乳酸菌發(fā)酵香菇調(diào)味食品的研制開發(fā)

賈亞娟，李波，席越陽，王江霞，聶遠(yuǎn)洋*

(1.河南科技學(xué)院 食品學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453003；2.河南省果蔬加工及質(zhì)量安全控制工程技術(shù)研究中心，河南 新鄉(xiāng) 453003)

香菇()營養(yǎng)價(jià)值豐富，并具有抗腫瘤、抗衰老、保護(hù)肝臟、提高機(jī)體免疫力等多種生理功能，深受人們的喜愛。近年來，我國香菇種植業(yè)發(fā)展迅速，現(xiàn)已成為第一大食用菌品種，年產(chǎn)量超過1000萬噸。香菇產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，為脫貧攻堅(jiān)和鄉(xiāng)村振興作出了重要貢獻(xiàn)。但是，目前我國香菇的加工方式和產(chǎn)品類型還比較少，主要是干香菇、香菇醬、香菇脆片、香菇多糖口服液等。由于香菇加工技術(shù)水平相對滯后，導(dǎo)致產(chǎn)銷矛盾日益突出，菇農(nóng)收益不夠穩(wěn)定，因此尋求新的香菇加工途徑就顯得尤為迫切。

乳酸菌是一類微耗氧、可發(fā)酵碳水化合物且主要代謝產(chǎn)物為乳酸的革蘭氏陽性、無芽孢細(xì)菌。因其本身的發(fā)酵特性及代謝機(jī)制，它能夠使發(fā)酵體系變成一個(gè)微酸的環(huán)境，從而抑制其他不耐酸的腐敗微生物的生長，提高發(fā)酵制品的安全性，同時(shí)能改善食品風(fēng)味和營養(yǎng)價(jià)值。利用乳酸菌發(fā)酵在乳制品、果蔬制品加工中的應(yīng)用已有較多研究報(bào)道，但在食用菌中的應(yīng)用研究還很少。夏季等研究了不同發(fā)酵處理方法對香菇質(zhì)構(gòu)及風(fēng)味的影響，結(jié)果表明55 ℃燙漂20 min以及在發(fā)酵前加入0.05%的維生素C，能夠明顯改善香菇的品質(zhì)，降低亞硝酸鹽含量，提高發(fā)酵香菇的風(fēng)味物質(zhì)含量。本文以香菇為主要原料，將其進(jìn)行乳酸菌發(fā)酵后，通過調(diào)味工藝制成風(fēng)味和營養(yǎng)俱佳的休閑即食產(chǎn)品，從而為香菇的精深加工探索有效途徑。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

發(fā)酵乳桿菌()：鄭州和合生物工程技術(shù)有限公司；乳酸菌培養(yǎng)基(MRS培養(yǎng)基)：廣東環(huán)凱微生物科技有限公司；新鮮香菇、白砂糖、食用鹽、生姜、辣椒粉、甜面醬、豆瓣醬、菜籽油、藤椒油、熟白芝麻、脫脂乳粉等：購于新鄉(xiāng)華聯(lián)超市。

SW-CJ-IBU型超凈工作臺 蘇州蘇凈集團(tuán)；TOMY-SX-700型全自動高壓滅菌鍋、GSP-9080MBE型隔水式恒溫培養(yǎng)箱 上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；722N型可見分光光度計(jì) 上海菁華科技儀器公司；PHS-3C型pH計(jì) 上海精科雷磁儀器有限公司；BS124S型電子天平 德國賽多利斯科學(xué)儀器有限公司。

1.2 乳酸菌種子發(fā)酵劑的制備

將發(fā)酵乳桿菌凍干粉涂布于MRS固體培養(yǎng)基表面，在37 ℃恒溫培養(yǎng)48 h后，轉(zhuǎn)接至MRS液體培養(yǎng)基中，二次活化培養(yǎng)48 h后，轉(zhuǎn)接至10%的脫脂乳培養(yǎng)基中培養(yǎng)48 h后即成種子發(fā)酵劑。

1.3 香菇乳酸菌發(fā)酵產(chǎn)品的制備[11-14]

1.3.1 工藝流程

香菇→制備培養(yǎng)基→接種乳酸菌→發(fā)酵→發(fā)酵香菇半成品→調(diào)味→成品。

1.3.2 工藝說明

1.3.2.1 香菇培養(yǎng)基的制備

新鮮香菇除雜整理干凈后，切成0.5 cm的香菇丁，裝入螺口瓶內(nèi)，并加入一定量的蒸餾水，使得香菇∶蒸餾水(料液比)為1∶1，再分別加入2%(以香菇與水總質(zhì)量為基準(zhǔn))的食鹽和食用葡萄糖，115 ℃高壓滅菌10 min，冷卻備用。

1.3.2.2 接種

無菌操作接入乳酸菌種子發(fā)酵劑，接種量為料液總質(zhì)量的3%。

1.3.2.3 發(fā)酵

將接種物置于37 ℃恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)發(fā)酵48 h，此時(shí)pH值為3.5左右，即為發(fā)酵終點(diǎn)。

1.3.2.4 調(diào)味

香菇經(jīng)乳酸菌發(fā)酵后口味偏酸，味型較單一，故需對發(fā)酵香菇半成品進(jìn)行調(diào)味處理，詳見2.2。

1.4 發(fā)酵乳桿菌在香菇培養(yǎng)基中的發(fā)酵特性研究

將發(fā)酵乳桿菌種子發(fā)酵劑接種于已滅菌的香菇培養(yǎng)基中，接種量為香菇料液總質(zhì)量的3%，37 ℃恒溫培養(yǎng)48 h。發(fā)酵過程中每8 h取樣一次，過濾后測定發(fā)酵液在600 nm處的吸光度值，記錄并繪制發(fā)酵乳桿菌的生長曲線；同時(shí)測定發(fā)酵液的pH值及總酸含量，觀察發(fā)酵乳桿菌在香菇培養(yǎng)基中的產(chǎn)酸能力。

1.5 發(fā)酵香菇的調(diào)味工藝研究

基礎(chǔ)配方：發(fā)酵香菇84%，糖4%，辣椒4%，姜汁1%，芝麻2%，藤椒油2.5%，甜面醬+豆瓣醬2.5%。采用單因素試驗(yàn)和響應(yīng)面試驗(yàn)對調(diào)味料的最佳添加量進(jìn)行研究。

1.5.1 單因素試驗(yàn)

分別選取甜面醬和豆瓣醬的比例(0.5∶2、1∶1.5、1.25∶1.25、1.5∶1、2∶0.5)、白砂糖添加量(3%、4%、5%、6%、7%)、藤椒油添加量(2%、2.5%、3%、3.5%、4%)為3個(gè)變量，其他因素保持不變，進(jìn)行單因素試驗(yàn)。

1.5.2 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選用三因素三水平的Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)，以甜面醬∶豆瓣醬、白砂糖添加量和藤椒油添加量為因素，以感官得分為響應(yīng)值，對乳酸菌發(fā)酵香菇調(diào)味工藝進(jìn)行優(yōu)化，因素與水平設(shè)計(jì)見表1。

表1 響應(yīng)面試驗(yàn)因素與水平表

1.6 感官評定

由10名經(jīng)過培訓(xùn)的人員組成感官評定小組，對產(chǎn)品的口感、色澤、氣味、組織狀態(tài)進(jìn)行評定，評分標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 乳酸菌發(fā)酵香菇產(chǎn)品的感官評分標(biāo)準(zhǔn)

1.7 數(shù)據(jù)處理

每組試驗(yàn)重復(fù)3次，試驗(yàn)結(jié)果均采用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示；試驗(yàn)結(jié)果用 Origin 8.6軟件進(jìn)行處理和繪圖；Box-Behnken響應(yīng)面試驗(yàn)使用Design-Expert 8.0.6設(shè)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 發(fā)酵乳桿菌的發(fā)酵特性

2.1.1 發(fā)酵乳桿菌在香菇培養(yǎng)基中的生長曲線圖

通過測定發(fā)酵乳桿菌在香菇培養(yǎng)基中的生長曲線，可以了解菌株的生長情況、生命周期及適應(yīng)性。由圖1可知，發(fā)酵乳桿菌在香菇培養(yǎng)基中生長狀況較好，在培養(yǎng)8 h后快速進(jìn)入對數(shù)生長期，培養(yǎng)24 h后菌種生長量達(dá)到最高峰，之后進(jìn)入穩(wěn)定生長期，表明發(fā)酵乳桿菌可以作為發(fā)酵香菇的優(yōu)良乳酸菌種。

圖1 發(fā)酵乳桿菌生長曲線圖

2.1.2 發(fā)酵乳桿菌在香菇培養(yǎng)基中的產(chǎn)酸能力

通過測定發(fā)酵乳桿菌的產(chǎn)酸情況，可以了解其產(chǎn)酸能力。乳酸菌利用葡萄糖代謝產(chǎn)出有機(jī)酸，一方面使得發(fā)酵環(huán)境pH值快速下降，抑制了其他不耐酸的雜菌生長，保證了發(fā)酵產(chǎn)品的品質(zhì)；另一方面改善了發(fā)酵制品的風(fēng)味。由圖2可知，在整個(gè)香菇發(fā)酵期間，pH值呈先快速下降后趨于穩(wěn)定的趨勢，0～16 h內(nèi)pH 值快速下降，在發(fā)酵48 h后pH值達(dá)到3.4；而總產(chǎn)酸量則呈逐漸上升的趨勢，48 h后產(chǎn)酸量達(dá)到0.74 g/100 g。結(jié)果表明，發(fā)酵乳桿菌在香菇培養(yǎng)基中的產(chǎn)酸能力較強(qiáng)，可作為發(fā)酵劑用于香菇的乳酸菌發(fā)酵。

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2.2 乳酸菌發(fā)酵香菇的調(diào)味工藝單因素試驗(yàn)結(jié)果

香菇經(jīng)乳酸菌發(fā)酵后，口味比較單一，酸味較濃，為滿足市場需求，需要對發(fā)酵后的香菇半成品進(jìn)行調(diào)味處理。

2.2.1 甜面醬和豆瓣醬的添加比例對產(chǎn)品品質(zhì)的影響

豆瓣醬具有咸鮮且醬香濃郁的特點(diǎn)，而甜面醬則略帶甜味，二者調(diào)和應(yīng)用到發(fā)酵香菇調(diào)味中不僅可以豐富發(fā)酵風(fēng)味，而且可以改善發(fā)酵香菇的色澤。甜面醬與豆瓣醬的添加比例對產(chǎn)品品質(zhì)的影響見圖3。

圖3 甜面醬和豆瓣醬復(fù)合比對感官評分的影響

由圖3可知，隨著甜面醬與豆瓣醬比例的變化，其感官評分值呈現(xiàn)先上升后緩慢下降的趨勢，當(dāng)甜面醬與豆瓣醬的比例為1∶1.5時(shí)，感官評分值最高。這可能是因?yàn)楫?dāng)甜面醬與豆瓣醬的比例為1∶1.5時(shí)，醬香味與發(fā)酵風(fēng)味融合到一起而形成獨(dú)特的發(fā)酵風(fēng)味，具有淡淡的醬香味且不失發(fā)酵應(yīng)有的微酸味。而當(dāng)甜面醬占比逐漸增加，豆瓣醬比例逐漸降低時(shí)，因醬香味濃郁而覆蓋了發(fā)酵酸味，且口味偏甜，不受歡迎。綜合考慮，確定甜面醬與豆瓣醬的添加比例為1∶1.5為宜。

2.2.2 白砂糖添加量對產(chǎn)品品質(zhì)的影響

糖在調(diào)味工藝中具有提鮮增甜的作用，將其添加在發(fā)酵香菇產(chǎn)品中，可以使發(fā)酵酸味顯得更加柔和，且略帶甜味。白砂糖添加量對產(chǎn)品品質(zhì)的影響見圖4。

圖4 白砂糖添加量對感官評分的影響

由圖4可知，當(dāng)白砂糖添加量低于6%時(shí)，由于添加量過少，起不到調(diào)和酸味的作用，而當(dāng)白砂糖添加量高于6%時(shí)，甜味偏大，消弱了酸味，失去了產(chǎn)品應(yīng)有的特色。綜合考慮，白砂糖的添加量為6%比較合適。

2.2.3 藤椒油添加量對產(chǎn)品品質(zhì)的影響

藤椒油因氣味芬芳而受到大家的喜愛，少量添加可以豐富產(chǎn)品的口感。藤椒油添加量對產(chǎn)品品質(zhì)的影響見圖5。

圖5 藤椒油添加量對感官評分的影響

由圖5可知，隨著藤椒油添加量的增加，感官評分值呈先逐漸上升后下降的趨勢，當(dāng)藤椒油添加量為3%時(shí)，感官評分達(dá)到峰值，既沒有掩蓋香菇獨(dú)有的風(fēng)味，又沒有食用后口腔的麻感，風(fēng)味較好。而當(dāng)藤椒油添加量低于3%時(shí)，因添加量較少而發(fā)揮不了作用；當(dāng)藤椒油添加量高于3%時(shí)，味型偏麻，不受大家的喜愛，因而可以初步確定藤椒油添加量以3%為宜。

2.3 乳酸菌發(fā)酵香菇的調(diào)味工藝響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果

2.3.1 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果及方差分析

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用Box-Behnken響應(yīng)面試驗(yàn)，研究甜面醬和豆瓣醬添加比例、白砂糖添加量、藤椒油添加量對發(fā)酵香菇產(chǎn)品感官品質(zhì)的影響，確定發(fā)酵香菇調(diào)味制品的最優(yōu)配方。響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果與分析見表3。

表3 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果

由回歸分析結(jié)果得到香菇乳酸菌發(fā)酵制品調(diào)味工藝的感官得分值與甜面醬和豆瓣醬比值、白砂糖添加量、藤椒油添加量3個(gè)因素的二次多項(xiàng)回歸方程：

Y=87.40+1.19A-0.31B+0.63C-1.38AB-0.50AC+0.75BC-1.89A-2.64B-1.51C。

由表4可知，模型極顯著(P<0.01)，失擬項(xiàng)不顯著(P>0.05)，由一次項(xiàng)F值可知，各因素對發(fā)酵香菇調(diào)味制品的影響為：甜面醬和豆瓣醬比例>藤椒油添加量>白砂糖添加量。A、AB、A、B、C項(xiàng)對乳酸菌發(fā)酵香菇調(diào)味制品的感官評分影響極顯著，C、BC項(xiàng)對感官評分影響顯著，其余項(xiàng)對感官評分影響不顯著?；貧w模型中的相關(guān)系數(shù)R和R分別為0.8004和0.9318，變異系數(shù)為0.73%，說明模型擬合度較好，可靠性良好，可用此方程預(yù)測乳酸菌發(fā)酵香菇調(diào)味工藝的感官值。

表4 回歸模型方差分析

2.3.2 各因素相互作用響應(yīng)面分析

響應(yīng)曲面越陡，等高線形狀越趨向于橢圓形，說明兩因素的交互作用對響應(yīng)值的影響越大。由圖6可知，AB交互作用對感官值的影響極顯著，BC交互作用影響顯著，感官評分值隨著各因素添加量的增加呈先上升后下降的趨勢。通過響應(yīng)面優(yōu)化，系統(tǒng)推測得出的最佳調(diào)味工藝為甜面醬∶豆瓣醬為1∶1.5、白砂糖6%、藤椒油3%，感官評分為87.4。經(jīng)過3次驗(yàn)證試驗(yàn)，實(shí)際感官評分為87，與推測值接近，說明二次回歸方程具有較高的可靠性，可用于實(shí)際操作中的感官評分。

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3 結(jié)論

通過測定發(fā)酵乳桿菌在香菇培養(yǎng)基中的生長狀況和產(chǎn)酸情況，了解到發(fā)酵乳桿菌的生長周期及產(chǎn)酸能力。通過對回歸模型的方差進(jìn)行分析，可以更直觀地看到甜面醬和豆瓣醬復(fù)合比對乳酸菌發(fā)酵香菇調(diào)味制品感官值的影響最大，其次是藤椒油添加量，白砂糖添加量對調(diào)味制品感官值的影響最小。經(jīng)過單因素試驗(yàn)和響應(yīng)面優(yōu)化得到最佳的調(diào)味配方為發(fā)酵香菇84%、甜面醬1%、豆瓣醬1.5%、白砂糖6%、藤椒油3%、芝麻2%、辣椒油4%、姜汁1%，按此配方進(jìn)行調(diào)味可以獲得一款酸辣開胃、色澤誘人且富含乳酸菌的發(fā)酵香菇調(diào)味制品。本研究為發(fā)酵食用菌相關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)提供了一定的理論參考價(jià)值。