不同鹽度對曲霉型豆豉發酵理化性質的影響

姜舒,王飛,2,王旭峰,熊涵錚,彭楠,趙述淼,胡詠梅*

(1.華中農業大學 生命科學技術學院,武漢 430070;2.湖北省普林標準技術服務有限公司,武漢 430056)

豆豉是以黃豆或黑豆為主要原料,經微生物發酵而成的一種傳統發酵食品[1]。豆豉的風味獨具特色,不僅可作為調味品,而且可入藥[2-3]。豆豉中含有豐富的生理活性物質,如大豆異黃酮[4]、γ-亞麻酸[5]、豆豉纖溶酶(Douchi fibrinolytic enzyme,DFE)[6]、血管緊張素轉移酶抑制肽[7]等,能夠有效地預防心腦血管疾病,具有較高的食用價值和藥用價值,深受廣大消費者喜愛。

按照參與發酵的微生物的不同,可將豆豉分為曲霉型、毛霉型、根霉型及細菌型豆豉[8]。豆豉的生產主要分為制曲和發酵兩大工序[9]。制曲的目的是以黃豆或黑豆為原料,在一定條件下積累霉菌或細菌等微生物的菌體及其所產生的酶。出曲后,拌入食鹽、酒等輔料,進入發酵階段,再以分泌的蛋白酶、淀粉酶等將大豆中的大豆蛋白、淀粉等大分子物質降解為小分子的肽、氨基酸、還原糖等[10]。同時,酵母、乳酸菌等風味菌也參與了豆豉風味的形成[11]。

在豆豉的后發酵階段,豆豉中的食鹽起到了抑制發酵微生物的生長繁殖、保障安全發酵、賦予豆豉風味的作用[12]。然而,研究發現食鹽攝入量過高會引發高血壓、冠心病等多種疾病[13]。作為百姓常用的調味品,豆豉中的鹽含量也讓人擔憂。減鹽、輕鹽調味品是降低食鹽中鈉攝入的重要途徑。隨著“低鹽”、“減鹽”等健康概念的普及,降低調味品中的鹽度是近幾年調味品的大趨勢[14-15]。此外,也有研究表明在發酵過程中減鹽會降低微生物的滲透壓,有利于氨基酸態氮、氨基酸和揮發性風味化合物的積累[16]。目前,豆豉中的鹽含量多在12%左右[17]。本文研究了7%、9.5%、12%的鹽度對曲霉型豆豉發酵理化性質的影響,以期為低鹽豆豉的開發生產與質量控制提供技術指導和參考依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 發酵菌種、原料與試劑

米曲霉孢子粉(曲精):購自山東濟寧玉園生物科技有限公司。黃豆、食鹽、米酒、白酒:均為市售。甲醛、氫氧化鈉、濃鹽酸、磷酸、碳酸鈉、三氯乙酸、十二水磷酸氫二鈉、二水磷酸二氫鈉、乳酸、乳酸鈉、硼酸、硼酸鈉、酪素、L-酪氨酸、DNS等化學試劑:均為分析純,均購自國藥集團化學試劑有限公司。

1.1.2 儀器與設備

PL303電子分析天平、101型電熱恒溫鼓風干燥箱、通風曲床、HH-4數顯恒溫水浴鍋、高速冷凍離心機、高壓蒸汽滅菌鍋、超凈工作臺、721型光光度計、HJ-5多功能攪拌器等。

1.2 試驗方法

1.2.1 豆豉的生產工藝流程

黃豆→篩選→浸泡→蒸煮→冷卻→接種、制曲→拌食鹽、米酒、白酒后入缸,水浴保溫發酵→檢驗、包裝→成品。

將去除雜質的黃豆采用30 ℃水溫浸泡1.5 h后瀝干,蒸汽常壓蒸煮3 h。出料后,按萬分之二加入米曲霉曲精,拌和均勻,在通風曲床上維持30～35 ℃品溫制曲46 h,期間翻曲2次。出曲后,分為3組,分別按7%、9.5%、12%加入食鹽,每組按2%加入米酒和白酒,拌和均勻,使食鹽和水分均勻滲入豆豉曲胚內部。待曲胚充分拌和均勻后,入陶缸,水浴40～55 ℃保溫發酵,后發酵20 d[18-19]。

1.2.2 總酸和氨基酸態氮含量的測定

總酸和氨基酸態氮的測定采用酸堿滴定法[20]與甲醛滴定法[21]。首先稱取5 g試樣,研碎后加入到100 mL容量瓶中,加蒸餾水定容至100 mL,以8 000 r/min離心10 min。吸取上清液10.0 mL置于200 mL的燒杯中,加入60 mL的蒸餾水,開動磁力攪拌器,用0.1 mol/L NaOH標準滴定溶液滴定至酸度計指示pH為8.2,記下消耗NaOH標準滴定溶液的體積,計算總酸含量。然后加入10.0 mL甲醛溶液,混勻,再用0.1 mol/L NaOH標準滴定溶液繼續滴定至pH為9.2,記下消耗NaOH標準滴定溶液的體積,計算氨基酸態氮含量。以蒸餾水為空白對照試樣,氨基酸態氮的計算公式如下:

式中:X表示試樣中氨基酸態氮的含量,g/100 g;V1表示滴定用試樣稀釋液加入甲醛后消耗氫氧化鈉標準滴定溶液的體積,mL;V2表示試劑空白試驗加入甲醛后消耗氫氧化鈉標準滴定溶液的體積,mL;c表示氫氧化鈉標準滴定溶液的濃度,mol/L;V3表示試樣稀釋液取用量,mL;0.014為與氫氧化鈉標準溶液[c(NaOH)=0.050 mol/L]相當的氮的質量,g。

1.2.3 蛋白酶酶活的測定[22]

酪氨酸標準曲線的繪制:分別吸取0,10,20,30,40,50 μg/mL的酪氨酸標準溶液1.00 mL,加入0.4 mol/L碳酸鈉溶液5.00 mL、福林試劑1.00 mL,置于(40±0.2) ℃的水浴中顯色20 min后,采用10 mm比色皿,采用分光光度計在680 nm波長處進行比色,以不含酪氨酸的零管為空白管調零,測定其吸光度值。以吸光度值為縱坐標,酪氨酸濃度為橫坐標,繪制標準曲線并計算回歸方程。

酶液的制備:準確稱取1.000 g試樣,加少量的相應緩沖液,充分研磨,轉入100 mL容量瓶中,稀釋至刻度后,用4層紗布過濾,取濾液待測。

樣品的測定:先將10 g/L酪素溶液在(40±0.2) ℃的水浴中預熱。取4支試管,各加1.00 mL待測酶液。取1支作為空白管,加2.00 mL三氯乙酸;其他3管作為測試管,各加入1.00 mL預熱的酪素溶液,搖勻后于(40±0.2) ℃的水浴中保溫10 min。取出試管,在3支測試管中分別加入2.00 mL三氯乙酸,在空白管中加入1.00 mL預熱的酪素溶液,靜置10 min后過濾。再各取濾液1.00 mL,加入0.4 mol/L碳酸鈉溶液5.00 mL、福林試劑1.00 mL,置于(40±0.2) ℃的水浴中顯色20 min后,采用10 mm比色皿,采用分光光度計在680 nm波長處進行比色,以空白管調零,測定其吸光度值。

酶活的定義:1 g試樣在40 ℃(酸性pH 3.0、中性pH 7.5、堿性pH 10.5)的條件下,1 min水解酪素產生1 μg 酪氨酸為一個酶活力單位。

1.2.4 氨基酸含量的測定

試樣送至農業部微生物產品質量監督檢驗測試中心(武漢)進行氨基酸分析檢測。

1.2.5 數據處理及統計分析

試驗數據用Excel 2007 進行整理,使用SPSS對數據進行統計分析,使用Origin 8.6 和Adobe Illustrator CS3作圖。

2 結果與分析

2.1 不同鹽度對豆豉發酵過程中蛋白酶酶活的影響

由圖1中A可知,在制曲階段,曲料中的酸性蛋白酶酶活先升后降,在18 h時達最高,30 h后降低幅度不明顯;中性蛋白酶酶活在12～30 h內增加迅速,30 h時最高,是酸性蛋白酶的3.3倍;堿性蛋白酶酶活一直呈逐漸升高的趨勢。適宜的制曲時間為30～42 h。

圖1 豆豉發酵過程中蛋白酶酶活的變化Fig.1 Change of protease activity during the fermentation of fermented soybeans

由圖1中B～D可知,在后發酵階段,隨著鹽的加入,3種蛋白酶酶活均呈下降趨勢,其中4 d時酶活下降明顯;4～16 d,在3種鹽度的豆豉中中性蛋白酶酶活無明顯下降,尤其是7%鹽度的豆豉中一直維持著較高的蛋白酶酶活水平;至20 d時,在9.5%和12%鹽度的豆豉中幾乎檢測不出酸性蛋白酶和堿性蛋白酶的酶活。總體看來,在后發酵期間,7%鹽度遠遠高于12%鹽度豆豉中的蛋白酶酶活。

2.2 不同鹽度對豆豉發酵過程中氨基酸態氮含量的影響

由圖2中A可知,在制曲階段,曲料的氨基酸態氮含量在18 h內上升很快,從0.06%升至0.23%,18 h之后趨于平穩。

圖2 豆豉發酵過程中氨基酸態氮含量的變化Fig.2 Change of amino acid nitrogen content during the fermentation of fermented soybeans

由圖2中B可知,在后發酵階段,隨著發酵時間的增加,豆豉中的氨基酸態氮含量逐漸增加,而且鹽度越低,豆豉的氨基酸態氮含量越高。鹽度為7%、9.5%、12%的豆豉在后發酵20 d時的氨基酸態氮含量分別為0.92%、0.88%、0.61%。

2.3 不同鹽度對豆豉發酵過程中總酸含量的影響

由圖3可知,在制曲階段,曲料的總酸含量起伏較大,在18 h時升至最高后下降,30 h后又略有上升,至制曲42 h為1.13%。拌入食鹽等配料進入后發酵階段后,7%鹽度豆豉的總酸含量呈平穩上升趨勢;9.5%和12%鹽度豆豉的總酸含量先下降后逐漸上升。在后發酵階段結束時,豆豉的鹽度越低,總酸含量越高;鹽度為7%、9.5%、12%的豆豉總酸含量分別為1.84%、1.79%、1.28%,均控制在2%的標準內。

圖3 豆豉發酵過程中總酸含量的變化Fig.3 Change of content of total acids during the fermentation of fermented soybeans

2.4 不同鹽度對豆豉成品氨基酸含量的影響

經測定,不同鹽度的豆豉產品中各種氨基酸含量見表1。

表1 不同鹽度豆豉中的氨基酸含量Table 1 Content of amino acids in fermented soybeans with different salinities %

由表1可知,豆豉的鹽度越低,氨基酸總含量越高。鹽度為7%、9.5%、12%的豆豉氨基酸總含量分別為30.30%、28.21%、26.38%;鮮味氨基酸含量分別為15.48%、15.18%、14.25%,與12%鹽度的豆豉相比,7%、9.5%鹽度的豆豉分別提升了8.63%和6.53%。其中,谷氨酸含量分別增加了6.12%和3.96%;天門冬氨酸含量分別增加了8.88%和7.16%。

3 結論

本文研究了7%、9.5%、12%的鹽度對豆豉發酵理化性質的影響,結果表明,鹽度越低,豆豉成品的蛋白酶酶活、氨基酸態氮、總酸和氨基酸總含量越高。后發酵20 d后,鹽度為7%、9.5%、12%的豆豉的氨基酸態氮含量分別為0.92%、0.88%和0.61%,總酸含量分別為1.84%、1.79%和1.28%,氨基酸總含量分別為30.30%、28.21%和26.38%。從營養健康和產品質量方面考慮,豆豉發酵適宜的鹽度為7%～9.5%。本研究為豆豉的生產開發與質量控制提供了技術指導和參考依據。