趙培城,韓 曉,丁玉庭,倪佳蕾,王麗娟,毛紅騫
(1.浙江工業(yè)大學(xué) 生物與環(huán)境工程學(xué)院,浙江 杭州 310032;2.杭州市質(zhì)量計(jì)量監(jiān)督檢測(cè)院,浙江 杭州 310019)
魚糜固態(tài)發(fā)酵工藝與其生化指標(biāo)動(dòng)態(tài)變化的研究
趙培城1,韓 曉1,丁玉庭1,倪佳蕾1,王麗娟1,毛紅騫2
(1.浙江工業(yè)大學(xué) 生物與環(huán)境工程學(xué)院,浙江 杭州 310032;2.杭州市質(zhì)量計(jì)量監(jiān)督檢測(cè)院,浙江 杭州 310019)
為了提高海產(chǎn)低值魚糜食用價(jià)值,通過(guò)單因素和正交實(shí)驗(yàn),研究利用紹興腐乳毛霉進(jìn)行海產(chǎn)低值魚糜固態(tài)發(fā)酵的條件,及其發(fā)酵過(guò)程中生化指標(biāo)的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律.結(jié)果表明,毛霉固態(tài)發(fā)酵魚糜的最佳工藝:魚糜初始水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)65%,氯化鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%,葡萄糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%,玉米淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%,大豆分離蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%,蒸汽加熱后接種,固態(tài)培養(yǎng)48 h后酶活達(dá)60 U/g以上,感官評(píng)價(jià)值為43.5.通過(guò)測(cè)定固態(tài)發(fā)酵過(guò)程中水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、pH、總酸、ANN、TVB-N、蛋白酶活力和質(zhì)構(gòu)變化,揭示固態(tài)發(fā)酵過(guò)程中的機(jī)理.
腐乳;魚糜;毛霉;固態(tài)發(fā)酵
近年來(lái)由于海洋漁業(yè)的發(fā)展,海洋漁業(yè)的原料結(jié)構(gòu)發(fā)生一些改變,海洋捕撈產(chǎn)品中低值魚所占比例加大,開(kāi)發(fā)低值魚的水產(chǎn)品加工技術(shù)也就成為研究熱點(diǎn)[1-3].
經(jīng)測(cè)定本實(shí)驗(yàn)所用魚糜在蛋白質(zhì)含量,質(zhì)地等方面都與豆腐有一定的相似之處.受我國(guó)傳統(tǒng)食品—腐乳(Fermented bean curd)獨(dú)特加工工藝啟發(fā),在借鑒紹興腐乳千年生產(chǎn)工藝技術(shù)的基礎(chǔ)上,對(duì)海產(chǎn)低值魚糜進(jìn)行生物改性技術(shù)的工藝研究,并探索其生化指標(biāo)動(dòng)態(tài)變化規(guī)律,將魚糜的深加工與腐乳加工工藝相結(jié)合,發(fā)酵生產(chǎn)出新的食品—魚腐乳,為今后海產(chǎn)低值魚魚糜的加工提供思路和依據(jù).
毛霉菌株XH-22,紹興咸亨腐乳廠保藏菌種.
魚糜,上虞市傣之味食品有限公司生產(chǎn),海產(chǎn)低值魚魚糜,實(shí)驗(yàn)室儲(chǔ)藏于-80℃冰箱備用.
CR21GⅡ高速冷凍離心機(jī),日本日立公司;752N紫外可見(jiàn)分光光度計(jì);PHS-3C pH計(jì),上海精科實(shí)業(yè)有限公司;打漿杯,飛利浦 HR2860;搖床,SUKUN SKY111B;DHG-9070A 型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱,上海恒科技有限公司;98-Ⅱ型強(qiáng)磁力攪拌器,上海司樂(lè)儀器有限公司;SW-CJ-2FD雙人單面超凈工作臺(tái);BSP-250生化培養(yǎng)箱,YXQ-LS-50立式壓力蒸汽滅菌器,上海博訊實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠.
pH 值測(cè)定:酸度計(jì)[4];水分按 GB/T14769—1993常壓加熱干燥法測(cè)定,溫度(105±1)℃,干燥24 h;總酸含量的測(cè)定:電位滴定法(GB/T12456-90—1991);總糖含量測(cè)定:硫酸苯酚比色法;灰分測(cè)定:高溫灼燒法(GB/T5009.4—2003);脂肪含量的測(cè)定:索式抽提法(GB/T14772—2008);氨基態(tài)氮:甲醛滴定法(GB/T5009.39-85—1996);揮發(fā)性鹽基氮(TVB-N):半微量擴(kuò)散法[4];蛋白酶酶活力的測(cè)定:福林酚法[5];含鹽率測(cè)定:按 SC/T3011—2001硝酸銀滴定法測(cè)定;菌落總數(shù),采用營(yíng)養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基傾注平板法測(cè)定.
質(zhì)構(gòu)分析:發(fā)酵魚糜質(zhì)構(gòu)的測(cè)定采用壓力測(cè)試模式中的TPA測(cè)試,選用P6圓柱形探頭對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)定.測(cè)定條件設(shè)置如下:測(cè)前速度為1.0 mm/s,測(cè)試速度為1.0 mm/s,測(cè)后速度為5.0 mm/s,壓縮比為30%(非破壞性測(cè)試),時(shí)間間隔為1.0 s[4].
感官評(píng)價(jià)程序和方法:把要鑒定的前酵樣品輕輕用鑷子從容器中取出,放在培養(yǎng)皿上,培養(yǎng)皿下放一張白紙.首先觀察樣品顏色、菌膜完整性,聞氣味.隨后用小刀從中間把樣品切開(kāi),觀察菌膜厚度和致密程度,然后用藥勺挑取,在培養(yǎng)皿內(nèi)涂抹,觀察其硬度以及菌膜結(jié)合牢固程度,然后填寫評(píng)分.
首先,魚糜按照比例添加添加劑,邊加邊擂潰15 min[6],然后恒溫箱內(nèi)靜置30 min,之后蒸汽加熱15 min,以滅菌并形成凝膠[7],于滅菌后的無(wú)菌操作臺(tái)內(nèi)放涼,無(wú)菌操作切成1.5 cm×1.5 cm小塊,備用.
固態(tài)發(fā)酵海產(chǎn)低值魚糜的加工工藝的確定,一方面參考了浙江紹興咸亨腐乳廠毛坯發(fā)酵工藝,另一方面結(jié)合魚糜自身特點(diǎn),具體如下:先將取自紹興咸亨腐乳廠的菌種-毛霉XH-22平板培養(yǎng)3~5 d,用無(wú)菌生理鹽水將孢子洗脫,洗脫液經(jīng)高速分散機(jī)均質(zhì)后,用血球計(jì)數(shù)板在顯微鏡下計(jì)數(shù),最后將菌液按比例稀釋到105~106cfu/mL,制成接種液.
放涼后的魚糜發(fā)酵坯六面均勻刷上接種液后,間隔約1cm擺放于底部有孔的無(wú)菌塑料杯內(nèi),于25℃且空氣濕度≥90%的條件下培養(yǎng),待菌絲長(zhǎng)至1~1.5 cm,毛坯發(fā)酵完成.
由于固態(tài)發(fā)酵為開(kāi)放式培養(yǎng),菌含量較高,參照咸亨腐乳生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),待毛霉菌膜形成時(shí),小心搓倒毛霉菌絲(搓毛)使其均勻包裹在魚糜塊表面,整齊擺放入容器內(nèi),加入18%的鹽水,腌制約12~16 h,至腌坯含鹽量達(dá)12%~14%,制成咸坯.咸坯撈出,均勻放于滅菌的廣口玻璃瓶?jī)?nèi),按照咸坯與鹵汁質(zhì)量比約為3∶2的比例加入鹵汁,經(jīng)3個(gè)月左右的后酵即成“魚腐乳”[8].
經(jīng)測(cè)定,海產(chǎn)低值魚糜的宏量營(yíng)養(yǎng)成分如表1所示.
其成分分析結(jié)果見(jiàn)表1.
表1 原料魚糜理化成分及微生物分析Table 1 Chemical and microbiological analysis in saltwater fishes surimi
原料質(zhì)量的好壞對(duì)加工制品品質(zhì)有著重要的影響.魚肉中水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在66%~84%,蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%~24%,脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%~22%,碳水化合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%~3%.從表1可以看出:原料魚糜中水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高,占總重的(72.48±2.05)%,其次是蛋白質(zhì)(14.1%),脂肪的比重較低,揮發(fā)性鹽基氮的比重很低,在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)魚類的一級(jí)鮮度之內(nèi)(<15 mg/hg).原料魚中最初的微生物特別是致病菌對(duì)終產(chǎn)品的質(zhì)量和安全也起著很重要的作用.從表中可看出乳酸菌和腸道菌均低于103cfu/g,這說(shuō)明原料魚微生物指標(biāo)很好.故原料魚糜是較好的蛋白質(zhì)資源,可以作為蛋白質(zhì)源進(jìn)一步加工利用,提高其經(jīng)濟(jì)價(jià)值,避免資源浪費(fèi).
腐乳最終選擇毛霉作為前期發(fā)酵的菌種,主要是因?yàn)槊咕哂幸欢ǖ姆置诘鞍酌傅哪芰?,菌絲潔白透亮,質(zhì)地致密,能在坯體表層均勻覆蓋一層0.2 cm后的嫩滑菌膜,對(duì)產(chǎn)品成型起關(guān)鍵作用[9].有研究表明,毛霉本身分泌的蛋白酶活力較強(qiáng),其中性蛋白酶活力最高值65.52 U/g[10](以干基計(jì)).所以毛霉在腐乳生產(chǎn)中最為重要的作用:賦予腐乳以韌性的菌膜和誘人的色澤[11]以及豐富的氨基酸.所以正交實(shí)驗(yàn)的感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是結(jié)合豆腐乳前酵產(chǎn)品感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[8]和魚糜自身特點(diǎn),同時(shí)加大風(fēng)味和質(zhì)地的比例,具體標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2.
表2 毛霉固態(tài)發(fā)酵前后感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 2 The sensory quality evaluation of the fishes surimi before and after fermentation
實(shí)驗(yàn)所用海產(chǎn)低值魚魚糜成分見(jiàn)表1,可以看出對(duì)于固態(tài)發(fā)酵培養(yǎng),魚糜本身缺少微生物生長(zhǎng)必須的碳源類物質(zhì),毛霉生長(zhǎng)需要淀粉類物質(zhì)[12],故選擇葡萄糖、玉米淀粉和大豆分離蛋白(SPI)作為添加劑[13],其添加量的選擇參照SC/T3701—2003中規(guī)定范圍選?。煌瑫r(shí)多項(xiàng)研究表明鹽分的添加對(duì)于魚糜凝膠性能的改善是十分必要的,所以選擇以上四種物質(zhì)做四因素三水平正交實(shí)驗(yàn)-L9(34),以中性蛋白酶活力和感官評(píng)價(jià)為指標(biāo),選擇出最佳添加劑配比.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表見(jiàn)表3.
表3 正交實(shí)驗(yàn)因素與水平表Table 3 The factors and levels of orthogonal experiment%
對(duì)正交實(shí)驗(yàn)接種毛霉固態(tài)發(fā)酵處理后的樣品進(jìn)行感官評(píng)價(jià),本樣品感官評(píng)價(jià)表參考沈子林的腐乳感官品評(píng)方法[14],根據(jù)情況進(jìn)行了改善.增加對(duì)固態(tài)發(fā)酵階段菌膜形成情況的評(píng)價(jià)(表4).
表4 L9(34)正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果1)Table 4 The results of the orthogonal experiment
由表4可以看出:三個(gè)指標(biāo)各因素水平的最佳組合:對(duì)于蛋白酶活力來(lái)說(shuō)A2B1C3D2;對(duì)于感官品質(zhì)評(píng)價(jià)來(lái)說(shuō)為A2B1C1D1.四個(gè)因素對(duì)于蛋白酶活力影響力大小為A>C>D>B;對(duì)于感官評(píng)價(jià)影響力A與C相差不大,A/C>D>B.再通過(guò)綜合平衡分析來(lái)確定最優(yōu)方案:因素A對(duì)蛋白酶活力和感官評(píng)價(jià)來(lái)說(shuō),均以A2為佳,故選擇A2;因素B對(duì)蛋白酶活力和感官評(píng)價(jià)來(lái)說(shuō),也是以B1為佳,故選擇B1為最佳水平;因素C對(duì)于蛋白酶活力來(lái)說(shuō)最佳水平為C3,對(duì)于感官評(píng)價(jià)來(lái)說(shuō)最佳水平為C1,再結(jié)合兩者R值,因素C對(duì)于蛋白酶活力影響次于因素A(Rc6.79<Ra9.94),同時(shí)因素C對(duì)于感官的影響力Rc7.49與Ra7.82相差不大,這可以解釋為微生物酶活與風(fēng)味的改變有相悖關(guān)系,這也與一些魚糜發(fā)酵的工藝研究結(jié)果相似,故取C3;因素D對(duì)于蛋白酶活力來(lái)說(shuō)以D2為佳,對(duì)感官品質(zhì)評(píng)價(jià)來(lái)說(shuō)以D1為佳,綜合兩者影響力來(lái)看,蛋白酶活因素D對(duì)于蛋白酶活力影響力較大,同時(shí)從降低成本角度考慮,選擇D2.綜合考慮最優(yōu)方案為A2B1C3D2,即食鹽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%,葡萄糖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%,玉米淀粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%,大豆分離蛋白的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%.
2.3.1 固態(tài)發(fā)酵過(guò)程中水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化
由圖1可知:發(fā)酵組和對(duì)比組水分含量均隨時(shí)間增加,而呈下降趨勢(shì).24 h后發(fā)酵組失水稍大于空白組,是由于0~24 h物料曝露在空氣中,揮發(fā)失水,而后期隨著毛霉的生長(zhǎng),在固態(tài)開(kāi)放式發(fā)酵中產(chǎn)生的發(fā)酵熱加劇水分的散失,從而導(dǎo)致水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的下降幅度略大于對(duì)比組[15].
圖1 毛霉發(fā)酵魚糜水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化Fig.1 The changes in moisture content of fermentation fishes surimi by Mucor
2.3.2 固態(tài)發(fā)酵過(guò)程中pH和總酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化
由圖2可以看出:隨發(fā)酵時(shí)間延長(zhǎng),接種毛霉的魚糜在0~24 h時(shí)間段內(nèi)pH由6.87將至6.28,隨后下降速度明顯放緩.而對(duì)照組的pH值在0~24 h下降之后回升,這是因?yàn)樵谙鄬?duì)開(kāi)放的環(huán)境中,毛霉可以迅速生長(zhǎng)并成為優(yōu)勢(shì)菌,從而在一定程度上抑制其他菌群的生長(zhǎng),而對(duì)照組適于腐敗菌滋生,出現(xiàn)類似魚肉腐敗的pH變化規(guī)律.總可滴定酸的變化規(guī)律與pH相呼應(yīng),毛霉的生長(zhǎng)對(duì)抑制腐敗菌的生長(zhǎng)有重要意義.
綜合pH和總酸的結(jié)果顯示,單依靠毛霉產(chǎn)酸抑菌,達(dá)到改良保藏性的目的是不可行的,還需要借助其他加工方式.
圖2 毛霉發(fā)酵魚糜pH和總酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化Fig.2 The changes in pH and TC of fermentation fishes surimi by Mucor
2.3.3 固態(tài)發(fā)酵過(guò)程中TVB-N的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化
揮發(fā)性鹽基氮是一些細(xì)菌,如假單胞菌等,分泌的蛋白質(zhì)分解酶分解蛋白質(zhì)產(chǎn)生的氨及胺類等堿性含氮化合物,從而導(dǎo)致肉類腐敗.由圖3看出:不論接種毛霉與否,TVB-N值都會(huì)隨著發(fā)酵時(shí)間而逐漸增加,但接種毛霉組的TVB-N值上升較慢,在發(fā)酵48 h后仍于新鮮標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)(15~25 mg/hg),也沒(méi)有腐敗臭味的產(chǎn)生.而未接種的控制組在發(fā)酵到36 h之前即已呈現(xiàn)初期腐敗,而60 h已腐敗,且散發(fā)腐敗臭味.這可能是因?yàn)橛行┘?xì)菌會(huì)利用游離氨基酸等含氮化合物產(chǎn)生揮發(fā)性含氮成分,但添加了毛霉發(fā)酵劑后毛霉成為優(yōu)勢(shì)菌群,抑制這類細(xì)菌的生長(zhǎng)而降低了氨的生成.另一方面毛霉發(fā)酵的魚肉其TVB-N值未大幅提升,亦可能是有酸性物質(zhì)生成,造成酸堿中和,使得其TVB-N值未大幅提升.
2.3.4 固態(tài)發(fā)酵過(guò)程中氨基酸態(tài)氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化
由圖4看出:接種毛霉組ANN的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大幅上升,60 h內(nèi)從0.03%增加到0.27%.ANN的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加一定程度上與毛霉的生長(zhǎng),毛霉蛋白酶的分泌有關(guān).有研究表明,毛霉分泌的蛋白酶種類中酸性蛋白酶活力高于中性或堿性蛋白酶,這與pH變化規(guī)律也相吻合[16].空白對(duì)照組的ANN也有增長(zhǎng),但12~24 h內(nèi)其TVB-N的質(zhì)量分?jǐn)?shù)已表明對(duì)照組已進(jìn)入腐敗狀態(tài),ANN的上升應(yīng)該是腐敗菌作用的結(jié)果.
2.3.5 毛霉發(fā)酵魚糜過(guò)程中中性蛋白酶活力的變化
由圖5看出:毛霉產(chǎn)酶和菌體生長(zhǎng)基本同步,毛霉蛋白酶分解物料大分子蛋白質(zhì),生成多肽類物質(zhì),提高產(chǎn)品營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,并且毛霉蛋白酶主要為內(nèi)切酶,產(chǎn)生的主要為多肽,可明顯增加多肽質(zhì)量分?jǐn)?shù)[17].
圖5 毛霉發(fā)酵魚糜中性蛋白酶活力的變化Fig.5 The changes in protease activity of fermentation fishes surimi by Mucor
2.3.6 毛霉發(fā)酵魚糜過(guò)程中質(zhì)構(gòu)的變化
對(duì)于TPA,硬度和膠著性能較好反映物料感官適口性[18],毛霉發(fā)酵過(guò)程中硬度是先增大后減小,增大是由于前期表層失水,后期下降是由于毛霉的生長(zhǎng),分泌蛋白酶等酶類,酶解魚糜蛋白,破壞了其凝膠結(jié)構(gòu),這也和腐乳固態(tài)發(fā)酵過(guò)程中的變化相類似,這也是其彈性下降的原因之一.粘性、膠著性和膠粘度能部分反映物料的韌性和光滑性,二者的變化受毛霉菌絲體的生長(zhǎng)影響,在12 h左右物料表面已均勻布滿菌絲體,故其變化規(guī)律不甚明顯.由表5看出:對(duì)照組處理在48 h時(shí)已測(cè)不出硬度和彈性等指標(biāo),表面光亮,30%壓縮已完全無(wú)法回彈,腥臭味較濃烈.從TPA看,毛霉固態(tài)發(fā)酵產(chǎn)酶和菌膜形成與腐乳相似度都非常高.
表5 毛霉發(fā)酵魚糜過(guò)程中質(zhì)構(gòu)的變化Table 5 Texture profile analysis for fermentation fishes surimi by Mucor
實(shí)驗(yàn)選用添加劑、預(yù)處理及接種腐乳毛霉等工藝處理海產(chǎn)低值魚糜,并進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵,綜合考慮發(fā)酵過(guò)程中感官、水分含量、pH、總酸、氨基酸態(tài)氮、TVB-N和TPA等指標(biāo),發(fā)現(xiàn)魚糜原料中添加食鹽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%、葡萄糖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%、玉米淀粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%及大豆分離蛋白的質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%,水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制65%,培養(yǎng)條件控制在25℃,空氣濕度不低于85%條件下,毛霉在發(fā)酵坯上生長(zhǎng)狀況較好,TVB-N較低,氨基酸態(tài)氮較高,為后酵儲(chǔ)備了較高活力的蛋白酶和氨基酸類物質(zhì),由此確定魚糜固態(tài)發(fā)酵階段的工藝條件,為后續(xù)后酵過(guò)程奠定了基礎(chǔ),也為今后的海產(chǎn)低值魚魚糜加工工業(yè)提供了參考.
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Studies on the solid-state fermentation process and the biochemical dynamic variation of surimi
ZHAO Pei-cheng1,HAN Xiao1,DING Yu-ting1,NI Jia-lei1,WANG Li-juan1,MAO Hong-qian2
(1.College of Biological and Environmental Engineering,Zhejiang University of Technology,Hangzhou 310032,China;2 Hangzhou Institute of Product Quality Metrology Technology Supervision,Hangzhou 310019,China)
To improve the characteristics,and to increase the use of low-value sea fish surimi,the study on solid-state fermentation conditions of surimi by Mucor(XH-22)through single factor experiment and orthogonal experiment,and the observation of the changes in biochemical index and texture parameters during the processing are conducted.The result shows that the best activation time of mucor is 16h,the original moisture content of surimi is 65%,the content of NaCl is 2%,the glucose is 1%,the sucrose is 3%,the corn starch is 5%,the SPL(soybean protein isolated)is 10%,the cultivation temperature is 25 ℃,the cultivation time is 48 hour.Through the determination of moisture content in solid fermentation process,as well as pH,total acid,ANN,TVB-N,protease vigor and texture changes,the mechanism of solid-state fermentation process is revealed.
fermented bean curd;surmi;Mucor;solid-state fermentation
TS254.1
A
1006-4303(2013)02-0165-06
2012-03-06
國(guó)家863計(jì)劃基金資助項(xiàng)目(2012AA092301)
趙培城(1963—),男,江蘇蕪湖人,副教授,碩士生導(dǎo)師,研究方向?yàn)槭称飞锛夹g(shù),E-mail:zhpch@zjut.edu.cn.
book=41,ebook=276
(
陳石平)