郫縣豆瓣自然與恒溫后熟發(fā)酵工藝對比分析

謝 思，趙曉燕，楊舒郁，劉 慶，吉 禮，劉 平，林洪斌，車振明，丁文武,

（1.西華大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，四川 成都 610039；2.四川省食品生產(chǎn)安全協(xié)會，四川 成都 610056）

郫縣豆瓣屬中國傳統(tǒng)發(fā)酵食品，以其味辣香醇、黏稠絨實(shí)、紅棕油亮、醬香濃郁等特點(diǎn)在我國醬類產(chǎn)品中獨(dú)樹一幟[1]，是川菜制作過程中不可或缺的一種調(diào)味品，因此對郫縣豆瓣進(jìn)行相關(guān)研究具有非常重要的意義。對于郫縣豆瓣已進(jìn)行的研究主要包括發(fā)酵過程中風(fēng)味物質(zhì)的形成以及影響因素[2-3]、后發(fā)酵過程中菌落變化和相關(guān)微生物分析[4-7]以及有害物質(zhì)如黃曲霉毒素變化與關(guān)鍵控制點(diǎn)分析等[8]，然而對后熟發(fā)酵工藝的研究卻鮮有相關(guān)深入的探討。

目前郫縣豆瓣后熟發(fā)酵大多采用原始的傳統(tǒng)工藝進(jìn)行生產(chǎn)，即成熟的甜瓣子與椒醅按一定比例混合后進(jìn)入發(fā)酵池，經(jīng)過充分的“日曬夜露”完成發(fā)酵，這也成為郫縣豆瓣發(fā)酵工藝的獨(dú)特之處，使其成為自身品質(zhì)的保證。但此發(fā)酵方式缺陷也日益凸顯，如發(fā)酵周期較長，一般在6 個(gè)月至1 a以上，食品安全衛(wèi)生控制難度大，機(jī)械自動化控制水平低，人工費(fèi)用和生產(chǎn)成本高，生產(chǎn)規(guī)模難以擴(kuò)大。隨著我國勞動力成本的增加和科技的飛速發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)已逐漸進(jìn)入智能時(shí)代，因此，根據(jù)郫縣豆瓣傳統(tǒng)后熟發(fā)酵生產(chǎn)工藝的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)新型現(xiàn)代化生產(chǎn)工藝和設(shè)備，提高自動化生產(chǎn)水平，促進(jìn)該產(chǎn)業(yè)升級已成為郫縣豆瓣生產(chǎn)行業(yè)的迫切需求。

新型設(shè)備與生產(chǎn)工藝的設(shè)計(jì)離不開豆瓣發(fā)酵的基礎(chǔ)理論技術(shù)，絕大多數(shù)的傳統(tǒng)發(fā)酵食品采用固態(tài)發(fā)酵技術(shù)生產(chǎn)[9]，如醋、酒、郫縣豆瓣等，隨著人們對固態(tài)發(fā)酵技術(shù)的深入研究，國內(nèi)外對其在食品工業(yè)中的應(yīng)用也逐漸增多，如酶制劑[10-14]、有機(jī)酸[15-17]、食用菌[18]等，為實(shí)現(xiàn)固態(tài)發(fā)酵技術(shù)的多元化發(fā)展，滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)需求，更多新型的工業(yè)化固態(tài)發(fā)酵以應(yīng)器被開發(fā)出來，并且投入生產(chǎn)，這對郫縣豆瓣固態(tài)發(fā)酵以應(yīng)器的設(shè)計(jì)具有重要的借鑒意義。

溫度是以應(yīng)過程中極為重要的工藝條件，合適的溫度條件將加快以應(yīng)速率，提高生產(chǎn)效率，因此，溫度選擇是工藝設(shè)計(jì)的一個(gè)重要部分，也是以應(yīng)器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題之一。恒溫以應(yīng)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)態(tài)生產(chǎn)過程，使以應(yīng)過程易操控，并且能避免能源的浪費(fèi)，提高生產(chǎn)過程的經(jīng)濟(jì)性；同時(shí)恒溫發(fā)酵工藝相對簡單，可避免傳統(tǒng)工藝發(fā)酵溫度過高或過低，影響微生物生長和酶的活性，從而出現(xiàn)發(fā)酵周期較長的問題，因此在對郫縣豆瓣后發(fā)酵工藝改進(jìn)的探索中，恒溫成為工藝設(shè)計(jì)和選擇的首選控溫方式。

本研究設(shè)計(jì)并建立郫縣豆瓣的罐式發(fā)酵生產(chǎn)系統(tǒng)，并進(jìn)行半封閉式恒溫后熟發(fā)酵實(shí)驗(yàn)，同時(shí)與傳統(tǒng)自然后熟發(fā)酵進(jìn)行對比分析，以期為郫縣豆瓣的現(xiàn)代化生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)和改進(jìn)提供借鑒和理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

甜瓣子與椒醅均購于四川郫縣豆瓣股份有限公司，購回后立即按一定比例混合，分別置于自然與恒溫發(fā)酵裝置中進(jìn)行發(fā)酵。

氫氧化鈉、亞硫酸鈉、酒石酸鉀鈉、3,5-二硝基水楊酸、葡萄糖、甲醛、酚酞、乙醇、鄰苯二甲酸氫鉀、丙酮、三氯乙酸、鹽酸、17 種氨基酸標(biāo)樣、茚三酮（均為分析純） 成都市科龍化工廠。

1.2 儀器與設(shè)備

30+氨基酸自動分析儀 英國Biochrom公司；SpectraMax i3x酶標(biāo)儀 美國Molecular Devices LLC公司；磁力攪拌器 常州越新儀器制造有限公司；BS110S型電子天平 福州科錫儀器設(shè)備有限公司；7200可見光分光光度計(jì) 上海尤尼柯儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 郫縣豆瓣自然與恒溫發(fā)酵工藝

圖1 郫縣豆瓣自然與恒溫后熟發(fā)酵裝置圖Fig. 1 Schematic illustration of natural and thermostatic post-fermentation systems for Pixian broad-bean paste

郫縣豆瓣發(fā)酵實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示。整套裝置由空氣過濾裝置、自動控溫裝置、恒溫發(fā)酵裝置、測溫裝置、自然發(fā)酵裝置組成，自動控溫裝置為采用機(jī)械制冷降溫、電加熱升溫的液體循環(huán)設(shè)備，本次實(shí)驗(yàn)中加入循環(huán)液體水對恒溫發(fā)酵裝置進(jìn)行控溫；恒溫發(fā)酵裝置為50 L帶夾套的玻璃發(fā)酵罐，用紗布將封頭上的管口封住，形成半封閉的發(fā)酵環(huán)境；自然發(fā)酵裝置為豆瓣廠常用的曬缸；測溫裝置采用多路溫度巡檢儀對兩個(gè)不同發(fā)酵裝置里郫縣豆瓣的實(shí)時(shí)溫度進(jìn)行測定。

在發(fā)酵罐與曬缸里都平均分布有上、中、下3 層，每層平均5 個(gè)測溫點(diǎn)，測溫裝置對每點(diǎn)每隔2 min進(jìn)行一次溫度記錄，在整個(gè)發(fā)酵期間全程不間斷記錄。發(fā)酵開始時(shí)，將從工廠取回的成熟甜瓣子與成熟椒醅立即以質(zhì)量比1∶3混勻后，分別置入自然發(fā)酵裝置與恒溫發(fā)酵裝置中進(jìn)行發(fā)酵。自然發(fā)酵工藝采取傳統(tǒng)工藝“日曬夜露”模式，不進(jìn)行人工控溫，每天早上8點(diǎn)攪拌一次；恒溫發(fā)酵工藝的發(fā)酵溫度為40 ℃，發(fā)酵過程中每隔3 d攪拌一次。2 種工藝發(fā)酵過程中，當(dāng)豆瓣中的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)降至50%以下時(shí)進(jìn)行適量補(bǔ)水，使其維持在50%～60%之間。取樣時(shí)，2 種發(fā)酵工藝均為攪拌后立即取樣，每隔6 d取樣一次，整個(gè)發(fā)酵時(shí)間為90 d。

1.3.2 溫度變化測定

自然發(fā)酵模式下，處理溫度數(shù)據(jù)時(shí)，隨著每天太陽的升起落下對曬缸日照方位的不斷變化，將曬缸分成左中右3 層，分別對應(yīng)為日出面、正照面和日落面，再每隔3 d分別取日出面、正照面和日落面的最高溫度和最低溫度作圖；恒溫發(fā)酵模式下直接每隔3 d取數(shù)據(jù)作圖。

1.3.3 理化指標(biāo)的測定

水分測定：采用GB 5009.3—2010《食品中水分的測定》[19]中直接干燥法；總酸與氨基酸態(tài)氮測定：采用GB 5009.235—2016《食品中氨基酸態(tài)氮的測定》[20]中酸度計(jì)法；還原糖測定：采用3,5-二硝基水楊酸法[21]；色價(jià)測定：采用GB 1886.34—2015《食品添加劑 辣椒紅》[22]中分光光度法；氨基酸測定：采用GB/T 30987—2014《植物中游離氨基酸的測定》[23]中全自動氨基酸分析儀法。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel和Origin 8.5對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與分析以及相關(guān)圖表的繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 豆瓣發(fā)酵過程中溫度隨時(shí)間的變化

自然發(fā)酵模式下日出面、日落面和正照面各點(diǎn)分別為曬缸內(nèi)中間層的兩端和中心3 個(gè)測溫點(diǎn)隨時(shí)間變化測得的數(shù)據(jù)值，以映容器內(nèi)溫度隨時(shí)間變化的整體情況。本研究中，恒溫發(fā)酵采取40 ℃，主要根據(jù)微生物和酶的作用溫度以及前期自然發(fā)酵時(shí)測得的容器內(nèi)能夠達(dá)到的最高溫度而設(shè)定。從圖2可以看出，恒溫發(fā)酵模式下，發(fā)酵容器內(nèi)溫度沒有發(fā)生變化，說明發(fā)酵系統(tǒng)在發(fā)酵過程中性能穩(wěn)定，能夠滿足郫縣豆瓣半封閉發(fā)酵的初步實(shí)驗(yàn)；而自然發(fā)酵最高溫度和最低溫度均隨時(shí)間在不斷起伏變化并逐漸降低，且自然發(fā)酵日出面和日落面能達(dá)到的最高溫度均大于正照面，最低溫度均小于正照面，即端面的最高溫度均高于中心溫度，而最低溫度則低于中心溫度，說明缸體邊緣的溫度變化更為劇烈，而中心溫度相對穩(wěn)定，這也為自然發(fā)酵工藝提供了溫度的多樣性，從而為微生物和酶的多樣性及其作用的發(fā)揮提供了有利條件，進(jìn)而增加了郫縣豆瓣中營養(yǎng)物質(zhì)和風(fēng)味物質(zhì)的豐富性，最終成為自然發(fā)酵的優(yōu)勢。在自然發(fā)酵過程中，溫度在空間和時(shí)間上都為非穩(wěn)態(tài)復(fù)雜分布，因而溫度對郫縣豆瓣自然發(fā)酵過程的影響極為復(fù)雜，將在后續(xù)研究中對此問題進(jìn)一步深入討論。

圖2 2 種發(fā)酵模式下豆瓣溫度的變化Fig. 2 Changes in temperature of broad-bean paste in two post-fermentation modes

2.2 豆瓣發(fā)酵過程中水分的變化

圖3 2 種發(fā)酵模式下豆瓣水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化Fig. 3 Changes in moisture content of broad-bean paste in two post-fermentation modes

從圖3可知，2 種發(fā)酵豆瓣中的水分都隨著時(shí)間延長而逐漸降低，主要是由于隨著發(fā)酵時(shí)間的延長，發(fā)酵基質(zhì)中的水分不斷向外界揮發(fā)所致，同時(shí)微生物利用發(fā)酵基質(zhì)中的游離水進(jìn)行生命活動也是導(dǎo)致豆瓣中水分不斷下降的可能原因之一；比較2 種工藝的水分變化可知，自然與恒溫發(fā)酵實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為48.80%、60.21%，自然發(fā)酵水分更容易散失，產(chǎn)品含量更低，這主要是由于自然發(fā)酵采取日曬夜露的開放式發(fā)酵，導(dǎo)致其水分比恒溫發(fā)酵更容易揮發(fā)到空氣中；發(fā)酵過程中，恒溫發(fā)酵的水分變化速率相對不變，而自然發(fā)酵則是先快后慢，主要是由于自然發(fā)酵易受環(huán)境溫度以及空氣濕度等因素的影響，發(fā)酵過程中，自然發(fā)酵前期溫度較高，局部溫度可達(dá)到50.0 ℃，而后期局部溫度最低只有6.0 ℃，而且后期溫度與水分的降低，抑制了微生物的生命活動，降低了水分的利用速率[24]，因而造成了自然發(fā)酵水分變化的復(fù)雜性。

2.3 豆瓣發(fā)酵過程中總酸隨時(shí)間的變化

在GB/T 20560—2006《地理標(biāo)志產(chǎn)品 郫縣豆瓣》[25]中，合格的成品豆瓣總酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)上限為2.00%，從圖4可看出，在整個(gè)發(fā)酵過程中自然與恒溫發(fā)酵總酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高分別為1.15%、0.86%，均滿足產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。

圖4 2 種發(fā)酵模式下豆瓣總酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化Fig. 4 Changes in total acid content of broad-bean paste in two post-fermentation modes

2 種工藝條件下，發(fā)酵開始時(shí)總酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.64%，之后自然發(fā)酵的豆瓣醬醅總酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)快速上升到第24天的1.02%，上升幅度為59.38%；恒溫發(fā)酵的豆瓣醬醅總酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)上升到第30天的0.83%，上升幅度為29.69%，2 種工藝上升幅度均較大，為總酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)快速增長的階段，Shukla等[26]認(rèn)為在韓國豆醬發(fā)酵過程中乳酸菌等微生物作用可以產(chǎn)生有機(jī)酸，柴洋洋等[27]認(rèn)為在豆醬發(fā)酵過程中酵母菌可以利用糖類產(chǎn)酸。本實(shí)驗(yàn)中乳酸菌、酵母菌等微生物分解利用豆瓣中的碳水化合物、脂肪等，也可以產(chǎn)生乳酸、乙酸等小分子有機(jī)酸使總酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)升高，并且降解蛋白質(zhì)又會產(chǎn)生游離氨基酸使得總酸增加；同時(shí)自然發(fā)酵工藝下的總酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)上升幅度明顯高于恒溫發(fā)酵，這可能是由于自然發(fā)酵下溫度變化復(fù)雜，一天中有高有低且持續(xù)時(shí)間都不長，導(dǎo)致可適應(yīng)發(fā)酵條件的微生物種類和數(shù)量都更多，各種生化以應(yīng)更劇烈，從而造成了總酸增長速率更快；隨后自然與恒溫發(fā)酵增長速率都減緩，這可能是由于在發(fā)酵后期，豆瓣中可被乳酸菌、酵母菌快速降解的成分含量下降，并且受環(huán)境等因素的影響，致使乳酸菌等的生長代謝變得緩慢甚至停止[28]，導(dǎo)致總酸增長速率減緩。有研究[29]發(fā)現(xiàn)在豆醬發(fā)酵過程中酵母菌與乳酸菌的代謝產(chǎn)物乳酸和乙醇會相互作用產(chǎn)生乳酸乙酯，這也是郫縣豆瓣發(fā)酵后期總酸變化趨緩的原因之一，即豆瓣中的酵母菌產(chǎn)生的醇類物質(zhì)也會與酸結(jié)合形成中性的酯類。

2.4 豆瓣發(fā)酵過程中氨基酸態(tài)氮隨時(shí)間的變化

由圖5可知，2 種發(fā)酵模式下，發(fā)酵開始時(shí)氨基酸態(tài)氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.14%，發(fā)酵結(jié)束時(shí)自然發(fā)酵氨基酸態(tài)氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.27%，上升幅度92.86%，恒溫發(fā)酵為0.20%，上升幅度42.86%，自然發(fā)酵上升幅度約為恒溫發(fā)酵的2 倍，增長速率更快，這與總酸情況類似，可能和自然發(fā)酵溫度有關(guān)，并且水分差異也是影響上升幅度的因素之一。

圖5 2 種發(fā)酵模式下豆瓣氨基酸態(tài)氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化Fig. 5 Changes in amino nitrogen content of broad-bean paste in two post-fermentation modes

自然發(fā)酵下氨基酸態(tài)氮變化趨勢呈現(xiàn)先上升后趨于平緩，這與貢漢坤[30]對豆醬自然發(fā)酵過程中氨基態(tài)氮變化趨勢研究結(jié)果一致，這是由于在開始階段溫度有高有低，溫度較高時(shí)蛋白酶活力較好，溫度較低時(shí)能促進(jìn)微生物的生長代謝以及蛋白酶的產(chǎn)生，從而有利于促進(jìn)蛋白質(zhì)水解，進(jìn)而使得氨基酸態(tài)氮增長速度較快，隨著發(fā)酵的進(jìn)行，溫度的降低以及各種成分的積累使微生物分泌的蛋白酶減少并且蛋白酶活力降低，從而使得氨基酸態(tài)氮增速變緩[31]。

恒溫發(fā)酵模式下，氨基酸態(tài)氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)先基本不變后快速增加，這可能是恒溫發(fā)酵前期溫度較高，導(dǎo)致適應(yīng)高溫發(fā)酵的微生物數(shù)量減少，進(jìn)而使得微生物分泌的蛋白酶減少，造成與原物料中所帶入的蛋白酶含量之和不高，使得產(chǎn)物的生成與微生物生長繁殖對氨基酸態(tài)氮的消耗達(dá)到一種平衡[32]，最終導(dǎo)致發(fā)酵前期氨基酸態(tài)氮的含量幾乎不變，隨著發(fā)酵時(shí)間的推移，適應(yīng)高溫發(fā)酵的微生物數(shù)量增加，其分泌的蛋白酶含量也增加，進(jìn)而加快了蛋白質(zhì)水解生成氨基酸態(tài)氮速率，因而出現(xiàn)氨基酸態(tài)氮快速增長的現(xiàn)象。

通過以上對比分析可以看出，氨基酸態(tài)氮在2 種發(fā)酵模式下的變化趨勢并不相同，且微生物可能是促進(jìn)氨基酸態(tài)氮生成的一個(gè)不可忽略的因素，而自然發(fā)酵溫度的時(shí)空多維分布則是造成微生物變化的重要因素。

2.5 豆瓣發(fā)酵過程中還原糖隨時(shí)間的變化

圖6 2 種發(fā)酵模式下豆瓣還原糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化Fig. 6 Changes in reducing sugar content of broad-bean paste in two post-fermentation modes

由圖6可知，發(fā)酵開始時(shí)還原糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.16%，自然發(fā)酵條件下，到36 d還原糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)上升至最大值3.42%，為初始含量的1.58 倍，隨后開始下降，直至發(fā)酵結(jié)束還原糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)下降到2.81%，為最大值的82.16%；恒溫發(fā)酵條件下，到36 d還原糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)上升至最大值2.36%，為初始值的1.09 倍，隨后開始下降，直至發(fā)酵結(jié)束還原糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)下降到2.12%，為最大值的89.83%。由以上數(shù)據(jù)可知發(fā)酵初期2 種模式下的還原糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)都呈上升趨勢，這可能是因?yàn)槊咕a(chǎn)生的淀粉酶和糖化酶將原料中的淀粉快速水解產(chǎn)生還原糖，水解生成還原糖的速率遠(yuǎn)大于還原糖的利用速率，使得還原糖總量快速增加；隨后還原糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)都逐漸下降，一方面是由于還原糖被豆瓣中的微生物快速利用和消耗，為微生物的生長提供碳源，發(fā)酵產(chǎn)生乳酸、乙酸等小分子有機(jī)酸[28]，另一方面，還原糖還參與諸如美拉德以應(yīng)等多種化學(xué)以應(yīng)生成其他物質(zhì)，并且累積到一定程度的還原糖對淀粉酶生成有抑制作用[33]，最終導(dǎo)致還原糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)下降。

同時(shí)，自然發(fā)酵下還原糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)上升幅度與下降幅度均大于恒溫發(fā)酵，因?yàn)檫€原糖與微生物的生長相關(guān)，還原糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化幅度越大，微生物生命活動越強(qiáng)烈，所以自然發(fā)酵下的各種生化以應(yīng)更加強(qiáng)烈，這也從另一方面印證了此次實(shí)驗(yàn)中總酸、氨基態(tài)氮等由于自然發(fā)酵下各種生化以應(yīng)更加強(qiáng)烈導(dǎo)致其變化量更大的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

2.6 豆瓣發(fā)酵過程中色價(jià)的變化

圖7 2 種發(fā)酵模式下豆瓣色價(jià)的變化Fig. 7 Changes in chromaticity of broad-bean paste in two post-fermentation modes

由圖7可知，2 種發(fā)酵模式下，豆瓣色價(jià)都隨時(shí)間延長逐漸下降，這是因?yàn)槔苯芳t色素在存放過程中，極易受到溫度、光照以及油脂中的水分和金屬離子等的作用，從而發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)以應(yīng)被破壞，導(dǎo)致色價(jià)損失[34]。2 種工藝相比，自然發(fā)酵下色價(jià)下降更快，實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，自然與恒溫發(fā)酵色價(jià)分別為0.784、1.025，兩者差異較大，由前面分析可知，自然發(fā)酵模式下溫度、水分變化量均較大，相比于恒溫發(fā)酵半封閉式的發(fā)酵罐受到的光照也更強(qiáng)烈，從而導(dǎo)致色價(jià)損失較多。由于顏色的變化是能直接以映豆瓣品質(zhì)的一項(xiàng)重要指標(biāo)，色價(jià)越高，顏色越油潤有光澤[35]，產(chǎn)品質(zhì)量越好，因此保護(hù)色價(jià)是郫縣豆瓣的一個(gè)重要研究方向，通過對比2 種后熟發(fā)酵工藝可知，恒溫發(fā)酵更有利于保持郫縣豆瓣的色價(jià)。

2.7 豆瓣發(fā)酵過程中游離氨基酸隨時(shí)間的變化

表1 豆瓣自然發(fā)酵過程中游離氨基酸的組成與含量Table 1 Change in free amino acid composition of broad-bean paste during natural post-fermentation

表2 豆瓣恒溫發(fā)酵過程中游離氨基酸的組成與含量Table 2 Change in free amino acid composition of broad-bean paste during thermostatic post-fermentation

由表1、2可知，在2 種發(fā)酵工藝下，17 種氨基酸含量均在發(fā)酵結(jié)束時(shí)達(dá)到最大值，說明氨基酸的生成是一個(gè)累積增多的過程，這是由于在豆瓣的后熟過程中，一部分蛋白質(zhì)在酶的催化作用下水解為低分子肽類和氨基酸使得氨基酸含量增加[36]；自然發(fā)酵過程中氨基酸總量呈先快速上升后趨于平緩趨勢，恒溫發(fā)酵過程中氨基酸總量呈不斷緩慢上升趨勢，到發(fā)酵結(jié)束時(shí)自然發(fā)酵下每種氨基酸含量的最大值均高于恒溫發(fā)酵，其中最高含量的谷氨酸在自然與恒溫發(fā)酵中分別為3.304、2.539 mg/g，最低含量的胱氨酸分別為0.014、0.006 mg/g，這與氨基態(tài)氮生成情況類似，都是由于自然發(fā)酵條件下溫度的不斷變化造成曬缸內(nèi)各種生化以應(yīng)更加劇烈，從而導(dǎo)致氨基酸含量增加更快。武俊瑞等[37]研究發(fā)現(xiàn)豆醬在自然發(fā)酵過程中組氨酸僅在發(fā)酵45 d有檢出，含量為0.07 mg/g，精氨酸只在發(fā)酵0～55 d有檢出，平均值為0.29 mg/g，說明豆醬在發(fā)酵生成氨基酸的過程中某些氨基酸只在一段時(shí)間里產(chǎn)生，且含量較低，在本實(shí)驗(yàn)中也出現(xiàn)了類似結(jié)果，胱氨酸只在自然發(fā)酵中的75～90 d有檢出，僅在恒溫發(fā)酵中的45 d與90 d有檢出，說明胱氨酸的生成主要在后熟發(fā)酵的中后期，同時(shí)恒溫發(fā)酵比自然發(fā)酵提前了30 d檢出胱氨酸，恒溫發(fā)酵能更早生成胱氨酸，由于氨基酸的積累可以促進(jìn)生成郫縣豆瓣特殊的香味物質(zhì)從而提高產(chǎn)品質(zhì)量，并且郫縣豆瓣特殊的滋味是由多種呈味氨基酸的協(xié)同作用形成的，每一種氨基酸都有其不可或缺的作用，因此豆瓣形成完整的特殊風(fēng)味恒溫發(fā)酵比自然發(fā)酵所用時(shí)間可能會更短。

根據(jù)Tseng等[38]對氨基酸滋味的描述，將其分為鮮味、甜味、苦味和無味，由表1、2可知，在2 種工藝發(fā)酵過程中，4 類氨基酸之間的比例都基本保持不變，這與趙建新[28]對豆醬氨基酸研究結(jié)果一致，并且都是苦味氨基酸所占比例最高，依次降低分別為鮮味、甜味和無味，同時(shí)自然與恒溫發(fā)酵工藝間4 類氨基酸所占比例也基本相同，并沒有被溫度等其他因素影響而產(chǎn)生差異，推測這是由于蠶豆蛋白中各種氨基酸含量決定的。

3 結(jié) 論

本研究設(shè)計(jì)了一套郫縣豆瓣半封閉發(fā)酵系統(tǒng)，并利用該系統(tǒng)進(jìn)行為期90 d的郫縣豆瓣后熟恒溫發(fā)酵實(shí)驗(yàn)，由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知半封閉式系統(tǒng)的溫度保持40 ℃不變，發(fā)酵系統(tǒng)在發(fā)酵過程中性能穩(wěn)定，能夠滿足郫縣豆瓣罐式發(fā)酵的初步實(shí)驗(yàn)。

發(fā)酵實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)自然與恒溫發(fā)酵總酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為1.13%與0.78%，氨基酸態(tài)氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.27%與0.20%，還原糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為2.81%與2.12%，游離氨基酸含量分別為19.68 mg/g與16.11 mg/g，水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為48.80%與60.21%，色價(jià)分別為0.784與1.025。結(jié)果表明，自然發(fā)酵模式下的總酸、氨基態(tài)氮、還原糖和游離氨基酸的最終含量均比恒溫發(fā)酵高，水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)和色價(jià)均比恒溫發(fā)酵低，自然發(fā)酵下各種物理和生化以應(yīng)進(jìn)行的更加劇烈，而溫度的時(shí)空多維分布和水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化則有可能是造成其差異的主要原因。

通過對比分析可知，自然發(fā)酵和恒溫發(fā)酵都可以正常發(fā)酵，發(fā)酵產(chǎn)品也都符合國家相關(guān)產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，2 種工藝也各有優(yōu)勢，然而自然發(fā)酵的指標(biāo)多數(shù)優(yōu)于恒溫發(fā)酵，究其原因?yàn)樽匀话l(fā)酵雖然發(fā)酵手段原始，但這種落后的發(fā)酵工藝也為發(fā)酵過程提供了溫度、水分、溶氧等復(fù)雜多樣的工藝條件，進(jìn)而為產(chǎn)品質(zhì)量的提高提供了更大的可能性，因此，在本實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上分析自然發(fā)酵的影響因素，對進(jìn)一步改進(jìn)恒溫發(fā)酵工藝具有非常重要的意義，這也是今后即將進(jìn)行的一個(gè)重要工作。