無機酸水解豆粕制備醬油的工藝研究

郝許峰

(鄭州市科學技術(shù)情報研究所 ， 河南 鄭州　450007)

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無機酸水解豆粕制備醬油的工藝研究

郝許峰

(鄭州市科學技術(shù)情報研究所 ， 河南 鄭州450007)

針對鹽酸水解豆粕制醬油生產(chǎn)工藝中溫度、酸濃度、時間和液固比等主要工藝參數(shù)進行研究，采用單因素實驗方法，優(yōu)化了生產(chǎn)過程，得到了最佳條件：溫度90 ℃，酸濃度9%，時間14 h，液固比4∶1；研究了硫酸和磷酸水解豆粕制醬油的生產(chǎn)工藝，對比分析了不同無機酸對所制醬油口感及產(chǎn)品質(zhì)量的影響。

無機酸 ； 單因素 ； 豆粕 ； 酸水解

0　前言

酸水解豆粕生產(chǎn)調(diào)味品是20世紀30年代由日本傳入中國，1949年前在上海就已形成了一個獨立的行業(yè)——新醬油業(yè)，后來由于種種客觀原因，新醬油業(yè)被取締。直到20世紀90年代，新醬油業(yè)得到迅速地發(fā)展，并對傳統(tǒng)釀造醬油形成巨大的沖擊，目前，很多傳統(tǒng)釀造醬油生產(chǎn)廠為了降低成本、增加品種，紛紛采用水解蛋白工藝(可水解的蛋白質(zhì)有動物蛋白，如各種動物蛋白下腳料；植物蛋白，如豆粕、花生粕、菜籽粕等，其中只有豆粕可作為傳統(tǒng)釀造醬油的原料)，與傳統(tǒng)釀造相比，具有投資少，生產(chǎn)成本低(與傳統(tǒng)醬油相比，生產(chǎn)成本為其1/2～2/3)，產(chǎn)品鮮味較好的特點；但存在色澤發(fā)烏、發(fā)黑、沒有醬香味，并且有一般焦臭味的缺陷，而這些缺陷都與生產(chǎn)工藝條件有關(guān)。其酸水解工藝如下：豆粕預處理→酸水解→趕酸→中和→過濾→調(diào)配[1-5]。

豆粕預處理：將豆粕粉碎到380 μm(40目)以下，經(jīng)水洗除去雜物后，加入無機酸將豆粕水解，在一定溫度、液固比和酸濃度鹽酸條件下，使蛋白質(zhì)變?yōu)榘被?；水解結(jié)束后，加熱趕酸，盡量減少水解液中酸的濃度，然后采用NaOH和Na2CO3進行中和，并用硅藻土和纖維素過濾出渣，最后加入一定量的物質(zhì)調(diào)配，遮蓋和增加水解液氣味，并改進外觀。

1　主要原料及儀器

豆粕：蛋白質(zhì)，44%；粗淀粉，22%；水分，14%；鹽酸：36%～38%；NaOH、Na2CO399.5%；濃硫酸98%；濃磷酸85%；水解裝置一套(帶回流冷凝)，電爐，溫度計。

氨基酸測定采用甲醛法[6]，氨基氮的生成率(%)=水解液氨基氮總量/原料含氮量×100

水解效率=水解液氮總量/原料含氮量×100，感官品質(zhì)品價依靠8～10人打分。

2　結(jié)果與討論

在鹽酸水解豆粕制醬油生產(chǎn)工藝中，對影響水解效率的四個主要因素，溫度、時間、鹽酸濃度、液固比進行了研究[7-8]。

2.1溫度的影響

由于溫度對酸水解影響較大，首先研究了溫度對氨基氮生成率和感官品質(zhì)、品價的影響。

在豆粕中加入9%的鹽酸，固液比為1∶8，不同水解溫度下水解8 h，結(jié)果如圖1所示。

圖1　溫度—氨基氮生成率的關(guān)系

由圖1可看出，氨基氮生成率隨溫度的上升而增大，但溫度到達90 ℃時，氨基氮的增幅逐漸變緩，這是因為在90 ℃以上，氨基酸比較容易發(fā)生脫羧反應以及氨基酸與醛類發(fā)生美拉德反應，這些反應消耗水解液中的氨基酸。

鹽酸水解豆粕主要是生產(chǎn)蛋白水解液用于調(diào)味品，風味和外觀比較重要，氨基酸是呈味物質(zhì)，不良風味和外觀主要來自氨基酸的副反應，在90 ℃以上溫度生產(chǎn)蛋白水解液，水解液感官品質(zhì)變壞。

表1　鹽酸水解溫度對風味的影響

注：“+”表示良好程度，“+”愈多，風味愈好。

由表1可看出，隨溫度上升，水解效率急劇上升，產(chǎn)率大幅度提高，但產(chǎn)品外觀、風味急劇下降，色澤由紅棕(80 ℃)變成烏黑(108 ℃)，異味明顯增加，感官品質(zhì)迅速下降。因此，綜合考慮，水解溫度為90 ℃時，生產(chǎn)率和風味、外觀比較平衡，此外，溫度>100 ℃時，還需增加設(shè)備投資，故水解溫度定為90 ℃。

2.2鹽酸濃度的影響

溫度為90 ℃，固液比1∶4，水解時間8 h，不同濃度鹽酸對氨基氮生成率的影響。結(jié)果見圖2。

圖2　鹽酸濃度一氨基氮生成率的關(guān)系

隨著鹽酸濃度的增加，氨基氮生成率增加，當鹽酸濃度為9%時增加最快，過高的鹽酸濃度往往導制鹽酸過多的揮發(fā)，這些揮發(fā)的鹽酸會造成設(shè)備的嚴重腐蝕，中和時消耗的堿液增加，最終使產(chǎn)品的鹽分過高，進而影響到成品醬油的感官品質(zhì)和成本，故選擇鹽酸濃度為9%較好。

2.3液固比的影響

溫度為90 ℃，鹽酸濃度9%，水解時間8 h，考察不同液固比對氨基氮生成率的影響。結(jié)果如圖3所示。

圖3　液固比一氨基氮生成率的關(guān)系

由圖3可看出，隨著液固比的增加，氨基氮的生成率增加，但增加速度比較緩慢，如液固比為8∶1和4∶1相比，水解液的體積增加1倍，氨基氮生成率僅增加3%，而生產(chǎn)成本增加將近一倍。液固比和鹽酸濃度的乘積代表水解液中的鹽酸總量，在一定的范圍內(nèi)，兩者可以調(diào)節(jié)使之達到工藝的要求。

2.4水解時間的影響

溫度為90 ℃，鹽酸濃度9%，液固比為4∶1，隨水解時間的延長，氨基氮生成率的變化見圖4。

圖4　水解時間與氨基氮生成率的關(guān)系

由圖4可看出，隨水解時間的延長，氨基氮生成率逐漸增大，在12～14 h出現(xiàn)拐點，在此以后，曲線較為平穩(wěn)。這說明在14 h內(nèi)，大豆蛋白水解為氨基氮已基本完成，再延長時間，對提高氨基氮作用不大，且會增加生產(chǎn)能耗及成本。綜上所述，水解豆粕最佳工藝為溫度90 ℃，鹽酸濃度9%，液固比為4∶1，時間14 h，氨基氮生成率為40%。

2.5其他問題

趕酸工藝要求盡量減少水解液的酸濃度，采用開口趕酸(去掉回流冷凝器)當體積降到原體積的1/3時，補加水至原體積，再繼續(xù)趕酸到原體積的1/3。通過兩次趕酸，產(chǎn)品酸度下降，臭味下降。 中和工藝采用10%的NaOH和Na2CO3，終點為pH值=5。中和時一邊加入堿液一邊攪拌。通過實驗可看出，采用Na2CO3進行中和時，產(chǎn)生的CO2可部分去除異味，有掩蓋不良滋味的作用。

用纖維素和硅藻土進行過濾是除去水不溶物的過程。其中纖維素過濾處理的料液色澤，由烏黑變成黑棕色，風味、感官品質(zhì)沒有變化；硅藻土過濾，感官品質(zhì)有較大改進，不良氣味減少較多，鮮味有所下降，異味相應減少；經(jīng)測定過濾前后的氨基酸含量，硅藻土過濾后氨基酸下降10%，雖然氨基酸有所損失，但不良氣味、滋味、色澤有較大改善。

調(diào)配是確定最終產(chǎn)品的關(guān)鍵，通常添加增香劑、增稠劑、增味劑等。由于高溫水解液經(jīng)過前幾道工序處理，風味、感官品質(zhì)都有較大改進，適當調(diào)整口感即可。

目前，實際生產(chǎn)過程是將傳統(tǒng)釀造醬油與鹽酸水解豆粕液混合在一起，既可以降低成本，又可改進品質(zhì)，將兩者其各自的特點結(jié)合起來。鹽酸水解豆粕液一般用于低檔醬油，傳統(tǒng)釀造醬油可生產(chǎn)出高檔醬油，兩者的匹配可生產(chǎn)一系列醬油。

2.6硫酸和磷酸水解豆粕

與鹽酸水解豆粕相比，硫酸和磷酸水解豆粕的水解液沒有咸味，水解完成后，加入Ca(OH)2可形成溶解度很低的沉淀，可通過過濾除去沉淀。但由于過濾后的液體存在較多的硫酸根和磷酸根，這種水解液不能作為食品添加劑使用，但可作為飼料添加劑使用。

與鹽酸水解豆粕不同，硫酸和磷酸水解豆粕會產(chǎn)生凝膠現(xiàn)象，這是因為硫酸和磷酸與蛋白質(zhì)發(fā)生交聯(lián)作用，這種作用與酸的濃度、液固比、溫度、時間等有關(guān)，加入Ca(OH)2形成沉淀，可吸附相當?shù)陌被?，故水解液的氨基氮生成率很低，而且過濾很困難。

溫度為90 ℃，硫酸濃度9%，液固比為4∶1，水解時間8 h，氨基氮生成率為15%，明顯低于相同條件下的鹽酸水解，其氨基氮生成率為37%；溫度為104 ℃，磷酸濃度24%，液固比為4∶1，水解時間8 h，氨基氮生成率為25%，與此相似條件下的鹽酸水解，其氨基氮生成率為40%。很明顯，硫酸和磷酸水解豆粕氨基氮生成率幾乎只有相似條件下的鹽酸水解氨基氮生成率的一半。從感官品質(zhì)品價來說，硫酸和磷酸水解豆粕會產(chǎn)生異味，且澀味明顯大于鹽酸水解液，由于不產(chǎn)生NaCl，因此鮮味很少，因為NaCl有助于人體感覺鮮味。

3　結(jié)論

鹽酸水解豆粕的最佳工藝為：溫度為90 ℃，鹽酸濃度9%，液固比為4∶1，時間為14 h。此時，氨基氮生成率為40%。水解效率和氨基氮生成率隨溫度升高而增加，其值愈大，風味、滋味、色澤愈差。硫酸和磷酸水解豆粕會產(chǎn)生凝膠現(xiàn)象，氨基氮生成率只相當于鹽酸水解工藝的一半，且含有較多的硫酸根和磷酸根，產(chǎn)品可作為飼料添加劑。

[1]李祥.含糖氨基酸調(diào)味品的研制報告[J].中國調(diào)味品,1994(1),12-13.

[2]梁蘭蘭,寧正祥.生產(chǎn)中醬油水解條件的研究[J].食品科學,1997,18(11):38-41.

[3]黃鎮(zhèn)洲.水解植物蛋白(HVP)的生產(chǎn)工藝研究[J].中國調(diào)味品,1995(3):14-17.

[4]陳均志,李祥.復合氨基酸調(diào)味液生產(chǎn)[J].中國調(diào)味品,1991(3):23-26.

[5]李超.植物蛋白科研論文選集[C].北京：科學技術(shù)文獻出版社,1987,128-140.

[6]林維宣.試驗設(shè)計方法[M].大連：大連海事大學出版社,1995,12.

[7]陳學中.酸水解豆粕工藝研究[D].鄭州:鄭州輕工業(yè)學院,1998.

[8]梁化明.化學醬油生產(chǎn)工藝[D].鄭州:鄭州輕工業(yè)學院,1997.

Process Research on the Preparation of Soy Sauce by Inorganic Acid Hydrolysis of Soybean Meal

HAO Xufeng

( Zhengzhou Science and Technology Information Research Institute , Zhengzhou450007 , China)

In view of hydrochloride hydrolysis of soybean meal in the production of soy sauce,the main technological parameters such as temperature,acid concentration，time and liquid to solid ratio are studied,using single factor experiment method,production process is optimized,the best conditions are obtained.The best conditions are temperature 90 ℃,acid concentration 9%,time 14 h,liquid to solid ratio 4∶1.The production process of soy sauce by hydrolysis of soybean meal with sulfuric acid and phosphoric acid is studied.The effects of different inorganic acids on the taste and quality of soy sauce are compared and analyzed.

inorganic acid ； single factor ； soybean meal ； acid hydrolysis

1003-3467(2016)07-0026-03

2016-05-20

郝許峰(1964-)，男，高級工程師，從事化工產(chǎn)品工藝技術(shù)開發(fā)工作，電話：13903836597。

TS26

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