于长生,别潇,李英强
(1.永城职业学院,河南 永城 476600;2.信阳学院,河南 信阳 464000)
辣椒是我国重要的经济作物之一,又被称为辣子、地胡椒等,原产于拉丁美洲,随后传入我国,被广泛栽培[1-2]。辣椒中富含维生素C、蛋白质、矿物质元素、氨基酸、生物碱等多种生物活性物质[3],具有消炎、杀菌、镇痛等多种生物功效[4]。
辣椒作为药食两用的经济作物,在我国资源非常丰富[5],栽培面积广,产量较高[6]。我国的辣椒产业已经成为农业经济中重要的一环,并且在世界辣椒产业中占有重要的地位[7]。随着辣椒种植面积的不断扩张,辣椒的深加工及其副产品生产和加工也逐渐得到重视[8]。目前,辣椒不仅作为调味品和蔬菜被食用,而且在工业食品、榨油和盆景等方面都被广泛应用[9]。
随着饮食健康知识的普及,消费者对食品的风味、营养价值和保健功能越来越重视[10]。通过发酵制作的食物具有独特风味和益生功效,深受消费者的喜爱[11-12]。
传统的发酵辣椒制品采用自然发酵的方式进行,主要集中在四川、贵州、陕西、湖南等地[13]。辣椒酱的自然发酵受发酵条件(温度、湿度和微生物种类)的影响,不能保证产品的安全和稳定[14]。本研究基于此,利用干辣椒作为原料,研究辣椒酱加工工艺,旨在为辣椒产业的发展奠定基础。
辣椒(朝天椒)、乳酸菌:购于当地市场;丙三醇(分析纯)、氢氧化钠(分析纯)、硝酸钠(分析纯)、碳酸钙(分析纯):昆明云腾善生物科技有限公司。
DK-98-LA恒温水浴锅 天津仪器有限公司;SW-CI-2FD超净工作台 苏州安泰空气技术有限公司;LRH-500CI恒温培养箱 上海科学仪器有限公司;PHS-3C精密pH计 上海精密科学仪器有限公司。
1.2.1 单因素试验
1.2.1.1 发酵温度对辣椒酱品质的影响
研究不同的发酵温度(25,30,35,40,45 ℃)对辣椒酱总酸含量和pH值的影响,控制其他变量,乳酸菌接种量为2%、发酵时间为4 d、食盐添加量为4%、蔗糖添加量为4%。
1.2.1.2 食盐添加量对辣椒酱品质的影响
研究不同的食盐添加量(2%、4%、6%、8%、10%)对辣椒酱总酸含量和pH值的影响,控制其他变量,发酵温度为35 ℃、乳酸菌接种量为2%、发酵时间为4 d、蔗糖添加量为4%。
1.2.1.3 蔗糖添加量对辣椒酱品质的影响
研究不同的蔗糖添加量(2%、4%、6%、8%、10%)对辣椒酱总酸含量和pH值的影响,控制其他变量,发酵温度为35 ℃、乳酸菌接种量为2%、食盐添加量为4%、发酵时间为4 d。
1.2.2 模糊矩阵的建立
为了使感官评价结果更加科学,利用模糊数学方法对辣椒酱进行感官评价,感官评价标准见表1。
表1 干辣椒酱感官评价标准
1.2.2.1 确定评价对象集
待测样品集合被称为评价对象集,设定评价对象集Xn=(X1,X2,X3……Xn)。
1.2.2.2 确定感官评价因素集
影响判断对象的指标被称为因素集,设定因素集U=(Z,γ,β),分别代表干辣椒酱的颜色、口感和香味[15]。
1.2.2.3 确定感官评价权重集
不同因素对辣椒酱的感官评价影响不同,设定权重为I=(I1,I2,I3),将辣椒酱的评价指标颜色、口感和香味(Z,γ,β)的权重确定为0.4,0.3,0.3,即I=(0.4,0.3,0.3)。
1.2.2.4 确定感官评价综合评分集和计算综合评分
根据感官评价分数,依次计算每个对象集的感官评分,即Yn=(Z×0.4+γ×0.3+β×0.3)。
邀请5名长时间从事感官评价的人员,对干辣椒酱进行感官评分,以辣椒酱的颜色、口感和香味作为指标,感官评价标准见表1。
通过单因素试验分析和研究,获得干辣椒酱制作的最佳加工工艺取值范围,以A(发酵温度)、B(食盐添加量)、C(蔗糖添加量)作为影响因素,感官评价分数作为指标,对加工工艺进行优化分析,正交试验因素水平表见表2。
表2 模糊数学正交试验因素水平表
2.1.1 发酵温度对辣椒酱品质的影响
在不同的发酵温度条件下,辣椒酱总酸(乳酸)含量的变化见图1。
图1 发酵温度对总酸含量的影响
随着发酵时间的增长,不同的发酵温度对辣椒酱中的总酸含量影响较大。在发酵前2 d,辣椒酱中的总酸含量快速增长。当发酵第3天时,辣椒酱中总酸含量增长的速度逐渐减缓。当发酵温度为35 ℃时,辣椒酱中总酸含量增长的速度最快,且当发酵第5天时,辣椒酱中的总酸含量最高,为35%。在相同的发酵时间下,当发酵温度为25~35 ℃时,辣椒酱中的总酸含量随着发酵温度的升高而增加;当发酵温度为35~45 ℃时,辣椒酱中的总酸含量随着发酵温度的升高而逐渐降低。这是由于发酵温度的升高影响了辣椒酱中的微生物活性,从而影响了辣椒酱中的总酸含量[16]。
发酵时间和发酵温度对辣椒酱pH值的影响见图2。
图2 发酵温度对pH值的影响
随着发酵时间的增长,辣椒酱中的酸度逐渐减小,pH值逐渐降低。当发酵时间小于1 d时,辣椒酱的pH值快速降低,当发酵时间大于1 d时,辣椒酱的pH值下降较为缓慢。这主要由两个因素造成:一方面,辣椒酱中的营养物质有限,微生物缺乏营养而造成产酸量减少;另一方面,由于过酸的环境影响了微生物的生长发育,导致产酸量减少。在相同的发酵时间下,当发酵温度低于35 ℃时,辣椒酱的pH值随着发酵温度的升高而逐渐增加;当发酵温度高于35 ℃时,辣椒酱的pH值随着发酵温度的升高而不再发生变化。
2.1.2 食盐添加量对辣椒酱品质的影响
由图3可知,不同的食盐添加量对辣椒酱中总酸含量的影响较为明显。在相同的发酵时间下,随着食盐添加量的增加,辣椒酱中的总酸含量逐渐降低。当食盐添加量为2%~6%时,辣椒酱中的微生物能够正常生长发育;当食盐添加量大于6%时,辣椒酱中的微生物生长发育已经完全受到了阻止,辣椒酱中的总酸含量不再增加。所以,食盐添加量为2%,发酵至第5天时,辣椒酱中的总酸含量最高,为32%。
图3 食盐添加量对总酸含量的影响
由图4可知,不同的食盐添加量对辣椒酱的pH值影响较为明显。当辣椒酱中的食盐添加量为2%~6%时,pH值随着发酵时间的延长而逐渐降低,且发酵至第5天时,添加2%~6%食盐的辣椒酱的pH值基本保持一致。当辣椒酱中的食盐添加量为8%~10%时,辣椒酱的pH值基本不发生改变,这是由于过高的盐含量抑制了辣椒酱中微生物的繁殖和增长。
图4 食盐添加量对pH值的影响
2.1.3 蔗糖添加量对辣椒酱品质的影响
由图5和图6可知,不同的蔗糖添加量对辣椒酱的总酸含量和pH值影响不明显。当发酵时间为0~1 d时,辣椒酱中的总酸含量快速增加,pH值快速降低[17]。之后随着发酵时间的增长,辣椒酱的总酸含量和pH值变化并不明显[18]。
图5 蔗糖添加量对总酸含量的影响
图6 蔗糖添加量对pH值的影响
由表3可知,虽然蔗糖添加量对辣椒酱的总酸含量和pH值影响不明显,但是对感官评价结果的影响较为明显。将单因素试验和感官评价结果相结合,获得的最佳辣椒酱制作工艺为发酵温度35 ℃,感官评分为83;食盐添加量6%,感官评分为82;蔗糖添加量4%,感官评分为84。
表3 单因素试验感官评价结果
采用模糊数学的方法,对影响干辣椒制作工艺的因素进行加权。不同的组合,获得的干辣椒酱感官评分不同,具体的感官评分结果见表4。
表4 干辣椒酱感官评价结果
由表4可知,不同的组合方式对干辣椒的感官评分结果存在一定程度的影响。经过计算,发现辣椒酱加工工艺组合A1B0C1为最佳加工工艺,即发酵温度为35 ℃,食盐添加量为3%,蔗糖添加量为4%。
辣椒酱主要以酸、辣、鲜和香为独特的风味,且促进食欲,有助消化,深受广大消费者的喜爱[19]。食盐添加量、蔗糖添加量和发酵温度是影响辣椒酱感官评分的重要因素。利用传统方法对辣椒酱进行感官评价时,会存在很多主观性,从而造成辣椒酱的感官评价结果存在争议[20]。模糊数学是一种研究模糊现象的评价方法,可以将模糊信息进行数值定量评价,使结果更加客观和科学。
本研究基于此,采用模糊数学的方法对辣椒酱进行感官评价,获得辣椒酱的最佳加工工艺,即辣椒酱的发酵温度为35 ℃,食盐添加量为3%,蔗糖添加量为4%,为辣椒产业的发展奠定了基础。