李志江，王欣，戴凌燕，周雯君，周亞男，鹿保鑫

（1.黑龍江八一農墾大學食品學院，大慶 163319；2.黑龍江八一農墾大學生命科學技術學院）

工廠生產化條件下豆醬發(fā)酵過程的指標與品質分析

李志江1，王欣1，戴凌燕2，周雯君1，周亞男1，鹿保鑫1

（1.黑龍江八一農墾大學食品學院，大慶 163319；2.黑龍江八一農墾大學生命科學技術學院）

為監(jiān)測豆醬工廠化生產的發(fā)酵過程，按照企業(yè)生產標準，對2015年10月和2016年1月兩次豆醬生產發(fā)酵過程進行研究。分析測定發(fā)酵至第7、14、21和28 d醬醅樣品中氨基酸態(tài)氮、總酸、總酯、總糖還原糖、氨基酸和感官指標。結果表明，發(fā)酵過程中醬醅總酸和總酯呈現逐漸上升的趨勢；發(fā)酵前期氨基酸態(tài)氮含量增加明顯，中后期變化緩慢；總糖含量逐漸下降，還原糖含量呈現先上升后下降的趨勢；2016年1月份醬醅的總酸、總酯、氨基酸態(tài)氮、總糖和還原糖高于2015年10月批次各指標。前期和中期的醬醅游離氨基酸含量顯著高于后期發(fā)酵，呈鮮味氨基酸含量增加，豆醬香氣和風味顯著增強。豆醬發(fā)酵過程指標的監(jiān)控，可以用于指導工廠不同季節(jié)和批次發(fā)酵工藝參數的調控。

豆醬；工廠化生產；品質分析

傳統(tǒng)豆醬是以大豆和食鹽為主要原料，經天然制曲和發(fā)酵等工序制成，具有豐富的營養(yǎng)和咸鮮特征的調味品[1]。由于受環(huán)境和季節(jié)影響，傳統(tǒng)豆醬質量不穩(wěn)定，衛(wèi)生較差，生產周期長。現代豆醬生產接種米曲霉進行人工制曲，控溫快速發(fā)酵，質量和口感較好。傳統(tǒng)豆醬生產過程研究較多，主要集中于豆醬中微生物和豆醬品質變化，但關于現代豆醬工廠化生產條件下的發(fā)酵過程監(jiān)控研究相對較少[2～5]。

影響豆醬發(fā)酵工藝的因素較多，如豆醬醬曲的酶活性及質量、鹽水添加量、翻醬次數、發(fā)酵溫度和時間等。大型豆醬企業(yè)采用恒溫發(fā)酵池作為容器，可以實現快速生產，發(fā)酵周期為一個月左右，且在相對潔凈的車間完成發(fā)酵過程，豆醬質量符合國家標準。一般情況下，大型豆醬企業(yè)生產的醬曲質量穩(wěn)定，鹽水添加量和翻醬次數實現標準化操作，因此，影響豆醬質量的主要因素是發(fā)酵溫度和時間[6]。溫度影響豆醬中微生物的生長和代謝，包括發(fā)酵池和環(huán)境溫度等，發(fā)酵池的溫度易于控制，但東北地區(qū)冬季的低溫影響了豆醬的發(fā)酵和質量。因此，以現代工廠化條件下生產的豆醬為對象，確定不同溫度的季節(jié)對豆醬理化和感官指標的影響，有利于指導工廠生產和保證豆醬質量。

研究以不同季節(jié)條件下企業(yè)正常生產豆醬為例，對發(fā)酵周期內豆醬氨基酸態(tài)氮、總酯、總糖還原糖、總酸、蛋白質降解、游離氨基酸指標及感官變化進行監(jiān)測，以明確醬醅在不同溫度下的品質變化，用以調整企業(yè)生產工藝參數，保證豆醬的質量。

1 材料與方法

1.1 主要試劑與設備

1.1.1 原料與試劑

豆醬醬曲和醬醅，來源于黑龍江省某大型醬業(yè)生產車間，樣品質量符該企業(yè)生產標準。該企業(yè)豆醬主要是以東北大豆和面粉為主要原料，經蒸煮處理后，降溫接入曲霉菌制曲32 h左右，在發(fā)酵池接入鹽水發(fā)酵28 d得到成品豆醬。

甲醛、乙酸，煙臺三和化學試劑有限公司。酚酞，天津市博迪化工股份有限公司。氫氧化鈉、葡萄糖、乙酸鈉、甲醇、丙三醇，天津市大茂化學試劑廠。乙醇、濃硫酸、鹽酸、3，5-二硝基水楊酸、亞硫酸鈉、苯酚，沈陽市華東試劑廠。

1.1.2 主要儀器設備

FE20酸度計，梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司。T6紫外可見分光光度計，北京普析通用儀器有限責任公司。79-1磁力攪拌器，金壇市虹盛儀器廠。LC98IAAA氨基酸分析儀，上海精科儀器公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品的選取

隨機抽取工廠化條件下2015年10月和2016年1月生產的兩組發(fā)酵池醬醅。分別選取每池發(fā)酵至第7、14、21、28 d樣品，測定醬醅中溫度、氨基酸態(tài)氮、總酸、總酯、總糖和還原糖含量。

選取2016年1月生產時成品醬曲、發(fā)酵中期（14 d）和發(fā)酵后期（28 d）的醬醅，測定樣品中游離氨基酸含量。分別選取發(fā)酵至第7、14、21和28 d醬醅，評價色澤、體態(tài)和香氣等感官特性。

1.2.2 檢測方法

GB 5009.39-2003電位滴定法測定醬醅氨基酸態(tài)氮含量（單位g·100 g-1）；GB 5009.39-2003滴定法測定醬醅總酸含量（單位g·100 g-1）；GB/T 10345.5-1989回流滴定法測定醬醅總酯含量（以乙酸乙酯計，單位g·100 g-1。）[7]；GB/T 5009.124-2003測定醬醅游離氨基酸含量，前處理方法及色譜柱條件參照文獻[8，9]（單位%）；3，5-二硝基水楊酸法測定醬醅總糖和還原糖（單位%）；線性標度法評價豆醬色澤、體態(tài)和香氣，10名品評員在15 cm線段上對感官指標進行定量[10]。

1.3 數據處理

采用Excel 2010進行數據處理和制圖，數據以平均值±標準偏差表示。

2 結果與分析

2.1 豆醬中氨基酸態(tài)氮、總酸和總酯含量監(jiān)測結果

豆醬發(fā)酵前期，主要是制曲時產生的酶系水解原料的過程，得到以氨基酸態(tài)氮為主的水解產物[11]。與實驗室生產豆醬不同，該企業(yè)在發(fā)酵前期從醬醅吸取醬汁淋油，用于生產釀造醬油，因此，選擇從發(fā)酵至第7 d開始取樣測定各指標。由圖1可知，2015年10月樣品中，總酸、總酯和氨基酸態(tài)氮的含量在發(fā)酵過程中呈現逐漸上升的趨勢，最大值均為發(fā)酵第28 d?？偹岷康陀?%符合企業(yè)標準，成品豆醬酸感適中，而文獻中報道則多高于2%，可能與豆醬的含水量相關[5]；酯類的生成與發(fā)酵后期酸、醇的合成與化合直接相關，發(fā)酵微生物的參與尤為重要，酯香也成為評價豆醬香氣的重要成分之一[6]；氨基酸態(tài)氮含量與成品醬曲蛋白酶活性直接相關，測得該企業(yè)醬曲中蛋白酶活性1 700～1 800 U·g-1（另文發(fā)表），而成品豆醬氨基酸態(tài)氮含量＞0.5g·100g-1，高于國家標準（GB/T 24399-2009），豆醬質量合格。總體上，發(fā)酵前期將品溫度較高，有利于酶的水解作用，而后期溫度32℃左右，有利于微生物的生長和代謝，并進一步合成多種代謝產物。

由圖2可知，2016年1月樣品中總酸、總酯和氨基酸態(tài)氮含量也總體呈現逐漸上升的趨勢，但各組分含量明顯高于2015年10月醬醅樣品，是由于1月企業(yè)車間發(fā)酵溫度高于10月，適當高溫對有利于微生物的生長代謝，加快代謝產物的積累。

圖1 2015年10月醬醅樣品總酸、總酯、氨基酸態(tài)氮含量Fig.1Contents of total acid，total ester and amino acid nitrogen in soybean paste in October 2015

圖2 2016年1月醬醅樣品總酸、總酯、氨基酸態(tài)氮含量Fig.2Contents of total acid，total ester，and amino acid nitrogen in soybean paste in January 2016

發(fā)酵溫度會直接影響豆醬的品質，從宏觀上看發(fā)酵溫度過低會降低豆醬的香氣和色澤，而溫度過高會使醬醅中的微生物受到影響甚至失活。從圖1和圖2可以知，2015年10月和2016年1月，發(fā)酵7和14 d時醬醅的平均溫度分別為37.0和41.0℃，發(fā)酵21和28 d時則分別為32.3和36.6℃。因此，高溫發(fā)酵條件下，醬醅總酸、總酯和氨基酸態(tài)氮含量高于低溫發(fā)酵，但總體上豆醬質量符合企業(yè)和國家標準。由于季節(jié)和室內溫度的影響，造成了醬醅各指標的差異，應適當增強醬池加熱操作或提高室內環(huán)境溫度，以消除溫度差異帶來的豆醬品質差異。

2.2 豆醬中還原糖和總糖測定結果

醬醅中初始還原糖和總糖含量與成品醬曲質量有關，測得成品醬曲中淀粉酶活性1 900～2 100 U·g-1（另文發(fā)表），可降解原料中碳水化合物，為豆醬提供甜度和流動特性，也為后期醬醅中微生物生長和代謝提供了營養(yǎng)。

圖3 醬醅發(fā)酵各時期還原糖含量Fig.3Contents of reducing sugar in soybean paste at various fermentation period

由圖3可知，兩組發(fā)酵樣品的還原糖初始含量分別為0.26%和0.28%，隨著發(fā)酵的進行，在發(fā)酵第14 d時增加至最大值，而后開始迅速下降。還原糖含量的變化，與醬醅的水解和發(fā)酵進程相一致。發(fā)酵前期，在適宜的溫度下，來自于制曲工藝霉菌分泌的淀粉酶迅速水解碳水化合物形成還原糖類，所以發(fā)酵14 d前還原糖含量上升；但隨著發(fā)酵的進行和底物的消耗，碳水化合物水解速度降低，醬醅中的微生物，如酵母菌、乳酸菌等開始大量生長繁殖，消耗醬醅中的還原糖，所以還原糖含量出現下降趨勢[12]。在東北室內溫度較低的10月份，碳水化合物酶解和微生物的生長代謝相對緩慢，因此，整體上此季節(jié)的還原糖指標比溫度高的季節(jié)低，可以通過提高醬醅發(fā)酵池的溫度減少季節(jié)間溫差帶來的還原糖指標差異。

圖4 醬醅發(fā)酵各時期總糖含量Fig.4Content of total sugar in soybean paste at various fermentation period

由圖4可知，兩組醬醅樣品初始總糖含量分別為70.56%和79.87%，各時期的總糖含量總體呈現逐漸降低的趨勢，在發(fā)酵第21 d后總糖降低的趨勢減慢。此時的總糖變化現象和原理與還原糖的變化趨勢相同。

2.3 豆醬中游離氨基酸測定結果

由表1可知，成品醬曲至發(fā)酵中期醬醅時，游離氨基酸總量增加了2.2倍，而發(fā)酵中期到發(fā)酵結束期間游離氨基酸變化不大。說明制曲、發(fā)酵前期和中期對游離氨基酸的產生和積累貢獻較大，蛋白質在此期間利用率較高。

醬醅中游離氨基酸主要是蛋白酶水解的產物。天門冬氨酸和谷氨酸有鮮味，是豆醬中鮮味的主要來源，這兩種游離氨基酸含量直接影響豆醬的鮮味口感，發(fā)酵結束后，分別增加了3.6倍和1.9倍；絲氨酸、蘇氨酸、甘氨酸和丙氨酸味感為甜味，對豆醬風味形成有利，成熟醬醅中含量分別增加了2.5、2.5、2.7、1.9倍；胱氨酸、脯氨酸、賴氨酸則沒有明顯的味道，對豆醬的風味沒有影響。一般以上9種游離氨基酸含量可占總游離氨基酸含量的50%以上。其余8種游離氨基酸則顯苦味，苦味游離氨基酸積累對于豆醬的風味影響不利，可能是由于同步水解，四種氨基酸的含量變化與蛋白質氨基酸組成有關[3，9]。

表1 醬醅中游離氨基酸含量表Table 1Contens of the free amino acid in soybean paste

2.4 豆醬感官評價結果

根據表感官評定問卷，經過測量，10位品評員醬醅各指標得分的平均值如圖5所示。發(fā)酵各時期醬醅色澤、體態(tài)、氣味得分均呈現逐漸上升的趨勢，在發(fā)酵第28 d時達到最佳狀態(tài)，說明發(fā)酵有利于醬醅顏色和氣味的形成。發(fā)酵過程不僅是化學產物的簡單合成，還由于醬醅采用敞口控溫發(fā)酵、氧氣和溫度等因素促進了美拉德反應的進行，使醬醅色澤具有紅褐色；底物的水解，形成了小分子化合物，尤其是碳水化合物的生產，以及適當的含水量（該企業(yè)豆醬含水量為55%左右），使豆醬具有了較好的流動性和體態(tài)；微生物的發(fā)酵和代謝產物的合成與轉化，如酯類的形成，使豆醬具有獨特的醬香和酯香等香氣特征[13]。

圖5 醬醅各發(fā)酵時期感官評價得分Fig.5Scores of sensory evaluation at various fermentation period

圖6 發(fā)酵各時期樣品圖Fig.6Samples at various fermentation period

由圖6所示的各醬醅發(fā)酵時期的樣品圖片可知，醬醅色澤由黃褐色逐漸變?yōu)榧t褐色，體態(tài)逐漸變粘稠，同時豆粒逐漸變少，醬的體態(tài)逐漸形成。

3 結論與討論

豆醬發(fā)酵過程各指標測定結果顯示，醬醅發(fā)酵的中后期對產品質量影響較大，如酯類香氣物質快速生成、氨基酸態(tài)氮含量顯著提高、糖類物質的降低等。這些指標和醬醅的發(fā)酵溫度或醬池季節(jié)溫度直接相關，適當的提高發(fā)酵溫度，有助于提高產品豆醬質量。

研究是以企業(yè)工業(yè)化生產的醬醅為對象，不同于實驗室小樣試驗，生產是按照企業(yè)標準執(zhí)行，因此，所選取的樣品和測定結果具有一定的指導意義。氨基酸態(tài)氮、總酸、總酯、總糖還原糖、氨基酸和感官各指標并不是孤立存在，但與發(fā)酵工藝控制，尤其是溫度和時間等密切相關。酸度過高降低豆醬口感，也反映發(fā)酵工藝可能溫度過高或污染產酸細菌，給后續(xù)豆醬殺菌工藝帶來困難，包裝的成品豆醬也有潛在的漲包問題。氨基酸態(tài)氮是豆醬國家標準規(guī)定的重要指標，也是衡量產品質量和生產工藝的一項內容，但其與豆醬含水量和成品醬曲質量直接相關。各指標在發(fā)酵過程中的變化趨勢是監(jiān)控一次生產成功與否的關鍵因素，依據這些數值，可以提高企業(yè)生產品質控制的水平，并進一步為保證豆醬的質量提供數據依據。

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Analysis of Index and Quality of Soybean Paste during Fermentation Procedure under Factory Processing Condition

Li Zhijiang1，Wang Xin1，Dai Lingyan2，Zhou Wenjun1，Zhou Yanan1，Lu Baoxin1
（1.College of Food Science，Heilongjiang Bayi Agricultural University，Daqing 163319; 2.College of Life and Science Technology，Heilongjiang Bayi Agricultural University）

In order to monitor the procedure of soybean paste production under factory condition，amino acid nitrogen content，total acidity，total ester，total sugar and reducing sugar，amino acid，and sensory were analyzed during the production period at October 2015 and January 2016，respectively，in which those data could present the theoretical reference for the factory.According to the enterprise standard，the soybean paste samples at 7，14，21，and 28 day during the fermentation period were chosen as the monitored targets.The results indicated that the total acidity and ester contents increased gradually during the fermentation period，and significantly from 14 to 21 day.The amino acid nitrogen content increased significantly at first fermentation stage and changed slowly at late stage.The total sugar content decreased gradually，while the reducing sugar took on an increase and a decrease trend at first and late fermentation stage，respectively.Totally，the contents of those five indexes were higher in January 2016 than October 2015. The change of free amino acid contents at first and middle fermentation period was higher than at late stage，in which the types of amino acid with umami taste increased significantly and the sense of aroma and flavor in the soybean paste also enhanced significantly.The monitor of index analysis was useful for the enterprise production，which could be applied to direct the fermentation parameters control at different season and batch.

soybean paste;production under factory condition;quality analysis

TS264.2

A

1002-2090（2017）04-0067-05

10.3969/j.issn.1002-2090.2017.04.015

2016-10-25

黑龍江省農墾總局攻關項目（寶泉豆醬生產質量控制關鍵技術及集成示范：HKN135-05-03）；黑龍江八一農墾大學定向培養(yǎng)博士人員科研啟動金項目（1，6-二磷酸果糖調控魯式酵母增香動力學及分子機制研究：XDB2015-08）。

李志江（1977-），男，副教授，韓國江陵原州大學畢業(yè)，現主要從事發(fā)酵食品方面的教學與研究工作。

鹿保鑫，男，教授，碩士研究生導師，E-mail：lubaoxin72@126.com。