, ,*

(1. 食品添加劑與配料北京高校工程研究中心北京工商大學(xué),北京 100048;2. 北京市食品風(fēng)味化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室北京工商大學(xué),北京 100048)

豆汁是老北京小吃中很有特色且具有代表性的一款,是以綠豆為原料,經(jīng)浸泡、磨漿、沉淀、粉漿分離和熬制等一系列工藝得到的一種以酸味為主、摻雜著些許臭味的糊狀流體食品。豆汁實(shí)際上是制作綠豆淀粉或粉絲的下腳料,一直深受廣大老北京居民的喜愛(ài)。這種熱衷不僅是因?yàn)槎怪枪删哂形Φ乃岢粑?同時(shí)也因?yàn)槔媳本┚用窈蛡鹘y(tǒng)中醫(yī)所賦予它的營(yíng)養(yǎng)保健價(jià)值。

綠豆,是一種豆科蝶花亞科豇豆屬植物,其營(yíng)養(yǎng)成分比較豐富,是經(jīng)濟(jì)價(jià)值和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較高的一種豆類(lèi)[1]。綠豆的高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值使得豆汁中含有豐富的維生素C、蛋白質(zhì)、粗纖維和糖分,豆汁被認(rèn)為和綠豆一樣,具有降燥解毒、促進(jìn)脾胃功能、刺激食欲、消暑降溫的功效[2-3]。豆汁制作工藝,只作為一種手藝在民間通過(guò)師傅代代相傳,工藝和配方因人而異,致使工藝參數(shù)模糊[4]。盡管有人認(rèn)為豆汁制作屬于自然發(fā)酵,但機(jī)理不明、風(fēng)味物質(zhì)不確定使豆汁產(chǎn)品的質(zhì)量控制難度增大,不同批次及不同作坊的產(chǎn)品通常存在較大差異,壞批次經(jīng)常出現(xiàn)[5]。本文對(duì)豆汁加工工藝中的發(fā)酵時(shí)間、加水比例、加菌量等工序開(kāi)展研究,以期為今后豆汁的工業(yè)化生產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

綠豆 市售,北京永輝超市增光路店;豆汁 市售,北京阜成路護(hù)國(guó)寺小吃店;MRS瓊脂培養(yǎng)基(1L) 大豆蛋白胨10.0g、牛肉膏10.0g、酵母粉5.0g、葡萄糖20.0g、吐溫80 1.0g、磷酸二氫鉀2.0g、乙酸鈉5.0g、檸檬酸鈉5.0g、硫酸鎂0.2g、硫酸鎂0.054g、那他霉素15mg/L、蒸餾水1000mL,加入1.5%瓊脂粉,1mol/L乙酸調(diào)pH為6.5,121℃滅菌15min。

電熱恒溫培養(yǎng)箱 上海一恒科學(xué)儀器有限公司;WYT型手持糖度計(jì) 成都豪創(chuàng)光電儀器有限公司;U-3900紫外分光光度儀 HITACHI;PL203電子天平 梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司;高壓滅菌鍋 上海東亞壓力容器制造公司;九陽(yáng)豆?jié){機(jī)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 生產(chǎn)工藝 圖1是豆汁的制作工藝流程。

圖1 豆汁的制作工藝流程 Fig.1 Processing technology of Douzhir

稱(chēng)取一定質(zhì)量的綠豆,按照1∶10(m/V)加水泡豆12h,按照1∶15(m/V)加水,豆?jié){機(jī)磨豆后,過(guò)濾濾去豆渣,按照加菌量8.82×106CFU/mL加入生豆汁(購(gòu)于北京阜成門(mén)護(hù)國(guó)寺小吃店),密封25℃下發(fā)酵14、19、24、29、34h。

1.2.2 測(cè)定方法 酸度測(cè)定:按照GB/T 12456-2008法測(cè)定。可溶性固性物含量測(cè)定:按照GB 12143.1-88法測(cè)定。可溶性蛋白質(zhì)含量測(cè)定:采用考馬斯亮藍(lán)法測(cè)定。菌濃度測(cè)定:平板計(jì)數(shù)法[6],菌濃度計(jì)算公式為:菌濃度(CFU/mL)=稀釋倍數(shù)×每毫升稀釋菌液所含菌數(shù)

1.2.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.3.1 單因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 豆水比的單因素實(shí)驗(yàn),按照1∶5(m/v)加水泡豆12h后，分別按照豆水比m綠豆:V水為1∶5、1∶10、1∶15、1∶20、1∶25磨豆,加菌量8.820×106CFU/mL,25℃下密封發(fā)酵19h。

發(fā)酵溫度的單因素實(shí)驗(yàn),按照1∶5(m/v)加水泡豆12h后，以豆水比m綠豆∶V水為1∶15磨豆,加菌量8.820×106CFU/mL,分別在15、20、25、30、35℃下密封發(fā)酵19h。

發(fā)酵時(shí)間的單因素實(shí)驗(yàn),按照1∶5(m/v)加水泡豆12h后，以豆水比m綠豆∶V水為1∶15磨豆,加菌量8.820×106CFU/mL,25℃下密封分別發(fā)酵14、19、24、29、34h。

加菌量的單因素實(shí)驗(yàn),按照1∶5(m/v)加水泡豆12h后，以豆水比m綠豆∶V水為1∶15磨豆,加菌量分別為8.820×105、8.820×106、1.676×107、2.470×107、3.263×107CFU/mL,25℃下密封發(fā)酵19h。

1.2.3.2 正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 為了確定最佳的工藝條件,以加水比例、加菌量、發(fā)酵時(shí)間為實(shí)驗(yàn)因素,以可溶性固形物、酸度、菌濃度、可溶性蛋白質(zhì)含量為指標(biāo),進(jìn)行L9(34)正交設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)方案見(jiàn)表1。

表1 豆汁加工工藝因素水平表Table 1 Experimental factors for processing technology of Douzhir

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

2 結(jié)果與討論

2.1 蛋白質(zhì)測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)曲線

蛋白濃度與吸光值的標(biāo)準(zhǔn)曲線見(jiàn)圖2。

圖2 可溶性蛋白測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)曲線 Fig.2 Standard curve of soluble protein content

2.2 豆汁生產(chǎn)的單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.2.1 豆水比對(duì)豆汁品質(zhì)的影響 豆水比對(duì)豆汁品質(zhì)的影響結(jié)果見(jiàn)圖3。由圖可見(jiàn),可溶性固形物含量隨水比例的增大而減小,在1∶10到1∶15范圍內(nèi),曲線基本水平;在1∶15到1∶25范圍內(nèi),可溶性固形物含量隨水比例的增大而減小,減小幅度較1∶5到1∶10范圍內(nèi)的變化較小;酸度值隨水比例的增大而不斷減小,當(dāng)豆水比在1∶5到1∶10范圍內(nèi)時(shí),減小程度較1∶10到1∶25的減小幅度大;菌濃度差異不顯著,其變化趨勢(shì)為先減小再增加再減小,最高點(diǎn)為豆水比1∶15處;可溶性蛋白質(zhì)含量隨水比例的增大而不斷減小,在1∶15到1∶20之間,其含量下降幅度較大。

結(jié)合豆汁產(chǎn)品的感官評(píng)價(jià)結(jié)果可見(jiàn),豆水比在1∶10到1∶15范圍內(nèi)時(shí)可溶性固形物含量較為適合,此時(shí)豆汁的口感不會(huì)過(guò)于濃稠或者稀薄,且可溶性固形物含量較為可觀。接菌量一定,豆?jié){中各組分的總量不變,綠豆?jié)舛仍叫?酸度越低。豆水比為1∶5時(shí)菌濃度雖大,但是其口感較為濃稠,酸味很重;豆水比1∶15時(shí)菌濃度最大,說(shuō)明此加水比例最有利于菌種的生長(zhǎng)。若蛋白質(zhì)不消耗,則隨著加水比例的增加,可溶性蛋白質(zhì)含量的減少量與水的添加量呈正相關(guān)關(guān)系,但本研究觀察到,在1∶15處可溶性蛋白質(zhì)的含量出現(xiàn)折點(diǎn)且之后含量驟降,說(shuō)明在豆汁發(fā)酵過(guò)程中,出現(xiàn)了蛋白質(zhì)消耗。

綜合考慮口感、風(fēng)味、生產(chǎn)成本等因素,豆水比例為1∶15最為適合。

圖3 豆水比對(duì)豆汁品質(zhì)影響結(jié)果 Fig.3 Effects of water propoton on the quality of Douzhir

2.2.2 發(fā)酵溫度對(duì)豆汁各項(xiàng)指標(biāo)的影響 溫度對(duì)豆汁品質(zhì)的影響結(jié)果見(jiàn)圖4。由圖可見(jiàn),可溶性固形物含量隨發(fā)酵溫度增大而增加,15～25℃范圍內(nèi),上升趨勢(shì)較為明顯,而在25～35℃時(shí),上升趨勢(shì)減緩,逐漸趨于水平;酸度隨發(fā)酵溫度的增大而增大,30～35℃范圍內(nèi),增大趨勢(shì)變緩,逐漸接近水平;菌濃度在15～25℃之間,隨溫度的增大而增大,15～20℃增長(zhǎng)趨勢(shì)緩慢,20～25℃增長(zhǎng)迅速,25～35℃范圍內(nèi)隨溫度的增大而減小;溫度在15～25℃范圍內(nèi),可溶性蛋白質(zhì)含量隨溫度的增加而增加,25～30℃范圍內(nèi),可溶性蛋白質(zhì)含量隨溫度的增加而減小,30～35℃范圍內(nèi),可溶性蛋白質(zhì)含量隨溫度的增加而急劇增加。

唐勁松的研究表明[7],乳酸菌發(fā)酵綠豆乳的培養(yǎng)溫度通常在30～43℃之間。對(duì)于大多數(shù)菌種來(lái)說(shuō),發(fā)酵溫度在低限時(shí)接近乳酸菌的最適生長(zhǎng)溫度,有利于乳酸菌的生長(zhǎng)繁殖。在對(duì)綠豆酸奶的研究中發(fā)現(xiàn)[8],發(fā)酵溫度在高限時(shí)可使發(fā)酵綠豆乳在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到適宜酸度,牛乳凝結(jié)成塊,縮短發(fā)酵時(shí)間;且產(chǎn)酸能力隨溫度升高增強(qiáng),但溫度過(guò)高導(dǎo)致產(chǎn)酸速率受到抑制。李文婷的研究表明[9],15～30℃范圍內(nèi),細(xì)菌產(chǎn)酸量隨溫度增加而增加,但30～35℃時(shí)酸度增加量不大,說(shuō)明此階段細(xì)菌處于衰老期,且30℃已達(dá)到相關(guān)酶類(lèi)產(chǎn)酸的最適溫度,因此30℃為最適溫度[10-11]。

圖4 溫度對(duì)豆汁品質(zhì)影響結(jié)果 Fig.4 Effects of temperature on the quality of Douzhir

本研究觀察到,在15～25℃范圍內(nèi),細(xì)菌代謝將碳水化合物轉(zhuǎn)化為糖類(lèi)物質(zhì),由于溫度較低,菌濃度較低,25℃時(shí)達(dá)到最大值;之后隨著溫度的升高,可溶性固性物含量雖增加,但增加速度變慢,說(shuō)明細(xì)菌的代謝逐步變緩。此外,25℃發(fā)酵的豆汁酸味明顯,口感細(xì)膩,濃度適中,分層較好,而30℃發(fā)酵的豆汁顏色較25℃的發(fā)黃,酸味較重,酸臭味不明顯,不夠細(xì)膩,分層粗糙。綜合考慮成本及產(chǎn)品的色澤、口味等因素,最佳發(fā)酵溫度應(yīng)為25℃。

2.2.3 發(fā)酵時(shí)間對(duì)豆汁各項(xiàng)指標(biāo)的影響 發(fā)酵時(shí)間對(duì)豆汁品質(zhì)的影響結(jié)果見(jiàn)圖5。由圖可見(jiàn),可溶性固形物含量在14～19h內(nèi)隨發(fā)酵時(shí)間的增加而增大,并在19h左右達(dá)到最大,19h后,其含量逐漸降低;在14～24h階段,酸度值隨發(fā)酵時(shí)間的增加而增大,24h達(dá)到最高點(diǎn),而在24～34h階段,酸度值隨發(fā)酵時(shí)間的增加而減小,此區(qū)間內(nèi)斜率的絕對(duì)值小于14～24h階段;菌濃度在14～19h內(nèi)隨發(fā)酵時(shí)間的增加而增大,并在19h處達(dá)到最大值,而在19～24h內(nèi),菌濃度隨發(fā)酵時(shí)間的增加而減小;在24～34h內(nèi)菌濃度隨發(fā)酵時(shí)間的增加而基本保持不變;可溶性蛋白質(zhì)含量隨發(fā)酵時(shí)間的增加而不斷減小,在14～19h階段,可溶性蛋白質(zhì)含量下降較快,在19～34h階段內(nèi)可溶性蛋白質(zhì)含量下降速率減慢,曲線較為平緩。

圖5 發(fā)酵時(shí)間對(duì)豆汁品質(zhì)影響結(jié)果 Fig.5 Effects of fermentation time on the quality of Douzhir

王鳳翼研究黃豆乳時(shí)發(fā)現(xiàn)[12],豆固形物濃度較稀時(shí),漿渣易分離,有利于提高大豆固形物的利用率,同時(shí)也可防止發(fā)酵豆乳組織狀態(tài)粗糙、質(zhì)地過(guò)硬。崔樹(shù)勇的研究表明[13],發(fā)酵時(shí)間20h產(chǎn)酸量最高,但發(fā)酵時(shí)間太長(zhǎng)不利于工廠生產(chǎn)。有研究表明[14-15],在14～24h階段,乳酸菌等菌類(lèi)分解糖類(lèi)物質(zhì)產(chǎn)生乳酸,而在24～34h階段,細(xì)菌的生長(zhǎng)處于衰老期,此時(shí)乳酸菌等菌類(lèi)分解自身代謝產(chǎn)物如乳酸等,酸類(lèi)物質(zhì)被逐漸消耗。若過(guò)分的縮短發(fā)酵時(shí)間會(huì)影響酸奶風(fēng)味物質(zhì)的形成,制品滋味氣味較差[16-17]。

本研究發(fā)現(xiàn),發(fā)酵14～19h,處于乳酸菌等菌類(lèi)的對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期,此時(shí)細(xì)菌大量繁殖,19h達(dá)到穩(wěn)定期,之后由于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消耗,細(xì)菌之間競(jìng)爭(zhēng)性抑制,使得細(xì)菌數(shù)目大大減少。乳酸菌產(chǎn)生的蛋白質(zhì)分解酶可以使蛋白質(zhì)降解從而有利于消化和吸收。發(fā)酵14～19h,可溶性蛋白質(zhì)呈穩(wěn)定減少趨勢(shì),說(shuō)明一直被菌體發(fā)酵利用,成為氨基酸、多肽等利于人體消化吸收的小分子物質(zhì),而在19h之后,可溶性蛋白質(zhì)含量趨于穩(wěn)定,說(shuō)明幾乎已不被菌體分解[18-19]。綜合產(chǎn)品感官風(fēng)味等因素,確定豆汁最佳發(fā)酵時(shí)間為19h。

2.2.4 加菌量對(duì)豆汁各項(xiàng)指標(biāo)的影響 加菌量對(duì)豆汁品質(zhì)的影響結(jié)果見(jiàn)圖6。由圖可見(jiàn),可溶性固形物含量差異不顯著，酸度在8.820×105～2.470×107CFU/mL范圍內(nèi),隨菌濃度增大而增大,但增加幅度逐漸變緩。菌濃度差異性不顯著?？扇苄缘鞍踪|(zhì)含量隨加菌量的增大而減小,加菌量在8.820×105～8.820×106CFU/mL范圍區(qū)間時(shí),減小趨勢(shì)較為平緩,基本呈現(xiàn)水平;加菌量在8.820×106～3.263×107CFU/mL范圍區(qū)間時(shí),減小趨勢(shì)變大。

圖6 加菌量對(duì)豆汁品質(zhì)影響結(jié)果 Fig.6 Effects of bacteria concentration on the quality of Douzhir

表2 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 2 Orthogonal test results

據(jù)之前文獻(xiàn)報(bào)道,豆汁生產(chǎn)中,加菌量過(guò)低,產(chǎn)酸易受抑制且不穩(wěn)定,乳酸菌得不到足夠的生長(zhǎng);加菌量太大,產(chǎn)酸過(guò)快,酸度上升過(guò)高,給豆汁的風(fēng)味和組織狀態(tài)帶來(lái)缺陷。接種量過(guò)大酸奶的發(fā)酵速度太快,在同樣的發(fā)酵時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生酸的量較大,導(dǎo)致產(chǎn)品的酸味過(guò)重影響制品口感,制品組織狀態(tài)較差[20-22]。

本研究發(fā)現(xiàn),在8.820×105～1.676×107CFU/mL范圍內(nèi),菌體分解代謝逐漸旺盛,1.676×107CFU/mL時(shí)可溶性固形物含量達(dá)到最高點(diǎn),之后體系內(nèi)碳水化合物被消耗,其含量逐漸減小。8.820×105～1.676×107CFU/mL范圍內(nèi),細(xì)菌代謝旺盛,產(chǎn)酸增加,但產(chǎn)酸速率逐漸減緩,菌種代謝逐漸接近穩(wěn)定期;1.676×107～2.470×107CFU/mL范圍內(nèi),酸度雖仍增加,但增加速度變慢,細(xì)菌代謝逐漸走向衰老期;2.470×107～3.263×107CFU/mL范圍內(nèi),細(xì)菌代謝已處于衰亡期,不利于產(chǎn)酸,產(chǎn)酸量降低[23]。8.820×106CFU/mL處菌濃度最高,說(shuō)明此點(diǎn)最有利于菌體生長(zhǎng)。加菌量在8.820×105～8.820×106CFU/mL范圍內(nèi),可溶性蛋白質(zhì)消耗不大;1.676×107CFU/mL處急劇消耗,斜率最大,說(shuō)明此點(diǎn)最有利于分解代謝可溶性蛋白質(zhì);2.470×107～3.263×107CFU/mL范圍內(nèi),斜率變小,可溶性蛋白質(zhì)代謝速率減慢,綜合上述單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果,最優(yōu)加菌比例應(yīng)為1.676×107CFU/mL。

2.3 豆汁工藝優(yōu)化實(shí)驗(yàn)

2.3.1 工藝條件的確定 表2為豆汁加工工藝的正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果表。在豆汁產(chǎn)品中,酸度的極值變化不易界定,因此選擇可溶性固形物、菌濃度、可溶性蛋白質(zhì)含量3個(gè)指標(biāo)作為實(shí)驗(yàn)指標(biāo)進(jìn)行考察。

由極差分析可見(jiàn),三因素對(duì)可溶性固形物含量的影響程度為:豆水比>發(fā)酵時(shí)間>加菌量;三因素對(duì)菌濃度的影響程度為:發(fā)酵時(shí)間>加菌量>豆水比,發(fā)酵時(shí)間的影響十分顯著;三因素對(duì)可溶性蛋白質(zhì)含量的影響程度為:加菌量>豆水比>發(fā)酵時(shí)間,加菌量對(duì)于豆汁中可溶性蛋白質(zhì)的含量影響較大。

根據(jù)表3的方差分析結(jié)果可見(jiàn),各因素對(duì)可溶性固性物含量的影響穩(wěn)定性:加菌量>發(fā)酵時(shí)間>豆水比;對(duì)菌濃度的影響穩(wěn)定性:豆水比>加菌量>發(fā)酵時(shí)間;對(duì)可溶性蛋白質(zhì)含量的影響穩(wěn)定性:發(fā)酵時(shí)間>豆水比>加菌量。

表3 正交實(shí)驗(yàn)的方差分析結(jié)果Table 3 Variance analysis results

根據(jù)正交實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果,綜合考慮生產(chǎn)成本、生產(chǎn)時(shí)間、產(chǎn)品的品質(zhì)等因素,確定最優(yōu)組合為A1B3C3,即豆水比1∶10,加菌量1.676×107CFU/mL,發(fā)酵時(shí)間24h,發(fā)酵溫度25℃。在此工藝條件下進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),獲得了可溶性固形物含量為1.002%,酸度為10.92g/kg,菌濃度7.38×107CFU/mL,可溶性蛋白質(zhì)含量為40.104g/L的豆汁產(chǎn)品。

3 結(jié)論

豆汁的最佳生產(chǎn)工藝為:加入綠豆質(zhì)量5倍體積的水泡豆12h,按照豆水比1∶10加水磨豆,過(guò)濾,按照加菌量1.676×107CFU/mL加入購(gòu)買(mǎi)的生豆汁,25℃下發(fā)酵24h。所得豆汁顏色呈灰綠色,具有豆汁特有濃郁酸臭味,口感酸味適中,酸中帶甜,放在碗中濃稠度適當(dāng),不散瀉。

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