減鹽豆醬的品質(zhì)變化及貨架期預(yù)測

李天一，楊麗軍，蘇 超，夏 楠，張冬冬

（蕪湖職業(yè)技術(shù)學(xué)院 食品與生物工程學(xué)院，安徽 蕪湖 241006）

發(fā)酵豆制品是以大豆為原料采用微生物接種方式或利用環(huán)境中的微生物發(fā)酵形成的易于人體消化吸收的調(diào)味品[1].在發(fā)酵過程中，通過微生物菌系分泌的酶類將大豆原料降解成具有更高生理活性的物質(zhì)[2-3]，從而使豆醬具有抗氧化、降低膽固醇等多種功效[4-5]，它可作為佐料用于多種食品的烹飪中，也可單獨(dú)食用，深受人們的喜愛[6].大多工業(yè)化生產(chǎn)的豆醬含鹽量較高，而攝入過多的鹽會(huì)危害人的身體健康[7]，故減鹽已成為豆醬的發(fā)展趨勢[8].然而，當(dāng)豆醬含鹽量較低時(shí)，在儲(chǔ)藏過程中易受外界環(huán)境影響導(dǎo)致多種有害微生物的生長繁殖[9-10]；其中的營養(yǎng)物質(zhì)也易受到污染而發(fā)生改變，出現(xiàn)色澤變暗、口感變酸[11]、脹袋等現(xiàn)象.這不僅會(huì)影響產(chǎn)品的口感及品質(zhì)，甚至產(chǎn)生食品安全問題[12-13]，對(duì)人的身體健康造成危害.

在減鹽豆醬儲(chǔ)藏過程中，相關(guān)的品質(zhì)指標(biāo)會(huì)發(fā)生動(dòng)態(tài)變化，如何快速有效的評(píng)估減鹽豆醬在儲(chǔ)藏期間品質(zhì)變化并準(zhǔn)確預(yù)測貨架期已成為研究發(fā)酵食品的熱點(diǎn)之一.采用數(shù)學(xué)公式擬合的方式對(duì)儲(chǔ)藏過程中減鹽豆醬品質(zhì)變化趨勢進(jìn)行表達(dá)，并通過相關(guān)的動(dòng)力學(xué)模型對(duì)其貨架期進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)測[14-15]是目前研究的重要方向.氨基酸態(tài)氮[16]、總酸、菌落總數(shù)[17]又是減鹽豆醬品質(zhì)把控的重要指標(biāo).因此，本研究分別在4、25 和37 ℃儲(chǔ)藏溫度下，對(duì)減鹽豆醬的以上3 項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行定期測定并進(jìn)行感官評(píng)分，采用數(shù)學(xué)方式進(jìn)行貨架期模型構(gòu)建，對(duì)減鹽豆醬的貨架期進(jìn)行預(yù)測，以期提高減鹽豆醬的安全穩(wěn)定性，并為今后的生產(chǎn)、儲(chǔ)藏、運(yùn)輸和銷售過程中品質(zhì)的監(jiān)控及貨架期的延長提供參考.

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

主要實(shí)驗(yàn)材料：減鹽豆醬（實(shí)驗(yàn)室自制）、牛肉膏、酵母膏、蛋白胨、甲醛、鹽酸、氫氧化鈉、葡萄糖等.

1.2 主要儀器

主要儀器：PHS-3E型酸度計(jì)（上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司）、LRH-70型電熱恒溫培養(yǎng)箱（上海恒一精密儀器有限公司）、磁力攪拌器（上海冠森生物科技有限公司）、XZG-3-A 型旋轉(zhuǎn)蒸鍋（溫州市博泰機(jī)械科技有限公司）.

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 減鹽豆醬的生產(chǎn)工藝流程 生產(chǎn)工藝流程：大豆→除雜→浸泡→蒸料→制醬曲→加鹽水→發(fā)酵→灌裝→封袋→滅菌→成品.先將品質(zhì)優(yōu)良的大豆置于泡豆池中用清水于室溫條件下浸泡，將浸泡后的大豆置于旋轉(zhuǎn)蒸鍋中進(jìn)行蒸煮（蒸氣壓0.15 MPa、時(shí)間15 min）；再將蒸煮好的大豆蒸料通過卡塊機(jī)制成30 cm×20 cm×10 cm的醬曲塊，并放置到制曲室內(nèi)進(jìn)行制曲（溫度18～20 ℃、相對(duì)濕度60%）；當(dāng)醬曲完全成熟后，在醬曲、食鹽正常投料比例（質(zhì)量比3∶1）基礎(chǔ)上，把食鹽減少20%進(jìn)行投料，然后置于發(fā)酵缸中進(jìn)行醬醪的自然發(fā)酵，發(fā)酵期間每日打耙2 次使其混合均勻，90 d 后結(jié)束發(fā)酵；將發(fā)酵好的醬醪進(jìn)行灌裝密封處理，在85 ℃下滅菌30 min則為成品[18].

1.3.2 樣品采集 隨機(jī)抽樣選出滅菌處理過的樣品，將其平均分為3 份，分別放置于4、25 和37 ℃條件進(jìn)行儲(chǔ)藏，每20 d取樣一次，測定氨基酸態(tài)氮、總酸、菌落總數(shù)并進(jìn)行感官評(píng)分[19].

1.3.3 指標(biāo)測定 參照GB 5009.235—2016《食品中氨基酸態(tài)氮的測定》[20]測定氨基酸態(tài)氮含量；參照GB 12456—2021《食品中總酸的測定》[21]測定總酸含量；參照GB 4789.2—2022《食品微生物學(xué)檢驗(yàn)菌落總數(shù)測定》[22]測定菌落總數(shù).

1.3.4 感官評(píng)分 選擇10 名經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)的人員，對(duì)減鹽豆醬進(jìn)行感官評(píng)分.感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)[23-24]如表1所示，4 項(xiàng)指標(biāo)均按整數(shù)進(jìn)行評(píng)分，感官整體評(píng)分=滋味評(píng)分×30%+氣味評(píng)分×30%+色澤評(píng)分×30%+體態(tài)×10%.

表1 減鹽豆醬感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

1.3.5 減鹽豆醬貨架期預(yù)測方法 減鹽豆醬中品質(zhì)指標(biāo)的變化大多遵循零級(jí)、一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型，若品質(zhì)指標(biāo)變化與儲(chǔ)藏時(shí)間存在線性關(guān)系，則符合零級(jí)動(dòng)力學(xué)模型；若品質(zhì)指標(biāo)的對(duì)數(shù)變化與儲(chǔ)藏時(shí)間存在線性關(guān)系，則符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型.選擇擬合度較高的動(dòng)力學(xué)模型，與Arrhenius 方程結(jié)合，構(gòu)建貨架期預(yù)測模型[25].

零級(jí)動(dòng)力學(xué)模型公式為

一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型公式為

式中：t為儲(chǔ)藏時(shí)間（d）；B為儲(chǔ)藏時(shí)間t時(shí)指標(biāo)水平；B0為指標(biāo)初始水平；k為反應(yīng)速率常數(shù).

Arrhenius方程為

式中：k為反應(yīng)速率常數(shù)；Ea為反應(yīng)活化能（KJ·mol-1）；T為儲(chǔ)藏的絕對(duì)溫度（K）；k0為指前因子；R為氣體常數(shù)（8.314 J·（mol·K）-1）.

將零級(jí)動(dòng)力學(xué)模型與Arrhenius方程結(jié)合，構(gòu)建減鹽豆醬貨架期預(yù)測模型為

將一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型與Arrhenius方程結(jié)合，構(gòu)建減鹽豆醬貨架期預(yù)測模型為

1.4 數(shù)據(jù)處理

實(shí)驗(yàn)重復(fù)3 次，采用Excel 2016 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，采用SPSS 22.0 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行Pearson 相關(guān)性分析、差異性分析；采用Origin進(jìn)行作圖.

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 不同儲(chǔ)藏溫度下減鹽豆醬的品質(zhì)變化

2.1.1 不同儲(chǔ)藏溫度下減鹽豆醬的感官評(píng)分變化 由圖1 可知，儲(chǔ)藏后期，大部分豆醬樣品逐漸出現(xiàn)色澤暗沉不均的現(xiàn)象，口感偏酸澀、苦澀，有惡臭等不良?xì)馕?由表2可知，在同一儲(chǔ)藏溫度下，減鹽豆醬感官整體評(píng)分隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長緩慢降低；相比儲(chǔ)藏0 d，在4、25、37 ℃儲(chǔ)藏溫度下，儲(chǔ)藏80 d 后，減鹽豆醬其感官整體評(píng)分分別降低了2.6、2.7、3.6分.在相同儲(chǔ)藏時(shí)間時(shí)，減鹽豆醬的感官整體評(píng)分隨著儲(chǔ)藏溫度的升高呈降低趨勢，且在溫度較高的時(shí)候降低更明顯.

圖1 不同儲(chǔ)藏溫度下減鹽豆醬的感官評(píng)分

2.1.2 不同儲(chǔ)藏溫度下減鹽豆醬的氨基酸態(tài)氮變化 由圖2可知，在同一儲(chǔ)藏溫度下，減鹽豆醬氨基酸態(tài)氮含量隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長緩慢降低；相比儲(chǔ)藏0 d，在4、25、37 ℃儲(chǔ)藏溫度下，儲(chǔ)藏80 d 后，減鹽豆醬氨基酸態(tài)氮質(zhì)量比分別降低了0.015、0.020、0.025 g·kg-1.在相同儲(chǔ)藏時(shí)間時(shí)，減鹽豆醬的氨基酸態(tài)氮含量隨著儲(chǔ)藏溫度的升高逐漸降低.

圖2 不同儲(chǔ)藏溫度下減鹽豆醬的氨基酸態(tài)氮質(zhì)量比變化

2.1.3 不同儲(chǔ)藏溫度下減鹽豆醬的總酸變化 由圖3可知，在同一儲(chǔ)藏溫度下，減鹽豆醬總酸質(zhì)量比隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長緩慢升高；相比儲(chǔ)藏0 d，在4、25、37 ℃儲(chǔ)藏溫度下，儲(chǔ)藏80 d后，減鹽豆醬總酸質(zhì)量比分別升高了0.008、0.038、0.058 g·kg-1.在相同儲(chǔ)藏時(shí)間時(shí)，減鹽豆醬的總酸質(zhì)量比隨著儲(chǔ)藏溫度的升高逐漸升高.

圖3 不同儲(chǔ)藏溫度下減鹽豆醬的總酸質(zhì)量比變化

2.1.4 不同儲(chǔ)藏溫度下減鹽豆醬的菌落總數(shù)變化 由圖4可知，在同一儲(chǔ)藏溫度下，減鹽豆醬菌落總數(shù)隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長緩慢升高；相比儲(chǔ)藏0 d，在4、25和37 ℃儲(chǔ)藏溫度下，儲(chǔ)藏80 d后，減鹽豆醬菌落總數(shù)分別升高了1.20、1.79、2.74 lg CFU·g-1.在相同儲(chǔ)藏時(shí)間時(shí)，減鹽豆醬的菌落總數(shù)隨著儲(chǔ)藏溫度的升高逐漸升高.

圖4 不同儲(chǔ)藏溫度下減鹽豆醬的菌落總數(shù)變化

2.2 不同儲(chǔ)藏溫度下減鹽豆醬貨架期預(yù)測模型的建立

2.2.1 不同儲(chǔ)藏溫度下減鹽豆醬各指標(biāo)間Pearson 相關(guān)性分析 通過分析感官評(píng)分與其他指標(biāo)的相關(guān)性，選擇相關(guān)性較大的指標(biāo)進(jìn)行后續(xù)貨架期預(yù)測模型的構(gòu)建.如表3 所示，在不同的儲(chǔ)藏溫度下感官評(píng)分均與菌落總數(shù)相關(guān)性較高，與氨基酸態(tài)氮和總酸相關(guān)性較低，因此選擇相關(guān)性較高的菌落總數(shù)進(jìn)行后續(xù)貨架期預(yù)測模型的構(gòu)建.

表3 不同儲(chǔ)藏溫度下減鹽豆醬的感官評(píng)價(jià)與其他指標(biāo)間Pearson相關(guān)系數(shù)

2.2.2 不同儲(chǔ)藏溫度下減鹽豆醬反應(yīng)級(jí)數(shù)的確定 以溫度倒數(shù)（1/T）為橫坐標(biāo)，速率常數(shù)的對(duì)數(shù)值（lnk）為縱坐標(biāo)，建立Arrhenius曲線.如表4所示，根據(jù)曲線獲得擬合度R2和擬合度之和∑R2.與一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型相比，零級(jí)動(dòng)力學(xué)模型的擬合度較高，后續(xù)選擇零級(jí)動(dòng)力學(xué)模型對(duì)菌落總數(shù)指標(biāo)進(jìn)行擬合可以更準(zhǔn)確構(gòu)建貨架期預(yù)測模型.

表4 不同儲(chǔ)藏溫度下減鹽豆醬的菌落總數(shù)的動(dòng)力學(xué)模型

表5 不同儲(chǔ)藏溫度下減鹽豆醬的菌落總數(shù)指標(biāo)的貨架期預(yù)測值和實(shí)測值

2.2.3 不同儲(chǔ)藏溫度下減鹽豆醬的貨架期預(yù)測模型建立 結(jié)合公式1和公式3，最終計(jì)算出活化能Ea為16 418.49 kJ·mol-1，指前因子k0為19.727 23，R2=0.968.將其代入公式4中，可得菌落總數(shù)的貨架期預(yù)測模型為

2.2.4 不同儲(chǔ)藏溫度下減鹽豆醬的貨架期模型的預(yù)測及驗(yàn)證 在不同儲(chǔ)藏溫度條件下，貨架期預(yù)測值與實(shí)測值的相對(duì)誤差均在10%以內(nèi)，表明該模型可以用來預(yù)測減鹽豆醬貨架期[26].

3 討論與小結(jié)

在不同儲(chǔ)藏溫度下，減鹽豆醬感官整體評(píng)分、氨基酸態(tài)氮含量隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長緩慢降低，總酸、菌落總數(shù)隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長緩慢升高.在4、25、37 ℃儲(chǔ)藏溫度下,貨架期的預(yù)測值分別為174、105、81 d，與實(shí)際值相對(duì)誤差均在10%以內(nèi)，說明構(gòu)建的貨架期預(yù)測模型是可靠的，并且該模型成本較低，可作為減鹽豆醬貨架期預(yù)測手段被廣泛使用.通過結(jié)果可以看出，目前減鹽豆醬不適宜在常溫及高溫條件下儲(chǔ)藏，食鹽對(duì)豆醬中微生物的控制極為重要，在減鹽條件下，對(duì)微生物的控制減弱.在常溫及高溫條件下，微生物快速增殖，破壞了豆醬中營養(yǎng)物質(zhì)及品質(zhì)，同時(shí)縮短了其貨架期，因此，在今后的研究中，可根據(jù)減鹽豆醬的實(shí)際運(yùn)輸設(shè)備、銷售條件，以及消費(fèi)者購買后的存放條件進(jìn)行溫度條件的調(diào)整，保證減鹽豆醬的質(zhì)量.本研究結(jié)果可為減鹽豆醬品質(zhì)變化的探究及貨架期精準(zhǔn)預(yù)測提供一定的參考，對(duì)于減鹽發(fā)酵豆制品的開發(fā)，以及其成品的儲(chǔ)藏、運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域的研究開發(fā)具有一定的指導(dǎo)意義.

[責(zé)任編輯 楊玉玲]