乳酸菌發(fā)酵玉米渣辣椒的工藝研究

黃業(yè)傳，韓珍瓊，羅爽妍

(西南科技大學食品科學技術研究所，四川 綿陽 621010)

乳酸菌發(fā)酵玉米渣辣椒的工藝研究

黃業(yè)傳*，韓珍瓊，羅爽妍

(西南科技大學食品科學技術研究所，四川 綿陽 621010)

為實現(xiàn)傳統(tǒng)食品“玉米渣辣椒”的現(xiàn)代化加工工藝，該研究主要優(yōu)化乳酸菌發(fā)酵玉米渣辣椒的工藝參數(shù)。在單因素試驗的基礎上，釆用響應面設計，以感官評分為響應值，確定乳酸菌發(fā)酵玉米渣辣椒的最佳工藝參數(shù)為：植物乳桿菌與發(fā)酵乳桿菌的混菌比為2∶1、水分添加量44%、發(fā)酵時間5天。在此條件下得到的產(chǎn)品色澤均勻，呈自然金黃色，粘稠適中，組織細膩均勻，有濃厚的發(fā)酵香味。煎炒后色澤更為鮮艷，整體口感酥軟柔糯。

乳酸菌；發(fā)酵；玉米渣辣椒；工藝

玉米渣辣椒是我國西南地區(qū)的一種特產(chǎn)，又叫醡廣椒、辣椒粉子，在湘西叫作包谷酸，在四川東部、重慶東南部、湖北鄂西等地區(qū)的居民大多喜好吃渣辣椒。這種傳統(tǒng)的發(fā)酵調(diào)味品，主要是以辣椒和玉米粒為原材料，將包谷粉、辣椒混合加香辛料在壇子里自然發(fā)酵變酸，發(fā)酵后可直接用油煎炒或當作調(diào)味品和其他菜品一起炒，是一種非常開胃可口的食物。

在我國，調(diào)味品經(jīng)過幾千年的發(fā)展，造就了諸多傳統(tǒng)調(diào)料名品，如鎮(zhèn)江香醋、山西陳醋、紹興料酒、郫縣豆瓣等?，F(xiàn)在生產(chǎn)傳統(tǒng)調(diào)味品的相關企業(yè)紛紛進行技術改造，使得產(chǎn)品技術含量日益增強，質(zhì)量進一步提高[1]。但目前國內(nèi)一些傳統(tǒng)發(fā)酵調(diào)味品生產(chǎn)仍存在很多問題：如生產(chǎn)方式仍沿用傳統(tǒng)發(fā)酵工藝，時間久，生產(chǎn)周期長，產(chǎn)量低；仍以小規(guī)模生產(chǎn)為主且生產(chǎn)企業(yè)通常無可靠標準，工廠衛(wèi)生無法達到國家標準，導致產(chǎn)品的發(fā)酵質(zhì)量不穩(wěn)定，有較高的食鹽及亞硝酸鹽含量，這也使得產(chǎn)品的食用安全性大打折扣[2-4]。具體到渣辣椒生產(chǎn)更是如此，基本以傳統(tǒng)手工作坊為主，為了提高該產(chǎn)品的質(zhì)量，實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)，必須進行傳統(tǒng)食品的現(xiàn)代化改造。因此，本研究對玉米渣辣淑的乳酸菌發(fā)酵工藝進行優(yōu)化，實現(xiàn)其現(xiàn)代工藝改造。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

玉米、鮮尖椒、食鹽、十三香、姜、蒜、食用油等：市售；植物乳桿菌42C、發(fā)酵乳桿菌57L：西南大學食品學院提供；MRS瓊脂、MRS肉湯：杭州百思生物技術有限公司；乳酸菌用固體培養(yǎng)基：取MRS瓊脂64.25 g加入蒸餾水1 L，攪拌加熱煮沸至完全溶解，分裝于試管中，經(jīng)121 ℃ 15 min高壓滅菌，備用。乳酸菌用液體培養(yǎng)基：取MRS肉湯49.25 g加入蒸餾水1 L，攪拌加熱煮沸至完全溶解，校正pH，分裝于三角瓶中，經(jīng)121 ℃ 15 min高壓滅菌。

1.2 儀器與設備

PHS-3CB pH計 上海越平科學儀器有限公司；MLS-3780高壓蒸汽滅菌器 三洋電機株式會社；DHP-9162電熱恒溫培養(yǎng)箱 上海一恒科技有限公司；THZ-82A數(shù)顯氣浴恒溫振蕩器 常州普天儀器制造有限公司；TDL-60B低速臺式離心機 上海安亭科學儀器廠；SW-CJ-1F潔凈工作臺 蘇州安泰空氣技術有限公司；UV1000紫外可見分光光度計 上海天美科學儀器有限公司；HH-4數(shù)顯恒溫水浴鍋 常州澳華儀器有限公司。

1.3 玉米渣辣椒加工工藝及操作要點

1.3.1 工藝流程

細玉米粉、香辛料、水

↓

鮮青椒→挑選、清洗→剁碎→混合拌勻←接種種子培養(yǎng)液(菌懸液)

↓

。裝罐←殺菌←發(fā)酵

1.3.2 每壇配方

玉米粉：400 g；尖椒：80 g；食鹽：30 g；姜：8.8 g；蒜：8.8 g；十三香：1.2 g；水：由后面的試驗確定。

1.3.3 操作要點

1.3.3.1 原料選擇及清洗

選擇新鮮、無變質(zhì)現(xiàn)象的尖椒，去梗，手工洗凈。

1.3.3.2 原料破碎及預處理

玉米用高速萬能粉碎機粉碎；鮮尖椒、姜、蒜等應充分剁碎至同一程度，以保證口感適宜；實驗用水為冷開水。

1.3.3.3 發(fā)酵劑制備

原始菌種→菌種活化→擴大培養(yǎng)→菌懸液制備(使菌懸液中含菌數(shù)達到108cfu/mL)。

1.3.3.4 發(fā)酵過程

乳酸菌發(fā)酵過程中除保證發(fā)酵前期菌體增殖的供氧外，應盡量保持密封隔氧：蓋好壇蓋，及時添加壇沿水，避免氧氣及雜菌進入影響玉米渣辣椒的發(fā)酵。

1.4 單因素試驗

1.4.1 最佳混菌比對玉米渣辣椒感官品質(zhì)的影響

一般而言，單菌株發(fā)酵產(chǎn)品的風味不如混合菌株發(fā)酵產(chǎn)品，在預備試驗的基礎上，本研究以植物乳桿菌和發(fā)酵乳桿菌來進行混合發(fā)酵。將兩種菌的菌懸液按質(zhì)量比1∶1，1∶2，2∶1，1∶3，3∶1混合均質(zhì)接種于玉米渣辣椒中，接種量為4%，水分添加量為所用玉米粉質(zhì)量的40%，常溫下發(fā)酵6天，發(fā)酵結(jié)束后進行感官品評。

1.4.2 水分添加量對玉米渣辣椒感官品質(zhì)的影響

根據(jù)1.4.1中確定的最佳混菌比接種，接種量為4%，水分添加量分別設置為所用玉米粉質(zhì)量的35%，40%，45%，50%，55%，常溫下發(fā)酵4天，發(fā)酵結(jié)束后進行感官品評。

1.4.3 發(fā)酵時間對玉米渣辣椒感官品質(zhì)的影響

根據(jù)1.4.1中確定的最佳混菌比接種，接種量為4%，根據(jù)1.4.2中確定的水分添加量添加水分，常溫下發(fā)酵，發(fā)酵時間分別設定為2，3，4，5，6，7天，發(fā)酵結(jié)束后進行感官品評。

1.5 響應面優(yōu)化試驗

在單因素基礎上，根據(jù)Box-Behnken中心組合原理，選取A：混菌比、B：水分添加量(%)、C：發(fā)酵時間(天)3個因素為自變量，以感官評分為響應值，采用三因素三水平進行響應面設計試驗，采用Design-Expert 7.0.0軟件進行數(shù)據(jù)分析，得到二次回歸方程，并找出乳酸菌發(fā)酵玉米渣辣椒的最佳工藝參數(shù)，因素水平見表1。

表1 響應面試驗因素及水平設計

1.6 感官評定方法

感官評分采用100分制。由10人組成的評分小組按感官評分標準對玉米渣辣椒進行評分，將其平均分作為最終得分，感官評分標準見表2。

表2 感官評定標準

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗結(jié)果

2.1.1 混菌比對玉米渣辣椒感官品質(zhì)的影響

本試驗使用的植物乳桿菌屬同型發(fā)酵乳酸菌，發(fā)酵乳桿菌57L屬異型發(fā)酵乳酸菌，兩種菌混合發(fā)酵，混菌比按組別序號分別為1∶1，1∶2，2∶1，1∶3，3∶1，感官評分結(jié)果見表3。

表3 不同混菌比感官評分結(jié)果

由表3可知，雖然各組氣味都較協(xié)調(diào)，但第2組和第4組酸味不足，說明發(fā)酵不充分，因這兩組中都是異型乳酸菌的量多于同型的，因此可能導致產(chǎn)酸不足，因此選擇1號(混菌比1∶1)，3號(混菌比2∶1)，5號(混菌比3∶1)這3個梯度用于響應面實驗研究。

2.1.2 水分添加量對玉米渣辣椒感官品質(zhì)的影響

不同水分添加量產(chǎn)品的感官評分結(jié)果見表4。

表4 不同水分添加量感官評分結(jié)果

由表4可知，水分添加量為40%，45%，50%時組織分布均勻且感官評價得分相對較高，因此選擇水分添加量為40%，45%，50%這3個梯度用于響應面實驗研究。

2.1.3 發(fā)酵時間對玉米渣辣椒感官品質(zhì)的影響

不同發(fā)酵時間產(chǎn)品的感官評分結(jié)果見表5。

表5 不同發(fā)酵時間感官評分結(jié)果

由表5可知，發(fā)酵2天和3天時酸味明顯不足，發(fā)酵不充分，第4，5，6天的感官評分相差不大，而第7天時感官評分又明顯下降，說明此時已過度發(fā)酵，綜合考慮后選擇發(fā)酵時間為3，5，7天這3個梯度用于響應面實驗研究。

2.2 響應面優(yōu)化試驗結(jié)果

2.2.1 響應面試驗設計及結(jié)果

響應面設計試驗中，各組產(chǎn)品的感官評分見表6。采用Design-Expert 7.0.0軟件對實驗數(shù)據(jù)進行分析處理，得到如下模型：

感官評分=+88.23+0.30A-1.85B+0.042C+1.27AB-0.43AC+1.51BC-2.63A2-3.40B2-3.02C2。

表6 響應面設計及試驗結(jié)果

續(xù) 表

模型的方差分析結(jié)果見表7。

表7 響應曲面二次回歸模型方差分析結(jié)果

注：“**”表示 p<0.01，差異極顯著；“*”表示0.01

由表7可知，該模型的F=24.62，P<0.01，表明該回歸模型差異極顯著。失擬項F=0.70，P=0.6002>0.05，差異不顯著。并且該模型的復相關系數(shù)平方R2=0.9300，修正相關系數(shù)平方RAdj2=0.8002，這說明該模型能與實際較好擬合，試驗的3個因素對感官評分這個響應值的影響并非簡單的線性關系。因此，可以采用該回歸方程代替實驗真實點來分析和預測試驗結(jié)果[5]，即用于玉米渣辣椒感官評分的理論預測。

3個因素的一次項只有水分添加量顯著，因此可以推測水分的添加量對產(chǎn)品質(zhì)量的影響遠大于混菌比和發(fā)酵時間，可能主要是因為水分添加的多少直接影響到產(chǎn)品的最終組織形態(tài)和風味。但對三者的二次項均顯著，說明3個因素均以不同的方式影響著產(chǎn)品的質(zhì)量。從交互作用來看，混菌比與水分添加量、水分添加量與發(fā)酵時間之間的交互作用均顯著。

2.2.2 響應面曲面分析

響應曲面是影響因素A(混菌比)、B(水分添加量)、C(發(fā)酵時間)與感官評分構(gòu)成的等高線圖，是一個三維空間在二維平面上的映射。每個響應面固定一個因素在零水平，對另外兩個因素進行分析，可直觀地反映各因素對響應值的影響，一般來說等高線的形狀能反映交互效應的強弱，等高線為橢圓形說明兩因素交互作用顯著，圓形則相反，響應面的坡度相對較陡說明兩因素的交互作用顯著，反之則交互作用不顯著。模型的響應曲面及其等高線見圖1～圖3。通過分析模型的響應曲面及相對應的等高線，得出各因素交互作用對感官評分的影響并預測最優(yōu)值，驗證模型的預測最優(yōu)值，從而確定生產(chǎn)玉米渣辣椒的最佳工藝參數(shù)。

圖1 Y=f(A,B)響應曲面立體圖及等高線

由圖1可知，此等高線呈橢圓形，響應面的坡度較陡，這說明A(混菌比)和B(水分添加量)交互作用對玉米渣辣椒感官評分的影響顯著；在混菌比相同的情況下，隨著水分添加量的增大，感官評分先逐漸增大，但超過一定限度時進一步增加水分添加量，由于影響了渣辣椒的形態(tài)和粘稠性，感官評分值反而降低。在水分添加量一定的情況下，產(chǎn)品感官質(zhì)量隨混菌比的增大也開始逐漸增加，到一定限度后開始降低，可能是由于混菌比過大時，植物乳桿菌的比例提高，因此同型發(fā)酵的比例增加使產(chǎn)品的酸過高從而導致過酸。

圖2 Y=f(A,C)響應曲面立體圖及等高線

由圖 2可知，此等高線呈近似圓形，響應面坡度相對平緩，這說明A(混菌比)和C(發(fā)酵時間)交互作用對渣辣椒感官評分的影響不顯著，這與前面的方差分析結(jié)果是一致的。在混菌比一定的條件下，感官評分隨著發(fā)酵時間的增加而增大，當發(fā)酵時間達到5天后又開始下降；在發(fā)酵時間一定的情況下，隨著混菌比比值的增大，感官評分先逐漸增大，進一步增大混菌比，感官評分值下降。

圖3 Y=f(B,C)響應曲面立體圖及等高線

由圖 3可知，此等高線呈橢圓形，響應面坡度也較陡，這說明B(水分添加量)和C(發(fā)酵時間)交互作用對渣辣椒感官評分的影響顯著。兩者交互作用對產(chǎn)品感官的影響規(guī)律與前面分析的混菌比與水分添加量相似。

2.2.3 優(yōu)化與模型驗證

根據(jù)所得模型可以預測乳酸菌發(fā)酵玉米渣辣椒的最佳工藝參數(shù)為：混菌比1.99∶1，水分添加量43.56%，發(fā)酵時間4.87天。在此條件下，模型預測乳酸菌發(fā)酵玉米渣辣椒感官評分的最大值為88.4969。

考慮實驗操作的方便，對上述的優(yōu)化條件進行適當?shù)恼{(diào)整，即混菌比2∶1，水分添加量44%，發(fā)酵時間5天 。因此，在每壇配方為：細玉米粉400 g，碎尖椒80 g，食鹽30 g，水分添加量44%，姜，蒜各8.8 g，十三香1.2 g，種子培養(yǎng)液混菌比2∶1，接種量4%，發(fā)酵5天的條件下進行驗證性實驗并做平行組3個，結(jié)果見表8，平均值為88.8967，與預測值的誤差率為0.45%，<1%，表明模型擬合性較好，即建立的模型與實際情況較吻合。所以，用響應面法優(yōu)化乳酸菌發(fā)酵玉米渣辣椒的工藝參數(shù)是可行的。

表8 模型驗證實驗結(jié)果

3 結(jié)論

乳酸菌發(fā)酵玉米渣辣椒的最佳生產(chǎn)工藝參數(shù)：植物乳桿菌和發(fā)酵乳桿菌混菌比2∶1，水分添加量44%，發(fā)酵時間5天(其他參數(shù)：每壇配方為細玉米粉400 g，碎尖椒80 g，食鹽30 g，姜、蒜各8.8 g，十三香1.2 g)。由最佳生產(chǎn)工藝參數(shù)實驗得到的玉米渣辣椒色澤均勻，呈自然金黃色，顆粒粘稠適中，組織細膩均勻，無分層，有濃厚的發(fā)酵香味，氣味協(xié)調(diào)性好。煎炒后色澤更為鮮艷，整體口感酥軟柔糯，酸度咸味適中，無異味。

[1]姚繼承,陳來勝.調(diào)味品行業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢分析(一)[J]. 中國調(diào)味品,2011,36(5):18-20.

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Study on Technology of Maize Chili Sauce Fermented by Lactic Acid Bacteria

HUANG Ye-chuan*, HAN Zhen-qiong, LUO Shuang-yan

(Institute of Food Science and Technology, Southwest University of Science and Technology, Mianyang 621010, China)

To realize the modernization production of Chinese traditional "maize chili sauce", the process parameters of maize chili sauce fermented by lactic acid bacteria are optimized. The response surface methodology is used to optimize the process conditions based on the signal factor experiment, using the sensory score as the response value. The result shows that the optimum conditions are as follows: the mixed bacteria ratio ofLactobacillusplantarumtoLactobacillusfermentumof 2∶1, water additive amount of 44%, and fermentation time of 5 days. The color and lustre of the product is uniform, with natural golden yellow; furthermore, the product has medium viscosity, with fine uniform organization and strong fermentation flavor. Especially, the product has bright color after stir-frying. The overall taste is tender, crispy and soft.

lactic acid bacteria; fermentation; maize chili sauce; technology

2016-07-16 *通訊作者

黃業(yè)傳(1975-)，男，重慶人，副教授，博士，研究方向：現(xiàn)代食品加工工程。

TS201.5

A

10.3969/j.issn.1000-9973.2017.01.022

1000-9973(2017)01-0098-05