基于模糊數(shù)學(xué)法優(yōu)化油茶籽粕醬油加工工藝

DOI：10.3969/j.issn.1000-9973.2024.07.015

引文格式：焦艷，李寧，李建軍.基于模糊數(shù)學(xué)法優(yōu)化油茶籽粕醬油加工工藝.中國調(diào)味品，2024，49（7）：99-104.

JIAO Y， LI N， LI J J.Optimization of processing technology of camellia seed meal soy sauce based on fuzzy mathematics method.China Condiment，2024，49（7）：99-104.

摘要：油茶籽粕中含有豐富的蛋白質(zhì)、氮、磷和鉀等，常被用作家禽飼料或有機(jī)肥料，利用率低。該研究為提高油茶籽粕的利用率，通過模糊數(shù)學(xué)法研究油茶籽粕添加量、發(fā)酵時(shí)間、鹽水質(zhì)量分?jǐn)?shù)和鹽水添加量對(duì)油茶籽粕醬油感官評(píng)分、總酸含量和氨基酸態(tài)氮含量的影響。研究結(jié)果表明，油茶籽粕醬油的最佳加工工藝為油茶籽粕添加量39%、鹽水添加量95%和鹽水質(zhì)量分?jǐn)?shù)14%。該加工工藝條件下獲得的油茶籽粕醬油醬香味濃郁，結(jié)構(gòu)組織均勻。油茶籽粕醬油加工工藝的研究促進(jìn)了農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，提高了農(nóng)產(chǎn)品的附加值，增加了農(nóng)民的收入并推動(dòng)了農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程。

關(guān)鍵詞：醬油；加工工藝；模糊數(shù)學(xué)；優(yōu)化

中圖分類號(hào)：TS264.21""""" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A""""" 文章編號(hào)：1000-9973（2024）07-0099-06

Optimization of Processing Technology of Camellia Seed Meal Soy

Sauce Based on Fuzzy Mathematics Method

JIAO Yan1， LI Ning2， LI Jian-jun1

（1.Beijing Jingbei Vocational College， Beijing 101400， China; 2.School of Food Science and

Technology， Henan Agricultural University， Zhengzhou 450002， China）

Abstract： Camellia seed meal is rich in protein， nitrogen， phosphorus， potassium and so on. It is often used as feed for poultry or organic fertilizer， and the utilization rate is low. In order to improve the utilization rate of camellia seed meal， in this study， fuzzy mathematics method is used to study the effects of the addition amount of camellia seed meal， fermentation time， brine mass fraction and brine addition amount on the sensory score， total acid content and amino acid nitrogen content of camellia seed meal soy sauce. The research results show that the optimal processing technology of camellia seed meal soy sauce is the addition amount of camellia seed meal of 39%， brine addition amount of 95% and brine mass fraction of 14%. The camellia seed meal soy sauce obtained under this processing technology has rich sauce flavor and uniform texture. The study on the processing technology of camellia seed meal soy sauce has promoted the sustainable development of agricultural industry， increased the added value of agricultural products， increased farmers' income， and promoted the modernization process of agriculture.

Key words： soy sauce; processing technology; fuzzy mathematics; optimization

收稿日期：2024-03-02

基金項(xiàng)目：河南省優(yōu)秀青年基金（202300410193）

作者簡(jiǎn)介：焦艷（1978—），女，講師，碩士，研究方向：模糊數(shù)學(xué)在食品工藝中的應(yīng)用。

傳統(tǒng)醬油原料包括大豆、小麥、鹽和水，在生產(chǎn)過程中大豆和小麥混合研磨成漿，經(jīng)發(fā)酵和蒸煮后加入適量鹽水，再經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間發(fā)酵和釀造而成。醬油富含蛋白質(zhì)、氨基酸、碳水化合物、脂肪、維生素和礦物質(zhì)。此外，醬油還含有豐富的微量元素，如鉀、鈉、鈣和鎂。

醬油發(fā)酵工藝主要有3種：低鹽固態(tài)發(fā)酵、高鹽稀態(tài)發(fā)酵和高鹽恒溫發(fā)酵。低鹽固態(tài)發(fā)酵能降低醬油中的鹽含量，符合現(xiàn)代人的健康需求，同時(shí)，這種發(fā)酵方式也能夠保留醬油中的傳統(tǒng)風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)成分。高鹽稀態(tài)發(fā)酵是使用較高濃度鹽水（18%～20%）和較短發(fā)酵時(shí)間（3～6個(gè)月），使醬油具有獨(dú)特的風(fēng)味，但由于其鹽分含量高，不適合長(zhǎng)期食用。近年來，隨著人們健康意識(shí)的提高，高鹽稀態(tài)發(fā)酵的醬油逐漸被限制和替代。高鹽恒溫發(fā)酵是在高鹽濃度條件下進(jìn)行恒溫發(fā)酵，使醬油的口感鮮美，具有獨(dú)特風(fēng)味，但由于其鹽分含量高，也不適合長(zhǎng)期食用，但在特定菜肴中使用效果好。目前，低鹽固態(tài)發(fā)酵法是我國醬油的主要加工方式。

油茶籽粕是油料加工過程中的副產(chǎn)物，每年產(chǎn)量超過2 000萬噸，通過研究其加工工藝，可以將其轉(zhuǎn)化成具有更高附加值的產(chǎn)品，提高了資源的利用效率。另外，開發(fā)新型的醬油產(chǎn)品也豐富了市場(chǎng)供給。

1" 材料與方法

1.1" 試驗(yàn)材料與試劑

黃豆、油茶籽粕、曲霉、面粉、鄰苯二甲酸氫鈉、甲醛、氯化鈉、硝酸銀、鉻酸鉀、氫氧化鈉、酚酞。

1.2" 試驗(yàn)儀器

干燥箱、恒溫培養(yǎng)箱、電子天平、電磁爐、pH計(jì)。

1.3" 試驗(yàn)方法

1.3.1" 油茶籽粕醬油加工工藝及操作要點(diǎn)

1.3.1.1" 加工工藝

大豆和油茶籽粕預(yù)處理→蒸煮制曲→加入適量鹽水→發(fā)酵→制成醬醅→醬油浸提→滅菌處理→油茶籽粕醬油成品。

1.3.1.2" 操作要點(diǎn)

大豆和油茶籽粕預(yù)處理：加入適量的水對(duì)大豆進(jìn)行浸泡；用60目的篩子對(duì)油茶籽粕進(jìn)行處理，再用濃度為85%的乙醇去除油茶籽粕中的茶皂素。

蒸煮制曲：將預(yù)處理后的大豆和油茶籽粕按照適當(dāng)比例混合，蒸煮至無硬芯，之后將其冷卻至室溫，加入適量的面粉和曲霉，在30 ℃條件下培養(yǎng)30 h。

發(fā)酵：將鹽水與曲混合均勻，用紗布密封，于45 ℃條件下發(fā)酵14 d，制成醬醅。

醬油浸提和滅菌處理：在成熟的醬醅中加入沸水，浸提，過濾濾液后煮沸滅菌，獲得油茶籽粕醬油。

1.3.2" 單因素試驗(yàn)

控制基礎(chǔ)加工工藝為油茶籽粕添加量40%、鹽水質(zhì)量分?jǐn)?shù)15%、發(fā)酵溫度40 ℃和鹽水添加量95%，分別研究不同油茶籽粕添加量（30%、40%、50%、60%、70%）、不同鹽水質(zhì)量分?jǐn)?shù)（11%、13%、15%、17%、19%）、不同發(fā)酵時(shí)間（12，14，16，18，20 h）和不同鹽水添加量（65%、75%、85%、95%、105%）對(duì)醬油感官評(píng)分和氨基酸態(tài)氮含量的影響。

1.3.3" 響應(yīng)面試驗(yàn)

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)油茶籽粕醬油加工工藝進(jìn)行正交試驗(yàn)，以鹽水質(zhì)量分?jǐn)?shù)（A）、鹽水添加量（B）、油茶籽粕添加量（C）為影響因素，以油茶籽粕醬油的感官評(píng)分和氨基酸態(tài)氮含量為指標(biāo)進(jìn)行正交試驗(yàn)，油茶籽粕醬油正交試驗(yàn)因素和水平見表1。

1.3.4" 氨基酸態(tài)氮、總酸和可溶性無鹽固形物含量的測(cè)定

參照食品中氨基酸態(tài)氮含量的測(cè)定和釀造醬油的方法對(duì)醬油中的氨基酸態(tài)氮、總酸和可溶性無鹽固形物含量進(jìn)行測(cè)定。

1.3.5" 油茶籽粕醬油感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

邀請(qǐng)10位具有感官評(píng)分經(jīng)驗(yàn)的人員對(duì)油茶籽粕醬油進(jìn)行評(píng)分，從油茶籽粕醬油的顏色、氣味、口感和組織形態(tài)4個(gè)方面進(jìn)行評(píng)價(jià)。感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表2。

1.3.6" 模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的建立

模糊數(shù)學(xué)中包括因素集、評(píng)語集和權(quán)重集。因素集A（A1，A2，A3，A4）分別表示顏色、氣味、口感、組織形態(tài)。評(píng)語集B（B1，B2，B3，B4）分別表示優(yōu)、良、中、差，對(duì)應(yīng)的分值分別為90，80，70，60分。權(quán)重集C（C1，C2，C3，C4）每個(gè)因素的權(quán)重均相等，均為0.25。

2" 結(jié)果和討論

2.1" 油茶籽粕添加量對(duì)油茶籽粕醬油品質(zhì)的影響

2.1.1" 油茶籽粕添加量對(duì)油菜籽泊醬油中氨基酸態(tài)氮和總酸含量的影響

由圖1可知，隨著油茶籽粕添加量的增加，油茶籽粕醬油中的氨基酸態(tài)氮含量逐漸增加，總酸含量先減少后增加。油茶籽粕中含有豐富的蛋白質(zhì)，隨著油茶籽粕不斷發(fā)酵，油茶籽粕醬油中的氨基酸態(tài)氮含量也不斷增加。當(dāng)油茶籽粕添加量為30%～40%時(shí)，油茶籽粕醬油中的總酸含量逐漸減少，這是由于油茶籽粕醬油發(fā)酵前期，一些有機(jī)酸被分解；當(dāng)油茶籽粕添加量大于40%時(shí)，油茶籽粕醬油中的總酸含量不斷增加，這是由于油茶籽粕醬油發(fā)酵過程中優(yōu)勢(shì)菌群變成了產(chǎn)酸較高的菌群。

2.1.2" 油茶籽粕添加量對(duì)油茶籽粕醬油中可溶性無鹽固形物含量和感官評(píng)分的影響

由圖2可知，隨著油茶籽粕添加量增加，油菜籽粕醬油的感官評(píng)分和可溶性無鹽固形物含量先升高后降低；當(dāng)油茶籽粕添加量小于40%時(shí)，油茶籽粕醬油的感官評(píng)分和可溶性固形物含量不斷升高；當(dāng)油茶籽粕添加量大于40%時(shí)，油茶籽粕醬油的感官評(píng)分和可溶性無鹽固形物含量不斷降低。當(dāng)油茶籽粕添加量為40%時(shí)，油茶籽粕醬油的感官評(píng)分最高，為84分。所以，以40%為最佳油茶籽粕添加量。

2.2" 鹽水質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)油茶籽粕醬油品質(zhì)的影響

2.2.1" 鹽水質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)油茶籽粕醬油中氨基酸態(tài)氮和總酸含量的影響

鹽水質(zhì)量分?jǐn)?shù)在油茶籽粕醬油制作過程中發(fā)揮著不可忽視的作用，適當(dāng)?shù)柠}水質(zhì)量分?jǐn)?shù)能夠有效抑制腐敗微生物的生長(zhǎng)。由圖3可知，隨著鹽水質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，油茶籽粕醬油中的總酸含量先下降后上升，氨基酸態(tài)氮含量先升高后降低。當(dāng)鹽水質(zhì)量分?jǐn)?shù)為11%～15%時(shí)，油茶籽粕醬油中的總酸含量逐漸降低，氨基酸態(tài)氮含量逐漸升高。當(dāng)鹽水質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%～17%時(shí)，油茶籽粕醬油中的總酸和氨基酸態(tài)氮含量基本保持不變。當(dāng)鹽水質(zhì)量分?jǐn)?shù)為17%～19%時(shí)，油茶籽粕醬油中的總酸含量不斷升高，而氨基酸態(tài)氮含量不斷降低。

2.2.2" 鹽水質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)油茶籽粕醬油中可溶性無鹽固形物含量和感官評(píng)分的影響

由圖4可知，隨著鹽水質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，油茶籽粕醬油感官評(píng)分和可溶性無鹽固形物含量先升高后降低。當(dāng)鹽水質(zhì)量分?jǐn)?shù)為11%～15%時(shí)，油茶籽粕醬油的感官評(píng)分不斷升高；當(dāng)鹽水質(zhì)量分?jǐn)?shù)為11%～13%時(shí)，油茶籽粕醬油中的可溶性無鹽固形物含量逐漸升高。隨著鹽水質(zhì)量分?jǐn)?shù)的不斷增加，油茶籽粕醬油米曲霉中的生長(zhǎng)受到抑制，使得醬油中的可溶性無鹽固形物含量降低。綜合考慮之后，選擇最佳的鹽水質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%。

2.3" 鹽水添加量對(duì)油茶籽粕醬油品質(zhì)的影響

2.3.1" 鹽水添加量對(duì)油茶籽粕醬油中氨基酸態(tài)氮和總酸含量的影響

由圖5可知，隨著鹽水添加量的增加，油茶籽粕醬油中的總酸含量逐漸降低。當(dāng)鹽水添加量逐漸增加時(shí)，油茶籽粕醬油中的氨基酸態(tài)氮含量先升高后降低。當(dāng)鹽水添加量小于95%時(shí)，隨著鹽水添加量的增加，油茶籽粕醬油中的氨基酸態(tài)氮含量不斷升高；當(dāng)鹽水添加量大于95%時(shí)，隨著鹽水添加量的增加，油茶籽粕醬油中的氨基酸態(tài)氮含量逐漸降低。

2.3.2" 鹽水添加量對(duì)油茶籽粕醬油中可溶性無鹽固形物含量和感官評(píng)分的影響

由圖6可知，當(dāng)鹽水添加量不斷增加時(shí)，油茶籽粕醬油的感官評(píng)分和可溶性無鹽固形物含量先升高后降低，當(dāng)鹽水添加量為95%時(shí)，感官評(píng)分和可溶性無鹽固形物含量最高。鹽水添加量是影響油茶籽粕醬油中曲霉生長(zhǎng)繁殖的關(guān)鍵因素，鹽水添加量過低會(huì)導(dǎo)致微生物和病原體污染油茶籽粕醬油。所以，選擇最佳的鹽水添加量為95%。

2.4" 不同發(fā)酵時(shí)間對(duì)油茶籽粕醬油品質(zhì)的影響

2.4.1" 不同發(fā)酵時(shí)間對(duì)油茶籽粕醬油中氨基酸態(tài)氮和總酸含量的影響

由圖7可知，隨著發(fā)酵時(shí)間的增加，油茶籽粕醬油中的總酸含量先降低后升高，當(dāng)發(fā)酵時(shí)間小于14 d時(shí)，油茶籽粕醬油中的總酸含量逐漸降低，氨基酸態(tài)氮含量逐漸升高；當(dāng)發(fā)酵時(shí)間大于14 d時(shí)，油茶籽粕醬油中的總酸含量不斷升高，氨基酸態(tài)氮含量逐漸降低。

2.4.2" 不同發(fā)酵時(shí)間對(duì)油茶籽粕醬油中可溶性無鹽固形物含量和感官評(píng)分的影響

由圖8可知，隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)，油茶籽粕醬油中的可溶性無鹽固形物含量和感官評(píng)分先升高后降低，當(dāng)發(fā)酵時(shí)間為14 d時(shí)，油茶籽粕醬油的感官評(píng)分和可溶性無鹽固形物含量最高，說明當(dāng)發(fā)酵時(shí)間為14 d時(shí)，油茶籽粕醬油的品質(zhì)較好。

3" 油茶籽粕醬油加工工藝

3.1" 響應(yīng)面試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，以鹽水質(zhì)量分?jǐn)?shù)、鹽水添加量和油茶籽粕添加量為影響因素，以油茶籽粕醬油的感官評(píng)分和氨基酸態(tài)氮含量為指標(biāo)進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)，油茶籽粕醬油的感官評(píng)分及響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)和結(jié)果見表3和表4。

3.2" 回歸模型方差分析

利用軟件Design-Expert 12.0對(duì)表4中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以感官評(píng)分和氨基酸態(tài)氮含量為響應(yīng)值進(jìn)行擬合（見下式）并進(jìn)行回歸模型分析，氨基酸態(tài)氮含量回歸模型方差分析結(jié)果見表5。

X1=83.24－2.77A＋0.055B＋0.023C＋0.042AB＋0.007 5AC＋0.034BC－0.066A2－0.074B2－0.025C2；

X2 = 0.65＋0.057A＋0.053B＋0.034C＋0.003 2AB＋0.007 4AC＋0.036BC－0.063A2－0.073B2 －0.027C2。

由表5可知，鹽水質(zhì)量分?jǐn)?shù)（A）、鹽水添加量（B）和油茶籽粕添加量（C）3個(gè)影響因素的F值分別為112.35，166.57，14.57，說明鹽水質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)油茶籽粕醬油中氨基酸態(tài)氮含量的影響最顯著，而油茶籽粕添加量對(duì)醬油中氨基酸態(tài)氮含量的影響較小。

由圖9可知，隨著鹽水質(zhì)量分?jǐn)?shù)（A）和油茶籽粕添加量（C）、鹽水添加量（B）和油茶籽粕添加量（C）、鹽水質(zhì)量分?jǐn)?shù)（A）和鹽水添加量（B）的不斷增加，油茶籽粕醬油中的氨基酸態(tài)氮含量先升高后降低；其中鹽水質(zhì)量分?jǐn)?shù)（A）和油茶籽粕添加量（C）的響應(yīng)面坡度較陡，說明鹽水質(zhì)量分?jǐn)?shù)和油茶籽粕添加量對(duì)油茶籽粕醬油中的氨基酸態(tài)氮含量影響較大；鹽水添加量（B）和油茶籽粕添加量（C）、鹽水質(zhì)量分?jǐn)?shù)（A）和鹽水添加量（B）的響應(yīng)面坡度較緩，說明BC和AB的交互作用對(duì)油茶籽粕醬油中氨基酸態(tài)氮含量的影響不顯著。隨著鹽水質(zhì)量分?jǐn)?shù)（A）和油茶籽粕添加量（C）、鹽水質(zhì)量分?jǐn)?shù)（A）和鹽水添加量（B）、鹽水添加量（B）和油茶籽粕添加量（C）的增加，油茶籽粕醬油的感官評(píng)分先升高后降低，鹽水質(zhì)量分?jǐn)?shù)（A）和油茶籽粕添加量（C）交互作用的響應(yīng)面坡度較陡峭，說明AC對(duì)油茶籽醬油感官評(píng)分的影響較大。

通過軟件Design-Expert 12.0對(duì)油茶籽粕醬油的最佳釀造工藝進(jìn)行預(yù)測(cè)，結(jié)果表明，油茶籽粕醬油的最佳加工工藝為油茶籽粕添加量39%、鹽水添加量95%、鹽水質(zhì)量分?jǐn)?shù)14%。

4" 小結(jié)

本研究利用模糊數(shù)學(xué)法分析油茶籽粕添加量、發(fā)酵時(shí)間、鹽水質(zhì)量分?jǐn)?shù)和鹽水添加量對(duì)油茶籽粕醬油品質(zhì)的影響。研究結(jié)果表明，油茶籽粕醬油的最佳加工工藝為油茶籽粕添加量39%、鹽水添加量95%、鹽水質(zhì)量分?jǐn)?shù)14%，通過該加工工藝獲得的油茶籽粕醬油醬香味濃郁，組織結(jié)構(gòu)均勻。

研究油茶籽粕醬油加工工藝能夠提高油茶籽粕的附加值，通過利用油茶籽粕中豐富的植物蛋白和多酚等活性成分，生產(chǎn)出更多高附加值的產(chǎn)品。同時(shí)，研究油茶籽粕醬油加工工藝還可以有效利用農(nóng)產(chǎn)品加工中的副產(chǎn)品，減少資源浪費(fèi)，以促進(jìn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

張穎超，于鑫，趙祥穎，等.產(chǎn)愈創(chuàng)木酚菌株篩選及其在醬油釀造中的應(yīng)用.中國調(diào)味品，2024，49（2）：42-48，61.

史海慧，劉香英，孫洪蕊，等.傳統(tǒng)釀造醬及醬油中微生物酶系研究進(jìn)展.中國調(diào)味品，2024，49（2）：216-220.

趙旭，黃小玲，崔春.谷氨酰胺酶在10 t規(guī)模醬油發(fā)酵中應(yīng)用研究.中國調(diào)味品，2024，49（1）：164-170.

余洋洋，陳穗，劉占，等.基于非靶向代謝組技術(shù)研究不同發(fā)酵溫度醬油中代謝產(chǎn)物差異.食品安全質(zhì)量檢測(cè)學(xué)報(bào)，2023，14（23）：172-178.

李嘉灝，李良怡，熊玉帛，等.基于模糊數(shù)學(xué)評(píng)定與響應(yīng)面法優(yōu)化預(yù)制梅菜扣肉配方.中國調(diào)味品，2023，48（12）：83-91.

張偉，王潔麗，林琛，等.醬醪葡萄球菌的篩選及其對(duì)高鹽稀態(tài)醬油發(fā)酵的影響.中國食品學(xué)報(bào)，2023，23（11）：125-136.

張明君，李迎秋.兩種發(fā)酵工藝制備的牡丹籽醬油理化特性研究.中國調(diào)味品，2023，48（11）：43-47.

張心愿，王輝，陳向東，等.基于響應(yīng)面法優(yōu)化紫蘇醬油關(guān)鍵生產(chǎn)工藝.中國調(diào)味品，2023，48（11）：108-114.

牛麗麗，崔艷，閆志華，等.不同釀造工藝對(duì)黑豆醬油理化特性和感官品質(zhì)的影響.食品研究與開發(fā)，2023，44（18）：88-93.

李燕，鮑治成，楊冉冉，等.QuEChERS凈化-氣相色譜/三重四極桿質(zhì)譜法測(cè)定醬油中6種對(duì)羥基苯甲酸酯類.食品與發(fā)酵科技，2023，59（4）：151-155.

王濤，胡光耀，方芳.足球菌協(xié)同發(fā)酵對(duì)低鹽固態(tài)醬油風(fēng)味與品質(zhì)的影響.食品與發(fā)酵工業(yè)，2023，49（15）：77-84.

趙悅，丁婷婷，張夢(mèng)麗，等.核酸酶在醬油釀造上的應(yīng)用研究.中國調(diào)味品，2023，48（8）：6-11.

黃建，張?jiān)骆钤姮專?頂空氣相色譜法測(cè)定醬油中17種低沸點(diǎn)揮發(fā)性成分.分析科學(xué)學(xué)報(bào)，2023，39（4）：445-450.