張 明，王 燕*，歐陽(yáng)夢(mèng)云

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410128）

隨著人們對(duì)大豆?fàn)I養(yǎng)認(rèn)識(shí)的進(jìn)一步深入，中國(guó)作為傳統(tǒng)豆制品消費(fèi)大國(guó)，其消費(fèi)量也逐年增加。豆渣是豆腐、豆奶、腐竹、豆腐皮等大豆制品加工中的主要副產(chǎn)物，約占全豆干質(zhì)量的15%～20%，目前國(guó)內(nèi)大豆食品行業(yè)每年約產(chǎn)生1 500萬(wàn)t濕豆渣[1-3]。豆渣含有豐富的膳食纖維，其中纖維素占了豆渣中干物質(zhì)的一半以上，纖維素是一種具有保健功能的功效成分，對(duì)人體有著非常特殊的生理功能，被營(yíng)養(yǎng)學(xué)家稱為第七營(yíng)養(yǎng)素，對(duì)于預(yù)防腸道癌變、便秘、減肥具有優(yōu)良功效。豆渣還含有較高的優(yōu)質(zhì)蛋白，其蛋白中的氨基酸比值與世界糧農(nóng)組織提出的參考比值非常接近，具有很高的使用價(jià)值。此外近年來(lái)研究還發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵豆渣具有抗氧化[4-6]、降低血液中的膽固醇含量、減少糖尿病患者對(duì)胰島素的消耗[7-8]等功效。因此豆渣是具有開(kāi)發(fā)價(jià)值的膳食纖維和蛋白源，是一種質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的食品資源[9-10]。但由于豆渣顆粒大，口感比較粗糙，人們對(duì)其不喜歡食用，多作為飼料或直接廢棄，從而造成資源浪費(fèi)。為了增加豆渣的有效利用，避免浪費(fèi)。人們?cè)噲D從改善豆渣口感入手來(lái)增加其食用性，改善豆渣口感一般通過(guò)微生物發(fā)酵豆渣。如李艷芳等[11]利用黑曲霉和米曲霉對(duì)豆渣進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)現(xiàn)豆渣經(jīng)發(fā)酵后口感得到明顯改善。潘進(jìn)權(quán)等[12]利用毛霉發(fā)酵豆渣提高了豆渣中的可溶性膳食纖維含量，這對(duì)提高豆渣的食用性也具有重要的意義。本實(shí)驗(yàn)嘗試選用米曲霉和毛霉兩種菌種對(duì)新鮮豆渣進(jìn)行復(fù)合發(fā)酵，對(duì)比兩種菌種混合及各菌種單獨(dú)發(fā)酵在不同豆渣含水量、發(fā)酵溫度、發(fā)酵時(shí)間條件下對(duì)豆渣口感的提升效果。研究了豆渣發(fā)酵前后色澤、粒度、滋味及氣味的變化情況，并通過(guò)確定因素合理的權(quán)重，建立感官綜合評(píng)分體系，采用正交試驗(yàn)法對(duì)豆渣的發(fā)酵工藝進(jìn)行優(yōu)化，并應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)感官評(píng)價(jià)法探究出食用豆渣的最佳發(fā)酵工藝條件豆渣含水量、發(fā)酵溫度、發(fā)酵菌種及其比例、發(fā)酵時(shí)間。研究出一種能有效提升發(fā)酵豆渣口感的工藝，為發(fā)酵豆渣的在食品方面增加有效利用。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 材料與菌種

新鮮豆渣：由湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)豐澤食堂提供；米曲霉（Aspergillus oryzae）2176：中國(guó)工業(yè)微生物菌種保藏管理中心（China Center of Industrial Culture Collection，CICC）；毛霉（Mucor）：湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院實(shí)驗(yàn)室。

1.1.2 培養(yǎng)基

試管斜面培養(yǎng)基采用馬鈴薯葡萄糖瓊脂（potato dextrose agar，PDA）培養(yǎng)基：馬鈴薯 200 g，葡萄糖20 g，瓊脂15～20 g，水1 000 mL。

菌種活化培養(yǎng)基：每支250 mL三角瓶中加入干麩皮10 g，水10 mL，攪拌均勻，121℃滅菌20 min，冷卻后備用。

1.2 儀器與設(shè)備

CJ-2D型凈化工作臺(tái)：天津市泰斯特儀器有限公司；DHP-9082型恒溫培養(yǎng)箱、上海市飛越實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；GZ-250-S型生化培養(yǎng)箱：韶關(guān)市廣智科技設(shè)備發(fā)展有限公司；LDZX-50KBS型立式壓力蒸汽滅菌器：上海申安醫(yī)療器械廠。

1.3 方法

1.3.1 豆渣的發(fā)酵工藝流程及操作要點(diǎn)

操作要點(diǎn)：

孢子懸液制備：首先將菌種在馬鈴薯葡萄糖瓊脂（PDA）斜面培養(yǎng)基上活化，然后分別挑取活化好的菌絲接種到裝有麩皮培養(yǎng)基的三角瓶上進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)，活化和擴(kuò)培條件均為溫度28℃、時(shí)間3 d。最后向三角瓶加入適量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.9%生理鹽水，振蕩后，用無(wú)菌紗布過(guò)濾，將濾液收集到三角瓶中并用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.9%的生理鹽水稀釋，制成2×107～5×107個(gè)/mL孢子懸浮液備發(fā)酵豆渣使用。

混合：將制備好的米曲霉孢子懸液和毛霉孢子懸液按照不同比例混合成混合孢子懸液，待用。

加水：把豆渣烘干至豆渣干基，再加入一定量的水使其含水量分別達(dá)到一定比例，同時(shí)調(diào)節(jié)到確定的pH值。

接種：接種混合孢子懸液是按照所需發(fā)酵豆渣（包含加入水分質(zhì)量）質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%添加。

發(fā)酵：在一定發(fā)酵溫度下發(fā)酵一定時(shí)間。

1.3.2 豆渣發(fā)酵優(yōu)化試驗(yàn)

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，確定采用50 g豆渣干基，分別加入不同質(zhì)量水，以得到不同含水量豆渣。再以米曲霉∶毛霉、發(fā)酵溫度、豆渣含水量、發(fā)酵時(shí)間為主要因素，采用L9（34）正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，以感官評(píng)定為指標(biāo)，進(jìn)行正交試驗(yàn)。因素與水平見(jiàn)表1。

表1 發(fā)酵工藝優(yōu)化正交試驗(yàn)因素與水平Table 1 Factors and levels of orthogonal experiments for fermentation technology optimization

1.3.3 感官評(píng)價(jià)方法

組成一個(gè)由10位（5男5女）經(jīng)過(guò)選擇和培訓(xùn)的評(píng)價(jià)員的評(píng)價(jià)小組，分別對(duì)9組發(fā)酵豆渣成品的色澤、質(zhì)地、滋味、氣味4個(gè)指標(biāo)進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，并從非常好、好、較好、一般、差5個(gè)等級(jí)進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果見(jiàn)表2。擔(dān)任評(píng)價(jià)員的基本條件[13-14]是：身體健康、無(wú)任何感覺(jué)方面的缺陷，并對(duì)感官分析有興趣；個(gè)人衛(wèi)生條件良好、無(wú)明顯個(gè)人氣味；不嗜煙酒，且在檢驗(yàn)前1 h內(nèi)不抽煙、不吃東西，不使用有氣味的化妝品；按照培訓(xùn)的技術(shù)要求進(jìn)行評(píng)價(jià)。

表2 豆渣發(fā)酵成品感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Sensory evaluation standard of okara fermentation product

1.3.4 模糊數(shù)學(xué)模型的建立

（1）因素集、評(píng)語(yǔ)集和加權(quán)重集的建立

因素集，即影響被評(píng)判對(duì)象的指標(biāo)集合，本研究以發(fā)酵豆渣成品色澤（U1）、質(zhì)地（U2）、滋味（U3）、氣味（U4）為因素，從而得到的因素集U=｛u1，u2，u3，u4｝。

評(píng)語(yǔ)集是參評(píng)者對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)反饋信息的集合，確定評(píng)語(yǔ)論域需要評(píng)定的等級(jí)。經(jīng)過(guò)評(píng)定小組討論，確定發(fā)酵豆渣成品的評(píng)價(jià)等級(jí)為非常好（v1）、較好（v2）、好（v3）、一般（v4）、差（v5），得到發(fā)酵豆渣的評(píng)語(yǔ)集V＝｛v1，v2，v3，v4，v5｝。以10分為標(biāo)準(zhǔn)，各指標(biāo)＞8分為非常好，得分6～8分為較好，得分4～6分為好，得分2～4分為一般，得分＜2分為差。

權(quán)重集就是各評(píng)價(jià)因素的權(quán)重系數(shù)的集合，每個(gè)評(píng)價(jià)因素對(duì)應(yīng)一個(gè)權(quán)重系數(shù)。由于各項(xiàng)指標(biāo)對(duì)質(zhì)量影響的程度不同，可根據(jù)各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重值確定一個(gè)權(quán)重向量。采用頻數(shù)統(tǒng)計(jì)法確定權(quán)重，請(qǐng)20位用戶將豆渣色澤、質(zhì)地、滋味、氣味各因素在所有因素中所占重要性程度的比率填在表格上，并對(duì)上述各因素進(jìn)行單因素權(quán)重統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)，得到質(zhì)量因素權(quán)重集X=｛x1，x2，x3，x4｝。

（2）模糊矩陣的確立和模糊轉(zhuǎn)換

根據(jù)高瑞鶴等[15]的方法，先通過(guò)10位評(píng)價(jià)員的感官評(píng)價(jià)對(duì)發(fā)酵豆渣各指標(biāo)的分?jǐn)?shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，然后將各級(jí)的票數(shù)除以10得到模糊關(guān)系矩陣R，再通過(guò)處理發(fā)酵豆渣成品的感官評(píng)價(jià)結(jié)果，將質(zhì)量因素權(quán)重集X與模糊關(guān)系矩陣R合成，得到發(fā)酵豆渣的模糊關(guān)系評(píng)價(jià)集Y=X×R，從而得到第i個(gè)發(fā)酵豆渣成品樣品的評(píng)價(jià)結(jié)果為Yi=X×Ri（i為1～9）。最后引進(jìn)綜合評(píng)分矩陣T處理模糊關(guān)系評(píng)價(jià)集Y，根據(jù)感官評(píng)價(jià)的特殊性，設(shè)評(píng)價(jià)等級(jí)集K=｛k1，k2，k3，k4，k5｝，得到發(fā)酵豆渣成品的模糊綜合評(píng)價(jià)總分T=Y×K。

2 結(jié)果與分析

2.1 質(zhì)量因素權(quán)重集的建立

通過(guò)20位評(píng)價(jià)員對(duì)發(fā)酵豆渣成品4項(xiàng)質(zhì)量因素重要性程度的分析評(píng)價(jià)，結(jié)果如表3所示，得出色澤的權(quán)重為0.215，質(zhì)地的權(quán)重為0.215，滋味的權(quán)重為0.358，氣味的權(quán)重為0.212，從而得到發(fā)酵豆渣成品的質(zhì)量因素權(quán)重集X=｛0.215，0.215，0.358，0.212｝。

2.2 模糊感官評(píng)價(jià)結(jié)果及綜合得分

通過(guò)10名感官評(píng)價(jià)員對(duì)9個(gè)發(fā)酵豆渣成品樣品進(jìn)行4項(xiàng)指標(biāo)評(píng)價(jià)，并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，得出發(fā)酵豆渣感官質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表4。

表3 豆渣發(fā)酵成品各因素重要性程度分析Table 3 Importance degree analysis of each factor of okara fermentation product

表4 不同工藝條件下豆渣發(fā)酵成品感官評(píng)價(jià)結(jié)果Table 4 Results of sensory evaluation of okara fermentation product by different processing technology

根據(jù)表4結(jié)果，參考潘志民等[16]的方法，將通過(guò)計(jì)算得出的U1、U2、U3、U44個(gè)單因素模糊矩陣的評(píng)價(jià)結(jié)果寫(xiě)成一個(gè)矩陣R，根據(jù)公式Y(jié)=X×R，模糊綜合評(píng)價(jià)總分公式T=Y×K得出9個(gè)發(fā)酵豆渣成品模糊綜合評(píng)價(jià)總分T，分別為：T1=4.677，T2=6.687，T3=6.612，T4=8.11，T5=6.725，T6=7.307，T7=8.119，T8=6.879，T9=6.16。

2.3 模糊數(shù)學(xué)感官評(píng)價(jià)優(yōu)化

正交試驗(yàn)結(jié)果與分析見(jiàn)表5，方差分析見(jiàn)表6。

根據(jù)表5得知，4個(gè)因素對(duì)模糊評(píng)價(jià)總分的影響從大到小的順序?yàn)镈＞A＞C＞B，即發(fā)酵時(shí)間＞發(fā)酵菌種及其配比＞豆渣含水量＞發(fā)酵溫度。試驗(yàn)4、7的綜合評(píng)分＞8，為非常好，試驗(yàn)2、3、5、6、8、9在6～8分之間，為較好。最佳的試驗(yàn)方案為A2B1C3D2，并沒(méi)有出現(xiàn)在試驗(yàn)1～9中，經(jīng)過(guò)驗(yàn)證試驗(yàn)得出A2B1C3D2模糊評(píng)價(jià)總分為8.286分，高于正交試驗(yàn)中試驗(yàn)7的最高得分8.119分。可選用A2B1C3D2的加工條件作為豆渣發(fā)酵條件，即發(fā)酵菌種選用米曲霉∶毛霉為1∶1、發(fā)酵溫度25 ℃、豆渣含水量70%、發(fā)酵時(shí)間10 d。

表5 發(fā)酵工藝優(yōu)化正交試驗(yàn)結(jié)果與分析Table 5 Results and analysis of orthogonal experiments for fermentation technology optimization

由表6可知，發(fā)酵時(shí)間和發(fā)酵菌種及米曲霉∶毛霉對(duì)結(jié)果影響顯著（P＜0.05），發(fā)酵溫度和豆渣含水量因素對(duì)結(jié)果影響不顯著。

表6 正交試驗(yàn)結(jié)果方差分析Table 6 Analysis of variance of orthogonal experiments results

3 結(jié)論

模糊數(shù)學(xué)感官評(píng)價(jià)結(jié)果表明，4個(gè)因素對(duì)模糊評(píng)價(jià)總分的影響從大到小的順序?yàn)榘l(fā)酵時(shí)間＞發(fā)酵菌種及其配比＞豆渣含水量＞發(fā)酵溫度，即影響發(fā)酵豆渣口感的因素影響順序。利用模糊數(shù)學(xué)感官評(píng)價(jià)法能夠獲得客觀、較準(zhǔn)確的豆渣發(fā)酵條件，為豆渣發(fā)酵產(chǎn)品的生產(chǎn)和研發(fā)提供了科學(xué)依據(jù)。試驗(yàn)得出最佳的結(jié)果為A2B1C3D2，即發(fā)酵菌種選用米曲霉和毛霉混合且比例為1∶1、發(fā)酵溫度25℃、豆渣含水量70%、發(fā)酵時(shí)間10 d。

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