基于模糊数学对低盐荞麦豆酱加工工艺优化及其品质的测定

时书音 王书勋 常亮

DOI：10.3969/j.issn.1000-9973.2024.05.023

引文格式：时书音，王书勋，常亮.基于模糊数学对低盐荞麦豆酱加工工艺优化及其品质的测定[J].中国调味品，2024，49（5）：137-141.

SHI S Y， WANG S X， CHANG L.Optimization of processing technology and determination of quality of low-salt buckwheat soybean paste based on fuzzy mathematics[J].China Condiment，2024，49（5）：137-141.

摘要：随着人们健康意识的提高和对传统食品的追求，低盐荞麦豆酱作为一种健康、营养丰富的调味品，具有广阔的市场潜力。然而低盐荞麦豆酱加工工艺目前尚处于起步研究阶段，该研究通过模糊数学法对低盐荞麦豆酱加工工艺进行研究，结果表明，低盐荞麦豆酱的最佳加工工艺为发酵时间55 d、发酵温度35 ℃、食盐添加量8%和苦荞粉添加量30%。此外，利用高效液相色谱法对低盐荞麦豆酱中的香气成分进行分析，发现低盐荞麦豆酱中含量最高的香气化合物为酯类，含量最低的香气化合物为醛类和酮类。

关键词：荞麦豆酱；加工工艺；香气成分；模糊数学

中图分类号：TS264.24      文献标志码：A      文章编号：1000-9973（2024）05-0137-05

Optimization of Processing Technology and Determination of Quality of

Low-Salt Buckwheat Soybean Paste Based on Fuzzy Mathematics

SHI Shu-yin1， WANG Shu-xun1， CHANG Liang2

（1.Henan Geology Mineral College， Zhengzhou 451464， China; 2.School of Food Science

and Engineering， Zhengzhou University， Zhengzhou 450001， China）

Abstract： With the improvement of people's health awareness and the pursuit of traditional food， low-salt buckwheat soybean paste， as a healthy and nutritious condiment， has a broad market potential. However， the processing technology of low-salt buckwheat soybean paste is still in the initial research stage. In this study， the processing technology of low-salt buckwheat soybean paste is studied by fuzzy mathematics. The results show that the optimal processing technology of low-salt buckwheat soybean paste is fermentation time of 55 d， fermentation temperature of 35 ℃， salt addition amount of 8% and tartary buckwheat flour addition amount of 30%. In addition， the aroma components in low-salt buckwheat soybean paste are analyzed by high performance liquid chromatography， and it is found that the aroma compound with the highest content in low-salt buckwheat soybean paste are esters， and the aroma compound with the lowest content are aldehydes and ketones.

Key words： buckwheat soybean paste; processing technology; aroma components; fuzzy mathematics

收稿日期：2023-11-16

基金項目：2022年河南省科技厅基金项目（20220319-SP-32D）

作者简介：时书音（1986—），女，讲师，硕士，研究方向：食品数据分析。

随着人们对健康和营养的关注度增加，荞麦豆酱作为一种富含蛋白质、微量元素的调味食品，越来越受到消费者的喜爱[1]。同时，豆酱在中国传统菜肴中的重要地位促进了市场需求的增长[2]，也推动了豆酱产量的增加，目前我国豆酱的产量已经达到了较高的水平[3-4]。此外，随着我国对外贸易的不断发展，豆酱也成为了我国出口的调味品之一[5]。越来越多的国家和地区开始了解和接受我国的豆酱，出口市场的扩大也对豆酱的产量提出了更高的要求[6]。

在大豆种植方面，政府的支持政策和农业技术的不断提升使得大豆产量稳步增长。农民通过采用高产优质品种和科学种植管理技术，大大提高了大豆的产量和品质[7]。政府还加强了对大豆种植的补贴和扶持，鼓励农民增加大豆种植面积。在加工技术和设备方面，豆酱生产企业不断引进先进的生产工艺和设备，提高了生产效率和产品质量[8]。传统的手工制作方式逐渐被机械化和自动化的生产线所取代，大大提高了豆酱的产能。同时，豆酱生产企业还注重产品的研发创新，推出了更多种类和口味的豆酱产品，以满足不同消费者的需求[9-10]。

盐在传统荞麦豆酱中起到调味和保鲜的作用，降低盐含量会对荞麦豆酱的品质产生一定的影响[11]。因此，研究者致力于寻找替代盐的成分，如氨基酸、食醋、酵母提取物等，以提高低盐荞麦豆酱的风味和品质。通过发酵可以增强产品的风味和营养价值[12]。

低盐荞麦豆酱加工工艺的研究尚处于初级阶段，但已经取得了一些进展，进一步研究和优化低盐荞麦豆酱的加工工艺有助于推动健康饮食，拓展市场需求，提升产品的品质和口感，同时能够推动农产品加工升级，满足消费者对健康食品的需求。

1  材料与方法

1.1  试验材料与试剂

黄豆、苦荞麦、食盐、氢氧化钠、95%乙醇、邻苯二甲酸氢钾、米曲霉和黑曲霉。

1.2  试验仪器

生化培养箱、高速粉碎机、电子天平、恒温水浴锅、干燥箱、磁力搅拌器、标准净化工作台和恒温振荡器。

1.3  试验方法

1.3.1  荞麦豆酱加工工艺流程

苦荞麦→脱壳、炒制→粉碎成荞麦粉→黄豆浸泡、蒸煮→将荞麦粉和黄豆混合→制曲→接种发酵→荞麦豆酱成品。

1.3.2  操作要点

1.3.2.1  黄豆的处理

选取颗粒饱满的黄豆，用3倍体积的清水对黄豆进行浸泡，清洗干净后用水蒸煮1 h，用手搓成无生心的黄豆，摊开，将表面的水分晾干备用。

1.3.2.2  苦荞麦的处理

将苦荞麦去杂后装入干净布袋中，清洗干净，用小火烘干成黄褐色，粉碎后备用。

1.3.2.3  制曲

将苦荞粉与菌种混合后置于35 ℃恒温培养箱中培养24 h，期间每隔6 h翻曲一次。

1.3.2.4  发酵

将黄豆酱与盐水混合均匀，装瓶后控温进行发酵，制成荞麦豆酱。

1.3.3  低盐荞麦豆酱发酵工艺优化的单因素试验

以发酵时间、发酵温度、食盐添加量和苦荞粉添加量为4个影响因素进行单因素试验，分别研究不同发酵时间（40，45，50，55，60，65，70 d）、不同发酵温度（25，30，35，40，45，50，55 ℃）、不同食盐添加量（2%、4%、6%、8%、10%、12%、14%）和不同苦荞粉添加量（5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%）对低盐荞麦豆酱感官评分的影响。

1.3.4  低盐荞麦豆酱发酵工艺优化正交试验

根据单因素试验结果，以A（发酵时间）、B（苦荞粉添加量）、C（发酵温度）和D（食盐添加量）为变量因子，低盐荞麦豆酱的感官评分为指标，进行正交试验，正交试验因素水平设计见表1。

1.3.5  低盐荞麦豆酱感官评分

邀请10位具有感官评分经验的人员对低盐荞麦豆酱进行感官评分，从低盐荞麦豆酱的颜色、香味、味道和形态结构4个方面对其进行感官评分，感官评分指标见表2。

1.3.6  模糊数学模型的建立

设定荞麦豆酱的感官评分集S（S1，S2，S3，S4），分别表示颜色、香味、味道和形态结构，评分集Z（Z1，Z2，Z3，Z4），分别表示优（90分）、良（80分）、中（70分）和差（60分）；权重集A（A1，A2，A3，A4）=（0.3，0.3，0.2，0.2）。建立模糊数学评价体系，模糊数学综合评价结果为Wi=Yi×Z。

1.3.7  低盐荞麦豆酱香气成分的测定

利用气相色谱-质谱法对低盐荞麦豆酱香气成分进行分析。

2  结果和讨论

2.1  单因素试验

2.1.1  发酵时间对低盐荞麦豆酱感官评分的影响

由图1可知，随着发酵时间的增加，荞麦豆酱的感官评分先增加后基本保持不变。不同的发酵时间下低盐荞麦豆酱中的风味特点和口感不同。较短的发酵时间使得豆酱保持较清淡的风味。当发酵时间超过55 d时，随着发酵时间的增加，对低盐荞麦豆酱感官评分的影响程度减小，较长的发酵时间可能会带来更复杂和浓郁的风味，同时也生成一些发酵产物，如氨基酸、胺类物质等。因此，确定低盐荞麦豆酱的最佳发酵时间为50～60 d。

2.1.2  苦荞粉添加量对低盐荞麦豆酱感官评分的影响

苦荞粉是由苦荞（即荞麦）经过研磨而成的粉末，其在低盐荞麦豆酱中使用可以给予酱料特殊的风味和口感。由图2可知，随着苦荞粉添加量的不断增加，低盐荞麦豆酱的感官评分先升高后降低，这是由于苦荞粉的加入会使低盐荞麦豆酱的风味更加丰富，为其增添了食物的特色和独特性，也增加了酱料的黏稠度和口感的细腻度。当苦荞粉添加量大于30%时，随着苦荞粉添加量的增加，低盐荞麦豆酱的感官评分不断降低。因此，确定苦荞粉的最佳添加量为25%～35%。

2.1.3  发酵温度对低盐荞麦豆酱感官评分的影响

不同的发酵温度可以影响酵母在豆酱中的生长速度、代谢产物形成以及风味。当发酵温度低于35 ℃时，低盐荞麦豆酱的感官评分随着发酵温度的升高而升高，在较低的温度下，发酵过程中产生的酸味和香气可能会相对较轻，酱料的风味可能较清淡和原始。当发酵温度超过35 ℃时，低盐荞麥豆酱的感官评分随着发酵温度的升高而不断降低。发酵温度过高可能会导致过度发酵或过度代谢，产生不良的气味或口感。因此，确定低盐荞麦豆酱的最佳发酵温度为30～40 ℃。

2.1.4  食盐添加量对低盐荞麦豆酱感官评分的影响

食盐添加量对低盐荞麦豆酱的感官评分具有显著影响。食盐作为一种重要的调味品，对于食物的味道和口感起着至关重要的作用，直接影响酱料的咸味程度。较低的食盐添加量使得酱料的咸味相对较轻，而较高的食盐添加量则会使酱料的咸味更加浓郁。适度的食盐添加量可以增强低盐荞麦豆酱的风味平衡，提升其他成分的味道，使其更加美味。

由图4可知，当食盐添加量小于8%时，低盐荞麦豆酱的感官评分随着食盐添加量的增加而不断升高；过少的食盐添加量可能导致酱料的味道单调或不足，缺乏层次感。当食盐添加量大于8%时，低盐荞麦豆酱的感官评分开始逐渐降低，过多的食盐添加量则会使酱料过咸，影响口感和整体的风味表现。适量的食盐能够促进食材中蛋白质的结合和水分的保持，增加酱料的黏稠度和口感的丰富性。然而，过多的食盐可能会引起过度的蛋白质凝聚和水分流失，导致酱料过于稠厚或干涩。因此，确定食盐的最佳添加量为7%～9%。

2.2  模糊数学的感官评定

根据单因素试验结果，制作29个低盐荞麦豆酱样品，邀请10位具有感官评定经验的人员对低盐荞麦豆酱进行投票，低盐荞麦豆酱的感官评分投票结果见表3。

2.2.1  模糊数学矩阵Y的建立

根据表3中的感官评分结果进行转化，以样品1低盐荞麦豆酱为例，其模糊数学感官评分结果如下：

Y1=

0.50.30.10.1

0.50.30.20

0.40.600

0.60.20.20

。

同理可得Y2～Y29。

2.2.2  隶属度X的计算

隶属度X=A×Yi。综合评分结果向量X1=A×Y1=（0.5，0.34，0.13，0.03），同理可得X2～X29。

2.2.3  模糊数学计算低盐荞麦豆酱感官评分W

感官评分Wi=Yi×Z，W1=Y1×Z=0.5×90+0.34×80+0.13×70+0.03×60=83.1，同理可得W2～W29。

2.3  正交试验结果及分析

正交试验设计及结果见表4，低盐荞麦豆酱的回归模型方差分析结果见表5。

利用软件Design-Expert 12对表4中的数据进行多元线性回归拟合分析，得到低盐荞麦豆酱的感官评分W与4个影响因子A、B、C和D的二次多项式回归模型：W=83.67+0.45A+0.37B+2.13C－0.69D－0.25AB+2.18AC+1.58AD－0.25BC－1.24BD+0.14CD－1.21A2－2.23B2－4.21C2－2.31D2。由表4中29组低盐荞麦豆酱的感官评分可知，第7组的感官评分最高，为88.69分，此时加工工艺为发酵时间55 d、发酵温度35 ℃、食盐添加量8%和苦荞粉添加量30%。

由表5可知，该模型的P＜0.000 1，表示模型极显著，失拟项的P=0.231 1，表示失拟项不显著，说明不存在失拟项因素，该模型没有受到失拟项的影响，数据结果具有较高可靠性。决定系数R2=0.967，说明低盐荞麦豆酱的感官评分受发酵时间、发酵温度、食盐添加量和苦荞粉添加量的影响率为96.7%。方差分析结果表明，发酵温度对荞麦豆酱感官评分的影响最明显，而苦荞粉添加量对荞麦豆酱感官评分的影响最小。

2.4  低盐荞麦豆酱香气成分的测定

低盐荞麦豆酱中的香气成分主要来自荞麦本身以及发酵过程中产生的代谢产物。荞麦中的麦芽糖在发酵过程中可能被酵母或细菌转化为香气化合物，为豆酱提供甜香气。发酵过程中蛋白质可能会被分解成氨基酸。一些氨基酸如谷氨酸、天冬氨酸等可能通过发酵代谢产生具有鲜味和酸味的香气物质。发酵过程中产生的酵母或细菌代谢产物包括醇类、酸类、酚类、醛类、酮类和酯类化合物，这些化合物可以赋予低盐荞麦豆酱水果、花香或香料的香气。

由表6可知，低盐荞麦豆酱中含有醇类、酸类、酚类、醛类、酮类和酯类化合物，其中酯类有13种，种类最多，相对分子质量也最多，醛类和酮类化合物有6种，种类最少，相对分子质量也较少。

3  小结

低盐荞麦豆酱中盐含量较低，减少了患高血压和心血管疾病的风险。随着人们对健康食品关注度的不断增加，低盐荞麦豆酱作为一种健康、营养丰富的调味品，具有较高的市场潜力。提升低盐荞麦豆酱的附加值和市场竞争力可以推动荞麦产业的提质增效，带动相关农产品的发展。低盐荞麦豆酱作为一种健康、营养丰富的调味品，可以满足消费者对低盐、天然食品的需求。

本研究通过模糊数学法对低盐荞麦豆酱的加工工艺进行研究和优化，结果表明，低盐荞麦豆酱的最佳加工工艺为发酵时间55 d、发酵温度35 ℃、食盐添加量8%和苦荞粉添加量30%。此外，利用高效液相色谱法对低盐荞麦豆酱中的香气成分进行分析，发现低盐荞麦豆酱中含量最多的香气化合物为酯类，含量最少的香气化合物为醛类和酮类。

参考文献：

[1]石川，王科.基于模糊数学评价γ-氨基丁酸豆酱品质[J].中国调味品，2023，48（3）：183-186.

[2]邓威，韩篷慧，王美淇，等.传统豆酱微生物群落演替及风味物质变化的研究进展[J].中国调味品，2023，48（2）：213-220.

[3]史海慧，孙洪蕊，范杰英，等.原料熟化工艺对油莎豆酱品质及风味影响[J].中国调味品，2023，48（2）：150-155.

[4]李传凤，杨安琦，王明成.传统豆酱自然发酵的过程中微生物多样性及理化性质分析[J].中国调味品，2022，47（9）：50-52，62.

[5]李拂曉，李冬龙，郭燕，等.富含γ-氨基丁酸豆酱制酱工艺优化及品质鉴定[J].中国调味品，2021，46（11）：18-26.

[6]姜锦惠，赵悦，李盈烁，等.自然发酵豆酱中嗜盐四联球菌的分离筛选及生长特性研究[J].中国酿造，2021，40（10）：36-42.

[7]左丽丽，高永欣，王钰涓，等.传统发酵豆酱中乳酸菌的分离及鉴定[J].中国调味品，2020，45（11）：117-120.

[8]安飞宇，姜静，武俊瑞，等.自然发酵豆酱的滋味特性与微生物多样性分析[J].中国食品学报，2020，20（7）：207-215.

[9]马岩石，姜明，李慧，等.基于高通量测序技术分析东北豆酱的微生物多样性[J].食品工业科技，2020，41（12）：100-105.

[10]张慧林，王永胜，李冲伟.传统发酵豆酱的微生物群落结构和游离氨基酸组成及其相关性分析[J].食品科学，2019，40（14）：192-197.

[11]彭超.小麦粉热处理对豆酱制曲质量的影响研究[J].中国调味品，2019，44（4）：148-151.

[12]邓源喜，武杰，许晖，等.低盐花生平菇风味牛肉酱的工艺配方优化[J].中国调味品，2018，43（5）：55-64.