基于模糊數學法優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.基于模糊數學法優化油茶籽粕醬油加工工藝.中國調味品，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、氮、磷和鉀等，常被用作家禽飼料或有機肥料，利用率低。該研究為提高油茶籽粕的利用率，通過模糊數學法研究油茶籽粕添加量、發酵時間、鹽水質量分數和鹽水添加量對油茶籽粕醬油感官評分、總酸含量和氨基酸態氮含量的影響。研究結果表明，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%和鹽水質量分數14%。該加工工藝條件下獲得的油茶籽粕醬油醬香味濃郁，結構組織均勻。油茶籽粕醬油加工工藝的研究促進了農業產業的可持續發展，提高了農產品的附加值，增加了農民的收入并推動了農業現代化進程。

關鍵詞：醬油；加工工藝；模糊數學；優化

中圖分類號：TS264.21""""" 文獻標志碼：A""""" 文章編號：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

基金項目：河南省優秀青年基金（202300410193）

作者簡介：焦艷（1978—），女，講師，碩士，研究方向：模糊數學在食品工藝中的應用。

傳統醬油原料包括大豆、小麥、鹽和水，在生產過程中大豆和小麥混合研磨成漿，經發酵和蒸煮后加入適量鹽水，再經長時間發酵和釀造而成。醬油富含蛋白質、氨基酸、碳水化合物、脂肪、維生素和礦物質。此外，醬油還含有豐富的微量元素，如鉀、鈉、鈣和鎂。

醬油發酵工藝主要有3種：低鹽固態發酵、高鹽稀態發酵和高鹽恒溫發酵。低鹽固態發酵能降低醬油中的鹽含量，符合現代人的健康需求，同時，這種發酵方式也能夠保留醬油中的傳統風味和營養成分。高鹽稀態發酵是使用較高濃度鹽水（18%～20%）和較短發酵時間（3～6個月），使醬油具有獨特的風味，但由于其鹽分含量高，不適合長期食用。近年來，隨著人們健康意識的提高，高鹽稀態發酵的醬油逐漸被限制和替代。高鹽恒溫發酵是在高鹽濃度條件下進行恒溫發酵，使醬油的口感鮮美，具有獨特風味，但由于其鹽分含量高，也不適合長期食用，但在特定菜肴中使用效果好。目前，低鹽固態發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物，每年產量超過2 000萬噸，通過研究其加工工藝，可以將其轉化成具有更高附加值的產品，提高了資源的利用效率。另外，開發新型的醬油產品也豐富了市場供給。

1" 材料與方法

1.1" 試驗材料與試劑

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" 試驗儀器

干燥箱、恒溫培養箱、電子天平、電磁爐、pH計。

1.3" 試驗方法

1.3.1" 油茶籽粕醬油加工工藝及操作要點

1.3.1.1" 加工工藝

大豆和油茶籽粕預處理→蒸煮制曲→加入適量鹽水→發酵→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

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

蒸煮制曲：將預處理后的大豆和油茶籽粕按照適當比例混合，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30 h。

發酵：將鹽水與曲混合均勻，用紗布密封，于45 ℃條件下發酵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

控制基礎加工工藝為油茶籽粕添加量40%、鹽水質量分數15%、發酵溫度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%）、不同鹽水質量分數（11%、13%、15%、17%、19%）、不同發酵時間（12，14，16，18，20 h）和不同鹽水添加量（65%、75%、85%、95%、105%）對醬油感官評分和氨基酸態氮含量的影響。

1.3.3" 響應面試驗

根據單因素試驗結果，對油茶籽粕醬油加工工藝進行正交試驗，以鹽水質量分數（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分和氨基酸態氮含量為指標進行正交試驗，油茶籽粕醬油正交試驗因素和水平見表1。

1.3.4" 氨基酸態氮、總酸和可溶性無鹽固形物含量的測定

參照食品中氨基酸態氮含量的測定和釀造醬油的方法對醬油中的氨基酸態氮、總酸和可溶性無鹽固形物含量進行測定。

1.3.5" 油茶籽粕醬油感官評價標準

邀請10位具有感官評分經驗的人員對油茶籽粕醬油進行評分，從油茶籽粕醬油的顏色、氣味、口感和組織形態4個方面進行評價。感官評價標準見表2。

1.3.6" 模糊數學評價標準的建立

模糊數學中包括因素集、評語集和權重集。因素集A（A1，A2，A3，A4）分別表示顏色、氣味、口感、組織形態。評語集B（B1，B2，B3，B4）分別表示優、良、中、差，對應的分值分別為90，80，70，60分。權重集C（C1，C2，C3，C4）每個因素的權重均相等，均為0.25。

2" 結果和討論

2.1" 油茶籽粕添加量對油茶籽粕醬油品質的影響

2.1.1" 油茶籽粕添加量對油菜籽泊醬油中氨基酸態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，隨著油茶籽粕不斷發酵，油茶籽粕醬油中的氨基酸態氮含量也不斷增加。當油茶籽粕添加量為30%～40%時，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酵前期，一些有機酸被分解；當油茶籽粕添加量大于40%時，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酵過程中優勢菌群變成了產酸較高的菌群。

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

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分和可溶性無鹽固形物含量先升高后降低；當油茶籽粕添加量小于40%時，油茶籽粕醬油的感官評分和可溶性固形物含量不斷升高；當油茶籽粕添加量大于40%時，油茶籽粕醬油的感官評分和可溶性無鹽固形物含量不斷降低。當油茶籽粕添加量為40%時，油茶籽粕醬油的感官評分最高，為84分。所以，以40%為最佳油茶籽粕添加量。

2.2" 鹽水質量分數對油茶籽粕醬油品質的影響

2.2.1" 鹽水質量分數對油茶籽粕醬油中氨基酸態氮和總酸含量的影響

鹽水質量分數在油茶籽粕醬油制作過程中發揮著不可忽視的作用，適當的鹽水質量分數能夠有效抑制腐敗微生物的生長。由圖3可知，隨著鹽水質量分數的增加，油茶籽粕醬油中的總酸含量先下降后上升，氨基酸態氮含量先升高后降低。當鹽水質量分數為11%～15%時，油茶籽粕醬油中的總酸含量逐漸降低，氨基酸態氮含量逐漸升高。當鹽水質量分數為15%～17%時，油茶籽粕醬油中的總酸和氨基酸態氮含量基本保持不變。當鹽水質量分數為17%～19%時，油茶籽粕醬油中的總酸含量不斷升高，而氨基酸態氮含量不斷降低。

2.2.2" 鹽水質量分數對油茶籽粕醬油中可溶性無鹽固形物含量和感官評分的影響

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

2.3" 鹽水添加量對油茶籽粕醬油品質的影響

2.3.1" 鹽水添加量對油茶籽粕醬油中氨基酸態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。當鹽水添加量逐漸增加時，油茶籽粕醬油中的氨基酸態氮含量先升高后降低。當鹽水添加量小于95%時，隨著鹽水添加量的增加，油茶籽粕醬油中的氨基酸態氮含量不斷升高；當鹽水添加量大于95%時，隨著鹽水添加量的增加，油茶籽粕醬油中的氨基酸態氮含量逐漸降低。

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

由圖6可知，當鹽水添加量不斷增加時，油茶籽粕醬油的感官評分和可溶性無鹽固形物含量先升高后降低，當鹽水添加量為95%時，感官評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繁殖的關鍵因素，鹽水添加量過低會導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" 不同發酵時間對油茶籽粕醬油品質的影響

2.4.1" 不同發酵時間對油茶籽粕醬油中氨基酸態氮和總酸含量的影響

由圖7可知，隨著發酵時間的增加，油茶籽粕醬油中的總酸含量先降低后升高，當發酵時間小于14 d時，油茶籽粕醬油中的總酸含量逐漸降低，氨基酸態氮含量逐漸升高；當發酵時間大于14 d時，油茶籽粕醬油中的總酸含量不斷升高，氨基酸態氮含量逐漸降低。

2.4.2" 不同發酵時間對油茶籽粕醬油中可溶性無鹽固形物含量和感官評分的影響

由圖8可知，隨著發酵時間的延長，油茶籽粕醬油中的可溶性無鹽固形物含量和感官評分先升高后降低，當發酵時間為14 d時，油茶籽粕醬油的感官評分和可溶性無鹽固形物含量最高，說明當發酵時間為14 d時，油茶籽粕醬油的品質較好。

3" 油茶籽粕醬油加工工藝

3.1" 響應面試驗

在單因素試驗結果的基礎上，以鹽水質量分數、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分和氨基酸態氮含量為指標進行響應面試驗，油茶籽粕醬油的感官評分及響應面試驗設計和結果見表3和表4。

3.2" 回歸模型方差分析

利用軟件Design-Expert 12.0對表4中的數據進行分析，以感官評分和氨基酸態氮含量為響應值進行擬合（見下式）并進行回歸模型分析，氨基酸態氮含量回歸模型方差分析結果見表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，鹽水質量分數（A）、鹽水添加量（B）和油茶籽粕添加量（C）3個影響因素的F值分別為112.35，166.57，14.57，說明鹽水質量分數對油茶籽粕醬油中氨基酸態氮含量的影響最顯著，而油茶籽粕添加量對醬油中氨基酸態氮含量的影響較小。

由圖9可知，隨著鹽水質量分數（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）、鹽水質量分數（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氮含量先升高后降低；其中鹽水質量分數（A）和油茶籽粕添加量（C）的響應面坡度較陡，說明鹽水質量分數和油茶籽粕添加量對油茶籽粕醬油中的氨基酸態氮含量影響較大；鹽水添加量（B）和油茶籽粕添加量（C）、鹽水質量分數（A）和鹽水添加量（B）的響應面坡度較緩，說明BC和AB的交互作用對油茶籽粕醬油中氨基酸態氮含量的影響不顯著。隨著鹽水質量分數（A）和油茶籽粕添加量（C）、鹽水質量分數（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分先升高后降低，鹽水質量分數（A）和油茶籽粕添加量（C）交互作用的響應面坡度較陡峭，說明AC對油茶籽醬油感官評分的影響較大。

通過軟件Design-Expert 12.0對油茶籽粕醬油的最佳釀造工藝進行預測，結果表明，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%、鹽水質量分數14%。

4" 小結

本研究利用模糊數學法分析油茶籽粕添加量、發酵時間、鹽水質量分數和鹽水添加量對油茶籽粕醬油品質的影響。研究結果表明，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%、鹽水質量分數14%，通過該加工工藝獲得的油茶籽粕醬油醬香味濃郁，組織結構均勻。

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，生產出更多高附加值的產品。同時，研究油茶籽粕醬油加工工藝還可以有效利用農產品加工中的副產品，減少資源浪費，以促進農業產業的可持續發展。

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