方組合。

在確定香辛料及蔥姜蒜的配方上，確定西瓜的量，以豆曲添加量、鹽添加量、香辛料添加量和蔥姜蒜添加量為試驗因素，采用三因素三水平L9(33)正交試驗進行設計，以表1為準，選出最好的配方。

1.3.5 感官評價標準

取出制好的西瓜豆瓣醬，感官評價按照表1進行。隨機請15名經過培訓的食品專業學生進行感官評價，取平均值，感官評分標準參照GB/T 24399-2009《黃豆醬》[23]。

表1 西瓜豆瓣醬感官評價標準Table 1 Sensory evaluation criteria of watermelon soybean paste

1.3.6 亞硝酸鹽測定方法

本試驗測定亞硝酸鹽含量的方法為GB 5009.33—2016《食品安全國家標準 食品中亞硝酸鹽與硝酸鹽的測定》中的鹽酸萘乙二胺 [C12H14N2·2HCl]分光光度法[24]，測定過程中所需的各種濃度的溶液試劑均按照GB 5009.33—2016中試劑方法配制。所用的儀器設備紫外分光光度計的實用性和可操作性強，該方法簡單，測定快速，不受其他因素的干擾，并且選擇性和穩定性強[25]。

2 結果與討論

2.1 西瓜豆瓣醬的研制

2.1.1 花椒、八角和小茴香添加量單因素試驗結果分析

按照1.3.3單因素試驗和1.3.5感官評價的方法，花椒、八角和小茴香添加量的單因素試驗結果見圖1～圖3。

圖1 花椒添加量對西瓜豆瓣醬品質影響趨勢Fig.1 The effect of pepper additive amount on the quality of watermelon soybean paste

由圖1可知，西瓜豆瓣醬的感官評分是先升高再下降，在花椒添加量為1 g時評分最高，在花椒添加量不斷升高時，西瓜豆瓣醬的評分開始下降。因此，花椒添加量選擇1 g時是最好的。

圖2 八角添加量對西瓜豆瓣醬品質影響趨勢Fig.2 The effect of star anise additive amount on the quality of watermelon soybean paste

由圖2可知，西瓜豆瓣醬的分數在八角添加量不斷增多時，出現了先上升后下降的現象。在八角添加量達到2 g時得分最高，當八角添加量過低時八角的香辛味不明顯，當八角添加量過大時八角的香辛味又過重，故八角添加量選擇2 g為宜。

圖3 小茴香添加量對西瓜豆瓣醬品質影響趨勢 Fig.3 The effect of fennel additive amount on the quality of watermelon soybean paste

由圖3可知，由于小茴香風味濃重，評分隨著小茴香添加量的增加呈先上升后下降的趨勢，當添加量為1 g時，西瓜豆瓣醬感官評分達到最大，當添加量繼續增大時，小茴香的香辛料味過重，故小茴香添加量選擇1 g為宜。

2.1.2 自制西瓜豆瓣醬中輔料的正交試驗結果分析

在確定了花椒、八角、小茴香添加量以后，增加蔥姜蒜(各2，3，2 g為1份)因素，采用四因素三水平L9(34)正交試驗進行設計，研究各因素水平對西瓜豆瓣醬品質的影響。正交試驗設計因素水平見表2，結果分析見表3。

表2 自制西瓜豆瓣醬輔料因素水平表Table 2 The factors and levels table of auxiliary ingredients of homemade watermelon soybean paste

表3 正交試驗結果分析Table 3 Analysis of orthogonal experimental results

由表3中自制西瓜豆瓣醬極差分析可知，影響自制西瓜豆瓣醬得分的因素是：蔥姜蒜添加量>花椒添加量=八角添加量>小茴香添加量。得到最好的配方是A1B2C1D2，但與正交試驗中分數最高的A1B2C2D2出現了差異，因此使用了驗證試驗。對比發現最好的配方A1B2C1D2的得分是95分，而A1B2C2D2的得分是92分，所以最好的配方是A1B2C1D2。故結果確定較優方案為花椒0.5 g，八角1 g，小茴香0.5 g，蔥姜蒜各4，6，4 g時，自制西瓜豆瓣醬的感官品質最佳。

2.1.3 自制西瓜豆瓣醬的正交試驗結果分析

將2.1.2中正交結果用量設置為1份，西瓜的量150 g，以豆曲添加量、鹽添加量與輔料添加份數為試驗因素，采用三因素三水平L9(33)正交試驗進行設計，請15位經過培訓的感官評價人員對其進行感官評價，研究各因素水平對西瓜豆瓣醬品質的影響。正交試驗設計因素水平見表4，結果分析見表5。

表4 自制西瓜豆瓣醬各因素水平表Table 4 The factors and levels table of homemade watermelon soybean paste

表5 正交試驗結果分析Table 5 Analysis of orthogonal test results

由表5中自制西瓜豆瓣醬極差分析可知，各因素對自制西瓜豆瓣醬品質的影響主次順序是豆曲>鹽>輔料。試驗結果較優方案為A1B2C2，與正交試驗最高得分82分第2組A1B2C2結果一致，故試驗結果較優方案確定為A1B2C2。較優配方為豆曲30 g、鹽10 g、輔料2份(花椒1 g、八角2 g、小茴香1 g、蔥8 g、姜12 g、蒜8 g)。

為確定此次配方為較優配方，實行驗證方案，請10位感官評價人員對其進行感官評價，結果見表6。

表6 驗證試驗結果Table 6 Verification test results

由表6可知，第二組的感官評分更高，由此較優試驗為A1B2C2，即較優配方為豆曲30 g、鹽10 g、輔料2份(花椒1 g、八角2 g、小茴香1 g、蔥8 g、姜12 g、蒜8 g)，其自制西瓜豆瓣醬為紅褐色，顏色鮮艷有光澤，具有濃郁的醬香味和輕微的香辛料味，組織較粘稠且可見豆瓣狀，甜鮮味較醇厚且咸味適口。

2.2 自制西瓜豆瓣醬中亞硝酸鹽研究

2.2.1 亞硝酸鹽標準曲線的繪制

吸取0.00，0.10，0.20，0.30，0.40，0.50，0.75，1.00，1.25 mL的10.0 μg/mL亞硝酸鈉[NaNO2]標準使用液，分別移入50 mL的比色管中，用移液管加2 mL的對氨基苯磺酸[C6H7NO3S]溶液，混勻，靜置幾分鐘，加1 mL的鹽酸萘乙二胺 [C12H14N2·2HCl]溶液，用怡寶水加到50 mL的刻度線，混勻，靜置幾分鐘。在吸收波長為538 nm處測定出吸光度，見表7。

表7 NaNO2含量與吸光度關系Table 7 Relationship between NaNO2 content and absorbance

繪制的NaNO2標準曲線見圖4。

圖4 NaNO2標準曲線Fig.4 NaNO2 standard curve

由圖4可知，線性回歸方程為y=0.0137x-0.0002，相關系數R2為 0.9996，接近于1。R2越接近于1，越能滿足下面測樣的要求。

2.2.2 樣品亞硝酸鹽含量測定

將自制西瓜豆瓣醬樣品進行粉碎，稱取5.000 g勻漿試樣，置于燒杯中，加入12.5 mL飽和硼酸[Na2B4O5(OH)4·8H2O]溶液，加150 mL左右的溫水，強力搖勻，水浴20 min，冷卻至室溫后將其定量轉移至200 mL容量瓶中。加5 mL亞鐵氰化鉀[K4Fe(CN)6]溶液，強力搖勻，1 min后加5 mL乙酸鋅[Zn(C2H3O2)2]溶液，出現白色絮狀物，加水至刻度線，強力混勻，出現明顯分層時，把上邊的油倒掉再過濾，倒掉30 mL第一次的濾液后再過濾(濾液無雜質、透明)。

分別吸取上述樣品濾液40.00 mL于50 mL比色管中，將2 mL對氨基苯磺酸[C6H7NO3S]溶液和 1 mL鹽酸萘乙二胺 [C12H14N2·2HCl]溶液依次加入，中間要有1～2 min的間隔時間，用怡寶水加到50 mL刻度線處，強力搖勻，等一會兒。設置波長538 nm，調零后再測樣品的吸光度。同時做試劑空白(不加樣品)，在繪制好的標準曲線上查得相應的亞硝酸鈉質量。樣品中亞硝酸鹽(以NaNO2計)的含量計算公式如下：

2.2.3 亞硝酸鹽含量隨西瓜與豆曲比例變化的研究

自制西瓜豆瓣醬中選出食鹽添加量5，10，15 g為基準分為3組，西瓜與豆曲比例為變量，按照2.2.3的實驗方法進行測定和分析，測定結果見圖5。

圖5 NaNO2含量隨西瓜與豆曲比例變化的研究Fig.5 Study on the change of NaNO2 content with the ratio of watermelon to soybean koji

由圖5可知，自制西瓜豆瓣醬在一定的食鹽添加量上，亞硝酸鹽含量隨西瓜與豆曲的比例變化，呈現西瓜添加量越高亞硝酸鹽含量越低的趨勢。含糖量高的樣品峰值出現的早且低，因此含糖量越高亞硝酸鹽含量就越低。而較優方案中含糖量最高亞硝酸鹽含量最少，因此更加確定此配方為較優方案。

2.2.4 亞硝酸鹽含量隨放置時間變化的研究

根據較優配方：豆曲30 g、鹽10 g、輔料2份(花椒1 g、八角2 g、小茴香1 g、蔥8 g、姜12 g、蒜8 g)，亞硝酸鹽含量測定結果見圖6。

圖6 NaNO2含量隨放置時間變化的研究Fig.6 Study on the change of NaNO2 content with the storage time

由圖6可知，亞硝酸鹽含量在第5天出現峰值，以后亞硝酸鹽含量變化緩慢并逐漸接近平穩，在第10天時已是一個穩定值。這可能是因為前期微生物等因素使亞硝酸鹽大量生產，后期隨著酸性物質大量生成，亞硝酸鹽在酸性條件下被分解從而導致峰值快速降低。但由于酸性物質的增加導致產酸影響自制西瓜豆瓣醬的品質，應在有氧的情況下盡快在短時間內食用。

2.2.5 加標回收率驗證

本試驗選擇3個樣品在其過濾的消化液中分別添加0.2，0.3，4.0 mL(相當于2.0，3.0，4.0 μg亞硝酸鈉標準使用液，采用分光光度法進行測定。此測定方法具有準確性、可靠性，試驗結果見表8。

表8 標法回收率試驗測定結果Table 8 Standard recovery test results

由表8可知，3種加標樣品測定的回收率分別為91%、92%、91%,平均值為91%，其回收率越接近1說明樣品消解的損失率越低，試驗方法越準確。因此,分光光度法誤差較小、準確性較高。

3 結論

本文研究了自制西瓜豆瓣醬的配方及亞硝酸鹽含量的變化。通過單因素試驗得到花椒、八角、小茴香的添加量分別為1，2，1 g時自制西瓜豆瓣醬的品質最好；自制西瓜豆瓣醬中輔料的確定采用L9(34)正交試驗，得到較優方案為花椒0.5 g，八角1 g，小茴香0.5 g，蔥姜蒜各4，6，4 g，但結果與感官評價最高的方案不一致，通過驗證試驗確定較優方案的自制西瓜豆瓣醬品質最佳；自制西瓜豆瓣醬方案的確定采用L9(33)正交試驗，得到自制西瓜豆瓣醬較優方案為西瓜150 g、豆曲30 g、鹽10 g、輔料2份(花椒1 g、八角2 g、小茴香1 g、蔥8 g、姜12 g、蒜8 g)，其顏色為紅褐色且鮮艷有光澤，具有濃郁的醬香味和輕微的香辛料味，組織較粘稠且可見豆瓣狀，甜鮮味較醇厚且咸味適口，并用驗證試驗再次確定方案的可靠性、準確性。

自制西瓜豆瓣醬中亞硝酸鹽含量變化的研究采用GB 5009.33—2016《食品安全國家標準食品中亞硝酸鹽與硝酸鹽的測定》第二法——分光光度法，研究亞硝酸鹽含量隨西瓜與豆曲比例的變化及亞硝酸鹽含量隨放置時間的變化。結果表明，西瓜添加量越高亞硝酸鹽含量越低，自制豆瓣醬隨放置時間的增加，亞硝酸鹽含量降低并接近于平穩。試驗回收率平均值為91%，結果接近于1，試驗準確度較高。在GB2762-2017《食品安全國家標準食品中污染物限量》中亞硝酸鹽含量應小于20mg/kg，較優方案豆瓣醬放置過程中亞硝酸鹽含量為均小于此值，故對人體健康不會造成影響。