响应面法优化潼川毛霉型豆豉脱盐工艺及风味分析

张鹭艳 刘丹灵 黄思宇 邹强

DOI：10.3969/j.issn.1000-9973.2024.05.016

引文格式：張鹭艳，刘丹灵，黄思宇，等.响应面法优化潼川毛霉型豆豉脱盐工艺及风味分析[J].中国调味品，2024，49（5）：97-105.

ZHANG L Y， LIU D L， HUANG S Y， et al. Optimization of desalination process of Tongchuan Mucor-type Douchi by response surface methodology and analysis of its flavor[J].China Condiment，2024，49（5）：97-105.

摘要：为降低潼川毛霉型豆豉的含盐量，采用透析袋辅助超声波并添加海藻糖为脱盐辅助剂的脱盐方法对潼川毛霉型豆豉（含盐量13.40%）进行脱盐，在单因素试验的基础上，以含盐量和感官评分为响应值优化脱盐工艺并进行质构与风味物质分析。结果表明，当超声时间为59.89 min、超声功率为168.35 W、超声温度为30.35 ℃、脱盐辅助剂添加量为0.39%时，豆豉脱盐后感官评分为86.12分，含盐量为4.12%，脱盐效果显著，且此条件下脱盐的豆豉颗粒完整，色泽呈褐黄色，具有潼川豆豉特有的酱香味且咸淡适口。质构结果表明，脱盐后的豆豉仅黏附性降低（P<0.05），其余指标没有显著性变化（P>0.05）。豆豉脱盐后甜香风味有所增加，脱盐减弱了豆豉中亚油酸乙酯、乙酸和3-甲基丁酸带来的不良酸涩风味，而亚麻酸乙酯和油酸乙酯的特征风味有所损失。

关键词：潼川毛霉型豆豉；脱盐工艺；响应面法；挥发性风味物质

中图分类号：TS214.9      文献标志码：A      文章编号：1000-9973（2024）05-0097-09

Optimization of Desalination Process of Tongchuan Mucor-Type Douchi

by Response Surface Methodology and Analysis of Its Flavor

ZHANG Lu-yan， LIU Dan-ling， HUANG Si-yu， ZOU Qiang*

（College of Food and Biological Engineering， Chengdu University， Chengdu 610106， China）

Abstract： In order to reduce the salt content in Tongchuan Mucor-type Douchi， a desalination method using dialysis bag assisted ultrasound and adding trehalose as the desalination auxiliary agent is used to desalinate Tongchuan Mucor-type Douchi （salt content of 13.40%）. On the basis of single factor test， the desalination process is optimized with salt content and sensory score as the response values， and the texture and flavor substances are analyzed. The results show that when the ultrasonic time is 59.89 min， the ultrasonic power is 168.35 W， the ultrasonic temperature is 30.35 ℃ and the addition amount of desalination auxiliary agent is 0.39%， the sensory score of Douchi after desalination is 86.12 points， the salt content is 4.12%， and the desalination effect is significant. Moreover， the Douchi desalinated under such conditions has intact particles， brown and yellow color， a unique sauce flavor of Tongchuan Douchi， and appropriate saltiness. The texture results show that after desalination， only the adhesion of Douchi decreases （P<0.05）， and the other indexes don't change significantly （P>0.05）. After desalination， the sweet and fragrant flavors of Douchi increase， the adverse sour and astringent flavors caused by ethyl linoleate， acetic acid and 3-methylbutyric acid in Douchi weaken， and the characteristic flavors of ethyl linolenate and ethyl oleate are lost.

Key words： Tongchuan Mucor-type Douchi; desalination process; response surface methodology; volatile flavor substances

收稿日期：2023-09-13

基金项目：四川省科技成果转移转化示范项目（2022ZHCG0072）；四川省重点研发项目（2022YFN0050）

作者简介：张鹭艳（1995—），女，硕士，研究方向：食品加工。

*通信作者：邹强（1982—），男，副教授，博士，研究方向：食品加工。

豆豉是我国传统发酵豆制品调味料，古称“幽菽”或“嗜”，距今已有3 000多年的历史[1]。豆豉种类众多，其中毛霉型豆豉在微生物与酶的作用下，能够在保留大豆中绝大部分营养物质的同时，生成抗氧化活性物质[2]，或者是新的活性物质，如大豆抗氧化肽、大豆异黄酮、γ-亚麻酸等，具有抗氧化、抗癌、预防心血管疾病等生理功能[3-4]。豆豉作为高盐发酵豆类制品，由于其味道过咸，目前多用作调味品，应用面窄，大大限制了其发展。

目前对高盐食品脱盐的研究主要集中于对脱盐方法[5-10]、工艺优化及脱盐辅助剂[11-15]的使用上。也有学者采用脱盐技术与溶剂脱盐相结合的方法，如Kim等[16]使用超声辅助法和溶剂洗涤法对肉类进行有效脱盐。超声波辅助脱盐法操作简单、成本低、效率高。由于海藻糖对蛋白质的抗逆保护作用[17]，且能抑制脂肪酸败、抗冻保湿等[18]，在食品脱盐中应用广泛。脱盐过程中常出现风味与营养物质的损失、形态与色泽的改变、食品口感和口味的缺失等问题。因此，本试验采用多种方法相结合的方式，利用膜分离技术[19]，在超声波辅助作用下以海藻糖为脱盐辅助剂对潼川豆豉进行脱盐，利用半透膜透析袋的选择透过性与保护作用，将豆豉脱盐到一定程度时尽可能保留豆豉风味及保持其形态完整。本文探索了新型豆豉脱盐工艺，以期打破咸豆豉只能作为调味品这一局限，为后续开发低盐、高营养、高保健价值的现代毛霉型豆豉食品打下基础。

1  材料与方法

1.1  试验材料与设备

潼川豆豉（毛霉型）：四川省三台县潼川农产品开发有限责任公司；海藻糖：德州汇洋生物科技有限公司；MW2000半透膜透析袋：美国Viskase公司；硝酸银溶液（0.1 mol/L）、氢氧化钠（分析纯）、铬酸钾指示剂、甲醛（36%～38%）：成都化夏化学试剂有限公司。

PHS-3E pH计  上海佑科仪器仪表有限公司；FA1004电子天平  上海析牛菜伯仪器有限公司；FS-2000T超声波处理器  上海生析超声仪器有限公司；WK-150A 超微粉碎机  潍坊市北方制药设备制造有限公司；HP6890/5975C气相色谱-质谱联用仪  美国安捷伦公司；MASS-M01手动固相微萃取装置  上海新拓分析仪器科技有限公司；TA-XT Plus质构仪  英国 Stable Micro Systems公司。

1.2  试验方法

1.2.1  样品处理

脱盐溶剂的配制：分别称取2，4，6，8，10 g海藻糖于烧杯中加水溶解，充分搅拌后于容量瓶中定容至1 000 mL，配制成0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%的海藻糖脱盐溶剂。

取豆豉10 g，放入内装1/10脱盐溶剂的透析袋内，采用封口夹封闭后置于150 mL烧杯中，倒入余下的9/10脱盐溶剂，使豆豉和浸泡液的比例为1∶10 （g/mL），在不同试验条件下進行脱盐。豆豉固体研磨后用于测定含盐量。

1.2.2  单因素试验

固定超声温度20 ℃、超声功率120 W、脱盐辅助剂添加量0.2%，探究不同超声时间0（空白），20，40，60，80，100 min下的脱盐效果。

固定超声时间40 min、超声功率120 W、脱盐辅助剂添加量0.2%，探究不同超声温度0（空白），10，20，30，40，50 ℃下的脱盐效果。

固定超声时间40 min、超声温度20 ℃、脱盐辅助剂添加量0.2%，探究不同超声功率0（空白），60，120，180，240，300 W下的脱盐效果。

固定超声时间40 min、超声温度20 ℃、超声功率120 W，探究不同脱盐辅助剂添加量0%（空白）、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%下的脱盐效果。

1.2.3  脱盐工艺流程

配制脱盐溶剂

↓

豆豉（含盐量13.4%）→称量→按料液比装袋→超声条件设定→超声脱盐→样品处理→指标测定。

1.2.4  感官评定

根据GB/T 16291.1—2012《感官分析 选拔、培训与管理评价员一般导则 第1部分：优选评价员》要求组建感官评价小组，对样品的色泽、形态、滋味、香气指标进行打分，满分为100分，每次品鉴前均用温水漱口。评定标准见表1，结果取平均值。

1.2.5  测定指标与方法

1.2.5.1  含盐量测定

采用硝酸银直接滴定法[20]。

1.2.5.2  豆豉风味物质GC-MS测定

参照邵良伟等[21]的试验方法并进行一定修改。对总离子流图中的各峰经质谱计算机数据系统检索及核对Wiley 275、NIST 2017 和NIST 2020标准质谱图，釆用峰面积归一化法定量，确定各挥发性组分的相对含量。

1.2.5.3  質构测定

测试参数：选用P/20探头，测前速度为1.00 mm/s，测试速度为5.00 mm/s，测后速度为5.00 mm/s，应变为50.00%，触发力为5.00 g。每组选取10个大小一致、颗粒完整的豆豉作为样品。

1.2.6  单因素试验优化脱盐工艺

考察超声时间、超声功率、超声温度、脱盐辅助剂添加量对豆豉脱盐效果的影响，单因素试验因素及水平见表2。

1.2.7  脱盐工艺条件响应面优化方法

在单因素试验结果的基础上，以超声时间、超声功率、超声温度、脱盐辅助剂添加量为影响因素，以含盐量和感官评分为响应值，采用Box-Behnken方法优化脱盐工艺，响应面试验因素水平见表3。

1.2.8  数据处理

采用Design-Expert 12 软件进行响应面试验数据分析，使用SPSS 26和 Origin 2018进行数据处理、作图和分析。

2  结果与讨论

2.1  单因素试验结果与分析

2.1.1  超声时间对潼川豆豉脱盐效果的影响

由图1可知，随着超声时间的延长，豆豉的含盐量呈下降趋势，当超声时间为0～40 min时，含盐量由13.40%降至6.71%，脱盐效果十分显著；超声时间超过40 min后，随着超声时间的延长，豆豉的含盐量变化逐渐变小。这是因为脱盐初期透析袋的内外盐度差较大，离子交换速度较快[6]。而感官评分随着超声时间的延长先迅速上升后下降，当超声时间为60 min时，感官评分达到最高，为89分，此时豆豉的咸度适中，口感较好，当超声时间超过60 min后，感官评分先显著下降后平稳下降，这是由于随着超声时间的延长，豆豉中风味物质流失，超声时间从60 min增至100 min时，感官评分由最高的89分降至81分。因此，选择超声时间的水平范围为40～80 min。

2.1.2  超声温度对潼川豆豉脱盐效果的影响

由图2可知，随着超声温度的升高，豆豉的含盐量呈逐渐下降趋势。当超声温度由0 ℃升高至30 ℃时，含盐量由13.40%迅速下降至6.64%。当超声温度超过 30 ℃时，含盐量的下降趋势趋于平缓，这是由于随着超声温度逐渐升高，豆豉的渗透性增加，使脱盐溶液浓度和溶质浓度基本达到一致。感官评分随着超声温度的升高先逐渐升高，当超声温度为 30 ℃时，咸度适中，口感最佳，感官评分达到最高，为 88.24分，之后感官评分逐渐下降，可能是随着超声温度的继续升高，豆豉脱盐过度或高温影响了豆豉的质构，使豆豉的口感变差。因此，选择超声温度的水平范围为20～40 ℃。

2.1.3  超声功率对潼川豆豉脱盐效果的影响。

由图3可知，随着超声功率的增大，豆豉的含盐量逐渐下降。当超声功率由0 W增加至60 W时，含盐量由13.40%迅速下降至7.14%。当超声功率超过60 W后，含盐量变化趋于平缓，超声功率对豆豉脱盐效果的影响显著。而感官评分随着超声功率的增加先逐渐升高，当超声功率为180 W时，感官评分达到最高，为88.33分，之后感官评分迅速下降，可能是超声功率升高使豆豉脱盐过度或影响了豆豉的质构，使豆豉的风味和口感变差。因此，选择超声功率的水平范围为120～240 W。

2.1.4  脱盐辅助剂添加量对潼川豆豉脱盐效果的影响

由图4可知，随着脱盐辅助剂添加量的增加，豆豉的含盐量呈下降趋势。当脱盐辅助剂添加量由0增加至0.2%时，含盐量由13.40%迅速下降至7.51%。当脱盐辅助剂添加量在0.2%～0.6%范围内时，含盐量下降较快，当脱盐辅助剂添加量超过0.6%后含盐量变化趋于平缓。感官评分随着脱盐辅助剂添加量的增加先逐渐升高，当脱盐辅助剂添加量为0.4%时，感官评分达到最高，为86.33分，之后感官评分下降。虽然海藻糖的甜度只有蔗糖的45%[22]，但脱盐辅助剂添加量的增大仍有可能在一定程度上影响豆豉的风味。因此，选择脱盐辅助剂添加量的水平范围为0.2%～0.6%。

2.2  响应面试验结果与分析

2.2.1  响应面试验结果与模型建立

响应面试验设计与结果见表4，含盐量的方差分析见表5，感官评分的方差分析见表6。

经回归拟合后，试验因素对响应值含盐量（Y1）、感官评分（Y2）的影响可用以下方程表示：

Y1=4.13－0.594 8A－0.884 5B－0.235 1C－0.546 7D+0.466AB－0.156 5AC－0.052 8AD－0.721BC+0.338 5BD+0.164 8CD+0.721A2+1.55B2+0.522 7C2+0.357 8D2。

Y2=86.14－1.51A－1.31B－0.45C－1.88D－0.96AB+1.88AC－0.42AD－0.53BC－0.24BD+0.46CD－4.16A2－2.26B2－2.34C2－3.22D2。

由表 5 可知，以含盐量为响应值拟合的模型极显著（P＜0.000 1），失拟项不显著（P=0.880 9＞0.05），R2=0.989 8，RAdj2=0.979 6，说明该模型有较好的拟合度，得到的回归方程能较好地反映含盐量与各因素之间的关系。回归模型的A、B、C、D、AB、BC、BD、A2、B2、C2、D2对豆豉含盐量的影响达到极显著水平（P＜0.01）。由F值可知，各因素对豆豉含盐量的影响主次顺序为超声功率（B）>超声时间（A）>脱盐辅助剂添加量（D）>超声温度（C）。

由表 6 可知，以感官评分为响应值拟合的模型极显著（P＜0.000 1），失拟项不显著（P=0.850 9＞0.05），R2=0.976 2，RAdj2=0.952 1，说明该模型有较好的拟合度，得到的回归方程能较好地反映感官评分与各因素之间的关系。回归模型的A、B、D、AC、A2 、B2 、C2 、D2对豆豉感官评分的影响达到极显著水平（P＜0.01），C、AB对其影响显著（P＜0.05）。由F值可知，各因素对豆豉感官评分的影响主次顺序为脱盐辅助剂添加量（D）>超声时间（A）>超声功率（B）>超声温度（C）。

2.2.2  各因素交互作用響应面分析

各因素交互作用对潼川毛霉型豆豉脱盐后含盐量和感官评分的响应面曲面图见图5和图6。

以含盐量和感官评分为试验指标，分析得出响应面法优化潼川豆豉脱盐的最佳工艺条件为超声时间59.89 min、超声功率168.35 W、超声温度30.35 ℃、脱盐辅助剂添加量0.39%，此时感官评分为86.12分，含盐量为4.12%。与未脱盐的潼川豆豉相比，含盐量由13.40%降低至4.12%，脱盐效果显著，且在此条件下脱盐后的潼川豆豉颗粒完整，色泽呈褐黄色，具有潼川毛霉型豆豉特有的酱香味且咸淡适口。

2.2.3  验证试验

为了检验响应面试验结果的可靠性，在上述分析求得的最佳条件下进行脱盐效果的验证，为了操作方便，将试验条件调整为超声时间60 min、超声功率168 W、超声温度30 ℃、脱盐辅助剂添加量0.4%，经过3组平行试验，实际测得含盐量为3.98%，感官评分为86.10分，与预测值相近，可见试验优化得到的技术参数是稳定可靠的。

2.3  脱盐豆豉质构分析

质构是衡量豆豉脱盐效果的重要指标，决定了脱盐后豆豉的口感。测定经响应面优化脱盐后的豆豉（A）与原样品（B）的质构，结果见表7。

由表7可知，响应面优化脱盐降低了豆豉的黏附性（P<0.05），但脱盐前后的豆豉在硬度、弹性、黏聚性和咀嚼性上差异不显著（P>0.05），综合来看，响应面优化脱盐对豆豉的质构影响不大。

2.4  脱盐豆豉风味成分分析

对响应面优化脱盐后的豆豉（A）与原样品（B）采用GC-MS进行挥发性风味物质检测，挥发性风味物质的相对含量见表8，各组中各类挥发性化合物含量见图7。

由表8可知，A组（响应面优化脱盐处理组）共检出89种挥发性化合物，其中酯类24种、醛类16种、酮类13种、醇类9种、酸类4种、吡嗪类7种、呋喃类7种、其他化合物9种。B组（原样品）共检出71种挥发性化合物，其中酯类17种、醛类13种、酮类10种、醇类8种、酸类4种、吡嗪类6种、呋喃类4种、其他化合物9种。A组样品总挥发性化合物相对含量为87.720%，B组为90.644%。由图7可知，A组和B组豆豉中各类主体香气物质种类基本接近，且酯类、醛类、醇类、酸类是构成豆豉特殊香味的主要物质，其中酯类物质最多，醛类物质次之，再次为醇类物质 [23-24]，这与邹强等[25]研究得出的结果一致。虽然A组检测出的风味物质种类比B组多，但在主要风味物质中B组的酯类、醇类、酸类挥发性化合物的相对含量高于A组，A组的醛类挥发性化合物的相对含量高于B组。

由表8可知，酯类物质中，A组较B组增加了7种酯类物质，主要体现在2-甲基丁酸乙酯、乙酸乙酯、3-甲基丁酸乙酯上，两组共有物质中苯甲酸乙酯、苯乙酸乙酯的相对含量增加，但亚油酸乙酯、亚麻酸乙酯、油酸乙酯3种风味物质的相对含量减少。2-甲基丁酸乙酯具有果甜味，亚麻酸乙酯具有奶甜、烤香风味，而亚油酸乙酯具有脂肪酸臭味[26]，乙酸乙酯赋予毛霉型豆豉果香气息[27]，苯甲酸乙酯稍有水果气味[28]，苯乙酸乙酯具有浓烈而甜的蜂蜜香气[29]，油酸乙酯具有可可香味[30]。A组醇类物质减少主要体现在乙醇上，A组乙醇的相对含量为3.756%，B组为6.192%，乙醇本身几乎无味，但会增加毛霉型豆豉的刺激感和浓郁度[31]。A组酸类物质减少主要体现在乙酸和3-甲基丁酸上，由于乙酸易挥发，且具有强刺激性气味，不视为豆豉的呈香物质[32]，且其浓度适中时显酸味[31]，而3-甲基丁酸具有酸臭味[26]。醛类物质的区别主要体现在2-甲基丁醛、3-甲基丁醛、苯甲醛、苯乙醛上，A组中这4种醛类物质相对含量均高于B组。2-甲基丁醛和3-甲基丁醛会产生坚果风味，且3-甲基丁醛对坚果风味的贡献最大[33]。苯甲醛具有苦杏仁味，苯乙醛具有类似风信子的香气，稀释后具有水果的甜香气[29]。总的来说，响应面优化脱盐后的豆豉果甜香特征风味化合物有所增加，这可能是由于海藻糖的矫味作用[22]丰富了豆豉的果甜香味，同时脱盐减弱了亚油酸乙酯、乙酸和3-甲基丁酸带来的不良风味，而亚麻酸乙酯和油酸乙酯的特征风味有所损失。

3  结论

通过单因素试验和响应面试验对潼川豆豉的脱盐工艺进行研究，结合实际试验操作，确定了潼川豆豉最佳脱盐工艺条件为超声时间59.89 min、超声功率168.35 W、超声温度30.35 ℃、脱盐辅助剂添加量0.39%。在此条件下，潼川豆豉的含盐量为4.12%，感官评分为86.12分，且脱盐后的潼川豆豉颗粒完整，色泽呈褐黄色，具有潼川豆豉特有的酱香味且咸淡适口。质构分析表明，响应面优化脱盐降低了豆豉的黏附性（P<0.05），但脱盐前后的豆豉在硬度、弹性、黏聚性和咀嚼性上差异不显著（P>0.05），说明响应面优化脱盐对豆豉的质构影响不大。对脱盐前后豆豉中的挥发性风味物质进行检测，结果表明A组检测出的风味物质种类比B组多，但在主要风味物质中B组的酯类、醇类、酸类挥发性化合物相对含量高于A组，A组的醛类挥发性化合物相对含量高于B组。总的来说，响应面试验最优条件下A组豆豉样品果甜香特征风味化合物有所增加，脱盐减弱了豆豉中亚油酸乙酯、乙酸和3-甲基丁酸带来的不良酸涩风味，而在亚麻酸乙酯和油酸乙酯的特征风味上有所损失。

在超声波辅助作用下以海藻糖为脱盐辅助剂结合半透膜透析袋对潼川豆豉脱盐，能很好地达到脱盐效果，且添加海藻糖为脱盐辅助剂对豆豉风味无很大不良影响，后续可继续探究该方法对豆豉脱盐过程中营养物质的影响及脱盐后溶剂的利用价值。

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