毛霉型豆豉后发酵工艺条件的优化研究

杨伊磊，李梦丹，陈力力，2*，蒋立文，3

（1.湖南农业大学食品科技学院，湖南长沙410128；2.食品科技和生物技术湖南省重点实验室，湖南长沙410128；3.湖南省发酵食品工程技术研究中心，湖南长沙410128）

毛霉型豆豉后发酵工艺条件的优化研究

杨伊磊1，李梦丹1，陈力力1，2*，蒋立文1，3

（1.湖南农业大学食品科技学院，湖南长沙410128；2.食品科技和生物技术湖南省重点实验室，湖南长沙410128；3.湖南省发酵食品工程技术研究中心，湖南长沙410128）

豆豉后发酵是风味物质形成、营养成分变化及功能因子形成的重要阶段，以感官评价和理化指标评分作为考察指标，采用正交试验对毛霉型豆豉后发酵工艺条件进行优化试验，并对最佳条件进行验证试验，结果表明：当食盐质量分数为9%、白酒添加量为5%、发酵温度为45℃、发酵时间为40 d时，毛霉型豆豉的感官评分为14分，理化指标评分为8分。豆豉的氨基酸态氮含量为0.69%，总酸为1.95%，蛋白质为39.20%，还原糖含量为3.60%。

毛霉型豆豉；后发酵；感官评价；理化指标

毛霉型豆豉是我国传统的大豆发酵制品，一直深受人们的喜爱［1］。大豆经微生物作用后不仅能保留大豆原有的营养成分，而且能产生一定量的大豆异黄酮、大豆抗氧化肽、大豆低聚糖、活性酶和γ-亚麻酸等活性成分，具有抗癌、抗氧化、降血脂、调理肠胃等生理功能［2-6］。豆豉的后发酵过程是风味物质形成、营养成分变化以及功能因子形成的重要阶段，工艺参数的不同将直接影响蛋白质水解生成的氨基酸、含硫化合物、生物活性肽、醛类、酸类、生物胺等产物的生成，影响碳水化合物等其他成分的水解速度，这些物质既可以直接构成风味物质，也可能是风味物质的前提物质，它们之间的相互作用，对豆豉的风味形成、营养、色泽及功能特性等产生重要影响［7-9］。目前，国内外对毛霉型豆豉的研究主要是后发酵过程中微生态的变化、蛋白质的分解产物的变化、主要成分及酶活的变化规律，如索化夷等［9］研究了永川豆豉在传统发酵过程中水分、总酸、氨基酸态氮等基本成分及蛋白酶活性的变化规律；ZHANG Y等［10］对毛霉型豆豉后发酵过程中蛋白质的水解产物及颜色的变化规律进行了研究；房翠兰［11］对毛霉型豆豉发酵过程中基本成分变化、蛋白质生物学变化及膳食纤维生物学特性进行了研究；范琳［12］通过对毛霉型豆豉后发酵过程中微生态的变化，挥发性风味成分、氨基酸含量、抗氧化肽含量变化及运用核磁共振技术对样品进行了检测分析。

本实验根据感官评价以及理化指标的测定，对不同后发酵工艺条件下的毛霉型豆豉进行研究，选出最佳的后发酵工艺参数，从而提高毛霉型豆豉产品的质量，并为进一步研究后发酵过程中的动态变化打下基础。

1　材料与方法

1.1材料与试剂

1.1.1原辅材料

大豆：购自湖南农业大学东之源超市。

毛霉（Mucor）菌种CGMCC8700：由湖南农业大学食品科技和生物技术湖南省重点实验室提供。

1.1.2试剂

硫酸铜、硫酸钾、硫酸铵、98%浓硫酸、氢氧化钠、对硝基苯酚、无水乙酸钠、乙酸、37%甲醛、乙酰丙酮、3，5-二硝基水杨酸（dinitrosalicylic acid，DNS）、丙三醇、葡萄糖等均为国产分析纯。

1.2仪器与设备

HSJ通风柜：深圳市嘉鸿顺实业有限公司；LRH-250智能生化培养箱：上海飞跃实验仪器有限公司；101-2AB型电热鼓风干燥箱：天津市泰斯特仪器有限公司；722N可见分光光度计：上海菁华科技仪器有限公司；PHS-3C pH计：上海图新电子科技有限公司；DZKW-D-2电热恒温水浴锅：北京市永光明医疗仪器有限公司；DL-1万用电炉：北京中兴伟业仪器有限公司；TP-100D电子天平：湘仪天平仪器设备有限公司。

1.3方法

1.3.1毛霉型豆豉后发酵工艺参数的确定

根据前期试验和文献资料［11］报道的毛霉型豆豉的发酵工艺流程以及工艺参数，以后发酵过程中的食盐质量分数（A）、白酒添加量（B）、培养温度（C）、培养时间（D）为影响因素，以感官评价和理化指标作为评价指标，采用4因素3水平正交设计，因素与水平如表1所示。

表1　发酵工艺优化正交试验因素与水平Table 1 Factors and levels of orthogonal experiments for fermentation technology optimization

1.3.2感官评价

以10人组成感官评定小组，以色泽、滋味、香气、外形为指标，由最不满意到最满意，分别按0～15分评分，然后取其平均值进行分析，满分15分，评定标准如表2所示。

表2　豆豉感官评价标准Table 2 Sensory evaluation standard of Douchi

1.3.3理化指标的测定及评价标准

氨基酸态氮含量的测定：电位滴定法；还原糖含量的测定：3，5-二硝基水杨酸法；总酸含量的测定：电位滴定法；蛋白质含量的测定：参照国标GB 5009.5—2010《食品中蛋白质的测定》中的分光光度法。

根据豆豉的地方标准DB 52524—2007《豆豉》确定理化指标的评分标准，满分为10分，结果如表3所示。

表3　豆豉理化指标评分标准Table 3 Evaluation standard of physical and chemical indexes of Douchi

2　结果与分析

2.1不同发酵条件对理化指标的影响

在后发酵阶段，由于在微生物所分泌的酶系作用下，蛋白质水解成氨基酸和多肽，生成小分子肽、氨基酸及各种香气的前提物质。氨基酸态氮含量可以反映出蛋白质的水解程度，其含量的高低是判断豆豉是否成熟的一个重要的指标，且氨基酸态氮是豆豉的一种重要的增鲜的风味物质［12-13］。根据1.3.3中的测定方法，按照L9（34）正交试验设计，测定不同工艺条件下9组毛霉型豆豉样品中蛋白质、总酸、还原糖、氨基酸态氮含量，结果如表4所示。

表4　理化指标的测定结果Table 4 Detection results of physical and chemical indexes

由表4可知，影响氨基酸态氮含量的主要因素是发酵时间和发酵温度，且发酵温度越高，氨基酸态氮含量越高，即45℃条件下的氨基酸态氮含量最高；随着发酵时间的延长，氨基酸态氮的含量增多，但发酵到40 d之后，氨基酸态氮的含量反而有所降低，这可能是因为在后发酵前期，各种酶的活性都较高，蛋白酶系将蛋白质水解为氨基酸，从而氨基酸态氮的含量增速较快，但是随着后发酵的进行，产生的有机酸逐渐增加，酸度增加，蛋白酶酶活力降低，导致氨基酸态氮的生成速率降低，从而使得氨基酸态氮有略微减少的趋势［9］。总酸的含量会影响微生物的生长和产品的风味［14］，随着盐含量和酒精度的增加，总酸的含量有所降低，而随着发酵时间的增加总酸的含量却有所降低，这可能是由于在后发酵的初始阶段，毛霉生长过程中分泌的淀粉酶、脂肪酶使得大豆中的碳水化合物和脂肪分解成有机酸和脂肪酸，从而使总酸含量快速增加，当发酵至30 d后，由于食盐和白酒的添加，微生物生长受到抑制，酶活力大大降低，同时部分酸与醇类合成酯类使得酸度增长较慢甚至不再增加，这使得总酸的含量随着发酵时间的进一步增加而减少。在豆豉后发酵过程中，还原糖会被耐盐型的微生物发酵成乳酸、酒精等多种芳香成分，同温度下随着发酵时间的增加还原糖的含量增加，但随着时间的进一步增加，还原糖的含量却逐渐减少，这是因为微生物的生长需要能量，分解部分的碳水化合物，使淀粉等生物大分子分解产生还原糖，所以后发酵初期还原糖的含量会略有上升［7］，但是随着后发酵过程的进行，酵母菌等厌氧发酵又需要消耗部分还原糖，同时还有部分还原糖与蛋白质降解的氨基酸发生美拉德反应产生黑色素，因而还原糖的含量又有所下降［15-16］。

2.2后发酵条件的优化

2.2.1正交试验结果

后发酵过程中的食盐含量、白酒添加量、培养温度、培养时间，是影响毛霉型豆豉品质的关键因素。在单因素试验基础上，采用正交试验L9（34）进行最佳发酵工艺优化，结果如表5所示，方差分析分别见表6、表7。

表5　发酵工艺优化正交试验结果与分析Table 5 Results and analysis of orthogonal experiments for fermentation technology optimization

表6　以感官评分为评价指标的正交试验结果方差分析Table 6 Variance analysis of orthogonal experiments results using sensory score as evaluation index

表7　以理化指标评分为评价指标的正交试验结果方差分析Table 7 Variance analysis of orthogonal experiments results using physicochemical indexes score as evaluation index

由表5可知，各因素对豆豉感官评分影响的主次关系为（C）培养温度＞（D）培养时间＞（A）含盐量＞（B）酒精度，说明培养温度对毛霉型豆豉的感官评分影响最大，而酒精度对其影响最小；豆豉理化指标评分的主次关系为（D）培养时间＞（B）酒精度＞（A）含盐量=（C）培养温度，说明培养时间对毛霉型豆豉的理化指标评分影响最大，酒精度次之，含盐量和培养温度影响最小。根据感官评分得到的最优组合为A2B2C3D2，而由理化指标评分得到的最优组合为A3B2C3D2或A3B2C3D3，综合考虑感官评分和理化指标评分，根据低盐、缩短发酵时间等因素选择最佳的工艺参数为A2B2C3D2，即含盐量9%、白酒添加量5%、后发酵温度45℃、后发酵时间40 d，此结果与房翠兰［11］选择的后发酵工艺条件基本一致。在此最佳发酵条件下进行验证试验，毛霉型豆豉的感官评分为14分，理化指标评分为8分，豆豉氨基酸态氮含量为0.69%，总酸含量为1.95%，蛋白质含量为39.20%，还原糖含量为3.60%，且豆粒呈颗粒状，柔软，松散成型，深褐色，油亮有光泽，豉香浓郁，有鲜味，无苦味、霉味或其他异味，咸淡适口。

由表6、表7可知，以豆豉感官评分为评价指标，培养温度对结果的影响显著，其余因素对结果的影响均不显著；以毛霉型豆豉的理化指标评分为评价指标，所有因素对结果影响均不显著。

3　结论

通过4因素3水平的正交试验优化毛霉型豆豉的后发酵条件，试验结果表明，含盐量9%、白酒添加量5%、发酵温度45℃、发酵时间40 d为毛霉型豆豉后发酵的最佳条件。毛霉型豆豉的感官评分为14分，理化指标评分为8分，产品氨基酸态氮含量为0.69%，总酸含量为1.95%，蛋白质含量为39.20%，还原糖含量为3.60%。

［1］杜木英.毛霉型豆豉生物速成发酵技术的研究［D］.重庆：西南农业大学硕士论文，2001.

［2］李雨枫，欧阳晶，苏悟，等.传统发酵豆豉蛋白质生物学变化与抗氧化能力研究［J］.中国酿造，2014，33（11）：20-24.

［3］CHEN K I，ERH M H，SU N W，et al.Soyfoods and soybean products: from traditional use to modern applications［J］.Appl Microboil Biot，2012，96（1）:9-22.

［4］杨伊磊，青文哲，陈力力.毛霉型豆豉功能性成分的研究进展［J］.食品安全质量检测学报，2014（12）：4004-4010.

［5］LI F J，YIN L J，LU X，et al.Changes in angiotensin I-converting enzyme inhibitory activities during the ripening of Douchi（a Chinese traditional soybean product）fermented by various starter cultures［J］.Int J Food Prop，2010，13（3）:512-524.

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［7］孙森.天然发酵豆豉后发酵过程的动态分析［D］.济南：山东轻工业学院硕士论文，2008.

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［10］ZHANG Y，MA L，WANG X.Correlation between protein hydrolysates and color during fermentation ofMucor-type Douchi［J］.Int J Food Prop，2015，18（2）:2800-2812.

［11］房翠兰.豆豉加工过程中蛋白质和膳食纤维生物学变化的研究［D］.重庆：西南大学硕士论文，2007.

［12］范琳.毛霉型豆豉后发酵过程中微生态的变化及抗氧化性研究［D］.长沙：湖南农业大学硕士论文，2013.

［13］赵欣，王强.不同后发酵时间的水豆豉理化特性比较研究［J］.食品工业科技，2014，35（11）：346-349.

［14］陈丹丹.毛霉发酵豆制品在不同后发酵工艺条件下品质分析［D］.南昌：江西农业大学硕士论文，2012.

［15］韩佳冬.永川豆豉蛋白水解产物与黑色素形成机理的研究［D］.重庆：西南大学硕士论文，2013.

［16］张雨浩.黑色素快速产生阶段豆豉蛋白水解物参与黑色素形成机制研究［D］.重庆：西南大学硕士论文，2014.

Optimization of post-fermentation process forMucor-type Douchi

YANG Yilei1，LI Mengdan1，CHEN LiLi1，2*，JIANG Liwen1，3
（1.College of Food Science and Technology，Hunan Agricultural University，Changsha 410128，China；2.Hunan Provincial Key Laboratory of Food Science and Biotechnology，Changsha 410128，China；3.Hunan Provincial Research Center of Engineering and Biotechnology for Fermentative Food，Changsha 410128，China）

The post-fermentation process is an important phase for flavor formation，nutrient change and functional factors formation.The sensory evaluation and physicochemical indexes were analyzed，and the optimal post-fermentation condition forMucor-type Douchi was optimized by orthogonal experiment.The results showed that the optimum pretreatment conditions were as follows:salt 9%，alcohol 5%，fermentation temperature 45℃，and time 40 d.Under the optimum conditions，the sensory evaluation score and the physicochemical index were 14 and 8，respectively.The amino acid nitrogen of the product reached 0.69%，total acid 1.95%，protein 39.20%and reducing sugar 3.60%.

Mucor-type Douchi；post-fermentation；sensory evaluation；physicochemical index

TS214.2

A

0254-5071（2015）10-0023-04

10.11882/j.issn.0254-5071.2015.10.006

2015-09-07

国家自然科学基金项目（31371828）

杨伊磊（1991-），女，硕士研究生，研究方向为食品微生物及生物技术。

陈力力（1962-），女，教授，博士，研究方向为食品微生物及生物技术。