響應(yīng)面試驗(yàn)優(yōu)化黃豆醬工藝條件及其色澤質(zhì)構(gòu)分析

高雅文，劉學(xué)軍*，修 琳，2，李鴻梅

（1.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130118；2.小麥和玉米深加工國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，吉林 長(zhǎng)春 130118）

黃豆醬也稱(chēng)為大豆醬，是利用面粉、黃豆、米曲霉和酵母等經(jīng)過(guò)發(fā)酵而成的具有中國(guó)特色的傳統(tǒng)調(diào)味品[1-3]。黃豆醬具有獨(dú)特的色、香、味和體態(tài)，咸甜適口，營(yíng)養(yǎng)豐富，經(jīng)常用于烹制各種菜肴或蘸食，深受人們喜愛(ài)[4-5]。黃豆醬中還原糖的主要來(lái)源是淀粉原料的降解，還原糖的含量在某種程度上反映黃豆醬在發(fā)酵過(guò)程中淀粉質(zhì)原料降解的情況和微生物的生長(zhǎng)狀態(tài)。還原糖還參加發(fā)酵中后期的生物化學(xué)反應(yīng)，如美拉德反應(yīng)。其進(jìn)程與黃豆醬的色澤和風(fēng)味物質(zhì)的形成有重要關(guān)系，是衡量黃豆醬品質(zhì)的重要指標(biāo)[6-8]。另外黃豆醬中還含有豐富的氨基酸，其含量多少是評(píng)價(jià)黃豆醬質(zhì)量及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高低的重要指標(biāo)之一，能很好的反映黃豆醬發(fā)酵的成熟度，進(jìn)而對(duì)其發(fā)酵時(shí)間的確定有借鑒意義[9-10]。

黃豆醬的色澤和質(zhì)構(gòu)是黃豆醬的重要感官指標(biāo)，直接影響消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)劣的判斷。色澤的形成主要來(lái)自于褐變反應(yīng)，黃豆醬發(fā)酵過(guò)程中淀粉和蛋白質(zhì)經(jīng)酶降解后的產(chǎn)物葡萄糖、肽、氨基酸是褐變反應(yīng)的主要底物，經(jīng)酶促或非酶促反應(yīng)形成黑色素，最終形成黃豆醬誘人的金黃色。體態(tài)主要由蛋白質(zhì)、多肽、糊精、多糖等物質(zhì)共同作用形成，適度的硬度和黏著性能增強(qiáng)產(chǎn)品的適口性和咀嚼感[11-13]。

目前，對(duì)黃豆醬發(fā)酵過(guò)程中微生物的動(dòng)態(tài)變化、酶系的形成及活性、風(fēng)味物質(zhì)及理化指標(biāo)的研究較多，武俊瑞等[14-15]研究了自然發(fā)酵黃豆醬中的微生物的多樣性及動(dòng)態(tài)變化；高秀芝等[16-17]測(cè)定了不同發(fā)酵階段豆醬樣品的營(yíng)養(yǎng)及理化指標(biāo)；喬鑫等[18-19]對(duì)黃豆醬中揮發(fā)性成分進(jìn)行分析鑒定，而對(duì)黃豆醬色澤及質(zhì)地評(píng)價(jià)的研究較少。本試驗(yàn)以121℃條件下蒸煮黃豆時(shí)間、濕豆與面粉質(zhì)量比和發(fā)酵溫度為影響因素，黃豆醬中還原糖含量和氨基酸態(tài)氮含量為響應(yīng)值，通過(guò)Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)建立數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行響應(yīng)面分析，優(yōu)化黃豆醬制備工藝條件，并對(duì)不同工藝條件下得到的黃豆醬進(jìn)行色澤和質(zhì)構(gòu)測(cè)定與分析，了解黃豆醬發(fā)酵過(guò)程中的色澤及質(zhì)地變化規(guī)律，為進(jìn)一步探究黃豆醬發(fā)酵機(jī)理提供試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

黃豆（非轉(zhuǎn)基因）、小麥粉（中筋粉）、食鹽、綿白糖：市售。魯氏酵母（Zygosaccharomyces rouxii）（菌數(shù)108個(gè)/mL）、米曲霉（Aspergills oryzae）（活性孢子數(shù)200億/g，出芽率90%）、黑曲霉（Aspergillus niger）（活性孢子數(shù)200億/g，出芽率90%）：山東沂源康源生物科技有限公司。

3,5-二硝基水楊酸（dinitrosalicylic acid，DNS）、氫氧化鈉、酚酞（均為分析純）：國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；甲醛、乙醇（均為分析純）：天津市富宇精細(xì)化工有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

LX-B150立式自動(dòng)電熱壓力蒸汽滅菌鍋：合肥華泰醫(yī)療設(shè)備有限公司；BSA224S電子天平：賽多利斯科儀器（北京）有限公司；SPX-250Ⅲ培養(yǎng)箱：上海司樂(lè)儀器有限公司；CX2064色差儀：德國(guó)Hunter Lab公司；TA.XT.plus物性測(cè)試儀：英國(guó)Stable Micro System公司。

1.3 方法

1.3.1 黃豆醬制作工藝流程

1.3.2 黃豆醬制作操作要點(diǎn)

黃豆清洗、揀選：選取籽粒完整，顆粒飽滿(mǎn)，無(wú)蟲(chóng)蝕、無(wú)霉變，新鮮優(yōu)質(zhì)非轉(zhuǎn)基因黃豆，加水淘洗清理去雜。

浸泡、沖洗：加黃豆2.5倍水常溫浸泡10 h，豆粒飽滿(mǎn)，無(wú)硬芯，掰開(kāi)豆瓣有極少量凹面即可，加水沖洗干凈。

蒸煮、冷卻：將浸泡沖洗好的黃豆121℃蒸煮一定時(shí)間，并冷卻至室溫。

混合面粉：添加熟面粉（將生面粉放入蒸鍋，常壓、水沸騰后15 min蒸至手感疏松，有麥香氣，握有彈性，不散花，不結(jié)塊）。黃豆和面粉降至室溫，將濕豆與面粉按試驗(yàn)設(shè)計(jì)質(zhì)量比混合。

接菌、制曲：將混合好的物料裝到燒杯內(nèi)，接入米曲霉（占豆面混合物料0.06%）和黑曲霉（占豆面混合物料0.06%），置于培養(yǎng)箱中，24 h之內(nèi)制曲溫度控制在34～36℃，24～48 h控制在28℃，期間每隔12 h翻曲一次，制曲48 h。

加鹽水：將鹽（占豆面混合物料12%）溶解于煮沸后冷卻到室溫的水（占豆面混合物料60%）中，過(guò)濾后加入到制好的醬曲中。

發(fā)酵：將加鹽水的醬曲放入培養(yǎng)箱中發(fā)酵，控制一定溫度，在第6天加入酵母（占豆面混合物料0.06%）和白砂糖（占豆面混合物料20%），發(fā)酵40 d，得黃豆醬成品。

1.3.3 分析檢測(cè)

（1）還原糖含量測(cè)定[20]

取研磨后的黃豆醬試樣0.5 g裝入離心管，加入10 mL蒸餾水，放入50℃水浴鍋水浴20 min，取出冷卻，在4 000 r/min條件下離心，取出上清液定容至50 mL后取1mL溶液，加入2 mL DNS，沸水浴2 min，冷卻后加入蒸餾水補(bǔ)足15 mL，放入分光光度計(jì)于波長(zhǎng)540 nm條件下，測(cè)定其OD540nm值并記錄數(shù)據(jù)，還原糖含量計(jì)算公式如下：

（2）氨基酸態(tài)氮含量的測(cè)定[21]

依據(jù)GB 5009.235—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中氨基酸態(tài)氮的測(cè)定》酸度計(jì)法進(jìn)行氨基酸態(tài)氮含量的測(cè)定。

（3）黃豆醬色澤的測(cè)定[22]

采用色差儀測(cè)定黃豆醬的色澤。儀器校準(zhǔn)后，取適量待檢測(cè)的黃豆醬試樣于器皿內(nèi)，底部鋪滿(mǎn)，置于色差儀測(cè)色指定位置，蓋上保護(hù)蓋進(jìn)行色澤測(cè)定。在測(cè)定后旋轉(zhuǎn)樣品90°后繼續(xù)測(cè)定，再分別旋轉(zhuǎn)180°、270°測(cè)定，并將每次測(cè)定的L*值（表示明暗度）、a*值（表示紅綠色）、b*值（表示黃藍(lán)色）進(jìn)行記錄，取3次數(shù)據(jù)的平均值。

（4）黃豆醬質(zhì)構(gòu)的測(cè)定[23]

采用TA.XT.Plus食品物性?xún)x測(cè)定黃豆醬的質(zhì)構(gòu)。準(zhǔn)備好待測(cè)試樣，選擇P/2.5探頭，測(cè)定參數(shù)：測(cè)前速度：1 mm/s，測(cè)中速度：5 mm/s，測(cè)后速度：5 mm/s，觸發(fā)力：5 g，目標(biāo)值：10 mm。探頭運(yùn)動(dòng)軌跡：探頭從起始位置開(kāi)始，先以1 mm/s的速度壓向待測(cè)樣品，接觸到樣品表面后以5 mm/s的速度壓縮樣品10 mm，而后返回到壓縮的觸發(fā)點(diǎn)，停留5 s后重復(fù)上述軌跡，而后探頭以5 mm/s的速度返回到測(cè)試前的位置。每一個(gè)樣品測(cè)定3次，并記錄硬度、黏著性、咀嚼性的數(shù)值，取3次數(shù)據(jù)的平均值。

1.3.4 黃豆醬制作工藝條件優(yōu)化單因素試驗(yàn)

黃豆蒸煮時(shí)間的確定：將浸泡沖洗好的黃豆121℃分別蒸煮5 min、8 min、11 min、14 min、17 min，蒸煮熟的濕黃豆與蒸熟的面粉質(zhì)量比為10∶3，發(fā)酵溫度為35℃，考察黃豆蒸煮時(shí)間對(duì)黃豆醬品質(zhì)的影響。

濕黃豆與蒸熟的面粉質(zhì)量比的確定：將蒸煮熟的濕黃豆與蒸熟的面粉分別按質(zhì)量比10∶1、10∶2、10∶3、10∶4、10∶5混合，固定浸泡沖洗好的黃豆121℃蒸煮14 min，發(fā)酵溫度為35℃，考察豆面比對(duì)黃豆醬品質(zhì)的影響。

發(fā)酵溫度的確定：發(fā)酵溫度分別為25℃、30℃、35℃、40℃、45℃，固定浸泡沖洗好的黃豆121℃蒸煮14 min，蒸煮熟的濕黃豆與蒸熟的面粉質(zhì)量比為10∶3，考察發(fā)酵溫度對(duì)黃豆醬品質(zhì)的影響。

1.3.5 黃豆醬制作工藝條件優(yōu)化響應(yīng)面試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，根據(jù)Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理，以蒸煮時(shí)間（A）、豆面質(zhì)量比（B）和發(fā)酵溫度（C）為自變量，還原糖含量（Y1）和氨基酸態(tài)氮含量（Y2）為響應(yīng)值進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)，同時(shí)測(cè)定最優(yōu)組合樣品的顏色（L*值、a*值、b*值）和質(zhì)構(gòu)（硬度、黏著性、咀嚼性）。

表1 Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素與水平Table1 Factors and levels of Box-Behnken experimental design

1.3.6 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理及圖表繪制使用Microsoft Excel 2010和Design-Expert 8.0.6。

2 結(jié)果與分析

2.1 黃豆醬制作工藝條件優(yōu)化單因素試驗(yàn)

2.1.1 不同蒸煮時(shí)間對(duì)黃豆醬品質(zhì)的影響

在濕豆與面粉質(zhì)量比10∶3，發(fā)酵40 d，發(fā)酵溫度35℃條件下，對(duì)121℃黃豆蒸煮時(shí)間分別為5 min、8 min、11 min、14 min、17 min的黃豆醬進(jìn)行L*值，a*值，b*值的測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)表2；對(duì)黃豆醬進(jìn)行硬度、黏著性、咀嚼性的測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)圖1；測(cè)定黃豆醬還原糖含量和氨基酸態(tài)氮含量，結(jié)果見(jiàn)圖2。

表2 121℃條件下不同蒸煮時(shí)間對(duì)黃豆醬色澤的影響Table 2 Effect of different cooking time at 121℃on color of soybean paste

由表2可知，隨著蒸煮時(shí)間的延長(zhǎng)，L*值是先下降，14 min時(shí)值最小（43.37），后又略上升（44.32），即亮度逐漸減弱，后趨于平穩(wěn)；a*值逐漸增大（由7.44升至10.72），即紅色度增加，b*值逐漸減小（由33.79降至27.31），即黃色度逐漸減小。大豆蒸煮時(shí)主要是蛋白質(zhì)受熱變性，對(duì)豆醬中肽分子質(zhì)量分布也會(huì)有影響；蒸煮時(shí)間要適宜，時(shí)間過(guò)短，大豆蛋白變性程度低，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)蛋白質(zhì)變性過(guò)度，會(huì)有不溶性蛋白質(zhì)產(chǎn)生，均不利于酶促或非酶促反應(yīng)的發(fā)生，產(chǎn)生的色素少，致使顏色不理想。總體比較，121℃黃豆蒸煮14 min時(shí)，黃豆醬色澤鮮亮，呈金黃色。

圖1 21℃條件下不同蒸煮時(shí)間對(duì)黃豆醬質(zhì)構(gòu)的影響Fig.1 Effect of different cooking time at 121℃on the texture of soybean paste

圖2 21℃條件下不同蒸煮時(shí)間對(duì)黃豆醬還原糖和氨基酸態(tài)氮含量的影響Fig.2 Effect of different cooking time at 121℃on the reducing sugar and amino acid nitrogen contents in soybean paste

由圖1可知，隨著蒸煮時(shí)間的延長(zhǎng)，黃豆醬的硬度明顯下降，14 min時(shí)最小（51.84 g）后又上升；咀嚼性逐漸下降，黏著性先升后降，14 min時(shí)有最大值（39.33）。蒸煮時(shí)間適宜，蛋白質(zhì)變性程度適中，有利于微生物對(duì)其產(chǎn)生發(fā)酵作用，得到適宜的硬度、黏著性和咀嚼性。蒸煮時(shí)間過(guò)短或過(guò)長(zhǎng)，蛋白質(zhì)變性程度低或過(guò)度變性，均不利于發(fā)酵作用的進(jìn)行，影響了黃豆醬的硬度、黏著性和咀嚼性。從黃豆醬質(zhì)構(gòu)分析來(lái)看，蒸煮時(shí)間14 min較為理想。

由圖2可知，隨著黃豆蒸煮時(shí)間的延長(zhǎng)，黃豆醬中的還原糖含量和氨基酸態(tài)氮含量均是先升高后降低，黃豆蒸煮時(shí)間14 min時(shí)，黃豆醬中還原糖含量（10.80%）和氨基酸態(tài)氮含量（0.72 g/100 g）均最高。當(dāng)蒸煮時(shí)間為14 min時(shí)，黃豆熟化程度最佳，蛋白質(zhì)適度變性，微生物和酶生長(zhǎng)繁殖最旺盛，活力最強(qiáng)，因此，還原糖和氨基酸態(tài)氮含量均最高。蒸煮時(shí)間過(guò)短、過(guò)長(zhǎng)，黃豆蒸煮程度不夠或過(guò)度，均不能滿(mǎn)足微生物和酶生長(zhǎng)繁殖所需要的營(yíng)養(yǎng)條件，導(dǎo)致還原糖含量和氨基酸態(tài)氮含量均低。從還原糖含量和氨基酸態(tài)氮含量分析來(lái)看，蒸煮時(shí)間14 min較為理想。

綜合考慮，選擇蒸煮時(shí)間為11 min、14 min、17 min進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)。

2.1.2 不同濕豆與面粉質(zhì)量比對(duì)黃豆醬品質(zhì)的影響

在121℃蒸煮時(shí)間14 min，發(fā)酵溫度35℃，發(fā)酵時(shí)間40 d條件下，考察濕豆與面粉質(zhì)量比（10∶1、10∶2、10∶3、10∶4、10∶5）對(duì)黃豆醬品質(zhì)的影響，測(cè)定黃豆醬L*值，a*值，b*值，結(jié)果見(jiàn)表3；測(cè)定黃豆醬的硬度、黏著性、咀嚼性，結(jié)果見(jiàn)圖3；測(cè)定黃豆醬中氨基酸態(tài)氮含量和還原糖含量，結(jié)果見(jiàn)圖4。

表3 不同濕豆與面粉質(zhì)量比對(duì)黃豆醬色澤的影響Table 3 Effect of different mass ratio of wet soybean to flour on the color of soybean paste

圖3 不同濕豆與面粉質(zhì)量比對(duì)黃豆醬質(zhì)構(gòu)的影響Fig.3 Effect of different mass ratio of wet soybean to flour on the texture of soybean paste

圖4 不同濕豆與面粉質(zhì)量比對(duì)黃豆醬還原糖和氨基酸態(tài)氮含量的影響Fig.4 Effect of different mass ratio of wet soybean to flour on the reducing sugar and amino acid nitrogen contents in soybean paste

由表3可知，隨著濕豆與面粉質(zhì)量比越來(lái)越小，L*值（由46.81降至36.69）與b*值（由35.83降至22.86）逐漸減小，a*值逐漸增大（由9.00升至13.94）。隨著面粉比例的增大，淀粉水解產(chǎn)物增多，先水解為糊精、麥芽糖，最終生成了葡萄糖。葡萄糖經(jīng)酵母菌、乳酸菌發(fā)酵后生成低分子的醇、乳酸等，促進(jìn)非酶褐變——焦糖化反應(yīng)和美拉德反應(yīng)的進(jìn)行，生成色素，導(dǎo)致顏色加深。從黃豆醬顏色分析來(lái)看，豆面質(zhì)量比10∶3為宜。

由圖3可知，隨面粉比例的增大，硬度（由59.11 g降至43.41 g）與咀嚼性（由48.43降至26.43）逐漸減小，即越來(lái)越軟；黏著性先增加后降低，在濕豆與面粉質(zhì)量比10∶3時(shí)最大（39.33）。黏著性反映豆醬對(duì)流動(dòng)的阻力情況，咀嚼性是硬度、彈性與粘聚性的乘積[24]。面粉中含有大量的淀粉和少量的糊精、蔗糖和葡萄糖，還含有一定量的蛋白質(zhì)，為微生物生長(zhǎng)提供了碳源。面粉的增多，使淀粉酶分解產(chǎn)物糊精，低聚糖等物質(zhì)增多，在鹽水體系中使黃豆醬的黏著性增加，硬度下降，咀嚼性下降。從黃豆醬質(zhì)構(gòu)分析來(lái)看，豆面質(zhì)量比10∶3為宜。

由圖4可知，不同的濕豆和面粉比例下，黃豆醬發(fā)酵過(guò)程中的還原糖含量、氨基酸態(tài)氮含量均是先增加后減少，濕豆與面粉質(zhì)量比為10∶3時(shí)，還原糖含量（10.80%）、氨基酸態(tài)氮含量（0.72 g/100 g）均明顯高于其他比例。面粉是提供淀粉質(zhì)的主要原料，濕豆和面粉質(zhì)量比為10∶3時(shí)，碳氮比均衡，有利于微生物生長(zhǎng)，分泌較多的淀粉酶、糖化酶和蛋白酶、多肽酶等，有利于淀粉、蛋白的降解，產(chǎn)生較多的還原糖和氨基酸。面粉含量較多或較少，均不能滿(mǎn)足黃豆醬中微生物的生長(zhǎng)需求，還原糖含量和氨基酸態(tài)氮含量較少。從還原糖含量和氨基酸態(tài)氮含量分析來(lái)看，濕豆與面粉質(zhì)量比10∶3為宜。

綜合考慮，選擇濕豆與面粉質(zhì)量比10∶2、10∶3、10∶4進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)。

2.1.3 不同發(fā)酵溫度對(duì)黃豆醬品質(zhì)的影響

在121℃黃豆蒸煮時(shí)間14 min，濕豆與面粉質(zhì)量比為10∶3，發(fā)酵時(shí)間40 d條件下，發(fā)酵溫度分別為25℃、30℃、35℃、40℃、45℃制作黃豆醬，進(jìn)行L*值、a*值、b*值的測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)表4；測(cè)定硬度、黏著性、咀嚼性，結(jié)果見(jiàn)圖5；測(cè)定還原糖含量、氨基酸態(tài)氮含量，結(jié)果見(jiàn)圖6。

表4 不同發(fā)酵溫度對(duì)黃豆醬色澤的影響Table 4 Effect of different fermentation temperature on the color of soybean paste

圖5 不同發(fā)酵溫度對(duì)黃豆醬質(zhì)構(gòu)的影響Fig.5 Effect of different fermentation temperature on the texture of soybean paste

圖6 不同發(fā)酵溫度對(duì)黃豆醬還原糖和氨基酸態(tài)氮含量的影響Fig.6 Effect of different fermentation temperature on the reducing sugar and amino acid nitrogen contents in soybean paste

由表4可知，隨著發(fā)酵溫度的不斷升高，L*值在減小（由56.32降至31.56），a*值逐漸增大（由7.63升至13.62），b*值逐漸減小（由36.69降至21.08），黃豆醬由前期的乳黃色到中期的黃色，最終出現(xiàn)紅褐色。隨發(fā)酵溫度升高，焦糖化反應(yīng)和酶促反應(yīng)增多，致使黃豆醬顏色逐漸加深。從黃豆醬顏色分析來(lái)看，發(fā)酵溫度為35℃較為理想。

由圖5可知，隨著發(fā)酵溫度的升高，硬度（由63.96 g降至40.33 g）與咀嚼性（由44.75降至27.58）下降，黏著性先升高后降低，在40℃時(shí)出現(xiàn)最大值（47.04）。提高發(fā)酵溫度，微生物活性增強(qiáng)，發(fā)酵更充分，有助于蛋白酶分解原料中的蛋白質(zhì)成為多肽、氨基酸等，淀粉酶降解淀粉為多糖、低聚糖、單糖等，因此，硬度與咀嚼性逐漸下降。但后期溫度超過(guò)35℃，醬中水分會(huì)流失較快，故而黏著性后期會(huì)降低。從黃豆醬質(zhì)構(gòu)分析來(lái)看，發(fā)酵溫度35℃為宜。

由圖6可知，黃豆醬中的還原糖含量隨發(fā)酵溫度升高先增加后減少，在35℃含量達(dá)最大（10.80%）；氨基酸態(tài)氮含量先增加后趨于平穩(wěn)，在35℃含量達(dá)最大（0.72 g/100 g）。發(fā)酵溫度35℃時(shí)，發(fā)酵過(guò)程中淀粉酶、糖化酶、蛋白酶和多肽酶等酶的活性高，所以，還原糖含量和氨基酸態(tài)氮的含量高。氨基酸態(tài)氮是由黃豆醬體系中蛋白酶水解蛋白質(zhì)而產(chǎn)生的，氨基酸態(tài)氮本身就是重要的呈味物質(zhì)，它與黃豆醬的獨(dú)特風(fēng)味有著密不可分的關(guān)系，在黃豆醬的發(fā)酵過(guò)程中氨基酸態(tài)氮含量越高，越有利于黃豆醬風(fēng)味物質(zhì)的形成[25-26]。從還原糖含量和氨基酸態(tài)氮含量分析來(lái)看，發(fā)酵溫度35℃為宜。

綜合以上考慮，選擇發(fā)酵溫度30℃、35℃、40℃進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)。

2.2 黃豆醬制作工藝條件優(yōu)化響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果

2.2.1 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果及分析

固定發(fā)酵時(shí)間為40 d，選擇蒸煮時(shí)間（A）、濕豆與面粉質(zhì)量比（B）及發(fā)酵溫度（C）為自變量，還原糖含量（Y1）和氨基酸態(tài)氮含量（Y2）為響應(yīng)值進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)，利用軟件Design-Expert8.0.6中的Box-Behnken設(shè)計(jì)試驗(yàn)，設(shè)計(jì)與結(jié)果見(jiàn)表5，方差分析分別見(jiàn)表6和表7。

表5 Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table 5 Design and results of Box-Behnken experiments

表6 以還原糖含量為響應(yīng)值的回歸模型方差分析Table 6 Variance analysis of regression model using reducing sugar content as response value

續(xù)表

表7 以氨基酸態(tài)氮含量為響應(yīng)值的回歸模型方差分析Table7 Variance analysis of regression model using amino acid nitrogen content as response value

利用軟件對(duì)表5試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，擬合后得回歸方程：

由表6可知，還原糖含量評(píng)價(jià)模型中，模型極顯著（P＜0.01），失擬項(xiàng)（P失擬=0.580 3＞0.05）不顯著，因而無(wú)失擬因素存在，模型的決定系數(shù)R2=0.999 6，校正決定系數(shù)R2Adj=0.999 1，一次項(xiàng)A、B，交互項(xiàng)AB、AC、BC及二次項(xiàng)A2、B2、C2對(duì)結(jié)果影響極顯著（P＜0.01），一次項(xiàng)C影響顯著（P＜0.05）；由表7可知，氨基酸態(tài)氮含量評(píng)價(jià)模型中，模型極顯著（P＜0.01），失擬項(xiàng)（P失擬=0.965 6＞0.05）不顯著，因而無(wú)失擬因素存在。模型的決定系數(shù)R2=0.994 3，校正決定系數(shù)R2Adj=0.986 9，一次項(xiàng)A、C、二次項(xiàng)A2、B2影響極顯著（P＜0.01），一次項(xiàng)B、交互項(xiàng)AB、BC及二次項(xiàng)C2對(duì)結(jié)果影響顯著（P＜0.05），說(shuō)明回歸方程可以很好地描述各因素與響應(yīng)值之間的真實(shí)關(guān)系，試驗(yàn)結(jié)果與數(shù)學(xué)模型擬合程度良好，試驗(yàn)誤差小，預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值之間有較好的相關(guān)性[27]，可用該模型來(lái)分析和預(yù)測(cè)黃豆醬生產(chǎn)的最佳工藝條件。

2.2.2 各因素間交互作用的影響

借助Design-Expert軟件獲得的響應(yīng)面及等高線見(jiàn)圖7。

圖7 各因素交互作用對(duì)黃豆醬還原糖及氨基酸態(tài)氮含量影響的響應(yīng)面及等高線Fig.7 Response surface plots and contour line of effects of interaction between each factors on reducing sugar and amino acid nitrogen contents in soybean paste

由圖7可知，121℃黃豆蒸煮時(shí)間（A）、濕豆與面粉質(zhì)量比（B）和發(fā)酵溫度（C）3個(gè)因素之間的交互作用對(duì)黃豆醬還原糖含量、氨基酸態(tài)氮含量的影響是顯著的，從曲面的變化趨勢(shì)看，對(duì)黃豆醬中還原糖含量影響依次為：蒸煮時(shí)間＞濕豆與面粉質(zhì)量比＞發(fā)酵溫度，即A＞B＞C；對(duì)黃豆醬中氨基酸態(tài)氮含量影響依次為：蒸煮時(shí)間＞發(fā)酵溫度＞濕豆與面粉質(zhì)量比，即A＞C＞B，與方差分析結(jié)果相同。由此可見(jiàn)，各具體試驗(yàn)因素對(duì)響應(yīng)值的影響不是簡(jiǎn)單的線性關(guān)系。

由軟件Design-Expert 8.0.6分析方程，得到最佳工藝條件為：蒸煮時(shí)間15.58 min，濕豆與面粉質(zhì)量比為10∶3，發(fā)酵溫度35.57℃，此條件下還原糖含量理論值為11.166 3%，氨基酸態(tài)氮含量理論值為0.772 3 g/100 g。

2.2.3 驗(yàn)證試驗(yàn)

為了便于實(shí)際操作，將最佳工藝條件修正為：蒸煮時(shí)間16 min，濕豆與面粉質(zhì)量比為10∶3，發(fā)酵溫度36℃。在此最佳工藝條件下，進(jìn)行3組驗(yàn)證試驗(yàn)，還原糖含量實(shí)際值為10.96%，與預(yù)測(cè)理論值相對(duì)誤差為1.91%，氨基酸態(tài)氮含量實(shí)際值為0.76 g/100 g與預(yù)測(cè)理論值相對(duì)誤差為2.18%，表明采用響應(yīng)面法優(yōu)化黃豆醬發(fā)酵工藝條件是可行的。

2.3 質(zhì)量指標(biāo)

感官指標(biāo)：色澤均勻，有光澤，呈黃褐色，組織狀態(tài)良好，質(zhì)地細(xì)膩，黏稠適度，軟硬適當(dāng)，具有很好的咀嚼感。

理化指標(biāo)：氨基酸態(tài)氮含量為0.76 g/100 g，符合GB/T 24399—2009《黃豆醬》中要求。

微生物指標(biāo)：大腸菌群≤30 MPN/100 g，符合GB 2718—2014《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)釀造醬》中要求；致病菌未檢出，符合GB 29921—2013《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中致病菌限量》中要求。

3 結(jié)論

通過(guò)單因素及響應(yīng)面試驗(yàn)優(yōu)化黃豆醬發(fā)酵工藝條件為：121℃黃豆蒸煮時(shí)間16 min，濕豆與面粉質(zhì)量比為10∶3，發(fā)酵溫度36 ℃，L*值39.07±1.16，a*值11.67±0.95，b*值26.01±1.19，硬度（48.58±0.94）g，黏著性43.17±0.77，咀嚼性35.80±0.87。此條件下，黃豆醬色澤均勻，有光澤，呈黃褐色，組織狀態(tài)良好，質(zhì)地細(xì)膩，黏稠適度，軟硬適當(dāng)，具有很好的咀嚼感。氨基酸態(tài)氮含量為0.76 g/100 g，大腸菌群≤30 MPN/100 g，致病菌未檢出，符合相關(guān)食品國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求。