基于模糊数学和感官评分研究发酵型烤肉酱加工工艺

张肇弛,郭梦夏

(河南理工大学鹤壁工程技术学院,河南 鹤壁 458030)

传统的发酵酱采用自然发酵,酱中含有大量的微生物[1—2],菌种难以控制,容易滋生黄曲霉从而产生毒素[3],难以形成规模化生产[4]。而采用单一类型菌株发酵酱类产品,又会造成发酵酱风味单一[5—6]。一些研究结果表明,从传统酱中分离菌株,再按照一定的比例添加至调味酱中进行微生物发酵[7],能够维持酱类产品的传统风味,防止有害微生物在调味酱中生长,同时也使得酱中微生物能够更加充分地分解豆瓣酱中的蛋白质和淀粉[8-9],产生更多风味物质[10]。

我国最早的烤肉是将肉切成块状[11],用葱、姜、蒜和盐等调料对其进行浸泡,再进行烤制[12],之后烤肉发展为先将肉水煮5～10 min,再将肉捞出进行烤制[13]。一直以来,我国的烤肉技术不断发展和进步,烤肉酱的种类也不断增加。

为规范烤肉酱加工流程和工艺、降低传统加工工艺烤肉酱存在的基本风险,本试验通过采用单因素试验、正交试验和模糊数学法对发酵型烤肉酱的加工工艺进行研究和优化,旨在为我国发酵型烤肉的发展提供一定理论基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料与试剂

大豆、米曲霉、黑曲霉、食用盐、氢氧化钠、盐酸、丙三醇、葡萄糖、无水乙醇、苯酚等。

1.2 试验仪器

氨基酸分析仪、恒温水浴锅、紫外分光光度计、离心机、酸度计、分析天平、天平等。

1.3 试验方法

1.3.1 发酵型烤肉酱发酵工艺

1.3.1.1 工艺流程[14]

米曲霉/黑曲酶→和蚕豆充分混合→放入缸中发酵→添加一定量的盐分→保温发酵→晾晒→接种酵母菌→发酵。

1.3.1.2 操作要点

盐分添加:将水烧沸后添加一定浓度的食盐,并用盐度计对盐分含量进行测定,测定盐水中的盐含量为10%～15%。发酵:当盐分全部溶于烤肉酱之后,用两层纱布封好烤肉酱,每隔1 d对烤肉酱进行搅拌。接种酵母菌:对烤肉酱进行二次发酵,可以增加烤肉酱的香味,增加烤肉酱中的风味物质,同时缩短烤肉酱的发酵周期。

1.3.2 还原糖的测定[15]

还原糖的测定采用GB 5009.7-2016《食品安全国家标准 食品中还原糖的测定》(CN105572114)。

1.3.3 氨基酸态氮的测定[16]

氨基酸态氮的测定采用GB 5009.235—2016《食品安全国家标准 食品中氨基酸态氮的测定》。

1.3.4 单因素试验

根据参考文献[16-17]确定酱类食品发酵条件的大致范围,之后进行单因素试验,具体的单因素试验因素水平见表1。

表1 单因素试验条件设计Table 1 Design of single factor test conditions

当研究其中一个影响因素时,控制其他因素不变,研究其中一个变量因素对发酵型烤肉酱中还原糖和氨基酸态氮含量的影响。

1.3.5 正交试验

在单因素试验结果的基础上,对3个变量因素发酵时间、发酵温度和盐水浓度进行三因素三水平的正交试验,正交试验设计见表2,正交试验结果由模糊数学感官分析获得。

表2 发酵型烤肉酱正交试验设计表Table 2 Orthogonal test design of fermented barbecue sauce

1.3.6 模糊数学分析

邀请10名感官人员进行感官评价,对9份样品的颜色、口感、形态和风味进行评分。

2 结果和讨论

2.1 单因素试验

2.1.1 不同发酵时间对发酵型烤肉酱还原糖和氨基酸态氮含量的影响

由图1可知,随着发酵时间的增加,烤肉酱中的还原糖和氨基酸态氮含量都呈现增加的趋势,烤肉酱中含有丰富的蛋白酶和糖化酶,两种酶能够不断地分解烤肉酱中的淀粉和蛋白质,将其分解成一些氨基酸和还原糖等小分子,当发酵时间为25 d时,烤肉酱中的还原糖含量和氨基酸态氮含量基本处于稳定状态,此时烤肉酱中的氨基酸态氮含量为1.1%,还原糖的含量为15%。说明烤肉酱的发酵时间在0～25 d内是还原糖和氨基酸态氮主要的生成期,之后随着发酵时间的逐渐增加,烤肉酱中的还原糖和氨基酸态氮含量变化不明显,所以发酵时间的单因素试验最佳条件为25 d。

图1 不同发酵时间对发酵型烤肉酱还原糖和氨基酸态氮含量的影响Fig.1 Effects of different fermentation time on the content of reducing sugar and amino acid nitrogen in fermented barbecue sauce

2.1.2 不同发酵温度对发酵型烤肉酱还原糖和氨基酸态氮含量的影响

发酵温度是烤肉酱发酵的一个至关重要的因素,若发酵温度过低,则需要大量的时间来发酵烤肉酱,从而增加时间成本;若发酵温度过高,则会导致烤肉酱中的酶活性降低或者丧失,烤肉酱中还原糖和氨基酸态氮积累的量减少。由图2可知,烤肉酱中的还原糖和氨基酸态氮含量呈现先升高后降低的趋势;当发酵温度为45 ℃时,烤肉酱中的还原糖含量为15%,氨基酸态氮含量为1.2%,还原糖和氨基酸态氮含量达到最高值;随着发酵温度的持续增加,烤肉酱中的还原糖和氨基酸态氮含量开始呈现下降趋势,而氨基酸态氮含量下降的速度明显快于还原糖含量下降的速度,说明糖化酶的耐热性高于蛋白酶的耐热性。此外,发酵温度过高,也会导致烤肉酱失水严重,从而变硬[18-19]。在实际生产环境中,根据生产的具体情况对温度进行调整,在该单因素试验中,最佳发酵温度为45 ℃。

图2 不同发酵温度对发酵型烤肉酱还原糖和氨基酸态氮含量的影响Fig.2 Effects of different fermentation temperatures on the content of reducing sugar and amino acid nitrogen in fermented barbecue sauce

2.1.3 不同盐水浓度对发酵型烤肉酱还原糖和氨基酸态氮含量的影响

由图3可知,随着盐水浓度不断增加,烤肉酱中的还原糖和氨基酸态氮含量呈现先升高后降低的趋势。当发酵型烤肉酱中的盐水浓度低于14%时,发酵型烤肉酱中的还原糖和氨基酸态氮含量呈现逐渐增加的趋势;当盐水浓度为14%时,烤肉酱中的还原糖含量为15%,氨基酸态氮含量为1.2%,还原糖和氨基酸态氮含量均达到最高。随着盐水浓度的持续增加,烤肉酱中的还原糖和氨基酸态氮含量均呈现下降趋势,这说明过量的盐水浓度会影响烤肉酱中的酶活性。适量的盐水浓度能够提高烤肉酱中的还原糖和氨基酸态氮含量,同时也能提高烤肉酱的风味[18]。所以不同盐水浓度对还原糖和氨基酸态氮含量影响的单因素试验结果表明14%的盐水浓度为最佳发酵型烤肉酱添加条件。

图3 不同盐水浓度对发酵型烤肉酱还原糖和氨基酸态氮含量的影响Fig.3 Effects of different brine concentrations on the content of reducing sugar and amino acid nitrogen in fermented barbecue sauce

2.2 模糊数学及感官评价结果分析

通过10名感官评价人员对发酵型烤肉酱进行感官评分,感官评分结果见表3。

表3 烤肉酱感官评分统计Table 3 Statistics of sensory scores of barbecue sauce

模糊数学矩阵如下:

通过感官评价人员对烤肉酱中的颜色、口感、形态和风味进行感官评分,根据产品的特性,给出各个特性的权重比,即颜色(30%)、口感(20%)、形态(20%)和风味(30%),权重集X=(0.3,0.2,0.2,0.3),根据比例对每组烤肉酱进行计算。

即Y1=X×R1=(0.3,0.2,0.2,0.3)×R1=(0.27,0.24,0.18,0.2)。

根据上述公式,获得其余8组(Y2～Y9)比例集:

Y2=(0.54,0.22,0.16,0.06);

Y3=(0.54,0.28,0.1,0.06);

Y4=(0.57,0.24,0.12,0.06);

Y5=(0.54,0.28,0.1,0.06);

Y6=(0.48,0.26,0.14,0.08);

Y7=(0.48,0.3,0.1,0.08);

Y8=(0.51,0.2,0.18,0.08);

Y9=(0.54,0.18,0.14,0.12)。

设定等级优、良、中、差的评分为B(90,70,60,50),将其带入公式T1=Y1×B,获得模糊数学的感官评分:T1=61.9,T2=76.6,T3=77.2,T4=78.3,T5=77.2,T6=73.8,T7=74.2,T8=74.7和T9=75.6。

2.3 正交试验优化发酵型烤肉酱加工工艺

将上面的9组试验结果(Y1～Y9)进行正交试验结果分析,同时对每组中的还原糖和氨基酸态氮含量进行测定,结果见表4。

表4 烤肉酱发酵工艺正交试验表Table 4 Orthogonal test table of fermentation technology of barbecue sauce

由表4和表5可知,对发酵型烤肉酱影响最明显的是发酵时间,之后是盐水浓度,影响最小的是发酵温度,3个影响因子的显著性(见表5)均小于0.05,均具有显著性影响,其中B(发酵温度)的显著性为0.004,小于0.01,对烤肉酱加工工艺的影响极显著。从正交试验结果分析,最佳的发酵型烤肉酱加工工艺条件为发酵时间25 d、发酵温度40 ℃和盐水浓度16%,此时发酵型烤肉酱的感官评分为78.3分。

表5 响应面试验方差分析表Table 5 Variance analysis of response surface test

3 小结

发酵型酱类产品的风味品质与微生物密切相关,不同的微生物其代谢产物也存在一定程度的差异,导致发酵型烤肉酱中的挥发性成分存在差异,微生物代谢产物为酸类和醇类物质,这些物质能够形成酱香成分,增强烤肉酱的鲜味和香味。

本研究采用单因素试验、正交试验和模糊数学法对发酵型烤肉酱加工工艺进行研究和优化,研究结果表明,发酵型烤肉酱的最佳加工工艺为发酵时间25 d、发酵温度40 ℃和盐水浓度为16%,此时发酵型烤肉酱的感官评分为78.3分。