甜豆瓣發酵過程中關鍵控制指標研究

徐偉偉，王森，梁亞男，黃采姣，張麗

(重慶火鍋調味品及菜品工程技術中心，重慶德莊農產品開發有限公司，重慶 401336)

豆瓣是蠶豆醬的簡稱，由蠶豆瓣發酵制成，成品是具有蠶豆瓣原型的半固態調味品或半流動粘稠體[1]。豆瓣產品分為兩大類，辣豆瓣(加入辣椒)和甜豆瓣(不加辣椒)[2]。甜豆瓣可以加入辣椒等原料發酵成辣豆瓣[3]，也可以直接作為炒制火鍋底料、麻辣調料的原料。

目前關于豆瓣醬的研究主要集中在加工工藝的改進和加工過程的質量控制上，包括發酵工藝的優化[4]、制曲工藝、加工工藝的優化[5,6]，且集中在辣豆瓣上，對甜豆瓣品質及控制指標的研究較少。

受郫縣豆瓣“越老越香”傳統生產經驗[7，8]和市場銷售等條件的限制，在甜豆瓣的發酵上，存在時間控制寬松、發酵周期波動大、產品質量不穩定等問題。但當豆瓣成熟后，繼續發酵品質會發生劣變，主要表現在色澤、滋味、體態、香氣等方面，因此傳統發酵周期一般應控制在6個月～1年[9]。

本課題跟蹤甜豆瓣傳統發酵過程，研究甜豆瓣發酵過程中各指標的變化情況，旨在將豆瓣成熟情況與指標值變化之間建立聯系，科學合理地控制發酵時間。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

米曲霉蠶豆瓣(食品級)：重慶璐曬調味品釀造公司；食用鹽(食品級)：重慶市鹽業(集團)有限公司；花椒(食品級)：成都啟福農副產品有限公司；實驗中使用的AgNO3、鉻酸鉀、氫氧化鈉、甲醛等試劑若無特殊說明，則為分析純試劑(AR)。

1.2 主要儀器與設備

FA2004A電子天平 上海舜宇恒平科學儀器有限公司；TDL-60B型低速臺式離心機 上海安亭科學儀器廠；MSBL3500磁力攪拌器 深圳格羅森貿易有限公司；pHS-3C型數顯pH計 上海智光儀器儀表有限公司；101型電熱鼓風干燥箱 北京市永光明醫療儀器有限公司；澳特珈破壁營養料理機 坤昊電器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 甜豆瓣發酵工藝

將市售的霉豆瓣置于發酵缸內，加入鹽水和青花椒沒過豆瓣進行發酵，晴天翻曬，確保缸內水量沒過豆瓣。以7 d為1個周期取樣進行感官指標及理化指標的評估與檢驗。

1.3.2 甜豆瓣感官指標

感官指標參照GB/T 20560—2006《地理標志產品 郫縣豆瓣》[10]中所述的方法檢驗。邀請15名專業的感官評定人員，從色澤、組織形態、風味、口感、感官成熟度等方面對發酵期間樣品進行感官評價，滿分100分，每個指標的權值20分，根據感官評價標準表進行打分判定，各個指標分數相加為該樣品的最終感官評定分數。感官評價標準見表1。

表1 甜豆瓣的感官評價標準Table 1 The sensory evaluation standard of sweet beans

1.3.3 理化指標

1.3.3.1 水分含量

參考GB 5009.3-2010《食品中水分的測定》[11]。

1.3.3.2 鹽分含量

參照GB 5009.44-2016《食品中氯化物的測定》[12]。

1.3.3.3 總酸含量

參照GB/T 12456-2008《食品中總酸的測定》[13]。

1.3.3.4 氨基酸態氮的測定

參照 GB 5009.235-2016《食品中氨基酸態氮的測定》[14]。

1.3.3.5 pH值

參照GB 5009.237-2016《食品pH值的測定》[15]。

2 結果與分析

2.1 甜豆瓣發酵成熟過程中氨基酸態氮含量的變化

自然發酵模式下，甜豆瓣發酵過程中豆瓣胚的氨基酸態氮的變化見圖1。

圖1 發酵過程中氨基酸態氮的變化Fig.1 Changes in amino acid nitrogen during fermentation

發酵開始0～10周氨基酸態氮上升較快，10～35周變化趨于平緩。開始發酵時氨基酸態氮含量為0.37 g/100 g，發酵成熟時氨基酸態氮含量為(0.70±0.3) g/100 g。一方面，是因為開始時蛋白酶活力最高，一定時間以后，隨著高濃度食鹽的浸入，霉菌的生長受到抑制，導致分泌的蛋白酶減少，且隨著發酵的進行，積累的酶活力也開始下降，導致后期氨基酸態氮的增長速度變緩。另一方面，發酵開始在春季，氣溫波動大，溫度影響酶的活力和穩定性，28～30 ℃酶活力最高[16]，溫度低時有利于微生物的生長代謝，因此蛋白質的水解較快，使得氨基酸態氮增長較快，隨著發酵的進行，各種成分增加，使得微生物分解的蛋白酶減少、酶活降低，氨基酸態氮變化趨于平緩。劉永琪等[17,18]研究證明，豆瓣開始發酵時總酸含量增加速度快，之后上升變緩；貢漢坤[19]研究表明傳統豆醬自然發酵與人工接種多菌種豆醬發酵氨基酸態氮含量變化趨勢與本研究一致；國外學者研究韓國黑豆醬發酵過程中理化指標變化[20]，結論與本試驗結果一致，氨基酸態氮含量隨著發酵的進行持續增加，之后增加放緩。

2.2 甜豆瓣發酵成熟過程中總酸和pH的變化

總酸、pH值在豆瓣胚自然發酵過程中的變化趨勢見圖2。

圖2 發酵過程中總酸和發酵液pH值的變化Fig.2 Changes in total acid and pH value of fermentation broth during fermentation

甜豆瓣發酵過程中總酸含量呈“S形”上升趨勢，發酵開始時總酸含量為0.47 g/100 g，發酵過程中先緩慢上升，在發酵20～22周時出現總酸含量劇增的現象，其原因一方面是蛋白質、脂肪分解，產生了大量的分解物作為生成有機酸的前體，在微生物的作用下生成有機酸，另一方面是該發酵時間段環境溫度達到酵母菌、乳酸菌等產生有機酸菌種的最適生長溫度，發酵體系中毛霉生長代謝旺盛，加之豆瓣中的營養物質在前期被分解成更利于利用的小分子物質，因此產酸增多，甜豆瓣總酸含量增加較快，成熟后達到(1.8±0.1) g/100 g。GB/T 20560-2006《地理標志產品 郫縣豆瓣》、紅油豆瓣相關企業標準、 甜瓣子企業標準中都限定總酸含量的上限為2.00 g/100 g。由圖2可知，在整個發酵過程中，豆瓣胚總酸含量均未超過2.00 g/100 g。

由圖2可知，發酵開始時pH為6.15，發酵過程中持續緩慢下降，成熟后pH為4.3±0.1。發酵液的pH值與總酸含量變化呈負相關，即總酸含量上升，pH值下降，其中在發酵時長達到20～25周時，發酵液pH值與總酸含量變化趨勢相同，均有所增大，其原因可能是在此期間向發酵體系中補充了鹽水，導致發酵液的pH上升，但豆瓣中的總酸含量未受明顯影響。Shukla等[21]認為韓國豆醬發酵過程中由于乳酸菌等微生物的作用會產生有機酸，導致總酸含量上升，發酵液pH值降低。謝思等[22]認為，豆瓣中的碳水化合物、脂肪可以在酵母菌、乳酸菌的作用下形成小分子有機酸如乳酸、乙酸，豆瓣中的蛋白質降解產生游離氨基酸也會導致總酸增加。柴洋洋等[23]認為在豆醬發酵過程中，糖類物質可以在酵母菌的作用下產生酸類，與本研究的結論一致。

2.3 甜豆瓣發酵成熟過程中水分含量的變化

圖3 發酵過程中豆瓣胚水分含量的變化Fig.3 Changes in water content of beans embryo during fermentation

發酵開始的第1～2周，水分含量從44.5%上升到48.0%，這是因為剛開始發酵時，霉豆瓣吸收了鹽水中的水分，導致水分含量升高。隨著發酵的進行，甜豆瓣的水分含量趨于穩定，在第20周之后，出現較大范圍的波動，是因為20周之后發酵進程加速，微生物生長代謝活躍，豆瓣內的水分被利用，加之在此過程中對發酵缸進行了晾曬、加水的操作，隨著發酵體系鹽分含量的變化，豆瓣胚滲透壓也發生變化，導致水分含量波動較大。

2.4 甜豆瓣發酵成熟過程中鹽分的變化

圖4 發酵過程中發酵液鹽分含量的變化Fig.4 Changes in salt content of fermentation broth during fermentation

由圖4可知，甜豆瓣發酵過程中鹽分含量緩慢上升，其原因是在發酵過程中會對發酵體系進行晾曬，水分蒸發后會對體系補充鹽水，如此操作幾次后，體系中的鹽分含量漸漸升高。鹽分的升高在一定程度上會對霉菌的生長產生抑制作用，導致發酵后期微生物代謝緩慢，與發酵后期總酸含量和pH值趨于穩定相呼應。

2.5 甜豆瓣發酵成熟過程中感官評分的變化

圖5 發酵過程中感官評分的變化Fig.5 Changes in sensory scores during fermentation

由圖5可知，甜豆瓣發酵過程中感官評分在0～17周上升較快，在18～27周趨于平緩，在28～33周上升加快，在34～35周有下降趨勢。綜合評分0～30分為發酵初期，尚未成熟；31～74分為半成熟狀態；75～100分表示發酵成熟。發酵時間在30周以后，專業感官評定小組判定甜豆瓣發酵成熟，綜合感官評分達到75分及以上。

2.6 發酵過程中各理化指標與感官評分的相關性分析

表2 甜豆瓣發酵過程理化指標與感官評分間Pearson相關系數Table 2 Pearson correlation coefficients between physicochemical indexes and sensory scores of sweet beans during fermentation process

將發酵過程中甜豆瓣的5個理化指標鹽分、水分、pH、氨基酸態氮、總酸與感官指標進行相關性分析，可以初步找出判定豆瓣成熟度的主要理化指標。

由表2可知，總酸、氨基酸態氮、pH值與衡量成熟度的感官評分相關性極顯著，與水分與鹽分也有一定相關性。總酸與感官評分正相關性極顯著，說明總酸含量能直接反映甜豆瓣發酵成熟度，發酵越接近成熟，總酸含量越高。豆瓣胚的總酸含量與發酵液的pH值極相關，所以pH值與感官評分極相關。氨基酸態氮含量與感官評分正相關性極顯著，說明氨基酸態氮能直接反映出甜豆瓣發酵的發酵成熟度，在一定時間范圍內，氨基酸態氮含量越高，豆瓣胚越接近發酵成熟。氨基酸態氮含量與總酸含量的正相關性極顯著，說明氨基酸態氮含量與總酸含量在發酵過程中具有一定的聯系。

3 結論

本研究通過跟蹤甜豆瓣自然發酵過程中的5項理化指標變化，結合感官評分進行了相關性分析。研究發現，從開始發酵到發酵成熟，豆瓣胚氨基酸態氮含量由0.37 g/100 g上升到(0.73±0.03) g/100 g，變化呈現先快速增加后放緩的趨勢。豆瓣胚總酸含量由0.47 g/100 g上升到(1.8±0.1) g/100 g，變化呈現“S形”趨勢，即先緩慢上升，再快速增加，最后趨于平緩。發酵液pH值隨總酸波動，同時受發酵期間補充鹽水的影響。發酵液鹽分緩慢上升，逐漸趨于發酵液體系飽和NaCl濃度。感官評分與總酸、氨基酸態氮、發酵液pH值呈極顯著相關，表明其在甜豆瓣發酵過程中可以作為衡量其發酵成熟度的重要指標，為企業在甜豆瓣實際生產中科學合理地控制發酵時間提供了依據。