利用正交实验优化豆清液的发酵条件

孙丰婷，张琛

(扬州大学 旅游烹饪学院 营养系，江苏 扬州 225127)

利用正交实验优化豆清液的发酵条件

孙丰婷，张琛

(扬州大学 旅游烹饪学院 营养系，江苏 扬州 225127)

实验以湘式休闲豆干生产中的豆清液为主要研究原料，利用发酵培养确定最适的豆清液发酵时间、发酵温度、种子液添加量。通过对单因素实验的探讨，选取发酵温度、发酵时间、种子液添加量三因素的三水平进行L9(33) 正交实验，并通过测总酸含量(以乳酸计)和pH，得出结论：湘式休闲豆干生产中各因素的优水平为发酵温度37 ℃、种子液接种量20%、培养时间48 h；豆清液发酵在最佳工艺条件下的pH值为4.32，产酸量为18.26 mL/dL。

湘式休闲豆干；发酵；豆清液

国内豆制品的加工方法很多，产品类型往往由制浆和点浆工艺所决定，而休闲豆干加工中的点浆方法常常由凝固剂的种类决定。目前常用的凝固剂有豆清发酵液、盐卤(北豆腐)、石膏(南豆腐)、葡萄糖酸内酯等[1]。葡糖糖酸内酯口味酸涩，并且不适合用作豆制品的加工；盐卤和石膏虽然点浆效率很高、容易控制，但其产品中有二价金属离子的苦涩味和铅、汞等有害重金属工业杂质。豆清发酵液即黄浆水，指的是用豆浆凝固时产生的豆清溶液经过微生物发酵后形成的醋酸菌、有机酸、乳酸菌混合液。豆清发酵液点浆(黄浆水点浆)是指将豆清发酵液按照一定的比例和方法加入煮熟的豆浆中，通过调整豆浆的pH值，让豆浆的pH接近蛋白质的等电点，从而使大豆蛋白溶胶转变成凝胶，也就是豆浆变成豆腐脑的过程。

1 凝固剂简介

1.1 盐类凝固剂及对豆制品的影响

到目前为止，使用的盐凝固剂主要有镁盐和钙盐两大类，起主要作用的成分是CaCl2，MgCl2，CaSO4，MgSO4和醋酸钙[2]。关于其凝固机理，主要有3种理论，分别是陈复生等提出的盐析理论，杨方琪等[3]研究发现的酸碱凝固机理一致理论和离子桥学说[4,5]。

利用盐凝固剂做成的豆腐持水性能好，产品不粗糙，出品率也比较高，但是产品中残留有一定的杂质并且带有苦涩味，缺少了豆干的香味，且不宜长时间存放[6]。

1.2 酸类凝固剂及对豆制品的影响

酸类凝固剂主要有醋酸、乳酸、葡萄糖酸和柠檬酸等有机酸，使用比较多的是葡萄糖酸内酯[7]。由内酯做成的豆腐，虽然品质和持水性比较好、弹性大，但口味平淡，不适合煎炒，还带有一股酸味。

1.3 复合凝固剂及对豆制品的影响

大部分研究者认为用单一盐凝固剂或者酸凝固剂都会存在不足，因而研究了复合凝固剂。包埋有机酸豆腐凝固剂(英国发现的)就属于复合凝固剂。吴胜军等[8]通过对海藻酸钠和可溶性淀粉进行分析制作了含有不同质量浓度的可溶性淀粉豆制品缓解性盐卤。研究表明：用葡萄糖酸内酯和石膏比例为2∶1的凝固剂制作出的豆腐在各方面均好于用单一凝固剂制作出的豆腐[9]。

1.4 豆清发酵液及对豆制品的影响

豆清发酵液，又称黄浆水，是指利用点浆工艺中的废水(蛋白质变性沉淀时析出的上清液或者是豆腐被压榨时产生的水)作为原料，经过自然发酵而形成的醋酸菌、有机酸、乳酸菌混合液，因其呈淡黄色，故也称黄浆水。它的主要成分是乳酸、醋酸、柠檬酸等有机酸和乳酸菌、醋酸菌等有益微生物，可见其营养物质十分丰富。

豆清发酵液生产的豆腐除色泽较黄、得率较低外，其结构致密、持水性和弹性好，具有良好的烘烤特性，使其成为休闲豆制品生产的最适合原料。因为豆清发酵液的pH比较低，可以减少菌落总数，加之其安全和营养的特性，使其成为未来国内外研究和应用的主要方向。

2 实验材料与方法

2.1 实验材料

2.1.1 实验原料

新鲜豆清液(取样地点为湖南省邵阳市邵阳学院食品中心)。

2.1.2 实验试剂

本研究实验过程中使用的主要试剂见表1。

表1 实验试剂Table 1 The experimental reagent

2.1.3 实验仪器设备

本研究实验过程中使用的主要仪器设备见表2。

表2 实验仪器设备Table 2 The experimental instrument and equipment

2.2 实验方法

2.2.1 种子液的制取

取一定新鲜豆清液，调整初始pH值为6.2，37 ℃自然发酵48 h，即为种子液，备用。

2.2.2 豆清液发酵工艺条件优化

2.2.2.1 发酵温度的确定

固定种子液接种量20%、发酵时间24 h、初始pH 6.2，温度分别在28，31，34，37，40 ℃下，对豆清液进行自然发酵，以产酸量为指标，考察发酵温度对豆清液发酵的影响，进而确定最适的发酵温度。

2.2.2.2 发酵时间的确定

固定种子液接种量20%、发酵温度37 ℃、初始pH 6.2，豆清液分别自然发酵12，24，36，48，60 h，以产酸量为指标，考察发酵时间对豆清液发酵的影响，进而确定最适的发酵时间。

2.2.2.3 种子液添加量的确定

固定发酵温度37 ℃、发酵时间48 h、初始pH 6.2，种子液添加量分别为5%，10%，15%，20%，25%时对豆清液进行自然发酵，以产酸量为指标，考察种子液添加量对豆清液发酵的影响，进而确定最适的种子液添加量。

2.2.3 正交实验

在其他条件一定的情况下, 根据单因素实验结果，选取发酵温度、发酵时间、种子液添加量三因素的三水平进行L9(33)正交实验，实验设计见表3。

表3 正交实验因素水平表Table 3 Factors and levels of orthogonal experiment

3 结果与分析

3.1 单因素实验结果和分析

3.1.1 发酵温度对豆清发酵液的影响

发酵温度与豆清液发酵的产酸量和pH值的变化密切相关，在不同的发酵温度下，豆清发酵液的产酸量和pH值不同。不同温度下豆清发酵液产酸量见表4，其pH值变化见表5。

表4 不同温度下豆清发酵液的产酸量Table 4 The acid yield of bean supernatant under different temperatures

表5 不同温度下豆清发酵液的pH值Table 5 The pH values of bean supernatant under different temperatures

由表4可知，随着温度的升高，产酸量先增加后下降，在37 ℃时产酸量最大，同时结合表5可知，随着温度升高，pH值先减小后增大，即酸性先增加后减小，在37 ℃时pH值最小。因此得出结论：37 ℃可能为豆清液发酵的最适温度。

3.1.2 发酵时间对豆清发酵液的影响

不同发酵时间下豆清发酵液的产酸量见表6，其pH值变化见表7。

表6 不同发酵时间下豆清发酵液的产酸量Table 6 The acid yield of bean supernatant under different time

表7 不同发酵时间下豆清发酵液的pH值Table 7 The pH values of bean supernatant under different time

由表6可知，随着发酵时间的延长，产酸量先增加后下降，在48 h时产酸量最大，同时结合表7可知，随着发酵时间的延长，pH值先减小后增大，即酸性先增加后减小，在48 h时pH值最小。由此可知，48 h可能为豆清液发酵的最佳时间。

3.1.3 种子液添加量对豆清发酵液的影响

种子液作为本实验的变量因素，对豆清液的发酵有重要影响。不同的种子液添加量对其产酸量的影响见表8，其pH值变化见表9。

表8 不同种子液添加量下豆清发酵液的产酸量Table 8 The acid yield of bean supernatant under different seed liquid additive amount

表9 不同种子液添加量下豆清发酵液的pH值Table 9 The pH values of bean supernatant under different seed liquid additive amount

由表8可知，豆清发酵液的产酸量随种子液添加量的增加先增加后下降，在种子液添加量为10%时产酸量最大。同时结合表9，即不同种子液添加量下豆清发酵液的pH值变化，在10%和15%时有最小的pH值，且都为4.68。由此可知，豆清液发酵时，种子液的最适添加量可能为10%或者15%。

3.2 正交实验结果和分析

正交实验设计结果见表10，方差分析见表11。

表10 正交实验设计结果表Table 10 The results of orthogonal experiment design

表11 方差分析表Table 11 Analysis of variance

经过发酵的豆清液更有利于豆制品的点浆工艺，使得到的豆制品品质更优。控制好豆清液发酵的时间、温度、种子液接种量是豆清液发酵的关键，其直接影响点浆工艺的好坏。比较本实验3个因素的R值大小，可得出影响实验结果的因素大小顺序为B>A>C，即对产品影响最大的因素是发酵时间，其次是发酵温度与种子液接种量。通过比较K值，可确定各因素的优水平为A2，B2，C3，最优水平组合为A2B2C3，即发酵时间48 h，发酵温度37 ℃，种子液接种量20%。

4 结论与展望

4.1 结论

本实验以新鲜豆清液为原料，对豆清液发酵工艺进行了研究。通过单因素实验和多因素正交实验，得出结论：第一，通过测产酸量(以乳酸计)和pH值，得出最佳的工艺条件为发酵温度37 ℃、发酵时间48 h、种子液添加量20%；第二，豆清液在最佳的发酵工艺条件下的产酸量(以乳酸计)为18.26 mL/dL，pH值为4.32。

4.2 展望

目前，人们对豆清液发酵工艺的研究越来越广泛，实验证明利用此工艺生产的豆清发酵液来点浆制取豆腐较为实用，不仅可以促进豆清液的综合开发利用，而且可以保护环境，但同时此工艺的机制仍需要进一步的研究，以使其更加地完善。

在本实验过程中，通过对豆清发酵液颜色的观察，笔者产生了一些新的想法，如豆清发酵液在不同的工艺条件下，其颜色变化与不同的工艺条件是否有相关性，若有相关性，是否可根据不同的工艺条件设定相应的颜色参数，从而发明一种仪器，直接测定该豆清发酵液是否为最佳工艺条件下的发酵产物。随着人们对豆清液发酵工艺研究的深入，加之不断地实践，相信此类愿想一定可以实现！

[1]赵良忠.适合宝庆丸子工业化生产工艺研究[J].大豆通报,2005(4):23-24.

[2]陈复生.大豆7S球蛋白透明凝胶形成机理研究[J].粮食与饲料工业,2000(6):46-48.

[3]杨方琪，高福成，孟旭.豆腐凝固机理的研究[J].无锡轻工业学院学报,1993,12(2):101-109.

[4]Cherl Ho Lee,Chokyun Rha.Microstructure of soybean protein aggregates and its relation to the physical and textural properties of the curd[J].Journal of Food Science,1978,43:79-84.

[5]Kroll R D. Effect of pH on the binding of calcium ions by soybean proteins[J].Cereal Chemistry,1984,61(6):490-495.

[6]赵贵丽,罗爱平,廖娅凡,等.酸浆最适自然发酵条件优化[J].食品科学,2013(17):201-204.

[7]周小虎.二次浆渣共熟-豆清蛋白发酵液点浆豆干自动化生产工艺研究及工厂设计[D].邵阳：邵阳学院,2015.

[8]吴胜军,孟旭.新型缓释性豆制品凝固剂的研究[J].淮海工学院学报(自然科学版),2004,13(2):57-59.

[9]张恒.复合凝固剂组分对豆腐制品影响的研究[J].食品与发酵工业，2002(11)：21-24.

OptimizationofFermentationConditionsofBeanSupernatantbyOrthogonalExperiments

SUN Feng-ting, ZHANG Chen

(Department of Nutrition, School of Tourism and Culinary Science, Yangzhou University, Yangzhou 225127, China)

Use the bean supernatant in the production of Hu'nan-style leisure dried bean curd as main research material, use fermentation culture to determine the optimal fermentation time, fermentation temperature, seed liquid additive amount of bean supernatant. Through the discussion of single factor experiments, the L9(33) orthogonal experiments on the fermentation time, fermentation temperature, seed liquid additive amount are carried out. By detecting the total acid content (lactic acid) and pH, it can be concluded that the optimal levels of various factors are fermentation temperature of 37 ℃, seed liquid inoculation amount of 20% and culture time of 48 h; the pH of bean supernatant is 4.32, the acid yield is 18.26 mL/dL under the optimum process conditions.

Hu'nan-style leisure dried bean curd；fermentation；bean supernatant

TS201.5

A

10.3969/j.issn.1000-9973.2017.11.002

1000-9973(2017)11-0007-04

2017-05-20

孙丰婷(1992-)，女，硕士，研究方向：食品成分与营养。