甜豆瓣發(fā)酵過程中關(guān)鍵控制指標(biāo)研究

徐偉偉，王森，梁亞男，黃采姣，張麗

(重慶火鍋調(diào)味品及菜品工程技術(shù)中心，重慶德莊農(nóng)產(chǎn)品開發(fā)有限公司，重慶 401336)

豆瓣是蠶豆醬的簡(jiǎn)稱，由蠶豆瓣發(fā)酵制成，成品是具有蠶豆瓣原型的半固態(tài)調(diào)味品或半流動(dòng)粘稠體[1]。豆瓣產(chǎn)品分為兩大類，辣豆瓣(加入辣椒)和甜豆瓣(不加辣椒)[2]。甜豆瓣可以加入辣椒等原料發(fā)酵成辣豆瓣[3]，也可以直接作為炒制火鍋底料、麻辣調(diào)料的原料。

目前關(guān)于豆瓣醬的研究主要集中在加工工藝的改進(jìn)和加工過程的質(zhì)量控制上，包括發(fā)酵工藝的優(yōu)化[4]、制曲工藝、加工工藝的優(yōu)化[5,6]，且集中在辣豆瓣上，對(duì)甜豆瓣品質(zhì)及控制指標(biāo)的研究較少。

受郫縣豆瓣“越老越香”傳統(tǒng)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)[7，8]和市場(chǎng)銷售等條件的限制，在甜豆瓣的發(fā)酵上，存在時(shí)間控制寬松、發(fā)酵周期波動(dòng)大、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定等問題。但當(dāng)豆瓣成熟后，繼續(xù)發(fā)酵品質(zhì)會(huì)發(fā)生劣變，主要表現(xiàn)在色澤、滋味、體態(tài)、香氣等方面，因此傳統(tǒng)發(fā)酵周期一般應(yīng)控制在6個(gè)月～1年[9]。

本課題跟蹤甜豆瓣傳統(tǒng)發(fā)酵過程，研究甜豆瓣發(fā)酵過程中各指標(biāo)的變化情況，旨在將豆瓣成熟情況與指標(biāo)值變化之間建立聯(lián)系，科學(xué)合理地控制發(fā)酵時(shí)間。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

米曲霉蠶豆瓣(食品級(jí))：重慶璐曬調(diào)味品釀造公司；食用鹽(食品級(jí))：重慶市鹽業(yè)(集團(tuán))有限公司；花椒(食品級(jí))：成都啟福農(nóng)副產(chǎn)品有限公司；實(shí)驗(yàn)中使用的AgNO3、鉻酸鉀、氫氧化鈉、甲醛等試劑若無特殊說明，則為分析純?cè)噭?AR)。

1.2 主要儀器與設(shè)備

FA2004A電子天平 上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司；TDL-60B型低速臺(tái)式離心機(jī) 上海安亭科學(xué)儀器廠；MSBL3500磁力攪拌器 深圳格羅森貿(mào)易有限公司；pHS-3C型數(shù)顯pH計(jì) 上海智光儀器儀表有限公司；101型電熱鼓風(fēng)干燥箱 北京市永光明醫(yī)療儀器有限公司；澳特珈破壁營(yíng)養(yǎng)料理機(jī) 坤昊電器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 甜豆瓣發(fā)酵工藝

將市售的霉豆瓣置于發(fā)酵缸內(nèi)，加入鹽水和青花椒沒過豆瓣進(jìn)行發(fā)酵，晴天翻曬，確保缸內(nèi)水量沒過豆瓣。以7 d為1個(gè)周期取樣進(jìn)行感官指標(biāo)及理化指標(biāo)的評(píng)估與檢驗(yàn)。

1.3.2 甜豆瓣感官指標(biāo)

感官指標(biāo)參照GB/T 20560—2006《地理標(biāo)志產(chǎn)品 郫縣豆瓣》[10]中所述的方法檢驗(yàn)。邀請(qǐng)15名專業(yè)的感官評(píng)定人員，從色澤、組織形態(tài)、風(fēng)味、口感、感官成熟度等方面對(duì)發(fā)酵期間樣品進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，滿分100分，每個(gè)指標(biāo)的權(quán)值20分，根據(jù)感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)表進(jìn)行打分判定，各個(gè)指標(biāo)分?jǐn)?shù)相加為該樣品的最終感官評(píng)定分?jǐn)?shù)。感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 甜豆瓣的感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 1 The sensory evaluation standard of sweet beans

1.3.3 理化指標(biāo)

1.3.3.1 水分含量

參考GB 5009.3-2010《食品中水分的測(cè)定》[11]。

1.3.3.2 鹽分含量

參照GB 5009.44-2016《食品中氯化物的測(cè)定》[12]。

1.3.3.3 總酸含量

參照GB/T 12456-2008《食品中總酸的測(cè)定》[13]。

1.3.3.4 氨基酸態(tài)氮的測(cè)定

參照 GB 5009.235-2016《食品中氨基酸態(tài)氮的測(cè)定》[14]。

1.3.3.5 pH值

參照GB 5009.237-2016《食品pH值的測(cè)定》[15]。

2 結(jié)果與分析

2.1 甜豆瓣發(fā)酵成熟過程中氨基酸態(tài)氮含量的變化

自然發(fā)酵模式下，甜豆瓣發(fā)酵過程中豆瓣胚的氨基酸態(tài)氮的變化見圖1。

圖1 發(fā)酵過程中氨基酸態(tài)氮的變化Fig.1 Changes in amino acid nitrogen during fermentation

發(fā)酵開始0～10周氨基酸態(tài)氮上升較快，10～35周變化趨于平緩。開始發(fā)酵時(shí)氨基酸態(tài)氮含量為0.37 g/100 g，發(fā)酵成熟時(shí)氨基酸態(tài)氮含量為(0.70±0.3) g/100 g。一方面，是因?yàn)殚_始時(shí)蛋白酶活力最高，一定時(shí)間以后，隨著高濃度食鹽的浸入，霉菌的生長(zhǎng)受到抑制，導(dǎo)致分泌的蛋白酶減少，且隨著發(fā)酵的進(jìn)行，積累的酶活力也開始下降，導(dǎo)致后期氨基酸態(tài)氮的增長(zhǎng)速度變緩。另一方面，發(fā)酵開始在春季，氣溫波動(dòng)大，溫度影響酶的活力和穩(wěn)定性，28～30 ℃酶活力最高[16]，溫度低時(shí)有利于微生物的生長(zhǎng)代謝，因此蛋白質(zhì)的水解較快，使得氨基酸態(tài)氮增長(zhǎng)較快，隨著發(fā)酵的進(jìn)行，各種成分增加，使得微生物分解的蛋白酶減少、酶活降低，氨基酸態(tài)氮變化趨于平緩。劉永琪等[17,18]研究證明，豆瓣開始發(fā)酵時(shí)總酸含量增加速度快，之后上升變緩；貢漢坤[19]研究表明傳統(tǒng)豆醬自然發(fā)酵與人工接種多菌種豆醬發(fā)酵氨基酸態(tài)氮含量變化趨勢(shì)與本研究一致；國(guó)外學(xué)者研究韓國(guó)黑豆醬發(fā)酵過程中理化指標(biāo)變化[20]，結(jié)論與本試驗(yàn)結(jié)果一致，氨基酸態(tài)氮含量隨著發(fā)酵的進(jìn)行持續(xù)增加，之后增加放緩。

2.2 甜豆瓣發(fā)酵成熟過程中總酸和pH的變化

總酸、pH值在豆瓣胚自然發(fā)酵過程中的變化趨勢(shì)見圖2。

圖2 發(fā)酵過程中總酸和發(fā)酵液pH值的變化Fig.2 Changes in total acid and pH value of fermentation broth during fermentation

甜豆瓣發(fā)酵過程中總酸含量呈“S形”上升趨勢(shì)，發(fā)酵開始時(shí)總酸含量為0.47 g/100 g，發(fā)酵過程中先緩慢上升，在發(fā)酵20～22周時(shí)出現(xiàn)總酸含量劇增的現(xiàn)象，其原因一方面是蛋白質(zhì)、脂肪分解，產(chǎn)生了大量的分解物作為生成有機(jī)酸的前體，在微生物的作用下生成有機(jī)酸，另一方面是該發(fā)酵時(shí)間段環(huán)境溫度達(dá)到酵母菌、乳酸菌等產(chǎn)生有機(jī)酸菌種的最適生長(zhǎng)溫度，發(fā)酵體系中毛霉生長(zhǎng)代謝旺盛，加之豆瓣中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在前期被分解成更利于利用的小分子物質(zhì)，因此產(chǎn)酸增多，甜豆瓣總酸含量增加較快，成熟后達(dá)到(1.8±0.1) g/100 g。GB/T 20560-2006《地理標(biāo)志產(chǎn)品 郫縣豆瓣》、紅油豆瓣相關(guān)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、 甜瓣子企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中都限定總酸含量的上限為2.00 g/100 g。由圖2可知，在整個(gè)發(fā)酵過程中，豆瓣胚總酸含量均未超過2.00 g/100 g。

由圖2可知，發(fā)酵開始時(shí)pH為6.15，發(fā)酵過程中持續(xù)緩慢下降，成熟后pH為4.3±0.1。發(fā)酵液的pH值與總酸含量變化呈負(fù)相關(guān)，即總酸含量上升，pH值下降，其中在發(fā)酵時(shí)長(zhǎng)達(dá)到20～25周時(shí)，發(fā)酵液pH值與總酸含量變化趨勢(shì)相同，均有所增大，其原因可能是在此期間向發(fā)酵體系中補(bǔ)充了鹽水，導(dǎo)致發(fā)酵液的pH上升，但豆瓣中的總酸含量未受明顯影響。Shukla等[21]認(rèn)為韓國(guó)豆醬發(fā)酵過程中由于乳酸菌等微生物的作用會(huì)產(chǎn)生有機(jī)酸，導(dǎo)致總酸含量上升，發(fā)酵液pH值降低。謝思等[22]認(rèn)為，豆瓣中的碳水化合物、脂肪可以在酵母菌、乳酸菌的作用下形成小分子有機(jī)酸如乳酸、乙酸，豆瓣中的蛋白質(zhì)降解產(chǎn)生游離氨基酸也會(huì)導(dǎo)致總酸增加。柴洋洋等[23]認(rèn)為在豆醬發(fā)酵過程中，糖類物質(zhì)可以在酵母菌的作用下產(chǎn)生酸類，與本研究的結(jié)論一致。

2.3 甜豆瓣發(fā)酵成熟過程中水分含量的變化

圖3 發(fā)酵過程中豆瓣胚水分含量的變化Fig.3 Changes in water content of beans embryo during fermentation

發(fā)酵開始的第1～2周，水分含量從44.5%上升到48.0%，這是因?yàn)閯傞_始發(fā)酵時(shí)，霉豆瓣吸收了鹽水中的水分，導(dǎo)致水分含量升高。隨著發(fā)酵的進(jìn)行，甜豆瓣的水分含量趨于穩(wěn)定，在第20周之后，出現(xiàn)較大范圍的波動(dòng)，是因?yàn)?0周之后發(fā)酵進(jìn)程加速，微生物生長(zhǎng)代謝活躍，豆瓣內(nèi)的水分被利用，加之在此過程中對(duì)發(fā)酵缸進(jìn)行了晾曬、加水的操作，隨著發(fā)酵體系鹽分含量的變化，豆瓣胚滲透壓也發(fā)生變化，導(dǎo)致水分含量波動(dòng)較大。

2.4 甜豆瓣發(fā)酵成熟過程中鹽分的變化

圖4 發(fā)酵過程中發(fā)酵液鹽分含量的變化Fig.4 Changes in salt content of fermentation broth during fermentation

由圖4可知，甜豆瓣發(fā)酵過程中鹽分含量緩慢上升，其原因是在發(fā)酵過程中會(huì)對(duì)發(fā)酵體系進(jìn)行晾曬，水分蒸發(fā)后會(huì)對(duì)體系補(bǔ)充鹽水，如此操作幾次后，體系中的鹽分含量漸漸升高。鹽分的升高在一定程度上會(huì)對(duì)霉菌的生長(zhǎng)產(chǎn)生抑制作用，導(dǎo)致發(fā)酵后期微生物代謝緩慢，與發(fā)酵后期總酸含量和pH值趨于穩(wěn)定相呼應(yīng)。

2.5 甜豆瓣發(fā)酵成熟過程中感官評(píng)分的變化

圖5 發(fā)酵過程中感官評(píng)分的變化Fig.5 Changes in sensory scores during fermentation

由圖5可知，甜豆瓣發(fā)酵過程中感官評(píng)分在0～17周上升較快，在18～27周趨于平緩，在28～33周上升加快，在34～35周有下降趨勢(shì)。綜合評(píng)分0～30分為發(fā)酵初期，尚未成熟；31～74分為半成熟狀態(tài)；75～100分表示發(fā)酵成熟。發(fā)酵時(shí)間在30周以后，專業(yè)感官評(píng)定小組判定甜豆瓣發(fā)酵成熟，綜合感官評(píng)分達(dá)到75分及以上。

2.6 發(fā)酵過程中各理化指標(biāo)與感官評(píng)分的相關(guān)性分析

表2 甜豆瓣發(fā)酵過程理化指標(biāo)與感官評(píng)分間Pearson相關(guān)系數(shù)Table 2 Pearson correlation coefficients between physicochemical indexes and sensory scores of sweet beans during fermentation process

將發(fā)酵過程中甜豆瓣的5個(gè)理化指標(biāo)鹽分、水分、pH、氨基酸態(tài)氮、總酸與感官指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析，可以初步找出判定豆瓣成熟度的主要理化指標(biāo)。

由表2可知，總酸、氨基酸態(tài)氮、pH值與衡量成熟度的感官評(píng)分相關(guān)性極顯著，與水分與鹽分也有一定相關(guān)性?？偹崤c感官評(píng)分正相關(guān)性極顯著，說明總酸含量能直接反映甜豆瓣發(fā)酵成熟度，發(fā)酵越接近成熟，總酸含量越高。豆瓣胚的總酸含量與發(fā)酵液的pH值極相關(guān)，所以pH值與感官評(píng)分極相關(guān)。氨基酸態(tài)氮含量與感官評(píng)分正相關(guān)性極顯著，說明氨基酸態(tài)氮能直接反映出甜豆瓣發(fā)酵的發(fā)酵成熟度，在一定時(shí)間范圍內(nèi)，氨基酸態(tài)氮含量越高，豆瓣胚越接近發(fā)酵成熟。氨基酸態(tài)氮含量與總酸含量的正相關(guān)性極顯著，說明氨基酸態(tài)氮含量與總酸含量在發(fā)酵過程中具有一定的聯(lián)系。

3 結(jié)論

本研究通過跟蹤甜豆瓣自然發(fā)酵過程中的5項(xiàng)理化指標(biāo)變化，結(jié)合感官評(píng)分進(jìn)行了相關(guān)性分析。研究發(fā)現(xiàn)，從開始發(fā)酵到發(fā)酵成熟，豆瓣胚氨基酸態(tài)氮含量由0.37 g/100 g上升到(0.73±0.03) g/100 g，變化呈現(xiàn)先快速增加后放緩的趨勢(shì)。豆瓣胚總酸含量由0.47 g/100 g上升到(1.8±0.1) g/100 g，變化呈現(xiàn)“S形”趨勢(shì)，即先緩慢上升，再快速增加，最后趨于平緩。發(fā)酵液pH值隨總酸波動(dòng)，同時(shí)受發(fā)酵期間補(bǔ)充鹽水的影響。發(fā)酵液鹽分緩慢上升，逐漸趨于發(fā)酵液體系飽和NaCl濃度。感官評(píng)分與總酸、氨基酸態(tài)氮、發(fā)酵液pH值呈極顯著相關(guān)，表明其在甜豆瓣發(fā)酵過程中可以作為衡量其發(fā)酵成熟度的重要指標(biāo)，為企業(yè)在甜豆瓣實(shí)際生產(chǎn)中科學(xué)合理地控制發(fā)酵時(shí)間提供了依據(jù)。