張肇弛,郭夢(mèng)夏

(河南理工大學(xué)鶴壁工程技術(shù)學(xué)院,河南 鶴壁 458030)

傳統(tǒng)的發(fā)酵醬采用自然發(fā)酵,醬中含有大量的微生物[1—2],菌種難以控制,容易滋生黃曲霉從而產(chǎn)生毒素[3],難以形成規(guī)?；a(chǎn)[4]。而采用單一類型菌株發(fā)酵醬類產(chǎn)品,又會(huì)造成發(fā)酵醬風(fēng)味單一[5—6]。一些研究結(jié)果表明,從傳統(tǒng)醬中分離菌株,再按照一定的比例添加至調(diào)味醬中進(jìn)行微生物發(fā)酵[7],能夠維持醬類產(chǎn)品的傳統(tǒng)風(fēng)味,防止有害微生物在調(diào)味醬中生長(zhǎng),同時(shí)也使得醬中微生物能夠更加充分地分解豆瓣醬中的蛋白質(zhì)和淀粉[8-9],產(chǎn)生更多風(fēng)味物質(zhì)[10]。

我國(guó)最早的烤肉是將肉切成塊狀[11],用蔥、姜、蒜和鹽等調(diào)料對(duì)其進(jìn)行浸泡,再進(jìn)行烤制[12],之后烤肉發(fā)展為先將肉水煮5～10 min,再將肉撈出進(jìn)行烤制[13]。一直以來(lái),我國(guó)的烤肉技術(shù)不斷發(fā)展和進(jìn)步,烤肉醬的種類也不斷增加。

為規(guī)范烤肉醬加工流程和工藝、降低傳統(tǒng)加工工藝烤肉醬存在的基本風(fēng)險(xiǎn),本試驗(yàn)通過(guò)采用單因素試驗(yàn)、正交試驗(yàn)和模糊數(shù)學(xué)法對(duì)發(fā)酵型烤肉醬的加工工藝進(jìn)行研究和優(yōu)化,旨在為我國(guó)發(fā)酵型烤肉的發(fā)展提供一定理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與試劑

大豆、米曲霉、黑曲霉、食用鹽、氫氧化鈉、鹽酸、丙三醇、葡萄糖、無(wú)水乙醇、苯酚等。

1.2 試驗(yàn)儀器

氨基酸分析儀、恒溫水浴鍋、紫外分光光度計(jì)、離心機(jī)、酸度計(jì)、分析天平、天平等。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 發(fā)酵型烤肉醬發(fā)酵工藝

1.3.1.1 工藝流程[14]

米曲霉/黑曲酶→和蠶豆充分混合→放入缸中發(fā)酵→添加一定量的鹽分→保溫發(fā)酵→晾曬→接種酵母菌→發(fā)酵。

1.3.1.2 操作要點(diǎn)

鹽分添加:將水燒沸后添加一定濃度的食鹽,并用鹽度計(jì)對(duì)鹽分含量進(jìn)行測(cè)定,測(cè)定鹽水中的鹽含量為10%～15%。發(fā)酵:當(dāng)鹽分全部溶于烤肉醬之后,用兩層紗布封好烤肉醬,每隔1 d對(duì)烤肉醬進(jìn)行攪拌。接種酵母菌:對(duì)烤肉醬進(jìn)行二次發(fā)酵,可以增加烤肉醬的香味,增加烤肉醬中的風(fēng)味物質(zhì),同時(shí)縮短烤肉醬的發(fā)酵周期。

1.3.2 還原糖的測(cè)定[15]

還原糖的測(cè)定采用GB 5009.7-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中還原糖的測(cè)定》(CN105572114)。

1.3.3 氨基酸態(tài)氮的測(cè)定[16]

氨基酸態(tài)氮的測(cè)定采用GB 5009.235—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中氨基酸態(tài)氮的測(cè)定》。

1.3.4 單因素試驗(yàn)

根據(jù)參考文獻(xiàn)[16-17]確定醬類食品發(fā)酵條件的大致范圍,之后進(jìn)行單因素試驗(yàn),具體的單因素試驗(yàn)因素水平見表1。

表1 單因素試驗(yàn)條件設(shè)計(jì)Table 1 Design of single factor test conditions

當(dāng)研究其中一個(gè)影響因素時(shí),控制其他因素不變,研究其中一個(gè)變量因素對(duì)發(fā)酵型烤肉醬中還原糖和氨基酸態(tài)氮含量的影響。

1.3.5 正交試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上,對(duì)3個(gè)變量因素發(fā)酵時(shí)間、發(fā)酵溫度和鹽水濃度進(jìn)行三因素三水平的正交試驗(yàn),正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)見表2,正交試驗(yàn)結(jié)果由模糊數(shù)學(xué)感官分析獲得。

表2 發(fā)酵型烤肉醬正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)表Table 2 Orthogonal test design of fermented barbecue sauce

1.3.6 模糊數(shù)學(xué)分析

邀請(qǐng)10名感官人員進(jìn)行感官評(píng)價(jià),對(duì)9份樣品的顏色、口感、形態(tài)和風(fēng)味進(jìn)行評(píng)分。

2 結(jié)果和討論

2.1 單因素試驗(yàn)

2.1.1 不同發(fā)酵時(shí)間對(duì)發(fā)酵型烤肉醬還原糖和氨基酸態(tài)氮含量的影響

由圖1可知,隨著發(fā)酵時(shí)間的增加,烤肉醬中的還原糖和氨基酸態(tài)氮含量都呈現(xiàn)增加的趨勢(shì),烤肉醬中含有豐富的蛋白酶和糖化酶,兩種酶能夠不斷地分解烤肉醬中的淀粉和蛋白質(zhì),將其分解成一些氨基酸和還原糖等小分子,當(dāng)發(fā)酵時(shí)間為25 d時(shí),烤肉醬中的還原糖含量和氨基酸態(tài)氮含量基本處于穩(wěn)定狀態(tài),此時(shí)烤肉醬中的氨基酸態(tài)氮含量為1.1%,還原糖的含量為15%。說(shuō)明烤肉醬的發(fā)酵時(shí)間在0～25 d內(nèi)是還原糖和氨基酸態(tài)氮主要的生成期,之后隨著發(fā)酵時(shí)間的逐漸增加,烤肉醬中的還原糖和氨基酸態(tài)氮含量變化不明顯,所以發(fā)酵時(shí)間的單因素試驗(yàn)最佳條件為25 d。

圖1 不同發(fā)酵時(shí)間對(duì)發(fā)酵型烤肉醬還原糖和氨基酸態(tài)氮含量的影響Fig.1 Effects of different fermentation time on the content of reducing sugar and amino acid nitrogen in fermented barbecue sauce

2.1.2 不同發(fā)酵溫度對(duì)發(fā)酵型烤肉醬還原糖和氨基酸態(tài)氮含量的影響

發(fā)酵溫度是烤肉醬發(fā)酵的一個(gè)至關(guān)重要的因素,若發(fā)酵溫度過(guò)低,則需要大量的時(shí)間來(lái)發(fā)酵烤肉醬,從而增加時(shí)間成本;若發(fā)酵溫度過(guò)高,則會(huì)導(dǎo)致烤肉醬中的酶活性降低或者喪失,烤肉醬中還原糖和氨基酸態(tài)氮積累的量減少。由圖2可知,烤肉醬中的還原糖和氨基酸態(tài)氮含量呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì);當(dāng)發(fā)酵溫度為45 ℃時(shí),烤肉醬中的還原糖含量為15%,氨基酸態(tài)氮含量為1.2%,還原糖和氨基酸態(tài)氮含量達(dá)到最高值;隨著發(fā)酵溫度的持續(xù)增加,烤肉醬中的還原糖和氨基酸態(tài)氮含量開始呈現(xiàn)下降趨勢(shì),而氨基酸態(tài)氮含量下降的速度明顯快于還原糖含量下降的速度,說(shuō)明糖化酶的耐熱性高于蛋白酶的耐熱性。此外,發(fā)酵溫度過(guò)高,也會(huì)導(dǎo)致烤肉醬失水嚴(yán)重,從而變硬[18-19]。在實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境中,根據(jù)生產(chǎn)的具體情況對(duì)溫度進(jìn)行調(diào)整,在該單因素試驗(yàn)中,最佳發(fā)酵溫度為45 ℃。

圖2 不同發(fā)酵溫度對(duì)發(fā)酵型烤肉醬還原糖和氨基酸態(tài)氮含量的影響Fig.2 Effects of different fermentation temperatures on the content of reducing sugar and amino acid nitrogen in fermented barbecue sauce

2.1.3 不同鹽水濃度對(duì)發(fā)酵型烤肉醬還原糖和氨基酸態(tài)氮含量的影響

由圖3可知,隨著鹽水濃度不斷增加,烤肉醬中的還原糖和氨基酸態(tài)氮含量呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)。當(dāng)發(fā)酵型烤肉醬中的鹽水濃度低于14%時(shí),發(fā)酵型烤肉醬中的還原糖和氨基酸態(tài)氮含量呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢(shì);當(dāng)鹽水濃度為14%時(shí),烤肉醬中的還原糖含量為15%,氨基酸態(tài)氮含量為1.2%,還原糖和氨基酸態(tài)氮含量均達(dá)到最高。隨著鹽水濃度的持續(xù)增加,烤肉醬中的還原糖和氨基酸態(tài)氮含量均呈現(xiàn)下降趨勢(shì),這說(shuō)明過(guò)量的鹽水濃度會(huì)影響烤肉醬中的酶活性。適量的鹽水濃度能夠提高烤肉醬中的還原糖和氨基酸態(tài)氮含量,同時(shí)也能提高烤肉醬的風(fēng)味[18]。所以不同鹽水濃度對(duì)還原糖和氨基酸態(tài)氮含量影響的單因素試驗(yàn)結(jié)果表明14%的鹽水濃度為最佳發(fā)酵型烤肉醬添加條件。

圖3 不同鹽水濃度對(duì)發(fā)酵型烤肉醬還原糖和氨基酸態(tài)氮含量的影響Fig.3 Effects of different brine concentrations on the content of reducing sugar and amino acid nitrogen in fermented barbecue sauce

2.2 模糊數(shù)學(xué)及感官評(píng)價(jià)結(jié)果分析

通過(guò)10名感官評(píng)價(jià)人員對(duì)發(fā)酵型烤肉醬進(jìn)行感官評(píng)分,感官評(píng)分結(jié)果見表3。

表3 烤肉醬感官評(píng)分統(tǒng)計(jì)Table 3 Statistics of sensory scores of barbecue sauce

模糊數(shù)學(xué)矩陣如下:

通過(guò)感官評(píng)價(jià)人員對(duì)烤肉醬中的顏色、口感、形態(tài)和風(fēng)味進(jìn)行感官評(píng)分,根據(jù)產(chǎn)品的特性,給出各個(gè)特性的權(quán)重比,即顏色(30%)、口感(20%)、形態(tài)(20%)和風(fēng)味(30%),權(quán)重集X=(0.3,0.2,0.2,0.3),根據(jù)比例對(duì)每組烤肉醬進(jìn)行計(jì)算。

即Y1=X×R1=(0.3,0.2,0.2,0.3)×R1=(0.27,0.24,0.18,0.2)。

根據(jù)上述公式,獲得其余8組(Y2～Y9)比例集:

Y2=(0.54,0.22,0.16,0.06);

Y3=(0.54,0.28,0.1,0.06);

Y4=(0.57,0.24,0.12,0.06);

Y5=(0.54,0.28,0.1,0.06);

Y6=(0.48,0.26,0.14,0.08);

Y7=(0.48,0.3,0.1,0.08);

Y8=(0.51,0.2,0.18,0.08);

Y9=(0.54,0.18,0.14,0.12)。

設(shè)定等級(jí)優(yōu)、良、中、差的評(píng)分為B(90,70,60,50),將其帶入公式T1=Y1×B,獲得模糊數(shù)學(xué)的感官評(píng)分:T1=61.9,T2=76.6,T3=77.2,T4=78.3,T5=77.2,T6=73.8,T7=74.2,T8=74.7和T9=75.6。

2.3 正交試驗(yàn)優(yōu)化發(fā)酵型烤肉醬加工工藝

將上面的9組試驗(yàn)結(jié)果(Y1～Y9)進(jìn)行正交試驗(yàn)結(jié)果分析,同時(shí)對(duì)每組中的還原糖和氨基酸態(tài)氮含量進(jìn)行測(cè)定,結(jié)果見表4。

表4 烤肉醬發(fā)酵工藝正交試驗(yàn)表Table 4 Orthogonal test table of fermentation technology of barbecue sauce

由表4和表5可知,對(duì)發(fā)酵型烤肉醬影響最明顯的是發(fā)酵時(shí)間,之后是鹽水濃度,影響最小的是發(fā)酵溫度,3個(gè)影響因子的顯著性(見表5)均小于0.05,均具有顯著性影響,其中B(發(fā)酵溫度)的顯著性為0.004,小于0.01,對(duì)烤肉醬加工工藝的影響極顯著。從正交試驗(yàn)結(jié)果分析,最佳的發(fā)酵型烤肉醬加工工藝條件為發(fā)酵時(shí)間25 d、發(fā)酵溫度40 ℃和鹽水濃度16%,此時(shí)發(fā)酵型烤肉醬的感官評(píng)分為78.3分。

表5 響應(yīng)面試驗(yàn)方差分析表Table 5 Variance analysis of response surface test

3 小結(jié)

發(fā)酵型醬類產(chǎn)品的風(fēng)味品質(zhì)與微生物密切相關(guān),不同的微生物其代謝產(chǎn)物也存在一定程度的差異,導(dǎo)致發(fā)酵型烤肉醬中的揮發(fā)性成分存在差異,微生物代謝產(chǎn)物為酸類和醇類物質(zhì),這些物質(zhì)能夠形成醬香成分,增強(qiáng)烤肉醬的鮮味和香味。

本研究采用單因素試驗(yàn)、正交試驗(yàn)和模糊數(shù)學(xué)法對(duì)發(fā)酵型烤肉醬加工工藝進(jìn)行研究和優(yōu)化,研究結(jié)果表明,發(fā)酵型烤肉醬的最佳加工工藝為發(fā)酵時(shí)間25 d、發(fā)酵溫度40 ℃和鹽水濃度為16%,此時(shí)發(fā)酵型烤肉醬的感官評(píng)分為78.3分。