工廠(chǎng)生產(chǎn)化條件下豆醬發(fā)酵過(guò)程的指標(biāo)與品質(zhì)分析

李志江，王欣，戴凌燕，周雯君，周亞男，鹿保鑫

（1.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)食品學(xué)院，大慶 163319；2.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院）

工廠(chǎng)生產(chǎn)化條件下豆醬發(fā)酵過(guò)程的指標(biāo)與品質(zhì)分析

李志江1，王欣1，戴凌燕2，周雯君1，周亞男1，鹿保鑫1

（1.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)食品學(xué)院，大慶 163319；2.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院）

為監(jiān)測(cè)豆醬工廠(chǎng)化生產(chǎn)的發(fā)酵過(guò)程，按照企業(yè)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)2015年10月和2016年1月兩次豆醬生產(chǎn)發(fā)酵過(guò)程進(jìn)行研究。分析測(cè)定發(fā)酵至第7、14、21和28 d醬醅樣品中氨基酸態(tài)氮、總酸、總酯、總糖還原糖、氨基酸和感官指標(biāo)。結(jié)果表明，發(fā)酵過(guò)程中醬醅總酸和總酯呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢(shì)；發(fā)酵前期氨基酸態(tài)氮含量增加明顯，中后期變化緩慢；總糖含量逐漸下降，還原糖含量呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)；2016年1月份醬醅的總酸、總酯、氨基酸態(tài)氮、總糖和還原糖高于2015年10月批次各指標(biāo)。前期和中期的醬醅游離氨基酸含量顯著高于后期發(fā)酵，呈鮮味氨基酸含量增加，豆醬香氣和風(fēng)味顯著增強(qiáng)。豆醬發(fā)酵過(guò)程指標(biāo)的監(jiān)控，可以用于指導(dǎo)工廠(chǎng)不同季節(jié)和批次發(fā)酵工藝參數(shù)的調(diào)控。

豆醬；工廠(chǎng)化生產(chǎn)；品質(zhì)分析

傳統(tǒng)豆醬是以大豆和食鹽為主要原料，經(jīng)天然制曲和發(fā)酵等工序制成，具有豐富的營(yíng)養(yǎng)和咸鮮特征的調(diào)味品[1]。由于受環(huán)境和季節(jié)影響，傳統(tǒng)豆醬質(zhì)量不穩(wěn)定，衛(wèi)生較差，生產(chǎn)周期長(zhǎng)。現(xiàn)代豆醬生產(chǎn)接種米曲霉進(jìn)行人工制曲，控溫快速發(fā)酵，質(zhì)量和口感較好。傳統(tǒng)豆醬生產(chǎn)過(guò)程研究較多，主要集中于豆醬中微生物和豆醬品質(zhì)變化，但關(guān)于現(xiàn)代豆醬工廠(chǎng)化生產(chǎn)條件下的發(fā)酵過(guò)程監(jiān)控研究相對(duì)較少[2～5]。

影響豆醬發(fā)酵工藝的因素較多，如豆醬醬曲的酶活性及質(zhì)量、鹽水添加量、翻醬次數(shù)、發(fā)酵溫度和時(shí)間等。大型豆醬企業(yè)采用恒溫發(fā)酵池作為容器，可以實(shí)現(xiàn)快速生產(chǎn)，發(fā)酵周期為一個(gè)月左右，且在相對(duì)潔凈的車(chē)間完成發(fā)酵過(guò)程，豆醬質(zhì)量符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。一般情況下，大型豆醬企業(yè)生產(chǎn)的醬曲質(zhì)量穩(wěn)定，鹽水添加量和翻醬次數(shù)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化操作，因此，影響豆醬質(zhì)量的主要因素是發(fā)酵溫度和時(shí)間[6]。溫度影響豆醬中微生物的生長(zhǎng)和代謝，包括發(fā)酵池和環(huán)境溫度等，發(fā)酵池的溫度易于控制，但東北地區(qū)冬季的低溫影響了豆醬的發(fā)酵和質(zhì)量。因此，以現(xiàn)代工廠(chǎng)化條件下生產(chǎn)的豆醬為對(duì)象，確定不同溫度的季節(jié)對(duì)豆醬理化和感官指標(biāo)的影響，有利于指導(dǎo)工廠(chǎng)生產(chǎn)和保證豆醬質(zhì)量。

研究以不同季節(jié)條件下企業(yè)正常生產(chǎn)豆醬為例，對(duì)發(fā)酵周期內(nèi)豆醬氨基酸態(tài)氮、總酯、總糖還原糖、總酸、蛋白質(zhì)降解、游離氨基酸指標(biāo)及感官變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以明確醬醅在不同溫度下的品質(zhì)變化，用以調(diào)整企業(yè)生產(chǎn)工藝參數(shù)，保證豆醬的質(zhì)量。

1 材料與方法

1.1 主要試劑與設(shè)備

1.1.1 原料與試劑

豆醬醬曲和醬醅，來(lái)源于黑龍江省某大型醬業(yè)生產(chǎn)車(chē)間，樣品質(zhì)量符該企業(yè)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。該企業(yè)豆醬主要是以東北大豆和面粉為主要原料，經(jīng)蒸煮處理后，降溫接入曲霉菌制曲32 h左右，在發(fā)酵池接入鹽水發(fā)酵28 d得到成品豆醬。

甲醛、乙酸，煙臺(tái)三和化學(xué)試劑有限公司。酚酞，天津市博迪化工股份有限公司。氫氧化鈉、葡萄糖、乙酸鈉、甲醇、丙三醇，天津市大茂化學(xué)試劑廠(chǎng)。乙醇、濃硫酸、鹽酸、3，5-二硝基水楊酸、亞硫酸鈉、苯酚，沈陽(yáng)市華東試劑廠(chǎng)。

1.1.2 主要儀器設(shè)備

FE20酸度計(jì)，梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司。T6紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)，北京普析通用儀器有限責(zé)任公司。79-1磁力攪拌器，金壇市虹盛儀器廠(chǎng)。LC98IAAA氨基酸分析儀，上海精科儀器公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 樣品的選取

隨機(jī)抽取工廠(chǎng)化條件下2015年10月和2016年1月生產(chǎn)的兩組發(fā)酵池醬醅。分別選取每池發(fā)酵至第7、14、21、28 d樣品，測(cè)定醬醅中溫度、氨基酸態(tài)氮、總酸、總酯、總糖和還原糖含量。

選取2016年1月生產(chǎn)時(shí)成品醬曲、發(fā)酵中期（14 d）和發(fā)酵后期（28 d）的醬醅，測(cè)定樣品中游離氨基酸含量。分別選取發(fā)酵至第7、14、21和28 d醬醅，評(píng)價(jià)色澤、體態(tài)和香氣等感官特性。

1.2.2 檢測(cè)方法

GB 5009.39-2003電位滴定法測(cè)定醬醅氨基酸態(tài)氮含量（單位g·100 g-1）；GB 5009.39-2003滴定法測(cè)定醬醅總酸含量（單位g·100 g-1）；GB/T 10345.5-1989回流滴定法測(cè)定醬醅總酯含量（以乙酸乙酯計(jì)，單位g·100 g-1。）[7]；GB/T 5009.124-2003測(cè)定醬醅游離氨基酸含量，前處理方法及色譜柱條件參照文獻(xiàn)[8，9]（單位%）；3，5-二硝基水楊酸法測(cè)定醬醅總糖和還原糖（單位%）；線(xiàn)性標(biāo)度法評(píng)價(jià)豆醬色澤、體態(tài)和香氣，10名品評(píng)員在15 cm線(xiàn)段上對(duì)感官指標(biāo)進(jìn)行定量[10]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和制圖，數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 豆醬中氨基酸態(tài)氮、總酸和總酯含量監(jiān)測(cè)結(jié)果

豆醬發(fā)酵前期，主要是制曲時(shí)產(chǎn)生的酶系水解原料的過(guò)程，得到以氨基酸態(tài)氮為主的水解產(chǎn)物[11]。與實(shí)驗(yàn)室生產(chǎn)豆醬不同，該企業(yè)在發(fā)酵前期從醬醅吸取醬汁淋油，用于生產(chǎn)釀造醬油，因此，選擇從發(fā)酵至第7 d開(kāi)始取樣測(cè)定各指標(biāo)。由圖1可知，2015年10月樣品中，總酸、總酯和氨基酸態(tài)氮的含量在發(fā)酵過(guò)程中呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢(shì)，最大值均為發(fā)酵第28 d?？偹岷康陀?%符合企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，成品豆醬酸感適中，而文獻(xiàn)中報(bào)道則多高于2%，可能與豆醬的含水量相關(guān)[5]；酯類(lèi)的生成與發(fā)酵后期酸、醇的合成與化合直接相關(guān)，發(fā)酵微生物的參與尤為重要，酯香也成為評(píng)價(jià)豆醬香氣的重要成分之一[6]；氨基酸態(tài)氮含量與成品醬曲蛋白酶活性直接相關(guān)，測(cè)得該企業(yè)醬曲中蛋白酶活性1 700～1 800 U·g-1（另文發(fā)表），而成品豆醬氨基酸態(tài)氮含量＞0.5g·100g-1，高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 24399-2009），豆醬質(zhì)量合格。總體上，發(fā)酵前期將品溫度較高，有利于酶的水解作用，而后期溫度32℃左右，有利于微生物的生長(zhǎng)和代謝，并進(jìn)一步合成多種代謝產(chǎn)物。

由圖2可知，2016年1月樣品中總酸、總酯和氨基酸態(tài)氮含量也總體呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢(shì)，但各組分含量明顯高于2015年10月醬醅樣品，是由于1月企業(yè)車(chē)間發(fā)酵溫度高于10月，適當(dāng)高溫對(duì)有利于微生物的生長(zhǎng)代謝，加快代謝產(chǎn)物的積累。

圖1 2015年10月醬醅樣品總酸、總酯、氨基酸態(tài)氮含量Fig.1Contents of total acid，total ester and amino acid nitrogen in soybean paste in October 2015

圖2 2016年1月醬醅樣品總酸、總酯、氨基酸態(tài)氮含量Fig.2Contents of total acid，total ester，and amino acid nitrogen in soybean paste in January 2016

發(fā)酵溫度會(huì)直接影響豆醬的品質(zhì)，從宏觀上看發(fā)酵溫度過(guò)低會(huì)降低豆醬的香氣和色澤，而溫度過(guò)高會(huì)使醬醅中的微生物受到影響甚至失活。從圖1和圖2可以知，2015年10月和2016年1月，發(fā)酵7和14 d時(shí)醬醅的平均溫度分別為37.0和41.0℃，發(fā)酵21和28 d時(shí)則分別為32.3和36.6℃。因此，高溫發(fā)酵條件下，醬醅總酸、總酯和氨基酸態(tài)氮含量高于低溫發(fā)酵，但總體上豆醬質(zhì)量符合企業(yè)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。由于季節(jié)和室內(nèi)溫度的影響，造成了醬醅各指標(biāo)的差異，應(yīng)適當(dāng)增強(qiáng)醬池加熱操作或提高室內(nèi)環(huán)境溫度，以消除溫度差異帶來(lái)的豆醬品質(zhì)差異。

2.2 豆醬中還原糖和總糖測(cè)定結(jié)果

醬醅中初始還原糖和總糖含量與成品醬曲質(zhì)量有關(guān)，測(cè)得成品醬曲中淀粉酶活性1 900～2 100 U·g-1（另文發(fā)表），可降解原料中碳水化合物，為豆醬提供甜度和流動(dòng)特性，也為后期醬醅中微生物生長(zhǎng)和代謝提供了營(yíng)養(yǎng)。

圖3 醬醅發(fā)酵各時(shí)期還原糖含量Fig.3Contents of reducing sugar in soybean paste at various fermentation period

由圖3可知，兩組發(fā)酵樣品的還原糖初始含量分別為0.26%和0.28%，隨著發(fā)酵的進(jìn)行，在發(fā)酵第14 d時(shí)增加至最大值，而后開(kāi)始迅速下降。還原糖含量的變化，與醬醅的水解和發(fā)酵進(jìn)程相一致。發(fā)酵前期，在適宜的溫度下，來(lái)自于制曲工藝霉菌分泌的淀粉酶迅速水解碳水化合物形成還原糖類(lèi)，所以發(fā)酵14 d前還原糖含量上升；但隨著發(fā)酵的進(jìn)行和底物的消耗，碳水化合物水解速度降低，醬醅中的微生物，如酵母菌、乳酸菌等開(kāi)始大量生長(zhǎng)繁殖，消耗醬醅中的還原糖，所以還原糖含量出現(xiàn)下降趨勢(shì)[12]。在東北室內(nèi)溫度較低的10月份，碳水化合物酶解和微生物的生長(zhǎng)代謝相對(duì)緩慢，因此，整體上此季節(jié)的還原糖指標(biāo)比溫度高的季節(jié)低，可以通過(guò)提高醬醅發(fā)酵池的溫度減少季節(jié)間溫差帶來(lái)的還原糖指標(biāo)差異。

圖4 醬醅發(fā)酵各時(shí)期總糖含量Fig.4Content of total sugar in soybean paste at various fermentation period

由圖4可知，兩組醬醅樣品初始總糖含量分別為70.56%和79.87%，各時(shí)期的總糖含量總體呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì)，在發(fā)酵第21 d后總糖降低的趨勢(shì)減慢。此時(shí)的總糖變化現(xiàn)象和原理與還原糖的變化趨勢(shì)相同。

2.3 豆醬中游離氨基酸測(cè)定結(jié)果

由表1可知，成品醬曲至發(fā)酵中期醬醅時(shí)，游離氨基酸總量增加了2.2倍，而發(fā)酵中期到發(fā)酵結(jié)束期間游離氨基酸變化不大。說(shuō)明制曲、發(fā)酵前期和中期對(duì)游離氨基酸的產(chǎn)生和積累貢獻(xiàn)較大，蛋白質(zhì)在此期間利用率較高。

醬醅中游離氨基酸主要是蛋白酶水解的產(chǎn)物。天門(mén)冬氨酸和谷氨酸有鮮味，是豆醬中鮮味的主要來(lái)源，這兩種游離氨基酸含量直接影響豆醬的鮮味口感，發(fā)酵結(jié)束后，分別增加了3.6倍和1.9倍；絲氨酸、蘇氨酸、甘氨酸和丙氨酸味感為甜味，對(duì)豆醬風(fēng)味形成有利，成熟醬醅中含量分別增加了2.5、2.5、2.7、1.9倍；胱氨酸、脯氨酸、賴(lài)氨酸則沒(méi)有明顯的味道，對(duì)豆醬的風(fēng)味沒(méi)有影響。一般以上9種游離氨基酸含量可占總游離氨基酸含量的50%以上。其余8種游離氨基酸則顯苦味，苦味游離氨基酸積累對(duì)于豆醬的風(fēng)味影響不利，可能是由于同步水解，四種氨基酸的含量變化與蛋白質(zhì)氨基酸組成有關(guān)[3，9]。

表1 醬醅中游離氨基酸含量表Table 1Contens of the free amino acid in soybean paste

2.4 豆醬感官評(píng)價(jià)結(jié)果

根據(jù)表感官評(píng)定問(wèn)卷，經(jīng)過(guò)測(cè)量，10位品評(píng)員醬醅各指標(biāo)得分的平均值如圖5所示。發(fā)酵各時(shí)期醬醅色澤、體態(tài)、氣味得分均呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢(shì)，在發(fā)酵第28 d時(shí)達(dá)到最佳狀態(tài)，說(shuō)明發(fā)酵有利于醬醅顏色和氣味的形成。發(fā)酵過(guò)程不僅是化學(xué)產(chǎn)物的簡(jiǎn)單合成，還由于醬醅采用敞口控溫發(fā)酵、氧氣和溫度等因素促進(jìn)了美拉德反應(yīng)的進(jìn)行，使醬醅色澤具有紅褐色；底物的水解，形成了小分子化合物，尤其是碳水化合物的生產(chǎn)，以及適當(dāng)?shù)暮浚ㄔ撈髽I(yè)豆醬含水量為55%左右），使豆醬具有了較好的流動(dòng)性和體態(tài)；微生物的發(fā)酵和代謝產(chǎn)物的合成與轉(zhuǎn)化，如酯類(lèi)的形成，使豆醬具有獨(dú)特的醬香和酯香等香氣特征[13]。

圖5 醬醅各發(fā)酵時(shí)期感官評(píng)價(jià)得分Fig.5Scores of sensory evaluation at various fermentation period

圖6 發(fā)酵各時(shí)期樣品圖Fig.6Samples at various fermentation period

由圖6所示的各醬醅發(fā)酵時(shí)期的樣品圖片可知，醬醅色澤由黃褐色逐漸變?yōu)榧t褐色，體態(tài)逐漸變粘稠，同時(shí)豆粒逐漸變少，醬的體態(tài)逐漸形成。

3 結(jié)論與討論

豆醬發(fā)酵過(guò)程各指標(biāo)測(cè)定結(jié)果顯示，醬醅發(fā)酵的中后期對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量影響較大，如酯類(lèi)香氣物質(zhì)快速生成、氨基酸態(tài)氮含量顯著提高、糖類(lèi)物質(zhì)的降低等。這些指標(biāo)和醬醅的發(fā)酵溫度或醬池季節(jié)溫度直接相關(guān)，適當(dāng)?shù)奶岣甙l(fā)酵溫度，有助于提高產(chǎn)品豆醬質(zhì)量。

研究是以企業(yè)工業(yè)化生產(chǎn)的醬醅為對(duì)象，不同于實(shí)驗(yàn)室小樣試驗(yàn)，生產(chǎn)是按照企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，因此，所選取的樣品和測(cè)定結(jié)果具有一定的指導(dǎo)意義。氨基酸態(tài)氮、總酸、總酯、總糖還原糖、氨基酸和感官各指標(biāo)并不是孤立存在，但與發(fā)酵工藝控制，尤其是溫度和時(shí)間等密切相關(guān)。酸度過(guò)高降低豆醬口感，也反映發(fā)酵工藝可能溫度過(guò)高或污染產(chǎn)酸細(xì)菌，給后續(xù)豆醬殺菌工藝帶來(lái)困難，包裝的成品豆醬也有潛在的漲包問(wèn)題。氨基酸態(tài)氮是豆醬國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的重要指標(biāo)，也是衡量產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)工藝的一項(xiàng)內(nèi)容，但其與豆醬含水量和成品醬曲質(zhì)量直接相關(guān)。各指標(biāo)在發(fā)酵過(guò)程中的變化趨勢(shì)是監(jiān)控一次生產(chǎn)成功與否的關(guān)鍵因素，依據(jù)這些數(shù)值，可以提高企業(yè)生產(chǎn)品質(zhì)控制的水平，并進(jìn)一步為保證豆醬的質(zhì)量提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

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Analysis of Index and Quality of Soybean Paste during Fermentation Procedure under Factory Processing Condition

Li Zhijiang1，Wang Xin1，Dai Lingyan2，Zhou Wenjun1，Zhou Yanan1，Lu Baoxin1
（1.College of Food Science，Heilongjiang Bayi Agricultural University，Daqing 163319; 2.College of Life and Science Technology，Heilongjiang Bayi Agricultural University）

In order to monitor the procedure of soybean paste production under factory condition，amino acid nitrogen content，total acidity，total ester，total sugar and reducing sugar，amino acid，and sensory were analyzed during the production period at October 2015 and January 2016，respectively，in which those data could present the theoretical reference for the factory.According to the enterprise standard，the soybean paste samples at 7，14，21，and 28 day during the fermentation period were chosen as the monitored targets.The results indicated that the total acidity and ester contents increased gradually during the fermentation period，and significantly from 14 to 21 day.The amino acid nitrogen content increased significantly at first fermentation stage and changed slowly at late stage.The total sugar content decreased gradually，while the reducing sugar took on an increase and a decrease trend at first and late fermentation stage，respectively.Totally，the contents of those five indexes were higher in January 2016 than October 2015. The change of free amino acid contents at first and middle fermentation period was higher than at late stage，in which the types of amino acid with umami taste increased significantly and the sense of aroma and flavor in the soybean paste also enhanced significantly.The monitor of index analysis was useful for the enterprise production，which could be applied to direct the fermentation parameters control at different season and batch.

soybean paste;production under factory condition;quality analysis

TS264.2

A

1002-2090（2017）04-0067-05

10.3969/j.issn.1002-2090.2017.04.015

2016-10-25

黑龍江省農(nóng)墾總局攻關(guān)項(xiàng)目（寶泉豆醬生產(chǎn)質(zhì)量控制關(guān)鍵技術(shù)及集成示范：HKN135-05-03）；黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)定向培養(yǎng)博士人員科研啟動(dòng)金項(xiàng)目（1，6-二磷酸果糖調(diào)控魯式酵母增香動(dòng)力學(xué)及分子機(jī)制研究：XDB2015-08）。

李志江（1977-），男，副教授，韓國(guó)江陵原州大學(xué)畢業(yè)，現(xiàn)主要從事發(fā)酵食品方面的教學(xué)與研究工作。

鹿保鑫，男，教授，碩士研究生導(dǎo)師，E-mail：lubaoxin72@126.com。