人工接种与自然发酵泡豇豆的质地研究

刘 洪，车振明，*，陈 坤，朱胜华

（1.西华大学生物工程学院，四川成都 610039；2.西华大学机械工程与自动化学院，四川成都 610039）

人工接种与自然发酵泡豇豆的质地研究

刘 洪1，车振明1，*，陈 坤2，朱胜华1

（1.西华大学生物工程学院，四川成都 610039；2.西华大学机械工程与自动化学院，四川成都 610039）

比较人工接种和自然发酵泡豇豆质地，采用TA-XT2i质构分析仪对泡豇豆的质地进行测定，优选出测试泡豇豆质地的参数。应用最优参数对人工接种与自然发酵泡豇豆的硬度、弹性、粘聚性、胶着性、咀嚼度、回复性等质地进行测定，并结合感官评定根据测出的数据和相关曲线进行纵向、横向的对比分析。实验结果表明，泡豇豆质地测定较优参数：测试速率为2.0mm/s、力的大小为5.0g和压缩量为30%。泡豇豆各个质地指标呈显著相关，感官评价与质地数据变化趋势基本一致，人工接种比自然发酵泡豇豆的质地变化快，成熟周期缩短，保持了与自然接种泡豇豆一致的风味，该研究为泡菜质地的变化提供一定的科学数据。

豇豆，质地，参数，评价，分析

泡菜是一种历史悠久且风味独特的乳酸发酵蔬菜制品[1]。泡菜不仅美味爽口，而且营养丰富，具有解腻开胃、促消化、增食欲的功效[2]。泡豇豆作为典型的泡菜品种，更是受到广大消费者由衷的热爱。豇豆含有优质蛋白质、脂肪、钙、铁、多种维生素、碳水化合物、烟酸、磷脂等营养成分[3-5]。而且风味独特、具有促消化、增食欲等功效的泡豇豆（Pick led cowpea）更是国人餐桌上的美味佳肴。随着我国人民生活水平不断提高，消费者对豇豆泡制后其营养成分的变化，特别是质地的变化越来越关注。质构仪是目前广泛使用的食品质构分析仪器，在食品质构的测定方面有诸多报道[6-9]。质地特性是反映泡豇豆品质好坏的主要指标之一，对泡豇豆的口感有着至关重要的作用。感官评价是研究泡豇豆质地变化的常用方法，但是往往由于评价方法选择不当、感官概念和文字定义的冲突、评测程序不统一以及品评者自身易受各方面因素影响等原因，导致评价结果失真[10]。目前对泡豇豆的质地研究还处在初步阶段。本文采用TA-XT2i质构分析仪对泡豇豆的质地进行测定，优选出了质构仪质地多面分析测试参数，分析了质地特性的相关性，对人工接种和自然发酵泡豇豆的质地特性变化进行了感官分析、数据分析，简单地说明了感官与质构的关系。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

泡豇豆半成品 实验室泡制的一个成熟周期内的豇豆；泡豇豆成品 购自当地超市；泡菜辅料 花椒、大蒜、姜、尖椒、冰糖和高粱酒，均购自市场；乳酸菌I号 四川高福记生物科技有限公司。

TA-XT2i质构分析仪 英国Stable M icro System有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 泡豇豆工艺[11]

1.2.1.1 自然发酵的泡豇豆工艺 制作卤水→原料选

择→预处理→装坛→注盐水→密封→成品

1.2.2 感官评价标准 本实验的感官评价方法选取色泽及形态、香气、滋味、脆度四项指标综合得到最后的总体得分。实验选取6位课题组人员组成感官评价小组，评价结果取平均值为最终评价结果。感官评分计算：由评分小组决定四个指标在综合评分中的重要性关系为：脆度＞滋味＞色泽及形态=香气，并确定色泽及形态、香气、滋味、脆度在总体感官评分中的权重分别为50%、20%、15%、15%，得到最终总体得分的计算公式：总体得分=色泽及形态×15%+香气×15% +滋味×20%+脆度×50%。

1.3 质构仪参数优选

TPA测试是近年来发展起来的一种新型测试方法，主要通过对试样进行两次压缩的机械过程来模拟人口腔的咀嚼运动，利用力学测试方法来模拟食品质地的感官评价。为了减小测试过程中参数设置可能导致的误差，设计了参数优选实验，从压缩量（Strain）、压缩时力的大小（Force）和测试速率（Test speed）三个方面进行优选。样本规格为：粗细、长短大致相同的购自当地市场的成品泡豇豆[14-19]。泡豇豆TPA测试典型分析图见图1。

图1 泡豇豆TPA测试典型分析图Fig.1 TPA test typical analytical curve of bubble cowpea

1.3.1 压缩量对各个质地特性测定的影响 用TAXT2i质构分析仪对泡豇豆的质地进行测定，测试条件是：测前速率为2.0mm/s，测试速率为2.0mm/s，测后速率为5.0mm/s，力的大小为5.0g，压缩量分别设为10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%八个水平，采用直径5.0mm的平底柱形探头P/5，每项测试重复5次。

1.3.2 测试时力的大小对各个质地特性测定的影响用TA-XT2i质构分析仪对泡豇豆的质地进行测定，测试条件是：测前速率为2.0mm/s，测试速率为2.0mm/s，测后速率为5.0mm/s，压缩量为30%，力的大小分别设为3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0g六个水平，采用直径5.0mm的平底柱形探头P/5，每项测试重复5次。

1.3.3 测试速率对各个质地特性测定的影响 用TA-XT2i质构分析仪对泡豇豆的质地进行测定，测试条件是：测前速率为2.0mm/s，测试速率为2.0mm/s，力的大小为5.0g，压缩量为30%，测后速率分别设为1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0mm/s八个水平，采用直径5mm的平底柱形探头P/5，每项测试重复5次。

对压缩量、力的大小、测试速率所得的数据用Origin Pro 8.5进行作图分析。

1.4 TPA测试方法

用优选出来的TPA参数对自然发酵和人工接种泡豇豆进行测定。

2 结果与分析

2.1 TPA参数优选结果

2.1.1 压缩量对各个质地特性测定的影响 从图2可以分析出，随着压缩量的增加，泡豇豆的硬度、胶着性和咀嚼度三种品质呈明显的上升趋势，且在压缩量小于30%时，硬度、胶着性和咀嚼度三种品质变化较平缓，当压缩量大于30%时，硬度、胶着性和咀嚼度三种品质的质地特性发生突变呈上升趋势；泡豇豆的弹性、粘聚性和回复性三种品质呈下降的趋势，但是变化不显著。通过综合分析泡豇豆的六种品质随压缩量的增加而发生的变化可知，在压缩量为30%的时候曲线比较稳定，而压缩量小于30%的时候，由于探头未能与样品很好的接触，个体差异太大，压缩量大于30%的时候，由于组织破碎过度导致组织堆积而造成曲线波动较大，造成较大的误差。所以，根据以上分析及实际情况，选择压缩量为30%。

图2 压缩量对各品质的影响Fig.2 Effectof differentstrain and compression rate on qualities

表1 成品感官评分标准[12-13]Table 1 The standard of sensory degustation

2.1.2 测试时力大小对各个质地特性测定的影响 从图3可以分析出，随着力的增大，泡豇豆的硬度、胶着性和咀嚼度三种品质呈明显的上升趋势，当力大于6.0g以后，曲线的斜率呈现出陡增的效果，当力小于4.0g的时候，接近曲线端点，不能充分说明各个质地特性随力变化的趋势；而泡豇豆的弹性、粘聚性和回复性则呈现出下降的趋势，当在力的大小为5.0g左右时，曲线变化比较平缓，此时三种品质的变化较一致。综上，通过综合考虑泡豇豆六种品质的各自随力的大小变化的曲线特性，最终确定测试时力的大小为5.0g。

表2 成品泡豇豆各质地相关性数据Table 2 Correlative data of qualities of finished bubble cowpea

图3 不同的力对各品质的影响Fig.3 Effectof different force on qualities

2.1.3 测试速率对各个质地特性的影响 由图4分析出，随着测试时探头的压缩速率不断增加，泡豇豆的弹性、粘聚性和回复性三种品质与测试速率呈正相关，而泡豇豆的硬度、胶着性、咀嚼度随着测试速率的增加而逐渐降低，所有的品质在测试速率为3.0mm/s以下时，曲线变化比较稳定，当测试速率大于4.0mm/s时，各曲线出现了不同程度的波动，差异较大，固本实验选择测试速率为2.0mm/s。

图4 不同的测试速率对各品质的影响Fig.4 Effect of different test speed on qualities

通过对TPA参数进行优选，最终确定的TPA参数为：力5.0g，测试速率2.0mm/s，压缩量30%。

2.2 泡豇豆质地力学各参数相关性分析[20]

采用优选出来的TPA参数对成品泡豇豆的质地力学进行测定，使用SPSS19.0统计分析软件对质地力学各参数进行相关性分析，得到表2相关性数据，说明各参数显著相关。

2.3 泡豇豆感官评价结果

表3 泡豇豆感官评分结果Table 3 Results of sensory scoring of bubble cowpea

通过对自然发酵和人工发酵泡菜感官品质的评定，从表3可以看出泡菜的感官品质得分都是先增大，达到最大值后下降；自然发酵泡菜在第7d感官评分最高，而人工发酵泡菜在第6d即达到最高。自然发酵泡菜在香气和口味方面优于人工接种发酵的泡菜，自然发酵泡菜的口感醇正，香气浓郁，人工接种泡菜香气单一。在一段时间的对比发现，人工接种发酵泡菜在色值和脆度方面好于自然发酵的泡菜，人工接种泡菜颜色更加艳丽、失色较慢、脆度更好。

2.4 泡豇豆质地力学参数结果与分析[21]

采用优选出来的TPA参数（力5.0g，测试速率2.0mm/s，压缩量30%）对自然发酵和人工接种泡豇豆的质地力学进行测定，结果见表4。

由表4看出，人工接种与自然发酵泡豇豆的硬度随着时间的增加而减小，人工接种泡豇豆的硬度减小快，且趋势平滑，自然发酵泡豇豆，发酵速度慢，硬度减小慢。泡豇豆的弹性随着时间的增加而减小，但是变化的幅度平缓，人工接种的弹性减小快；自然发酵泡豇豆，发酵速度慢，弹性变化慢。泡豇豆的粘聚性随着时间的增加而减小，但是变化的幅度很平缓，人工接种的粘聚性减小快，自然发酵泡豇豆，发酵速度慢，粘聚性变化慢。泡豇豆的胶着性随着时间的增加而减小，人工接种的胶着性减小快，曲线平滑，自然发酵泡豇豆，发酵速度慢，胶着性变化慢。两类泡豇豆的咀嚼度随着时间的增加而减小，且减小的幅度均比较小，两曲线变化趋势平缓，没有多大的区别。泡豇豆的回复性随着时间的增加而减小，且减小的幅度均比较小，自然发酵的泡豇豆的回复性变化曲线平滑，人工接种的泡豇豆曲线变化斜率较大。

表4 泡豇豆的质地力学结果Table 4 The results of texture andmechanics of pickled cowpea

表5 方差分解主成分提取分析表Table 5 Total variance explained

2.5 感官评价结果与质地力学各参数的相关性研究

使用SPSS19.0统计分析软件[25]对感官评价结果与质地力学各参数进行主成分分析，见表5。

通过主成分分析方法可知，泡豇豆的感官评价得分与质地力学参数结果中的弹性、咀嚼度大体一致，而与粘聚性、回复性、硬度和胶着性相关性不显著。

综上分析，人工接种与自然发酵泡豇豆的硬度、弹性、粘聚性、胶着性、咀嚼度和回复性6个参数，随着发酵过程的进行，均呈现出降低的趋势，其中人工接种泡豇豆的质地力学参数，除了回复性高于自然发酵泡豇豆的回复性意外，其它5项参数明显低于自然发酵泡豇豆的质构力学参数。这可能是因为自然发酵泡豇豆，发酵环境中微生物菌系复杂，存在着竞争，不利于乳酸菌[22]的生长，发酵周期长，各项品质发生生理生化反应慢；而人工接种泡豇豆，加入了高活性、高纯度的促进泡豇豆发酵的乳酸菌剂，在发酵过程中迅速地促进泡豇豆的发酵环境的形成，促进泡豇豆的总酸、总糖、还原糖、维生素、蛋白质、氨基酸、有机酸、各种挥发性成分等品质的相互反应，有效地缩短泡豇豆的发酵周期，并且能显著地提高泡豇豆的各项品质。

3 结论

3.1 TPA测试参数

通过设定不同的测试速率、压缩程度和力的大小进行实验，结果采用硬度、弹性、粘聚性、回复性、胶着性、咀嚼度六个指标来进行参数优选。经测试发现六个指标均呈现出升高或降低两种变化趋势。但是，不同的测试速率、压缩程度和力的大小对测试的结果有很大的影响，在较大或者较小的测试速率下，六个指标变化波动很大；在较小的压缩量下，样品不能充分的受力，使得受力不均，造成极大的个体差异，而在较大的压缩量下，样品被压碎变形，使得测试结果与实际情况有很大的差异；过大或者过小的力，要么使得样品被破坏，要么使得压缩程度不够。鉴于此，优选出了TPA测试泡豇豆的参数：测试速率2.0mm/s，压缩量为30%，压缩力为5.0g。

3.2 泡豇豆TPA指标相关性

对泡豇豆的硬度、弹性、粘聚性、胶着性、咀嚼度和回复性六个指标进行了相关性分析，得出六个指标显著相关。

3.3 感官评价

对两种泡豇豆进行了感官评价，从质地、口感、色泽、风味等方面对泡豇豆进行量化打分，得出两种发酵方式泡豇豆的感官得分基本上先上升后下降，即随着发酵过程的不断深入，从开始发酵到成熟过程，感官越来越好，但是人工接种优于自然发酵；当超过成熟阶段以后，发酵环境开始发生变化，泡豇豆的感官逐渐的下降，主要是由于泡豇豆的各种品质，比如：总酸、有机酸、氨基酸、总糖、还原糖、亚硝酸盐、微生物菌系等发生了生理生化的变化使得感官评分下降[23-24]。

3.4 质构分析

对人工接种和自然发酵泡豇豆的质地力学参数进行了相关的测定，采用优选出来的泡豇豆TPA测试条件参数测定了泡豇豆的质构，得出了人工接种与自然发酵泡豇豆在发酵周期过程中硬度、弹性、粘聚性、胶着性、咀嚼度和回复性六个指标的变化规律，对其变化规律进行了简单的分析。

3.5 质构分析与感官评价的关系

通过主成分分析方法可知，泡豇豆的感官评价得分与质地力学参数结果中的弹性、咀嚼度相关性显著，因此可以通过测定弹性和咀嚼度来定性的描述泡豇豆的品质，从而丰富泡豇豆品质测定的方法，提高其准确性和可信度。从人工接种和自然发酵泡豇豆的感官评价得分上来看，人工接种泡豇豆发酵快，感官变化迅速，而自然发酵感官变化缓慢，且二者的评分都是先上升后下降。在进行质构力学特性研究的时候发现，六个指标的变化大体上是呈现曲线上升或者下降的趋势，没有出现感官评价中中间高两端低的现象。质构分析仪测定出来的数据，客观性更强，排除了感官评价人为因素的差异。

传统的感官鉴定方法一直是食品品质评价的主要手段，虽然该方法最具权威性，但是该方法不易标准化，而且在评价中易受评价员的嗜好、品味等不稳定因素的影响，从而导致实验结果的可靠性、可比性差，采用质构仪，可以克服感官鉴定方法中存在的不足。质构仪在食品品质评价中的应用也越来越广泛，其测定的结果具有较高的灵敏度和客观性。但应注意的是：质构仪毕竟只是仪器，其测定结果与口感品尝会有一定得差距，所以在进行食品品质测定时，应采用质构仪测定与感官评定相结合的方法。

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Research of texture of artificial inoculation and natural fermentation of pickled cowpea

LIU Hong1，CHE Zhen-M ing1，*，CHEN Kun2，ZHU Sheng-hua1
（1.School of Bioengineering，XiHua University，Chengdu 610039，China；2.School of Mechanical Engineering&Automation，XiHua University，Chengdu 610039，China）

The texture of p ickled cowpea between artificial inoculation and natural fermentation was com pared and measured by using TA-XT2i Texture Analyzer，and op tim ized the test-parameters of the quality of a material of pickled cowpea.Then measured texture of the artificial inoculation and the natural fermentation of p ickled cowpea from hardness，sp ringiness，sohesiveness，gumm iness，chew iness，resilience etc.According to the measured data and related reg ressionmodel for longitudinaland transverse com parative analysis，combined w ith comp rehensive analysis of sensory evaluation of p ickled cowpea.The results showed that the more op tim ized test-parameters of pickled cowpea were：at a rate of 2.0mm/s，the force was 5.0g and com p ression value was 30%.The textures of p ickled cowpea had significant correlation，basically sensual evaluation and texture data had same trend.The artificial inoculation changed faster and shorter than natural fermentation p ickled cowpea at fermentation period，meanwhile maintained the consistent flavor w ith the natural pickled cowpea，this study p rovided some scientific data for the changes textures of kim chi.

p ickled cowpea；texture；parameter；evaluate；analysis

TS255.1

A

1002-0306（2012）14-0111-05

2011－11－16 *通讯联系人

刘洪（1984－），男，硕士，研究方向：食品营养与安全。