基于醬肉制備的甜面醬復合菌種酶解工藝研究

周琳，易謙武，鐘小廷，劉達玉，張崟，肖龍泉*

(1.成都大學 食品與生物工程學院，成都 610106；2.四川天一學院，四川 德陽 618200；3.成都國釀食品股份有限公司，成都 611731)

甜面醬是以小麥粉為主要原料，利用微生物及其產生的酶，將淀粉、蛋白質水解，形成咸中帶甜、具有獨特滋味和形態(tài)的發(fā)酵品[1-2]，因其滋味獨特且有醬香和酯香被廣泛用于烹飪。傳統(tǒng)自然發(fā)酵周期長[3]，而工業(yè)化應用的保溫發(fā)酵生產的產品風味欠佳[4-6]。因此，出現(xiàn)許多改進工藝的措施，增加原料的豐富程度[7]，提出前期先保溫酶解、后期陽光房曬露的兩段發(fā)酵模式，即先保溫發(fā)酵原料水解并增色，再自然發(fā)酵成熟生香[8-9]。本文為了擴大甜面醬的銷量，擬開發(fā)制備醬肉的濃香型高色度甜面醬，縮短甜面醬的生產周期，以小麥粉、大豆粉、黑米粉為配方原料，采用篩選的米曲霉和黑曲霉菌株，分開制曲后與紅曲構建組合發(fā)酵，采用先保溫后發(fā)酵工藝，運用正交法優(yōu)化甜面醬保溫發(fā)酵條件，在保溫發(fā)酵過程中，以水解速度與水解程度為重要標準，并對最優(yōu)工藝條件下的醬醪與滬釀3.042單菌保溫發(fā)酵中醬醪的理化指標及感官進行檢測，驗證了試驗發(fā)酵產品的優(yōu)越性。

1 材料與方法

1.1 食品與組合菌種材料

本文所用材料為市售的符合標準的面粉、黃豆、黑米、紅曲粉。米曲霉與黑曲霉為實驗室分離誘變保存菌種；面糕曲為前期試驗優(yōu)化工藝制得的米曲霉面糕曲和黑曲霉面糕曲，其中米曲霉面糕曲糖化酶活953 U/g干基、蛋白酶活215 U/g干基；黑曲霉面糕曲糖化酶活635 U/g干基、酸性蛋白酶活1097 U/g干基。紅曲米為某生物工程公司市售，色價在1000以上。

1.2 主要儀器與設備

GNP-9160隔水式恒溫培養(yǎng)箱 常州雙瑞儀器制造有限公司；JMS-60膠體磨 上海田崗豆制品機械制造公司；CS-220精密色差儀 杭州彩譜科技有限公司；HSU-80手持鹽度計、UV-1800PC紫外分光光度計 上海精密儀器儀表有限公司；保溫發(fā)酵裝置：前期工藝優(yōu)化時為隔水式恒溫培養(yǎng)箱及1000 mL燒杯構成；后期磨漿及驗證試驗時使用容器為土陶發(fā)酵缸(直徑26 cm，低徑26 cm，高25 cm)；企業(yè)生產的保溫發(fā)酵池為水浴保溫池。

1.3 試驗方法

1.3.1 甜面醬工藝流程

甜面醬先保溫后發(fā)酵工藝流程見圖1。

圖1 甜面醬工藝流程Fig.1 The technological process of sweet soybean paste

1.3.2 甜面醬操作工藝參數(shù)及要點

試驗選用特質一等小麥粉以及符合標準的飽滿優(yōu)質的大豆、黑米，沖洗表面泥沙并晾干，分別用粉碎機粉碎后過80目篩子后備用。小麥粉、大豆粉、黑米粉先按照10∶1∶0.5的比例混勻，再加入原料總質量30%的飲用水拌和，將和好的面料放入曲盤內，入蒸鍋里蒸熟15～30 min。蒸料結束后冷卻至 40 ℃以下，分別接種米曲霉、黑曲霉培養(yǎng)成面糕曲。

再將500 g米曲霉面糕曲與50 g黑曲霉面糕曲置于1000 mL燒杯中，再添加10 g以上的紅曲，在從面層四周徐徐注入與面糕曲同質量濃度在10%～18%的鹽水(鹽水需煮沸后冷卻至50～60 ℃)于發(fā)酵容器內。待鹽水全部滲入曲內，在燒杯頂部蓋兩層醫(yī)用脫脂紗布，在35～55 ℃的環(huán)境中進行保溫發(fā)酵，每隔24 h進行一次均勻攪拌。擴大試驗則在成都國釀食品股份有限公司進行。

1.3.3 保溫工藝單因素試驗

1.3.3.1 時間對保溫發(fā)酵的影響

面糕曲中加入同等質量的14%的鹽水，在溫度45 ℃條件下，其余條件不變進行保溫發(fā)酵。試驗自加入鹽水后1 d開始取樣，每隔2 d取一次樣，通過醬醪中還原糖和氨基酸態(tài)氮的含量變化，確定保溫發(fā)酵的最佳時間。

1.3.3.2 溫度對保溫發(fā)酵的影響

面糕曲中加入同等質量的14%的鹽水，分別在35，40，45，50，55 ℃條件下保溫發(fā)酵7 d，通過醬醪中還原糖和氨基酸態(tài)氮的含量變化，確定保溫發(fā)酵的最佳溫度。

1.3.3.3 鹽水濃度對保溫發(fā)酵的影響

在面糕曲中加入同等質量的10%、12%、14%、16%、18%的鹽水，于45 ℃保溫發(fā)酵7 d，通過醬醪中還原糖和氨基酸態(tài)氮的含量變化，確定保溫發(fā)酵的鹽水濃度。

1.3.4 正交試驗

在單因素試驗結果的基礎上，設置正交試驗組，進行保溫發(fā)酵工藝正交分析，探究甜面醬保溫發(fā)酵的最佳工藝。

1.3.5 保溫發(fā)酵酶解優(yōu)化工藝的效果驗證

在確定最佳工藝后，將試驗得到的產品與滬釀3.042單菌種制曲保溫發(fā)酵的甜面醬進行比較，驗證工藝的優(yōu)越性。其中滬釀3.042面糕曲為成都某工廠制作，其保溫發(fā)酵的參數(shù)為：14%的鹽水，45～50 ℃保溫水解7～20 d，工廠判斷其終點的標準為醬體顏色呈現(xiàn)紅棕色，還原糖含量18.0%～20.0%，氨基酸態(tài)氮含量≥0.02%。本文選用工廠生產中某一批次保溫發(fā)酵后的甜面醬進行對比。

1.3.6 理化指標測定

還原糖和氨基酸態(tài)氮的測定[10]，分別采用DNS法和甲醛法。

1.3.7 綜合水解度計算方法

利用公式評分法，綜合水解度Y=(還原糖+氨基酸態(tài)氮)×100，此時還原糖與氨基酸態(tài)氮含量分別占綜合水解度Y的50%左右。

1.3.8 感官評定

邀請11位對甜面醬品質有一定了解并參與多次品嘗試驗的人員組成感官評定小組，針對甜面醬的色澤、滋味、體態(tài)、風味進行評分，以平均分為最終的感官評分。

2 結果分析

2.1 保溫發(fā)酵工藝單因素試驗

2.1.1 時間對保溫發(fā)酵的影響

由圖2可知，隨著保溫發(fā)酵的進行，還原糖與氨基酸態(tài)氮的含量呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢，這是由于面糕曲中豐富的酶催化多糖類物質、蛋白質快速水解為小分子還原糖及氨基酸，第7天時還原糖含量達到20.32%，已經(jīng)達到成品甜面醬的要求。第9天時還原糖和氨基酸態(tài)氮含量分別達到23.86%、0.33%，達到成品甜面醬的要求，隨著時間的增長，增幅不再明顯，可能是發(fā)酵過程中水分含量及pH的變化，高滲低pH的環(huán)境使酶的活力降低。整個保溫發(fā)酵中還原糖及氨基酸態(tài)氮含量變化情況表明，在試驗條件下，保溫發(fā)酵的0～9 d是還原糖及氨基酸態(tài)氮主要生成期，此后兩者含量的上升趨勢不大，再繼續(xù)保溫發(fā)酵，其含量不再顯著性增加。因此，單因素試驗得出保溫發(fā)酵到9 d時，即可終止保溫發(fā)酵。

圖2 保溫時間對還原糖及氨基酸態(tài)氮含量的影響Fig.2 The effects of insulation time on reducing sugar and amino acid nitrogen content

續(xù) 表

2.1.2 溫度對保溫發(fā)酵的影響

由圖3可知，當保溫發(fā)酵溫度為 50 ℃時，發(fā)酵7 d后醬成品中還原糖含量最高，但氨基酸態(tài)氮的含量卻明顯低于45 ℃培養(yǎng)時的含量?？赡苁堑鞍酌概c糖化酶所對應的最適溫度不同導致，糖化酶的耐熱性優(yōu)于蛋白酶。然而，當發(fā)酵溫度達50 ℃后，兩者的含量均有所下降，尤其是還原糖的含量，60 ℃條件下比50 ℃條件下低4.30%；55 ℃雖然仍適合糖化酶的反應，但還原糖含量下降可能是長時間的中高溫導致過多的水分蒸發(fā)，影響酶促反應的進行。同時溫度過高，表皮的甜面醬容易失水形成膠體物質，下層的甜面醬因為過度水解而使甜面醬特有的黏性下降。因此，不推薦過高溫度進行保溫發(fā)酵，在實際生產中，可根據(jù)具體情況選擇45～50 ℃區(qū)間內進行保溫發(fā)酵。本試驗考慮還原糖的含量，選擇保溫發(fā)酵溫度在50 ℃。

圖3 保溫溫度對還原糖及氨基酸態(tài)氮含量的影響Fig.3 The effects of insulation temperature on reducing sugar and amino acid nitrogen content

2.1.3 鹽水濃度對保溫發(fā)酵的影響

由圖4可知，還原糖和氨基酸態(tài)氮含量均隨鹽水濃度的提高而呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。鹽水濃度為14%時兩者含量達到最高，鹽水濃度超過14%后兩者含量下降明顯，這可能是由于在較高鹽度的發(fā)酵液中，高滲透壓作用以及離子的靜電作用會導致酶逐漸變性，酶的活力降低，從而使水解程度下降。但過低的鹽度又會導致雜菌污染，使醬醪腐敗，產生酸臭味。此外，食鹽的咸味也能夠與氨基酸共同作用，提高成品甜面醬的風味，綜合考慮，確定較適宜的鹽水濃度為14%。

圖4 鹽水濃度對還原糖及氨基酸態(tài)氮含量的影響Fig.4 The effects of saline water content on reducing sugar and amino acid nitrogen content

2.2 保溫發(fā)酵工藝的正交優(yōu)化試驗

在單因素試驗的基礎上，進行保溫發(fā)酵工藝正交分析，正交試驗因素水平見表1。

表1 保溫發(fā)酵酶解工藝正交試驗設計表Table 1 The orthogonal test design table of enzymatic hydrolysis process of insulation fermentation

由表2可知，3個因素對保溫發(fā)酵中甜面醬的還原糖含量和感官評分并不相同。對甜面醬綜合水解度影響的主次順序是B>A>C；對感官評分影響的主次順序是C>B>A。其中溫度和時間對原料水解的影響均顯著，鹽水濃度對甜面醬感官品質的影響顯著。但得出的最佳組合均為A2B2C3，即最佳工藝條件為在50 ℃發(fā)酵9 d，且鹽水濃度為16%。針對此條件進行驗證試驗，此時還原糖含量為25.62%，氨基酸態(tài)氮含量為0.34%，感官評分為83.68，證明此條件下保溫發(fā)酵效果較好，驗證試驗條件成立。

表2 保溫發(fā)酵工藝正交試驗結果Table 2 The results of orthogonal test for insulation fermentation process

2.3 磨醬后對保溫發(fā)酵的影響

通過前期工藝優(yōu)化試驗，保溫發(fā)酵9 d即可，因此在保溫發(fā)酵的第7天進行磨醬，并檢測磨醬后甜面醬質量的變化。

由圖5可知，磨醬后的 1 d還原糖含量顯著上升。發(fā)酵9 d時還原糖和氨基酸態(tài)氮含量分別達到26.42%、0.36%，比不磨醬的醬醪分別提高0.79%、0.02%。這是因為磨醬能將醬醪中的小面團粉碎，使其被分解徹底。因此，適宜在保溫發(fā)酵結束前2 d就進行磨醬。

圖5 磨醬對還原糖及氨基酸態(tài)氮含量的影響Fig.5 The effects of brine quantity on reducing sugar and amino acid nitrogen content

2.4 保溫發(fā)酵酶解優(yōu)化工藝的效果驗證

在紅曲加入米曲霉面糕曲2.0%的前提下，米曲霉與黑曲霉面糕曲按照10∶1的比例加入14%的鹽水，在50 ℃的條件下混合發(fā)酵9 d，定位試驗組，并且與企業(yè)提供的滬釀3.042保溫發(fā)酵后的甜面醬進行質量比較，該批次保溫甜面醬企業(yè)在45 ℃條件下水解12 d，定位對照組。

由表3可知，試驗組保溫水解后，還原糖含量與氨基酸態(tài)氮含量均高于滬釀3.042純種制曲，感官評分也更高。本試驗在復配原料、使用米曲霉和黑曲霉分開制面糕曲并且加入紅曲米粉在50 ℃條件下保溫發(fā)酵，比滬釀3.042純種制曲水解需要的時間更短，理化及感官指標更佳，因此適用于加工。

表3 保溫水解后不同甜面醬的質量比較Table 3 The quality comparison of different sweet soybean paste after insulation and hydrolyzation

3 小結

本文為了開發(fā)用于醬肉制備的濃香型高色度甜面醬，采用篩選的米曲霉和黑曲霉菌株，分開制曲后與紅曲構建組合發(fā)酵，菌曲比為100∶10∶2，小麥粉、大豆粉、黑米粉原料比為100∶10∶5。為了縮短甜面醬的生產周期，采用先保溫后發(fā)酵工藝，運用正交法優(yōu)化甜面醬的保溫發(fā)酵條件，確定最佳的保溫條件為：鹽水濃度16%，在50 ℃的條件下水解9 d，得到的醬醪還原糖含量為25.62%，氨基酸態(tài)氮含量為0.36%，顯著縮短了甜面醬的水解時間；通過配方原料色度、紅曲組合菌種以及后續(xù)適度光照等模式，可實現(xiàn)甜面醬色度4.0以上，為開發(fā)濃香型高色度甜面醬提供了前期酶解工藝保障。