潼川豆豉制曲過程中理化指標變化規(guī)律

邵良偉，鄒強，張瓊，劉達玉*

(1.四川輕化工大學 生物工程學院，四川 宜賓 644000； 2.成都大學 藥學與生物工程學院，成都 610106)

潼川豆豉是在每年冬季經傳統(tǒng)自然制曲發(fā)酵的毛霉型豆豉，是四川省三臺縣久具盛名的傳統(tǒng)調味品，至今已有300多年的生產歷史。它是利用高蛋白質原料大豆釀造，制成的豆豉具有顆粒松散、色黑俐顆、油潤發(fā)亮、清香鮮美、滋潤化渣、后味回甜等特點[3]。潼川豆豉在我國傳統(tǒng)發(fā)酵食品中具有較高的地位，至今其仍然采用古老的制作工藝，利用傳統(tǒng)自然制曲發(fā)酵方法制作，具有明顯的地域特色，早在2008年已經被列入第二批國家級非物質文化遺產名錄，是我國毛霉型豆豉中的優(yōu)秀代表。據研究報道，豆豉產品的品質在大程度上由制曲工藝決定[4-6]。在實際生產中，一線工人往往將“倒毛”現象作為辨別豆豉制曲完成與否的重要標準，而“倒毛”在很大程度上僅僅反映豉曲中微生物的生長情況，但是這又與當時的天氣狀況、溫度和濕度等條件息息相關，可謂是靠天吃飯，嚴重制約了企業(yè)的發(fā)展。目前對于潼川傳統(tǒng)毛霉型豆豉制曲過程中的相關成分的研究報道較少，因此有必要對其制曲過程中的相關成分進行研究，為今后人工控制傳統(tǒng)豆豉制曲過程奠定理論基礎。

本研究主要對潼川傳統(tǒng)毛霉型豆豉制曲過程中環(huán)境溫濕度、水分、顏色、pH、蛋白酶活力、還原糖、總糖、氨基酸態(tài)氮、游離氨基酸等成分進行測定，研究潼川傳統(tǒng)毛霉型豆豉在制曲過程中相關指標的變化規(guī)律，以期為潼川傳統(tǒng)毛霉型豆豉制曲生產工藝優(yōu)化提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 材料

本實驗所用實驗原料為四川省三臺縣潼川農產品開發(fā)有限責任公司經自然制曲，取自處于不同制曲時間的潼川毛霉型豆豉。所有豉曲樣品均嚴格密閉后置于-20 ℃冰箱中冷凍待用。

1.2 試劑

L-亮氨酸、L-酪氨酸(均為分析純)：國藥集團化學試劑有限公司；干酪素(生物試劑)：北京奧博星生物技術有限責任公司；福林試劑(Folin試劑)、三氯乙酸、碳酸鈉、葡萄糖、酚酞、硫酸、氫氧化鈉、丙三醇、3,5-二硝基水楊酸(3,5-dinitrosalicylic acid, DNS)、硫酸鉀、硫酸銅、鹽酸、無水乙醚、甲醛、硼酸、茚三酮、無水磷酸二氫鉀、無水磷酸氫二鉀(均為分析純)：成都市科隆化學品有限公司。

1.3 儀器與設備

電熱恒溫鼓風干燥箱 上海一恒科學儀器有限公司；pH計 上海儀電科學儀器股份有限公司；CS-220彩譜粉末色差儀 杭州彩譜科技有限公司；UV755B紫外分光光度計 上海佑科儀器儀表公司；F1650高速離心機 長沙湘儀離心機儀器有限公司。

河西學院開展扎實有效的職前專題訓練活動，強化學生教學技能培養(yǎng)。援疆實習支教前，學校聘請當地、新疆中小學優(yōu)秀教師開展專題性質的中學教學法和民族語言、民俗民風等環(huán)節(jié)的實踐培訓工作；組織實地走進中小學課堂觀摩各學科教學見習活動。通過觀模名師課堂、微格教學和小組研討等形式，要求學生分析教材、撰寫教案、教學設計、試講演練，實行職前訓練不過關不達標不準參加實習支教工作的硬性指標。針對師范生專業(yè)技能要點，通過職前訓練，使學生有備而戰(zhàn)，幫助實習支教學生盡快適應崗位角色［11］，大大縮短心理準備期和工作適應期，確保實習支教工作的有序開展。

1.4 方法

1.4.1 水分含量的測定

參照GB 5009.3-2016《食品安全國家標準 食品中水分的測定》采用常規(guī)的烘箱干燥法。

1.4.2 顏色的測定

將經粉碎的豆豉樣品置于標準比色皿中，利用CS-220彩譜粉末色差儀測定顏色，并采用L*、a*、b*顏色系統(tǒng)記錄數值。在L*、a*、b*系統(tǒng)中，L*表示亮度，顏色要素a*表示紅度，顏色要素b*表示黃度。

1.4.3 pH的測定

稱取5.000 g豉曲樣品，切碎研磨，加入25 mL蒸餾水，震蕩20 min，使用pH計直接測定。

1.4.4 蛋白酶活力的測定

以酪氨酸濃度為橫坐標，吸光度為縱坐標，繪制酪氨酸標準曲線，回歸方程為：y=0.0107x-0.0124，相關系數R2=0.9996。參照SB/T 10317-1999中的Folin酚試劑法對樣液進行酸性、中性、堿性蛋白酶活力的測定。將在40 ℃下每1 min水解酪蛋白產生1 μg酪氨酸定義為1個蛋白酶活力單位。

1.4.5 還原糖和總糖含量的測定[7]

以葡萄糖的含量為橫坐標，吸光度為縱坐標，繪制葡萄糖標準曲線，回歸方程為：y=5.0583x-0.0053，相關系數R2=0.9991。采用3,5-二硝基水楊酸比色法測定豉曲的還原糖和總糖含量。

1.4.6 氨基酸態(tài)氮含量的測定

參照GB 5009.235-2016《食品安全國家標準 食品中氨基酸態(tài)氮的測定》采用甲醛法測定氨基酸態(tài)氮含量。

1.4.7 游離氨基酸總量的測定

以亮氨酸濃度為橫坐標，吸光度為縱坐標，繪制氨基酸標準曲線，回歸方程為：y=0.0314x-0.0309，相關系數R2=0.9992。采用茚三酮比色法測定游離氨基酸總量。

1.4.8 數據處理

本研究所有實驗數據重復測定3次，數據用Excel進行處理，結果用平均值±標準偏差表示。方差分析采用IBM SPSS Statistics 22.0單因素方差分析和Duncan's多重比較分析，當P<0.05時表示具有顯著性差異。

2 結果與分析

2.1 潼川傳統(tǒng)毛霉型豆豉制曲過程中溫濕度的變化情況

潼川毛霉型豆豉在自然制曲過程中，外部環(huán)境溫度和濕度變化將影響制曲時間以及豉曲的質量，進而影響成品豆豉的品質。監(jiān)測外部環(huán)境溫度和濕度變化情況，見圖1。

圖1 潼川傳統(tǒng)毛霉型豆豉制曲過程中溫濕度的變化情況Fig.1 Changes of temperature and humidity of traditional Tongchuan mucor-type fermented soya beans during the koji-making process

從古至今，潼川人民都是在立冬之時開始制曲，由圖1可知，在15 d左右的制曲過程中，溫度和濕度分別在17 ℃和82% RH以下，且波動范圍不大。之所以選擇在這樣的條件下制曲，可能是由于在此溫濕度環(huán)境中有利于制曲微生物毛霉菌的生長。此情況在李幼筠等[8]的研究中也有報道。濕度變化呈現一個先上升后略有降低的趨勢，這是由于制曲過程中，外界溫度的升高使得豉曲中水分蒸發(fā)，這與所測得豉曲中水分含量變化情況一致。而到制曲后期，豉曲中水分蒸發(fā)到一定程度，將吸收空氣中的水分，以用于微生物的利用，所以濕度會有一定程度的下降。

2.2 制曲過程中豆豉水分、pH、色澤的變化趨勢

潼川毛霉型豆豉制曲過程是毛霉菌進行大量生長繁殖的階段，水分的多少直接影響豆豉制曲過程中微生物的生長和代謝，進而影響各種酶的產生和作用。豉曲顏色的變化在一定程度上反映了豆豉制曲成熟與否。pH值的高低直接影響豉曲中各種酶的活性，尤其是蛋白酶的活性，同時也間接影響微生物的生長和代謝，對豉曲品質有非常大的影響。取不同制曲時間豉曲、測定其水分含量、顏色變化以及pH值，其結果見表1。

表1 制曲過程中豆豉水分、pH、色澤Table 1 Water content, pH and color of fermented soya beans during the koji-making process

注：每列不同小寫字母表示組間差異顯著(P<0.05)。

由表1可知，潼川傳統(tǒng)毛霉型豆豉自然制曲過程中水分含量呈明顯下降的趨勢，且在制曲第6～9 d這一時間段內，水分含量降低趨勢尤其明顯，這是由于此時毛霉菌等微生物極速生長需要大量利用水分，同時在制曲過程中水分也會蒸發(fā)一部分。到制曲結束時，豉曲由于水分含量少，此時的豉曲往往比較堅硬。豉曲的亮度L*、紅度a*以及黃度b*隨著制曲過程的進行，其值均呈現降低趨勢，豉曲顏色的變化趨勢也反映出在制曲過程中，由于微生物的大量生長，分泌和積累了大量酶系，使體系中產生大量蛋白質水解產物，為后發(fā)酵黑色素等的形成提供了充足的底物[9]。在剛開始制曲時，pH值接近中性，但隨著制曲進行，pH值一直處于緩慢降低狀態(tài)。相較于水分和色澤，pH值下降較緩，直至制曲15天時，pH僅降低不到0.5。這主要是制曲微生物毛霉菌的作用，產生大量的酸性和中性蛋白酶，分解蛋白質產生可溶性含氮物質。同時，pH值也反映了潼川傳統(tǒng)毛霉型豆豉制曲過程呈現一個酸性發(fā)酵過程，有利于酸性和中性蛋白酶等酶系的積累，對豆豉后發(fā)酵過程中苦味脫除有顯著作用[10]。

2.3 潼川傳統(tǒng)毛霉型豆豉制曲過程中蛋白酶活力的變化趨勢

圖2 潼川傳統(tǒng)毛霉型豆豉制曲過程中蛋白酶活力的變化趨勢Fig.2 Changes of proteinase activity of traditional Tongchuan mucor-type fermented soya beans during the koji-making process

在豆豉制曲階段主要是蛋白酶等酶系累積的重要過程，豆豉豉曲質量的好壞與各類酶的活力直接相關[11]。其中蛋白酶活力對于潼川傳統(tǒng)毛霉型豆豉后發(fā)酵的成品品質尤為重要。

由圖2可知，潼川傳統(tǒng)毛霉型豆豉在自然制曲過程中，毛霉菌分泌的酶量主要以酸性蛋白酶最多，中性蛋白酶次之，堿性蛋白酶最低。在整個制曲過程中，酸性蛋白酶活力變化趨勢明顯，到制曲第9天時，活性達到最高，到制曲結束時，又有所降低。中性蛋白酶活力基本趨于穩(wěn)定，僅有小范圍的波動，而堿性蛋白酶活力體現了微弱下降趨勢，總蛋白酶活力呈現先升后降的趨勢。蛋白酶酶活的高低與制曲過程中的微生物密切相關，潼川傳統(tǒng)毛霉型豆豉制曲微生物毛霉主要分泌酸性蛋白酶和中性蛋白酶，而堿性蛋白酶的量十分少。從制曲開始到制曲第9天時，毛霉菌大量生長，產生了大量的蛋白酶，使酶活達到最高。而在制曲后期，隨著水分和pH的降低以及豉曲中營養(yǎng)物質的減少，毛霉菌的生長代謝受到抑制，導致蛋白酶活降低。直到制曲結束，即制曲第15天時，毛霉菌大量“倒毛”，蛋白酶活力降到最低。本研究所得結果與房翠蘭[12]和楊伊磊等[13]研究的永川豆豉結果存在一定差別，這也反映了不同地域毛霉型豆豉之間存在了明顯差別。在今后控制制曲條件時，既要不影響中性和堿性蛋白酶的活力，又要充分發(fā)揮酸性蛋白酶的優(yōu)勢，這將有助于縮短制曲時間，達到縮短傳統(tǒng)毛霉型豆豉發(fā)酵周期的效果。

2.4 潼川傳統(tǒng)毛霉型豆豉制曲過程中還原糖和總糖的變化趨勢

圖3 潼川傳統(tǒng)毛霉型豆豉制曲過程中還原糖 和總糖的變化趨勢Fig.3 Changes of reducing sugar and total sugar of traditional Tongchuan mucor-type fermented soya beans during the koji-making process

在制曲過程中還原糖作為微生物生長的必需能源直接影響制曲過程中微生物的生長和代謝，同時也反映了微生物在發(fā)酵過程中的耗糖情況，對豆豉制曲的質量和成品的品質造成了影響。

由圖3可知，潼川傳統(tǒng)毛霉型豆豉在自然制曲過程中，總糖含量保持下降趨勢，這是由于在制曲過程中，總糖水解的單糖被毛霉菌等微生物利用，且隨著制曲時間的增加，微生物所利用的單糖越多，因此總糖含量呈下降趨勢。另外，還原糖的含量呈現微弱上升趨勢，在制曲前9 d，還原糖含量一直在升高，但之后略有降低，到制曲第15天時，還原糖含量僅降低接近0.5%。由于在制曲過程中，毛霉菌等微生物分泌大量的淀粉酶等，將大豆中的淀粉大量水解，同時制曲過程中也有糖化酶等酶系存在，即使微生物生長需要消耗還原糖，但是還原糖的生成量在多種酶系作用下仍略高于消耗量，所以還原糖含量在制曲過程中呈現緩慢上升趨勢。

2.5 潼川傳統(tǒng)毛霉型豆豉制曲過程中氨基酸態(tài)氮含量的變化趨勢

在潼川傳統(tǒng)毛霉型豆豉制曲過程中，豉曲氨基酸態(tài)氮含量可以反映出蛋白質的水解程度，同時也可以反映出制曲過程中微生物和酶對蛋白質降解能力的大小[14]。

由圖4可知，在潼川傳統(tǒng)毛霉型豆豉自然制曲過程中，氨基酸態(tài)氮含量保持持續(xù)增加趨勢，在制曲過程中，由于制曲微生物毛霉菌等產生大量的蛋白酶，使得豉曲料中的蛋白質被降解成小分子多肽和氨基酸等可溶性含氮物。故而在制曲前9 d氨基酸態(tài)氮含量的增長速率都比較大，但在制曲后期，由于菌絲老化，大部分毛霉菌開始“倒毛”，使得氨基酸態(tài)氮的含量增長較為緩慢。此變化趨勢與胡鵬等[15]的研究結果變化趨勢大體一致。

圖4 潼川傳統(tǒng)毛霉型豆豉制曲過程中氨基酸 態(tài)氮含量的變化趨勢Fig.4 Changes of animo acid nitrogen content of traditional Tongchuan mucor-type fermented soya beans during the koji-making process

2.6 潼川傳統(tǒng)毛霉型豆豉制曲過程中游離氨基酸總量的變化趨勢

潼川豆豉制曲過程中高分子的蛋白質在蛋白酶等酶系的作用下，被水解為低分子的含氮化合物，最終水解為游離氨基酸。游離氨基酸含量可以反映在制曲過程中微生物分泌積累酶系情況的好壞，可用作評價豉曲質量的指標，以及為后發(fā)酵風味物質形成奠定基礎[16]。

圖5 潼川傳統(tǒng)毛霉型豆豉制曲過程中 游離氨基酸含量的變化趨勢Fig.5 Changes of free amino acid content of traditional Tongchuan mucor-type fermented soya beans during the koji-making process

由圖5可知，潼川傳統(tǒng)毛霉型豆豉在自然制曲過程中，游離氨基酸含量呈現平穩(wěn)上升趨勢，增加了0.5 g/100 g左右。這是由于在制曲過程中，蛋白酶將豉曲中的蛋白質降解為小分子的氨基酸等可溶性含氮物質。

3 結論

本研究對潼川傳統(tǒng)毛霉型豆豉自然制曲過程中環(huán)境溫濕度、水分、顏色、pH、蛋白酶活力、還原糖、總糖、蛋白質、氨基酸態(tài)氮、游離氨基酸等理化指標和主要成分進行了測定。在制曲0～15 d的過程中，豆豉曲樣中的水分、pH、總糖含量均呈現不同程度的下降趨勢，然而豆豉曲樣的顏色變化、還原糖、氨基酸態(tài)氮、游離氨基酸含量隨著制曲過程的進行呈現上升的趨勢。另外，豆豉曲樣的蛋白酶活力含量呈先上升后下降的趨勢，同時制曲過程中的優(yōu)勢蛋白酶為酸性蛋白酶，其次是中性蛋白酶，最少的是堿性蛋白酶。通過對潼川傳統(tǒng)毛霉型豆豉自然制曲過程中理化指標的動態(tài)分析，對潼川傳統(tǒng)毛霉型豆豉自然制曲過程有了更深入的了解，再結合自然制曲過程中相關的感官特性，為人工控制傳統(tǒng)豆豉制曲過程奠定了理論基礎，同時也為潼川傳統(tǒng)毛霉型豆豉制曲生產工藝優(yōu)化提供了理論依據。