趙 媛，藺立杰，呂 佼，王建中，王豐俊，*

(1.北京林業(yè)大學生物科學與技術學院,北京 100083;2.煙臺大學環(huán)境與材料工程學院,山東煙臺 264005)

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山杏仁醬油發(fā)酵工藝的優(yōu)化

趙 媛1，藺立杰2，呂 佼1，王建中1，王豐俊1，*

(1.北京林業(yè)大學生物科學與技術學院,北京 100083;2.煙臺大學環(huán)境與材料工程學院,山東煙臺 264005)

本文采用低鹽固態(tài)發(fā)酵法釀造山杏仁醬油,分別研究了鹽水原料比、發(fā)酵溫度和發(fā)酵時間對醬醅氨基氮含量的影響。首先,通過單因素實驗確定影響因素及水平,然后,通過L9(34)正交實驗確定最佳的發(fā)酵工藝。結果表明,最佳的發(fā)酵工藝是:鹽水原料比為4∶2(v/m),發(fā)酵溫度為45℃,發(fā)酵時間為5d,在此條件下發(fā)酵制得的醬油的氨基氮含量為0.563g/100mL。

山杏仁醬油,低鹽固態(tài),氨基氮,發(fā)酵溫度,發(fā)酵時間

醬油俗稱豉油,風味獨特且成分復雜,除食鹽外,還有多種氨基酸、有機酸、色素等成分。以咸味為主,亦有鮮味、香味等[1]。醬油的生產離不開蛋白原料和淀粉原料,蛋白原料主要是以豆類或豆粕為主,淀粉原料主要以小麥或麥麩為主,經過制曲、發(fā)酵等程序釀制而成的[2]。山杏仁蛋白是一種優(yōu)質的植物蛋白,因其蛋白含量高,氨基酸種類齊全,分子量較小易于消化吸收等特點,被廣泛用作飲料和食品添加劑[3],而且山杏仁蛋白經過分解產生的多肽有抗氧化[4]、降糖[5]等多種生物活性,以此原料生產醬油很大程度提高了醬油的營養(yǎng)價值,并為保健醬油的開發(fā)提供了思路。

醬油的生產工藝很多,如天然露曬法、低鹽固態(tài)發(fā)酵法[6]、高鹽稀態(tài)發(fā)酵法[7]等。低鹽固態(tài)發(fā)酵法的發(fā)酵周期短,成本較低,產品的醬香味比較濃厚[8-9],并且在實驗室條件下容易實現(xiàn),所以我們選擇低鹽固態(tài)發(fā)酵法來探索山杏仁醬油制作的可能性。本研究在低鹽固態(tài)發(fā)酵基礎上以脫苦山杏仁粉代替?zhèn)鹘y(tǒng)釀造醬油的蛋白原料,通過控制鹽水原料比,發(fā)酵溫度和發(fā)酵時間來控制發(fā)酵工藝、探討發(fā)酵規(guī)律,進而優(yōu)化工藝條件,為醬油釀造提供新材料,新方法,為生產提供指導作用。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

脫苦山杏仁粉 河北美珠生物科技有限公司提供;麩皮 北京本鄉(xiāng)面粉廠;滬釀 3.042 北京林業(yè)大學微生物系提供;NaCl、36%～38%甲醛溶液、NaOH、1%酚酞、鄰苯二甲酸氫鉀 均為分析純。

PL403電子天平 梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司;DHP-9272 型電熱恒溫培養(yǎng)箱 上海一恒科技有限公司;JB-5定時雙向數(shù)顯恒溫磁力攪拌器 江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司;LDZX-40AI型立式自動電熱壓力蒸汽滅菌器 上海申安醫(yī)療器械廠;DF204電熱鼓風干燥箱 北京西城區(qū)醫(yī)療器械二廠:B-260 型恒溫水浴鍋 上海亞榮生化儀器廠。

1.2 實驗方法

1.2.1 工藝流程

1.2.2 技術要點 取一定量脫苦山杏仁粉,加入3倍水并充分攪拌,浸泡20min后按山杏仁粉∶麩皮=3∶7的比例加入麩皮,120℃滅菌20min,冷卻后按曲料干重的0.5%接種,32℃培養(yǎng)48h。

制曲結束后,取出成曲手搓粉碎,按一定比例加入50℃鹽水,鹽水的濃度不宜過低或過高,一般為12～13°Bé,攪拌均勻后表面撒鹽以防雜菌污染。在設定的培養(yǎng)溫度下培養(yǎng)一定時間,當醬醅紅褐色、有光澤不發(fā)烏、柔軟、松散、有醬香時,即為成熟醬醅。醬醅在90℃下浸泡后淋油,經12h 后取上清液得到生醬油,測其理化指標[10]。

1.2.3 NaOH標準溶液的配制與標定 精確稱取三份0.25g(精確到0.0001g)鄰苯二甲酸氫鉀(預先在120℃烘2h),分別放入三個250mL錐形瓶中,加入50mL蒸餾水溶解。再加入1%酚酞指示劑2滴,以配好的0.05mol/L NaOH溶液(稱取固體NaOH約2g,用蒸餾水稀釋至1L)滴定至剛顯微紅色,并保持30s不退色為終點。記下消耗NaOH的毫升數(shù)V。

計算:氫氧化鈉的當量mol/L計算如下:

其中:N-NaOH的當量濃度,mol/L;G-稱取鄰苯二甲酸氫鉀質量,g;V-NaOH滴定體積,mL;M-鄰苯二甲酸氫鉀摩爾質量,204.22g/mol。

1.2.4 氨基態(tài)氮含量的測定 參照ZB/X66038-87方法:吸取樣品10%稀釋液10mL,放入200mL燒杯中,加蒸餾水60mL,開動磁力攪拌器,用0.05mol/L氫氧化鈉標準溶液滴定至酸度計指示pH為8.2。加入10mL甲醛溶液,待混勻充分后,用氫氧化鈉標準溶液繼續(xù)滴定直至pH計顯示為9.2,記下消耗的氫氧化鈉標準滴定溶液毫升數(shù)為V2。

同時取70mL水,先用0.05mol/L氫氧化鈉溶液調節(jié)pH顯示為8.2,再加入10.0mL甲醛溶液,用0.05mol/L氫氧化鈉標準滴定溶液滴定至pH顯示為9.2,記錄體積為V0。計算公式為:

式中:X:樣品中氨基酸態(tài)氮的含量(以氮計),g/100mL;V2:滴定樣品稀釋液消耗0.05mol/L氫氧化鈉標準滴定溶液的體積,mL;V0:空白實驗消耗0.05mol/L氫氧化鈉標準滴定溶液的體積,mL;V1:樣品稀釋液取用量,mL;c:氫氧化鈉標準滴定溶液濃度,mol/L;0.014:1.00mL氫氧化鈉標準滴定溶液[c(NaOH)=1.0mol/L]相當于氮的質量,g。

1.2.5 山杏仁醬油發(fā)酵工藝的單因素實驗 保持其他條件不變(發(fā)酵溫度40℃、發(fā)酵時間5d),分別設置鹽水原料比為2∶2、3∶2、4∶2、5∶2(v/m),研究鹽水料液比對醬油中氨基態(tài)氮含量的影響。

保持其他條件不變(鹽水原料比為3∶2(v/m),發(fā)酵時間為5d),分別設置發(fā)酵溫度為20、30、40、50℃,研究發(fā)酵溫度對醬油中氨基氮含量的影響。

發(fā)酵過程中控制鹽水原料比為3∶2(v/m),發(fā)酵溫度40℃,分別發(fā)酵2、3、4、5、6d,研究發(fā)酵時間對醬油中氨基態(tài)氮含量的影響。

1.2.6 山杏仁醬油發(fā)酵工藝的正交實驗 在單因素實驗結果的基礎上,運用spss18.0軟件程序,采用L9(34)正交實驗,以醬油中氨基態(tài)氮含量為評價標準,通過直觀分析和鄧肯氏差異顯著性檢驗對發(fā)酵工藝進行優(yōu)化,實驗設計見表1。

表1 正交實驗因素水平設計表Table 1 Factors and levels of orthogonal experiments

1.3 數(shù)據(jù)處理工具

本文正交實驗數(shù)據(jù)分析采用spss 18.0軟件通過直觀分析和鄧肯氏差異顯著性檢驗對發(fā)酵工藝進行優(yōu)化。

2 結果與分析

2.1 單因素實驗結果

2.1.1 鹽水原料比的影響 醬油的氨基氮含量隨鹽水原料比的變化如圖1所示。食鹽能抑制雜菌的繁殖,防止醬醅腐敗,但卻抑制蛋白酶的活性[11]。由圖可知,當鹽水原料比在3∶2(v/m)以下時,對酶活力的影響小。當鹽水原料比大于3∶2(v/m)時,氨基氮含量明顯下降,說明食鹽開始抑制酶活力,使其對蛋白質的分解能力減弱。因此,鹽水原料比應該控制在3∶2(v/m)左右。

圖1 鹽水原料比對氨基態(tài)氮含量的影響Fig.1 Influence of the ratio of brine and material on the content of amino acid nitrogen

2.1.2 發(fā)酵溫度的影響 發(fā)酵溫度對醬油中氨基氮含量的影響如圖2所示。在20～30℃的溫度范圍內,氨基氮含量隨溫度升高呈上升趨勢。在30～40℃的區(qū)間內,氨基氮含量上升緩慢。在40～50℃范圍內氨基氮含量有所下降?？傻贸?0℃最接近于酶的最適溫度。如果超出這個溫度,酶的活性將受到抑制,蛋白質經發(fā)酵分解生成的氨基酸的量減少,進而影響氨基氮的含量。

圖2 發(fā)酵溫度對氨基態(tài)氮含量的影響Fig.2 Influence of fermentation temperature on the content of amino acid nitrogen

2.1.3 發(fā)酵時間的影響 發(fā)酵時間對醬油中氨基氮含量的影響見圖3。從圖中數(shù)據(jù)可得,在2～5d內,氨基氮含量隨發(fā)酵時間的增加而快速增加,5d以后氨基氮含量基本保持不變。這是因為醬醅中的蛋白質在初始幾天內完成了從初步被分解到大部分被分解的程序。隨著時間的延長,分解基本完成,氨基氮含量保持穩(wěn)定。

圖3 發(fā)酵時間對氨基態(tài)氮含量的影響Fig.3 Influence of fermentation time on the content of amino acid nitrogen

2.2 正交法對山杏仁醬油發(fā)酵工藝的優(yōu)化

2.2.1 正交模型的建立及結果 利用spss 18.0軟件設計了3因素3水平的正交實驗,共有9個實驗點。正交實驗結果見表2。

對正交模型做顯著性檢驗與方差分析,結果見表3。

由以上結果可知,以醬油中氨基氮為評價指標,由各因素的極差大小可判斷影響因素的主次關系為:C>A>B,即:發(fā)酵溫度>鹽水原料比>發(fā)酵時間。方差分析結果表明,因素A和C對結果有顯著性影響,而因素B無顯著性影響。優(yōu)選出最佳工藝為A3B2C3。

2.2.2 發(fā)酵工藝條件的確定 利用spss 18.0軟件程序對工藝條件進行優(yōu)化,可得醬油發(fā)酵工藝的最佳方案為:鹽水原料比為4∶2(v/m),發(fā)酵溫度為45℃,發(fā)酵時間為5d。在此條件下實際發(fā)酵所得醬油中氨基氮的含量為0.563g/100mL,RSD=2.64%,表明該發(fā)酵工藝穩(wěn)定可行,具有實用價值。

表2 實驗設計方案及實驗結果表Table 2 Program and experimental results of orthogonal experiments

表3 方差分析表Table 3 ANOVA of orthogonal experiments

注:*表示顯著(p<0.05)。

3 結論

在單因素實驗的基礎上,利用正交實驗對山杏仁醬油的釀造工藝進行了優(yōu)化,得到了最佳工藝條件:鹽水原料比為4∶2(v/m),發(fā)酵溫度為45℃,發(fā)酵時間為5d。在最佳工藝條件下,發(fā)酵所得醬油中氨基氮的含量為0.563g/100mL,相對誤差為2.64%。優(yōu)化后的工藝條件為工業(yè)生產提供了參考依據(jù),為山杏仁醬油的保健功能研究提供了基礎。以脫苦山杏仁粉作為醬油的制曲原料,不僅拓寬了醬油的原料選擇,而且加入了山杏仁的營養(yǎng)特性,提高了產品附加值。

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Study on optimization for fermentation processof prunus armeniaca soy sauce

ZHAO Yuan1，LIN Li-jie2，LV Jiao1，WANG Jian-zhong1，WANG Feng-jun1，*

(1.College of Biological Science and Technology,Beijing Forestry University,Beijing 100083,China;2.School of Environment and Materials Engineering,Yantai University,Yantai 264005,China)

Prunus armeniaca soy sauce was processed through low-salt solid-state fermentation. The effect of fermentation temperature,fermentation time and the ratio of brine and materia on the content of amino acid nitrogen was researched.First,the affecting factors and the levels were selected by single factor experiment,then the optimum fermentation condition was determined by a L9(34)orthogonal experiment on the basis of single factor experiment. The results showed that the optimum fermentation conditions were:the ratio of brine and material was 4∶2(v/m),fermentation temperature was 45℃,fermentation time was 5d. Under above conditions,the amino nitrogen content reached to 0.563g/100mL.

prunus armeniaca soy sauce;low-salt solid-state fermentation;amino nitrogen;fermentation temperature;fermentation time

2014-06-11

趙媛(1988-)，女，碩士研究生，研究方向：植物蛋白功能性研究。

*通訊作者:王豐俊(1975-)，男，博士，副教授，研究方向：植物油脂與蛋白的研究與開發(fā)。

林業(yè)公益性行業(yè)科研專項“山杏加工利用產業(yè)鏈技術體系研發(fā)”(201004081 )。

TS264

B

1002-0306(2015)05-0240-04

10.13386/j.issn1002-0306.2015.05.041