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        外源蛋白酶對(duì)腐乳后發(fā)酵理化和感官特性的影響

        2018-04-20 08:59:06喻世哲劉晶晶吳佳倫韓北忠陳晶瑜
        食品科學(xué) 2018年8期
        關(guān)鍵詞:皺胃腐乳態(tài)氮

        喻世哲,劉晶晶,吳佳倫,韓北忠,陳晶瑜*

        腐乳習(xí)慣上分為“紅方”、“青方”、“白方”3 種,是我國(guó)傳統(tǒng)的發(fā)酵豆制品[1-3],因其味道鮮美、具有抗氧化和降血壓等保健功能[4-7]深受消費(fèi)者喜愛(ài)。腐乳的發(fā)酵過(guò)程主要發(fā)生了生物化學(xué)和物理化學(xué)兩種變化[8]。腐乳白坯的制作為物理化學(xué)變化[9],腐乳的后發(fā)酵階段主要是生物化學(xué)變化。 腐乳發(fā)酵分為前發(fā)酵和后發(fā)酵[10-12],前發(fā)酵是培養(yǎng)菌系和積累酶系的過(guò)程,一般為36~48 h。后發(fā)酵是酶系作用于腐乳毛坯的過(guò)程,時(shí)間較長(zhǎng),一般為3~6 個(gè)月,發(fā)酵周期長(zhǎng),生產(chǎn)成本高,制約了其在我國(guó)的工業(yè)化生產(chǎn)[13-14]。近年來(lái),針對(duì)縮短腐乳生產(chǎn)周期的研究較多,主要集中在對(duì)后發(fā)酵進(jìn)行處理。比如,加酶控溫后發(fā)酵[15-20],添加增香酵母、乳酸菌[21],高壓電場(chǎng)和高頻磁場(chǎng)處理[22]等。其中,在后發(fā)酵階段直接加入酶制劑是一種比較便捷的方式。本研究在腐乳后發(fā)酵階段直接添加外源蛋白酶(木瓜蛋白酶和皺胃酶),對(duì)腐乳后發(fā)酵過(guò)程中理化和感官特性的變化進(jìn)行研究,了解外源蛋白酶的添加對(duì)腐乳品質(zhì)的影響,結(jié)果將對(duì)酶促腐乳的工業(yè)化生產(chǎn)具有一定的指導(dǎo)意義。

        1 材料與方法

        1.1 材料與試劑

        毛霉型紅腐乳 中國(guó)北方某腐乳生產(chǎn)企業(yè);皺胃酶、木瓜蛋白酶(食品級(jí)) 帝斯曼中國(guó)有限公司;甲醛、硝酸銀(均為分析純) 廣東汕頭市西隴化工廠;氫氧化鈉(分析純) 北京化工廠;鉻酸鉀(分析純) 天津市大茂化學(xué)試劑廠。

        1.2 儀器與設(shè)備

        DHG-9053A電熱恒溫干燥箱、DHP-9052電熱恒溫培養(yǎng)箱 上海一恒科學(xué)儀器有限公司;BSA2202S分析天平、PB-21型pH計(jì) 德國(guó)賽多利斯公司;FTC質(zhì)構(gòu)儀北京盈盛恒泰科技有限公司。

        1.3 方法

        1.3.1 酶促腐乳的制備

        腐乳鹽坯尺寸為3.2 cm×3.2 cm×1.6 cm,裝于已滅菌的玻璃瓶中,每瓶12 塊,總質(zhì)量約160 g。按照腐乳-湯料1∶1(g/mL)的比例,每瓶中加入160 mL湯料,然后分別加入木瓜蛋白酶和皺胃酶[23],添加量分別為腐乳總蛋白的1%、2%、4% (質(zhì)量分?jǐn)?shù)),密封,于28 ℃后發(fā)酵培養(yǎng)。每個(gè)添加量的酶促腐乳制作3 個(gè)平行樣。

        1.3.2 樣品采集

        每個(gè)酶促腐乳樣品于后發(fā)酵5、10、15、20、25、30、35、40 d時(shí),取3 塊用于理化分析和感官評(píng)價(jià)。

        1.3.3 理化指標(biāo)的測(cè)定

        pH值:精確稱(chēng)取樣品3.000 g,加入蒸餾水27 mL,高速勻漿后,用pH計(jì)測(cè)定懸浮液的pH值;水分含量:采用常壓恒重法,參照SB/T 10170—2007《腐乳》[24];總酸含量:采用滴定法,參照SB/T 10170—2007;氨基態(tài)氮含量:采用甲醛滴定法,參照SB/T 10170—2007。

        硬度:利用質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定,具體參數(shù):探頭型號(hào)P/0.5,測(cè)前下壓和測(cè)試速率60 mm/min,壓縮比例30%,觸發(fā)力2.5 N。

        1.3.4 感官評(píng)價(jià)

        采用定量描述分析進(jìn)行感官評(píng)價(jià)[25]。選定11 名感官評(píng)價(jià)人員,采用5 分制,結(jié)合SB/T 10170—2007中的感官評(píng)定要求制定評(píng)分標(biāo)準(zhǔn),如表1所示。

        表1 腐乳感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Criteria for sensory evaluation of sufu

        2 結(jié)果與分析

        2.1 發(fā)酵過(guò)程中樣品pH值的變化

        圖1 不同添加量蛋白酶處理腐乳pH值在后發(fā)酵過(guò)程中的變化Fig. 1 Changes in pH during ripening of sufu with different concentrations of proteases

        由圖1可看出,腐乳后發(fā)酵過(guò)程中pH值總體呈下降趨勢(shì)??瞻捉M中,pH值在第5天明顯下降,之后保持穩(wěn)定,在第25天再次下降后保持平穩(wěn),最低達(dá)到6.39。木瓜蛋白酶處理組中,pH值在0~20 d的變化趨勢(shì)與空白組基本保持一致;25 d時(shí)4%木瓜蛋白酶處理組pH值下降至6.51后保持穩(wěn)定,但是高于空白組;1%和2%木瓜蛋白酶處理組pH值均在第30天明顯下降之后略有升高,第40天時(shí)分別達(dá)到6.50、6.54。1%皺胃酶處理組的pH值在第5天下降明顯,至第25天保持下降趨勢(shì),之后略有升高。2%和4%皺胃酶處理組的pH值在第25天之前與空白組變化趨勢(shì)基本保持一致,之后保持穩(wěn)定,但pH值始終高于空白組。Naes等[26]從乳酸菌NCDO151中提取出蛋白酶,對(duì)其加速干發(fā)酵香腸成熟作了初步研究,發(fā)現(xiàn)蛋白酶的添加使可溶性蛋白質(zhì)快速降解,pH值迅速下降。而Diaz等[27]在發(fā)酵香腸中添加木瓜蛋白酶,結(jié)果表明外源蛋白酶的添加對(duì)發(fā)酵過(guò)程中香腸pH沒(méi)有明顯的影響。

        引起腐乳在發(fā)酵過(guò)程中pH值降低的主要原因是乳酸菌等微生物發(fā)酵產(chǎn)生乳酸、醋酸、琥珀酸等有機(jī)酸、蛋白質(zhì)分解后酸性氨基酸的釋放、碳水化合物和脂肪酸的分解。pH值升高則是由于蛋白質(zhì)分解產(chǎn)生氨基酸,氨基酸的進(jìn)一步脫氨基作用產(chǎn)生氨[18]。實(shí)驗(yàn)組中加入木瓜蛋白酶和皺胃酶,加速腐乳中蛋白質(zhì)的分解,產(chǎn)生了比空白組更多的游離氨基酸和氨,因此在25 d后木瓜蛋白酶組和皺胃酶組的pH值高于空白組。

        2.2 發(fā)酵過(guò)程中樣品水分的變化

        圖2 不同添加量蛋白酶處理腐乳水分含量在后發(fā)酵過(guò)程中的變化Fig. 2 Changes in moisture during ripening of sufu with different concentrations of proteases

        由圖2可看出,腐乳后發(fā)酵過(guò)程中水分含量整體呈緩慢上升趨勢(shì),空白組水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)在第5天時(shí)下降后呈上升趨勢(shì),達(dá)到63.2%,15~30 d呈下降趨勢(shì)后上升。木瓜蛋白酶處理組中,相比于空白組不同的是:第15天時(shí)腐乳中水分含量仍呈緩慢上升趨勢(shì),除1%木瓜蛋白酶處理組的水分含量在第25天后逐漸降低,其余實(shí)驗(yàn)組水分含量均趨于穩(wěn)定。皺胃酶處理組中,腐乳水分含量變化趨勢(shì)總體與空白組一致,其中1%皺胃酶處理組水分含量在第25天后有較大的波動(dòng)。根據(jù)SB/T 10170—2007,在后期發(fā)酵結(jié)束后,成品腐乳的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)不大于72%即符合標(biāo)準(zhǔn),木瓜蛋白酶和皺胃酶組的腐乳均符合標(biāo)準(zhǔn)。

        腐乳前期發(fā)酵結(jié)束后水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為45%左右,在腐乳后發(fā)酵階段,隨著湯料中水分的遷移,其水分含量迅速上升。蛋白酶組與空白組存在差異,其主要原因是木瓜蛋白酶和皺胃酶使腐乳表面覆膜蛋白質(zhì)水解為肽、氨基酸等小分子物質(zhì),增加了腐乳的滲透性,促進(jìn)了水分的遷移。

        2.3 發(fā)酵過(guò)程中樣品總酸的變化

        由圖3可看出,腐乳后發(fā)酵中總酸含量呈上升趨勢(shì),然后趨于穩(wěn)定。參照SB/T 10170—2007,成品紅腐乳總酸含量規(guī)定不大于1.3 g/100 g,空白組、木瓜蛋白酶處理組和皺胃酶處理組均符合標(biāo)準(zhǔn)。其中空白組中,總酸含量在后發(fā)酵階段的0~20 d迅速上升,在20~30 d時(shí)存在明顯的下降,之后呈先上升后下降的趨勢(shì)。木瓜蛋白酶處理組中,10~25 d總酸上升速率低于空白組,其中4%木瓜蛋白酶處理組總酸含量在20~25 d之間下降后緩慢上升,第40天時(shí)總酸含量到達(dá)0.59 mg/100 g左右,與空白組一致;1%和2%木瓜蛋白酶處理組均基本呈上升趨勢(shì),而1%木瓜蛋白酶處理組在第40天時(shí)呈下降趨勢(shì),至0.54 mg/100 g。除4%皺胃酶處理組在25~30 d時(shí)明顯上升后迅速降低以外,1%和2%皺胃酶處理組腐乳總酸含量變化趨勢(shì)基本與空白組一致,前20 d迅速上升,在20 d后緩慢下降,與董爽等[28]在研究酶促腐乳生產(chǎn)過(guò)程中各種理化性質(zhì)變化的研究結(jié)果相符。

        圖3 不同添加量蛋白酶處理腐乳總酸含量在后發(fā)酵過(guò)程中的變化Fig. 3 Changes in total acid content during ripening of sufu with different concentrations of proteases

        腐乳在后發(fā)酵過(guò)程中,總酸含量上升的主要原因?yàn)椋簻系墓嗳胧沟酶槠恐谐嗜毖鯛顟B(tài),產(chǎn)生乳酸,并且微生物大量分泌淀粉酶和脂肪酶,將腐乳中的碳水化合物和脂肪水解為有機(jī)酸和脂肪酸等物質(zhì),從而使得腐乳總酸含量上升。而后發(fā)酵過(guò)程中總酸含量的下降可能與酶促腐乳內(nèi)部發(fā)生的酯化反應(yīng)有關(guān),能夠消耗部分酸性化合物[15]。

        2.4 發(fā)酵過(guò)程中樣品氨基態(tài)氮的變化

        由圖4可看出,腐乳后發(fā)酵過(guò)程中氨基態(tài)氮的含量總體呈上升趨勢(shì),最后趨于平穩(wěn)。根據(jù)SB/T 10170—2007[23],成品紅腐乳的氨基態(tài)氮含量不小于0.42 mg/100 g即符合標(biāo)準(zhǔn),空白組、木瓜蛋白酶和皺胃酶處理組均在第15天時(shí)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。其中空白組中腐乳的氨基態(tài)氮的含量隨著發(fā)酵的進(jìn)行逐漸上升,前15 d氨基態(tài)氮含量迅速增長(zhǎng),15~20 d時(shí)增長(zhǎng)緩慢后,又迅速上升,在第30天后逐漸趨于穩(wěn)定達(dá)到0.55 mg/100 g。1%和2%木瓜蛋白酶處理組氨基態(tài)氮的含量變化與空白組無(wú)明顯差異,4%木瓜蛋白酶處理組組的氨基態(tài)氮含量在整個(gè)后發(fā)酵過(guò)程中均明顯高于空白組。2%和4%皺胃酶處理組氨基態(tài)氮的含量均高于空白組,其中1%皺胃酶處理組雖然在第10天前氨基態(tài)氮含量的上升速率明顯高于空白組,但是之后基本與空白組保持一致。氨基態(tài)氮是指氨基酸形式的氮,其含量與氨基酸含量呈正比關(guān)系,因此氨基態(tài)氮的含量表明了氨基酸的含量和蛋白水解程度。結(jié)果表明,4%的木瓜蛋白酶和2%、4%的皺胃酶的添加促進(jìn)了蛋白質(zhì)的分解,能在一定程度上縮短腐乳生產(chǎn)周期。

        圖4 不同添加量蛋白酶處理腐乳氨基態(tài)氮含量在后發(fā)酵過(guò)程中的變化Fig. 4 Changes in amino nitrogen content during ripening of sufu with different concentrations of proteases

        2.5 發(fā)酵過(guò)程中樣品硬度的變化

        圖5 不同添加量蛋白酶處理腐乳硬度在后發(fā)酵過(guò)程中的變化Fig. 5 Changes in hardness during ripening of sufu with different concentrations of proteases

        由圖5可看出,腐乳后發(fā)酵過(guò)程中硬度總體呈下降趨勢(shì),空白組0~5 d硬度迅速下降至34.11 N,之后5~15 d趨于穩(wěn)定,最后隨著后發(fā)酵的進(jìn)行逐漸下降,最低達(dá)到26.04 N。1%、2%和4%木瓜蛋白酶處理組硬度下降速率均大于空白組,并且逐漸減小。其中1%和2%木瓜蛋白酶處理組硬度變化趨勢(shì)基本一致,4%的硬度下降速率最快,在發(fā)酵結(jié)束第40天時(shí)硬度達(dá)到最小值(22.87 N),明顯低于空白組。皺胃酶處理組中,各組的硬度下降速率也均大于空白組,其中4%皺胃酶處理組硬度下降速率在后發(fā)酵前20 d低于1%和2%,20 d至發(fā)酵結(jié)束期間,硬度快速下降,此時(shí)下降速率大于其他組。

        腐乳的質(zhì)構(gòu)與腐乳的組成、結(jié)構(gòu)和成熟度等密切相關(guān),質(zhì)構(gòu)是評(píng)價(jià)腐乳品質(zhì)的一項(xiàng)重要指標(biāo)。利用質(zhì)構(gòu)指標(biāo)評(píng)價(jià)腐乳質(zhì)量可以避免因感官評(píng)價(jià)重現(xiàn)性不佳,主觀判斷帶來(lái)的一些誤差。其中硬度是指沖傳樣品時(shí)的壓力最大值[29]。結(jié)果表明,隨著各添加量木瓜蛋白酶和皺胃酶的加入,腐乳中的蛋白質(zhì)在相關(guān)酶的作用下加速降解,導(dǎo)致硬度明顯降低。其中4%木瓜蛋白酶和4%皺胃酶組對(duì)腐乳后發(fā)酵硬度的影響最為明顯,因此,感官評(píng)價(jià)中分別選取4%的木瓜蛋白酶和皺胃酶作為實(shí)驗(yàn)組。

        2.6 酶促腐乳感官評(píng)價(jià)

        圖6 腐乳感官評(píng)價(jià)Fig. 6 Sensory evaluation of sufu

        由圖6可知,添加蛋白酶組的塊形完整度和外部顏色與空白組等均??瞻捉M質(zhì)地硬度得分為3.27 分,木瓜蛋白酶處理組和皺胃酶處理組的得分均高于空白組(分別為3.64 分和4.00 分)。并且木瓜蛋白酶組(4.18分)和皺胃酶(4.64 分)的口感得分均高于空白組(3.27 分)。以上說(shuō)明添加外源蛋白酶降低了腐乳的質(zhì)地硬度,這與質(zhì)構(gòu)分析的結(jié)果一致,并且改善了腐乳的口感細(xì)膩程度,其中皺胃酶處理組最為明顯。郭艷等[30]研究結(jié)果表明,在腐乳灌裝時(shí)加入風(fēng)味蛋白酶,加酶組在后發(fā)酵14 d時(shí)已經(jīng)具備了成熟腐乳的感官性狀,而空白組腐乳則在40 d時(shí)達(dá)到要求。內(nèi)部顏色、主要香氣和鮮味方面,木瓜蛋白酶組與皺胃酶組得分等均,并且均高于空白組。說(shuō)明添加外源蛋白酶都可以改善腐乳內(nèi)部顏色,提高腐乳香氣和鮮味??赡苁峭庠吹鞍酌阜纸飧橹械牡鞍踪|(zhì)分解產(chǎn)生呈味氨基酸和揮發(fā)性香味物質(zhì)的結(jié)果,并且腐乳表面毛坯層的分解也有利于湯料的滲入,可以改善腐乳內(nèi)部顏色,促進(jìn)腐乳成熟。木瓜蛋白酶處理組苦味得分高于空白組和皺胃酶組(均為3.64 分),可能與木瓜蛋白酶分解腐乳中蛋白質(zhì)產(chǎn)生苦味氨基酸等有關(guān)[31]。

        3 結(jié) 論

        在腐乳后發(fā)酵過(guò)程中,外源蛋白酶添加組的pH值在第25天后均高于空白組,其中1%的皺胃酶組在第40天時(shí)pH值最高(6.57);外源蛋白酶的添加對(duì)腐乳的水分含量無(wú)明顯影響;在腐乳后發(fā)酵過(guò)程中3 組腐乳的總酸含量均呈上升趨勢(shì),木瓜蛋白酶組在10~25 d總酸含量上升速率低于空白組,然后基本趨于一致;4%木瓜蛋白酶、2%和4%皺胃酶的添加使腐乳的氨基態(tài)氮含量增加;4%木瓜蛋白酶和4%皺胃酶的添加能夠明顯降低腐乳硬度;外源蛋白酶的添加能在一定程度上改善腐乳的口感和內(nèi)部顏色,提供主要香氣和鮮味;木瓜蛋白酶添加會(huì)產(chǎn)生一定的苦味。

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