毛霉型豆豉后發酵工藝條件的優化研究

楊伊磊，李夢丹，陳力力，2*，蔣立文，3

（1.湖南農業大學食品科技學院，湖南長沙410128；2.食品科技和生物技術湖南省重點實驗室，湖南長沙410128；3.湖南省發酵食品工程技術研究中心，湖南長沙410128）

毛霉型豆豉后發酵工藝條件的優化研究

楊伊磊1，李夢丹1，陳力力1，2*，蔣立文1，3

（1.湖南農業大學食品科技學院，湖南長沙410128；2.食品科技和生物技術湖南省重點實驗室，湖南長沙410128；3.湖南省發酵食品工程技術研究中心，湖南長沙410128）

豆豉后發酵是風味物質形成、營養成分變化及功能因子形成的重要階段，以感官評價和理化指標評分作為考察指標，采用正交試驗對毛霉型豆豉后發酵工藝條件進行優化試驗，并對最佳條件進行驗證試驗，結果表明：當食鹽質量分數為9%、白酒添加量為5%、發酵溫度為45℃、發酵時間為40 d時，毛霉型豆豉的感官評分為14分，理化指標評分為8分。豆豉的氨基酸態氮含量為0.69%，總酸為1.95%，蛋白質為39.20%，還原糖含量為3.60%。

毛霉型豆豉；后發酵；感官評價；理化指標

毛霉型豆豉是我國傳統的大豆發酵制品，一直深受人們的喜愛［1］。大豆經微生物作用后不僅能保留大豆原有的營養成分，而且能產生一定量的大豆異黃酮、大豆抗氧化肽、大豆低聚糖、活性酶和γ-亞麻酸等活性成分，具有抗癌、抗氧化、降血脂、調理腸胃等生理功能［2-6］。豆豉的后發酵過程是風味物質形成、營養成分變化以及功能因子形成的重要階段，工藝參數的不同將直接影響蛋白質水解生成的氨基酸、含硫化合物、生物活性肽、醛類、酸類、生物胺等產物的生成，影響碳水化合物等其他成分的水解速度，這些物質既可以直接構成風味物質，也可能是風味物質的前提物質，它們之間的相互作用，對豆豉的風味形成、營養、色澤及功能特性等產生重要影響［7-9］。目前，國內外對毛霉型豆豉的研究主要是后發酵過程中微生態的變化、蛋白質的分解產物的變化、主要成分及酶活的變化規律，如索化夷等［9］研究了永川豆豉在傳統發酵過程中水分、總酸、氨基酸態氮等基本成分及蛋白酶活性的變化規律；ZHANG Y等［10］對毛霉型豆豉后發酵過程中蛋白質的水解產物及顏色的變化規律進行了研究；房翠蘭［11］對毛霉型豆豉發酵過程中基本成分變化、蛋白質生物學變化及膳食纖維生物學特性進行了研究；范琳［12］通過對毛霉型豆豉后發酵過程中微生態的變化，揮發性風味成分、氨基酸含量、抗氧化肽含量變化及運用核磁共振技術對樣品進行了檢測分析。

本實驗根據感官評價以及理化指標的測定，對不同后發酵工藝條件下的毛霉型豆豉進行研究，選出最佳的后發酵工藝參數，從而提高毛霉型豆豉產品的質量，并為進一步研究后發酵過程中的動態變化打下基礎。

1　材料與方法

1.1材料與試劑

1.1.1原輔材料

大豆：購自湖南農業大學東之源超市。

毛霉（Mucor）菌種CGMCC8700：由湖南農業大學食品科技和生物技術湖南省重點實驗室提供。

1.1.2試劑

硫酸銅、硫酸鉀、硫酸銨、98%濃硫酸、氫氧化鈉、對硝基苯酚、無水乙酸鈉、乙酸、37%甲醛、乙酰丙酮、3，5-二硝基水楊酸（dinitrosalicylic acid，DNS）、丙三醇、葡萄糖等均為國產分析純。

1.2儀器與設備

HSJ通風柜：深圳市嘉鴻順實業有限公司；LRH-250智能生化培養箱：上海飛躍實驗儀器有限公司；101-2AB型電熱鼓風干燥箱：天津市泰斯特儀器有限公司；722N可見分光光度計：上海菁華科技儀器有限公司；PHS-3C pH計：上海圖新電子科技有限公司；DZKW-D-2電熱恒溫水浴鍋：北京市永光明醫療儀器有限公司；DL-1萬用電爐：北京中興偉業儀器有限公司；TP-100D電子天平：湘儀天平儀器設備有限公司。

1.3方法

1.3.1毛霉型豆豉后發酵工藝參數的確定

根據前期試驗和文獻資料［11］報道的毛霉型豆豉的發酵工藝流程以及工藝參數，以后發酵過程中的食鹽質量分數（A）、白酒添加量（B）、培養溫度（C）、培養時間（D）為影響因素，以感官評價和理化指標作為評價指標，采用4因素3水平正交設計，因素與水平如表1所示。

表1　發酵工藝優化正交試驗因素與水平Table 1 Factors and levels of orthogonal experiments for fermentation technology optimization

1.3.2感官評價

以10人組成感官評定小組，以色澤、滋味、香氣、外形為指標，由最不滿意到最滿意，分別按0～15分評分，然后取其平均值進行分析，滿分15分，評定標準如表2所示。

表2　豆豉感官評價標準Table 2 Sensory evaluation standard of Douchi

1.3.3理化指標的測定及評價標準

氨基酸態氮含量的測定：電位滴定法；還原糖含量的測定：3，5-二硝基水楊酸法；總酸含量的測定：電位滴定法；蛋白質含量的測定：參照國標GB 5009.5—2010《食品中蛋白質的測定》中的分光光度法。

根據豆豉的地方標準DB 52524—2007《豆豉》確定理化指標的評分標準，滿分為10分，結果如表3所示。

表3　豆豉理化指標評分標準Table 3 Evaluation standard of physical and chemical indexes of Douchi

2　結果與分析

2.1不同發酵條件對理化指標的影響

在后發酵階段，由于在微生物所分泌的酶系作用下，蛋白質水解成氨基酸和多肽，生成小分子肽、氨基酸及各種香氣的前提物質。氨基酸態氮含量可以反映出蛋白質的水解程度，其含量的高低是判斷豆豉是否成熟的一個重要的指標，且氨基酸態氮是豆豉的一種重要的增鮮的風味物質［12-13］。根據1.3.3中的測定方法，按照L9（34）正交試驗設計，測定不同工藝條件下9組毛霉型豆豉樣品中蛋白質、總酸、還原糖、氨基酸態氮含量，結果如表4所示。

表4　理化指標的測定結果Table 4 Detection results of physical and chemical indexes

由表4可知，影響氨基酸態氮含量的主要因素是發酵時間和發酵溫度，且發酵溫度越高，氨基酸態氮含量越高，即45℃條件下的氨基酸態氮含量最高；隨著發酵時間的延長，氨基酸態氮的含量增多，但發酵到40 d之后，氨基酸態氮的含量反而有所降低，這可能是因為在后發酵前期，各種酶的活性都較高，蛋白酶系將蛋白質水解為氨基酸，從而氨基酸態氮的含量增速較快，但是隨著后發酵的進行，產生的有機酸逐漸增加，酸度增加，蛋白酶酶活力降低，導致氨基酸態氮的生成速率降低，從而使得氨基酸態氮有略微減少的趨勢［9］。總酸的含量會影響微生物的生長和產品的風味［14］，隨著鹽含量和酒精度的增加，總酸的含量有所降低，而隨著發酵時間的增加總酸的含量卻有所降低，這可能是由于在后發酵的初始階段，毛霉生長過程中分泌的淀粉酶、脂肪酶使得大豆中的碳水化合物和脂肪分解成有機酸和脂肪酸，從而使總酸含量快速增加，當發酵至30 d后，由于食鹽和白酒的添加，微生物生長受到抑制，酶活力大大降低，同時部分酸與醇類合成酯類使得酸度增長較慢甚至不再增加，這使得總酸的含量隨著發酵時間的進一步增加而減少。在豆豉后發酵過程中，還原糖會被耐鹽型的微生物發酵成乳酸、酒精等多種芳香成分，同溫度下隨著發酵時間的增加還原糖的含量增加，但隨著時間的進一步增加，還原糖的含量卻逐漸減少，這是因為微生物的生長需要能量，分解部分的碳水化合物，使淀粉等生物大分子分解產生還原糖，所以后發酵初期還原糖的含量會略有上升［7］，但是隨著后發酵過程的進行，酵母菌等厭氧發酵又需要消耗部分還原糖，同時還有部分還原糖與蛋白質降解的氨基酸發生美拉德反應產生黑色素，因而還原糖的含量又有所下降［15-16］。

2.2后發酵條件的優化

2.2.1正交試驗結果

后發酵過程中的食鹽含量、白酒添加量、培養溫度、培養時間，是影響毛霉型豆豉品質的關鍵因素。在單因素試驗基礎上，采用正交試驗L9（34）進行最佳發酵工藝優化，結果如表5所示，方差分析分別見表6、表7。

表5　發酵工藝優化正交試驗結果與分析Table 5 Results and analysis of orthogonal experiments for fermentation technology optimization

表6　以感官評分為評價指標的正交試驗結果方差分析Table 6 Variance analysis of orthogonal experiments results using sensory score as evaluation index

表7　以理化指標評分為評價指標的正交試驗結果方差分析Table 7 Variance analysis of orthogonal experiments results using physicochemical indexes score as evaluation index

由表5可知，各因素對豆豉感官評分影響的主次關系為（C）培養溫度＞（D）培養時間＞（A）含鹽量＞（B）酒精度，說明培養溫度對毛霉型豆豉的感官評分影響最大，而酒精度對其影響最小；豆豉理化指標評分的主次關系為（D）培養時間＞（B）酒精度＞（A）含鹽量=（C）培養溫度，說明培養時間對毛霉型豆豉的理化指標評分影響最大，酒精度次之，含鹽量和培養溫度影響最小。根據感官評分得到的最優組合為A2B2C3D2，而由理化指標評分得到的最優組合為A3B2C3D2或A3B2C3D3，綜合考慮感官評分和理化指標評分，根據低鹽、縮短發酵時間等因素選擇最佳的工藝參數為A2B2C3D2，即含鹽量9%、白酒添加量5%、后發酵溫度45℃、后發酵時間40 d，此結果與房翠蘭［11］選擇的后發酵工藝條件基本一致。在此最佳發酵條件下進行驗證試驗，毛霉型豆豉的感官評分為14分，理化指標評分為8分，豆豉氨基酸態氮含量為0.69%，總酸含量為1.95%，蛋白質含量為39.20%，還原糖含量為3.60%，且豆粒呈顆粒狀，柔軟，松散成型，深褐色，油亮有光澤，豉香濃郁，有鮮味，無苦味、霉味或其他異味，咸淡適口。

由表6、表7可知，以豆豉感官評分為評價指標，培養溫度對結果的影響顯著，其余因素對結果的影響均不顯著；以毛霉型豆豉的理化指標評分為評價指標，所有因素對結果影響均不顯著。

3　結論

通過4因素3水平的正交試驗優化毛霉型豆豉的后發酵條件，試驗結果表明，含鹽量9%、白酒添加量5%、發酵溫度45℃、發酵時間40 d為毛霉型豆豉后發酵的最佳條件。毛霉型豆豉的感官評分為14分，理化指標評分為8分，產品氨基酸態氮含量為0.69%，總酸含量為1.95%，蛋白質含量為39.20%，還原糖含量為3.60%。

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Optimization of post-fermentation process forMucor-type Douchi

YANG Yilei1，LI Mengdan1，CHEN LiLi1，2*，JIANG Liwen1，3
（1.College of Food Science and Technology，Hunan Agricultural University，Changsha 410128，China；2.Hunan Provincial Key Laboratory of Food Science and Biotechnology，Changsha 410128，China；3.Hunan Provincial Research Center of Engineering and Biotechnology for Fermentative Food，Changsha 410128，China）

The post-fermentation process is an important phase for flavor formation，nutrient change and functional factors formation.The sensory evaluation and physicochemical indexes were analyzed，and the optimal post-fermentation condition forMucor-type Douchi was optimized by orthogonal experiment.The results showed that the optimum pretreatment conditions were as follows:salt 9%，alcohol 5%，fermentation temperature 45℃，and time 40 d.Under the optimum conditions，the sensory evaluation score and the physicochemical index were 14 and 8，respectively.The amino acid nitrogen of the product reached 0.69%，total acid 1.95%，protein 39.20%and reducing sugar 3.60%.

Mucor-type Douchi；post-fermentation；sensory evaluation；physicochemical index

TS214.2

A

0254-5071（2015）10-0023-04

10.11882/j.issn.0254-5071.2015.10.006

2015-09-07

國家自然科學基金項目（31371828）

楊伊磊（1991-），女，碩士研究生，研究方向為食品微生物及生物技術。

陳力力（1962-），女，教授，博士，研究方向為食品微生物及生物技術。