天貝菌的生物特性研究與應(yīng)用

趙節(jié)昌，李勇，時(shí)培寧，侯進(jìn)慧，張澤菊，厲洪洋

（徐州工程學(xué)院 食品工程學(xué)院，江蘇 徐州 221111）

天貝（Tempeh）起源于東南亞一帶，是一種以大豆為發(fā)酵基質(zhì)，將大豆用水浸泡去皮，高溫蒸煮殺菌后，放涼至室溫接種根霉菌，再裹上香蕉樹等闊葉樹的葉子，于室溫下經(jīng)固態(tài)發(fā)酵，而制得的一種高蛋白大豆發(fā)酵食品，是類似于我國古代豆豉的產(chǎn)品。在天貝的發(fā)酵過程中，霉菌會(huì)產(chǎn)生蛋白酶、肽酶等多種酶類，分解大豆蛋白產(chǎn)生寡肽、多肽、氨基酸等，淀粉酶水解糖類化合物，產(chǎn)物有利于人體的消化吸收，蛋白質(zhì)的消化吸收率能達(dá)到93.8%［1，2］。天貝菌發(fā)酵后的食品，煙酸、核黃素、維生素B6、維生素B12的含量豐富。20世紀(jì)90年代后期，在美國主流烹飪書籍中，天貝是熱門的食材，天貝成為健康飲食追求者和素食者的必備食品。天貝內(nèi)含有豐富的異黃酮，對(duì)防治肥胖、糖尿病、高血脂、高血壓和心腦血管病變均有明顯作用，因此開發(fā)天貝發(fā)酵食品前景廣闊［3－5］。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 主要原輔料

東北大豆、面粉、天貝發(fā)酵劑、去離子水、超純水、植物油、黃豆醬、豬肉、辣椒粉、胡椒粉、白砂糖、食用鹽、味精、香辛料、生姜、花椒粉等。

1.1.2 主要試劑

甲醛、L-乳酸、無水乙醇、氫氧化鈉（粒）、石油醚、KOH、乙酸銨、甲醇、乙腈、乙酸等；標(biāo)準(zhǔn)品麥角固醇、染料木素、大豆苷元等，購自成都德思特生物技術(shù)有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

電子天平、精密pH計(jì)、電熱恒溫培養(yǎng)箱、低速離心機(jī)、電熱鼓風(fēng)干燥箱、紫外分光光度計(jì)等實(shí)驗(yàn)室設(shè)備；DZF6020冷凍干燥機(jī) 德國Christ公司；CW2000超聲微波協(xié)同萃取儀 上海新拓分析儀器科技有限公司；Agilent 1100高效液相色譜儀 美國 Agilent公司。

1.3 天貝菌培養(yǎng)方法

1.3.1 天貝制作的工藝流程［6－8］

精選大豆→泡豆→煮豆→瀝干冷卻→調(diào)節(jié)pH→添加面粉與發(fā)酵劑→分裝→發(fā)酵。

1.3.2 操作要點(diǎn)與方法

選豆、泡豆與去皮：選顆粒飽滿的大豆，淘洗，去雜質(zhì)。做大豆泡發(fā)的預(yù)實(shí)驗(yàn)，以確定大豆的浸泡時(shí)間。稱取30g干大豆，清洗后，在室溫浸泡，每2h記錄吸水量，繪制浸泡大豆的吸水率圖，得到大豆的浸泡條件為：室溫豆、水比1∶3浸泡12h最佳。再將膨潤的大豆手工去除種皮制成豆瓣。

煮豆與瀝干冷卻：將處理好的豆瓣放入鍋中，加入3倍體積水煮至沸騰并維持30min，以使大豆蛋白質(zhì)變性，軟化大豆組織，使天貝菌更好地生長繁殖，并起殺菌作用。再瀝干水分，冷卻至室溫。

調(diào)節(jié)pH：按實(shí)驗(yàn)條件加入乳酸調(diào)節(jié)pH，營造酸性環(huán)境，以滿足天貝菌生長的需要，并起到抑制雜菌生長的作用。

添加面粉與發(fā)酵劑：按要求添加炒制滅菌后的面粉，加入發(fā)酵劑，原輔料混合均勻。

分裝：將處理好的發(fā)酵基質(zhì)等量裝入已滅過菌的帶孔（孔距約2cm）的自封袋中，厚度約2cm。

發(fā)酵：按要求在恒溫培養(yǎng)箱中發(fā)酵培養(yǎng)。達(dá)到時(shí)間終點(diǎn)取出即為成品。再冷凍干燥、粉碎，置于冰柜中保存，以便后期測定數(shù)據(jù)和進(jìn)一步加工。

1.4 HPLC法測大豆苷元、染料木素含量方法

1.4.1 色譜條件

色譜柱：Hypelsil BDS G8（250mm×4.6mm×5μm）；流動(dòng)相：乙腈-2mmol／L乙酸銨（體積比35∶65）；流速：0.9mL／min；檢測波長：260nm；靈敏度：0.2AUFS；柱溫：25℃；進(jìn)樣量：10μL。

1.4.2 繪制大豆苷元、染料木素標(biāo)準(zhǔn)曲線

配制標(biāo)準(zhǔn)液：取大豆苷元、染料木素標(biāo)準(zhǔn)品，用二甲亞砜溶液配制成1mmol／L的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，－20℃冰箱保存。用甲醇分別將1mmol／L的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液稀釋至 1，4，10，20，100，300，500μmol／L 待 測 液。10μL進(jìn)樣，以峰面積A為橫坐標(biāo)，以異黃酮濃度c為縱坐標(biāo)做標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.4.3 樣品中大豆苷元、染料木素含量測量方法

準(zhǔn)確稱取樣品粉末1.00g，置于50mL錐形瓶中，加3mL 1mol／L鹽酸，混勻。加12mL乙腈，振蕩30min，靜置5min。取上清液，用0.45μm濾膜過濾，HPLC進(jìn)樣10μL。

1.5 天貝醬的制作工藝及方法

1.5.1 操作要點(diǎn)

炒醬：鍋內(nèi)燒熱后，倒入植物油，油溫升至130℃時(shí)，放入辣椒粉、適量姜末，不斷攪拌。待流出辣椒紅油后，倒入切成丁的新鮮天貝和一定量的黃豆醬，翻炒以保持醬受熱均勻。待能聞到醬香后，停止加熱。然后進(jìn)行調(diào)味，將白砂糖、食鹽、香辛料、味精加入，翻炒均勻即可。

裝罐、排氣：把炒制好的天貝醬趁熱裝入準(zhǔn)備好的洗凈的罐中，然后置于90℃的熱水中，進(jìn)行水浴加熱，保持罐中醬體的中心溫度在85℃以上，排氣8min，然后取出，迅速旋緊瓶蓋。

殺菌：將排氣后的天貝醬在1.01MPa，121℃的條件下，殺菌30min。

冷卻：滅菌后的產(chǎn)品，取出后要迅速冷卻，溫度降至25℃，即可放入倉庫。

1.5.2 天貝醬的正交試驗(yàn)方法

以炒制出符合大眾口味的天貝醬為目的，挑選黃豆醬添加量、辣椒添加量、白砂糖添加量、胡椒粉添加量4個(gè)因素進(jìn)行L9（34）正交試驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 繪制大豆苷元、染料木素標(biāo)準(zhǔn)曲線

由HPLC法測得大豆苷元的峰面積與濃度、染料木素的峰面積與濃度數(shù)據(jù)，繪制大豆苷元、染料木素標(biāo)準(zhǔn)曲線圖，見圖1。

圖1 大豆苷元、染料木素標(biāo)準(zhǔn)曲線圖

由圖1可知，大豆苷元的回歸方程：y＝0.0565x＋0.3287（式中：x為峰面積；y為大豆苷元濃度，μmol／L）。染料木素的回歸方程：y＝0.0397x－0.5294（式中：x為峰面積；y為染料木素濃度，μmol／L）。

HPLC法測得的大豆苷元和染料木素的峰面積圖譜見圖2。

圖2 大豆苷元和染料木素的峰面積圖譜

2.2 天貝發(fā)酵的正交試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.2.1 天貝菌生物量換算

由紫外分光光度法測得天貝純菌絲體的吸光值A(chǔ)為0.307，根據(jù)回歸方程計(jì)算得每1g天貝菌絲體中含麥角固醇0.23mg。根據(jù)每1g天貝菌絲體中麥角固醇含量計(jì)算得到樣品中菌絲體的含量。

2.2.2 天貝發(fā)酵的正交試驗(yàn)結(jié)果

以培養(yǎng)溫度、時(shí)間、接種量、乳酸和面粉添加量為5個(gè)因素，以氨基酸態(tài)氮、大豆苷元、染料木素、天貝菌為指標(biāo)的L16（45）正交試驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 以氨基酸態(tài)氮、大豆苷元、染料木素、天貝菌含量為指標(biāo)的正交試驗(yàn)結(jié)果表

續(xù) 表

由表1可知，所選4個(gè)檢測指標(biāo)都隨發(fā)酵溫度的升高而增大，因此試驗(yàn)的最佳環(huán)境溫度選為37.5℃。天貝菌含量受發(fā)酵時(shí)間的影響最為顯著，其他3個(gè)指標(biāo)受時(shí)間的影響也較為顯著，且4個(gè)指標(biāo)均以32h為拐點(diǎn)，故選定最佳發(fā)酵時(shí)間為32h。天貝菌含量受發(fā)酵劑添加量的影響最大，但考慮生產(chǎn)成本，選定最佳發(fā)酵劑添加量為1.5%。大豆苷元、染料木素、天貝菌生物量3個(gè)指標(biāo)均在1.0%的乳酸添加量時(shí)達(dá)到最佳。而氨基酸態(tài)氮含量隨乳酸添加量的增加而逐漸減小，故選定最佳乳酸添加量為1.0%。氨基酸態(tài)氮與天貝菌含量在面粉添加量為2.0%時(shí)達(dá)到最低點(diǎn)。而大豆苷元含量在面粉添加量為1.0%時(shí)達(dá)到最高點(diǎn)，且與面粉添加量為2.0%時(shí)的差距較小。染料木素含量則在面粉添加量為2.0%時(shí)最高。考慮到面粉對(duì)氨基酸態(tài)氮、天貝生物量的負(fù)影響以及生產(chǎn)成本選定最佳面粉添加量為1.0%。

2.3 天貝醬的正交試驗(yàn)結(jié)果與分析

以100g新鮮天貝的質(zhì)量為基準(zhǔn)，預(yù)試驗(yàn)確定了食鹽、味精、香辛料、生姜、豬肉、花椒粉等的添加量分別為1%，0.5%，1%，3%，10%，1%，并對(duì)精煉植物油的添加量進(jìn)行了單因素試驗(yàn)。以炒制出符合大眾口味的天貝醬為目的，挑選黃豆醬添加量、辣椒添加量、白砂糖添加量、胡椒粉添加量4個(gè)因素進(jìn)行L9（34）正交試驗(yàn)。天貝醬的正交試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 天貝醬的正交試驗(yàn)結(jié)果表

由表2可知，天貝醬正交試驗(yàn)因素主次順序?yàn)椋篊＞D＞B＞A。選擇白砂糖添加量為4%，最后確定天貝醬的最佳配方為：食用油50%、黃豆醬40%、辣椒粉10%、白糖4%、胡椒粉4%、食鹽1%、味精0.5%、香辛料1%、生姜3%、豬肉末10%、花椒粉1%。用最佳配方炒制出的天貝醬色澤油潤，天貝味濃郁，口感醇厚，鮮香微辣，感官評(píng)分為96分。

3 結(jié)論

本文用L16（45）正交試驗(yàn)對(duì)天貝的生產(chǎn)工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，以最佳發(fā)酵條件生產(chǎn)的新鮮天貝制作了天貝醬產(chǎn)品，研究了天貝醬的最佳配方，炒制出的天貝醬營養(yǎng)豐富，鮮爽可口，其結(jié)論如下：

培養(yǎng)天貝最佳方案為37.5℃、時(shí)間32h、發(fā)酵劑添加量1.5%、乳酸添加量1.0%，面粉添加量1.0%。

紫外分光光度法測得最優(yōu)方案培養(yǎng)的天貝中含天貝菌181.5532mg／g；以HPLC法測得天貝中含大豆苷元0.8901μg／g，染料木素1.1274μg／g；電位滴定法測得氨基酸態(tài)氮0.5728g／100g。

通過正交試驗(yàn)和感官評(píng)價(jià)，得出天貝醬的最佳配方為：食用油50%、黃豆醬40%、辣椒10%、白砂糖4%、胡椒粉4%、食鹽1%、味精0.5%、香辛料1%、生姜3%、豬肉10%、花椒粉1%。炒制出的天貝醬色澤油潤，天貝味濃郁，口感醇厚，鮮香微辣。