(天津市利民調(diào)料有限公司,天津300308)
黑豆,又稱烏豆,是大豆的一種,是我國傳統(tǒng)的醫(yī)食兩用食品,是植物中營養(yǎng)比較豐富的保健佳品。黑豆營養(yǎng)豐富,具有高蛋白、低熱量的特性,每百克含蛋白質(zhì)36.1 g、脂肪15.9 g、膳食纖維10.2 g、碳水化合物23.3 g、鈣 224 mg、鎂 243 mg、鉀 1 377 mg、磷 500 mg,還含有人體必需的VB1、VB2、VC、煙酸和微量元素鐵、錳、鋅、銅、鉬、硒等,其中蛋白質(zhì)含量高的可達48%以上,居豆類之首,素有“植物蛋白之王”的美譽[1-2]。黑豆蛋白質(zhì)中的氨基酸組成結(jié)構(gòu)也優(yōu)于黃豆,不僅含有人體必需的8種必需氨基酸,其比例也符合人體需要,特別是黑豆中的賴氨酸、蘇氨酸、蛋氨酸含量與黃豆相比,分別高出 15.5%、15.3%、29%[3-4]。
但是,黑豆在利用方面存在一些弊端。直接食用黑豆有很重的苦澀味,抗營養(yǎng)因子未失活,也不能達到保健的功效。關(guān)于黑豆醬油深加工的研究多停留在實驗室階段,很少實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。因此,本論文研究高鹽稀態(tài)發(fā)酵黑豆醬油產(chǎn)業(yè)化的可行性,依托公司現(xiàn)有黃豆醬油生產(chǎn)線,進行黑豆醬油發(fā)酵嘗試。在米曲霉、酵母菌等微生物的作用下,能將黑豆的保健作用充分發(fā)揮,制作出高品質(zhì)醬油。
黑豆:市售青仁黑豆,黑龍江產(chǎn)區(qū);福林酚(BR):北京華邁科生物技術(shù)有限責任公司;三氯乙酸(分析純)、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉(分析純)、酪氨酸(食品級):南京化學試劑股份有限公司;甲醛(分析純):天津市風船化學試劑科技有限公司;醬油曲精:濟寧玉園科技有限公司;硝酸銀(分析純):天津市南開化工廠;鉻酸鉀(分析純):天津市天大化工實驗廠;硫酸(分析純):天津化學試劑三廠;硼酸(分析純):天津市凱通化學試劑有限公司。
SP-752型紫外可見分光光度計:上海光譜儀器有限公司;PHSJ-5型實驗室pH計:上海精密科學儀器有限公司;SY201S-1型電熱恒溫干燥箱:天津市三水科學儀器有限公司;SKD-2000型全自動凱氏定氮儀:上海市沛歐分析儀器有限公司;DN3800型玻璃鋼保溫發(fā)酵罐:連云港中復連眾復合材料有限公司;SZG型蒸球:江陰市華信藥化設備有限公司;SFY-25-50-100L三聯(lián)發(fā)酵罐:鎮(zhèn)江生物設備有限公司。
1.2.1 指標測定
成曲中性蛋白酶活力測定:SB/T 10317-1999《蛋白酶活力測定法》中福林法;成曲糖化酶活力測定:GB 1886.174-2016《食品安全國家標準食品添加劑食品工業(yè)用酶制劑》中A.3方法;水分測定:GB 5009.3-2016《食品安全國家標準食品中水分的測定》中直接干燥法;鹽分、總酸測定:GB/T 5009.40-2003《醬衛(wèi)生標準的分析方法》;可溶性無鹽固形物、總氮、氨基酸態(tài)氮、銨鹽測定:GB/T 18186-2000《釀造醬油》;還原糖測定:GB 5009.7-2016《食品安全國家標準食品中還原糖的測定》中直接滴定法。
1.2.2 制曲過程檢測
黃豆醬油中黃豆與炒小麥的質(zhì)量比為7∶3,考慮到黑豆蛋白含量偏高,將黑豆與炒小麥質(zhì)量比調(diào)整為6∶4。兩組試驗泡發(fā)、蒸煮、接菌量、制曲控制保持一致。黃豆(黑豆)在泡豆槽加入足量水,經(jīng)8 h~12 h泡發(fā)。泡豆完全的標準:表面無褶皺,掰開無白心。
泡好的黃豆(黑豆)進入蒸球中蒸煮。蒸煮條件為:0.2 MPa,2 min。正好的條件為:豆子的碾碎壓力為5 000 N~6 000 N。
冷卻后,豆子與炒小麥混合,接種種曲0.3‰。品溫超32℃第一次翻曲,10小時后第二次翻曲,72小時后出曲。
取36、72h的曲料樣品,進行中性蛋白酶活力測定。
1.2.3 發(fā)酵過程檢測
成曲和19°Be'鹽水(0℃~5℃)混合入罐發(fā)酵,鹽水用量為曲料3倍。發(fā)酵過程中間歇攪拌,品溫28℃時,加入酵母培養(yǎng)液(≥107cfu/mL),每罐35 L。定期從灌底出油口取樣檢測鹽分、總酸、氨基酸態(tài)氮、可溶固形物、銨鹽等指標。當樣品氨基酸態(tài)氮含量≥1 g/100 mL時,醬油成熟。
制曲的目的在于使米曲霉充分的生長繁殖,為醬油發(fā)酵分泌積累高活力豐富的酶系。在這些酶中,蛋白酶是最為重要的一種。蛋白酶將豆類中的蛋白質(zhì)降解為多肽和小分子的氨基酸等可溶性含氮物質(zhì)。該過程反應越徹底,醬油中的蛋白質(zhì)、氨基酸含量就越高,原料蛋白質(zhì)的利用率也就越高[5-6]。
糖化酶將淀粉質(zhì)原料分解為可利用的葡萄糖,為酵母菌、乳酸菌等微生物提供碳源,是酒精發(fā)酵、乳酸發(fā)酵的基礎物質(zhì),對醬油的色香味有重大影響[7]。
在制曲24、48、72 h分別取樣,對比試驗組和對照組的中性蛋白酶和糖化酶活力。試驗結(jié)果見圖1、圖2。
圖1 試驗組和對照組中性蛋白酶活力比較Fig.1 The comparison of neutral protease activity between experimental and control group
圖2 試驗組和對照組糖化酶活力比較Fig.2 The comparison of glucoamylase activity between experimental and control group
從圖1、圖2中可以看出,兩組曲料隨著制曲時間的延長,中性蛋白酶活力和糖化酶活力逐步增長。48小時后,試驗組酶活增長幅度開始明顯高于對照組。這說明,利用黑豆制曲可以得到較高的中性蛋白酶和糖化酶活力。
2.2.1 總酸含量的檢測
在醬油發(fā)酵過程中,乳酸菌利用碳源產(chǎn)乳酸,酵母菌發(fā)酵產(chǎn)生一些琥珀酸。醬油中的有機酸起到調(diào)和口感的作用[8],在發(fā)酵后期也可作為原料進行酯化反應。因此,總酸是醬油發(fā)酵過程中很重要的一個理化指標。每10天取樣一次,結(jié)果如圖3。
從圖3中可以看出,兩組樣品的總酸總體上逐步增長。發(fā)酵后期,試驗組總酸要略高于對照組。
圖3 試驗組和對照組總酸含量比較Fig.3 The comparison of total acid content between experimental and control group
2.2.2 氨基酸態(tài)氮含量的檢測
醬油中氨基酸態(tài)氮含量與氨基酸含量成正比,因此是醬油品質(zhì)好壞的重要指標,也是醬油分級的標準[9]。兩組試驗氨基酸態(tài)氮含量變化如圖4。
圖4 試驗組和對照組氨基酸態(tài)氮含量比較Fig.4 The comparison of amino acid nitrogen contents between experimental and control group
發(fā)酵初期,原料中大分子的蛋白質(zhì)被分解。所以,初期氨基酸態(tài)氮含量升高較快。發(fā)酵中后期,氨基酸態(tài)氮增長變緩,趨于穩(wěn)定。但從圖4中可以看出,發(fā)酵成熟時,試驗組的氨基酸態(tài)氮含量要高于對照組。
2.2.3 還原糖含量的檢測
醬油中的糖不僅是微生物代謝的底物,又可以為美拉德反應提供還原糖。因此,還原糖是影響醬油風味和色澤的重要因素。試驗組和對照組還原糖含量比較如圖5。
圖5 試驗組和對照組還原糖含量比較Fig.5 The comparison of reducing sugar content between experimental and control group
由圖5可知,發(fā)酵初期,淀粉類原料在淀粉酶的作用下被分解,造成還原糖含量急速升高。當品溫到達28℃,加入酵母液后,還原糖會被酵母菌利用[10],所以,造成了還原糖的大幅度下降。在整個發(fā)酵過程中,試驗組和對照組的還原糖變化趨勢相似,含量相差不大。
2.2.4 全氮含量的檢測
全氮包括未分解的蛋白質(zhì)、多肽等可溶性含氮化合物。全氮代表著醬油發(fā)酵的完全程度。試驗組和對照全氮含量比較如圖6。
圖6 試驗組和對照全氮含量比較Fig.6 The comparison of total nitrogen content between experimental and control group
由圖6可知,發(fā)酵初期,在蛋白酶等酶的作用下,全氮含量急速升高。隨著酵母菌的加入和其他微生物代謝活力增強,全氮含量趨于穩(wěn)定。雖然試驗組和對照組全氮含量變化趨勢相同,但發(fā)酵成熟時,試驗組的全氮含量要高于對照組。
2.2.5 可溶性無鹽固形物含量的檢測
可溶性無鹽固形物主要包括醬油中糖類、有機酸類、氨基酸等。在不添加添加劑的情況下,可溶性無鹽固形物含量越高,說明醬油的品質(zhì)越高[11]。結(jié)果如圖7。
圖7 試驗組和對照無鹽固形物含量比較Fig.7 The comparison of salt free solids content between experimental and control group
由圖7可知,發(fā)酵前期,大分子原料被分解成可溶性小分子物質(zhì),導致無鹽固形物含量升高。隨著微生物的代謝水平升高,無鹽固形物含量呈現(xiàn)波動狀態(tài)。但試驗組的無鹽固形物要高于對照組。
發(fā)酵成熟后,將試驗組和對照組分別進行壓榨、過濾、滅菌、沉淀。并對最終醬油成品進行理化指標的比對,結(jié)果見表1。
表1 成品主要指標對比Table 1 The comparison of main indexes of the end products g/100 mL
從表1中可以看出,在評價醬油品質(zhì)最重要的3個指標中,試驗組均高于對照組。
該文分別以黑豆、黃豆為原料,通過高鹽稀態(tài)方式進行醬油的制作,并對兩者的制曲質(zhì)量、發(fā)酵過程中主要理化指標以及成品醬油主要理化指標進行了對比。結(jié)果表明:制曲72 h,黑豆曲料的中性蛋白酶活力和糖化酶活力均高于黃豆曲料;發(fā)酵過程中各項理化指標總體變化趨勢相似,并呈現(xiàn)交替變化。發(fā)酵到達終點時,黑豆醬醪的總酸、氨基態(tài)氮、全氮、無鹽固形物等指標均高于黃豆醬油,還原糖低于黃豆醬油;成品黑豆醬油的可溶無鹽固形物、氨基酸態(tài)氮、總氮指標均高于黃豆醬油。