摘要：選用新鮮辣椒與無任何添加的番茄醬為主料，先后添加乳酸菌粉、酵母菌粉進(jìn)行混合發(fā)酵制作番茄辣椒醬。以pH值、總酸含量和感官評(píng)分為評(píng)價(jià)指標(biāo)，以番茄醬添加量、白砂糖添加量、白酒添加量、酵母菌粉添加時(shí)間、酵母菌粉添加量為單因素，進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)，優(yōu)化番茄辣椒醬的發(fā)酵工藝，并采用低場核磁共振技術(shù)對(duì)其水分遷移進(jìn)行測定。結(jié)果表明，番茄辣椒醬發(fā)酵的最佳工藝條件為番茄醬添加量35.6%、白酒添加量1.5%、酵母菌粉添加時(shí)間122 h、酵母菌粉添加量0.54%，該條件下總酸含量為14.7 g/kg，添加菌種發(fā)酵后結(jié)合水與自由水變化較穩(wěn)定，所得番茄辣椒醬酯香味濃郁、色澤鮮紅、酸辣適中。

關(guān)鍵詞：番茄醬；辣椒醬；工藝；響應(yīng)面

中圖分類號(hào)：TS264.24 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1000-9973（2025）01-0176-06

Study on Fermentation Process of Tomato Chili Sauce with Mixed Bacteria

LI Xin¹， LI Shu-ting¹， LI Yang-guang¹， LI Zhi-meng¹， DONG Zhi-han¹， FAN Zhi-hua^2*， WANG Bu-jiang¹

（1.College of Food Science and Biological Engineering， Tianjin Agricultural University， Tianjin 300384， China; 2.Tianjin Engineering Center for Deep Processing Technology

of Agricultural By-products， Tianjin 300384， China）

Abstract： Fresh chili and tomato sauce without any additives are selected as the main raw materials， and Lactobacillus powder and yeast powder are added successively for mixed fermentation to make tomato chili sauce. With pH value， total acid content and sensory score as the evaluation indexes， tomato sauce addition amount， white granulated sugar addition amount， Baijiu addition amount， yeast powder addition time and yeast powder addition amount as the single factors， response surface test is carried out to optimize the fermentation process of tomato chili sauce， and low-field nuclear magnetic resonance technology is used to determine the moisture migration. The results show that the optimal process conditions for the fermentation of tomato chili sauce are tomato sauce addition amount of 35.6%， Baijiu addition amount of 1.5%， yeast powder addition time of 122 h and yeast powder addition amount of 0.54%. Under such conditions， the total acid content is 14.7 g/kg. After adding strains for fermentation， bound water and free water change more stably， and the obtained tomato chili sauce has rich ester aroma， bright red color， and moderate sourness and spiciness.

Key words： tomato sauce; chili sauce; process; response surface

收稿日期：2024-07-26

基金項(xiàng)目：天津市研究生科研創(chuàng)新項(xiàng)目（2020YJSS125）；川菜發(fā)展研究中心科研項(xiàng)目（CC22Z11）

作者簡介：李芯（1998—），女，碩士，研究方向：食品安全檢測與質(zhì)量管理。

*通信作者：范志華（1972—），男，副教授，碩士，研究方向：微生物發(fā)酵加工安全。

辣椒醬（chili sauce）是日常生活中最常見的辣味調(diào)味品之一，具有獨(dú)特的風(fēng)味且富含多種營養(yǎng)物質(zhì)。隨著人們生活水平的提高、口味的多樣化以及飲食觀念的改變，人們逐漸對(duì)辣椒及其相關(guān)產(chǎn)品產(chǎn)生了興趣。辣椒的辣味能夠更好地刺激人們的味蕾，增強(qiáng)食欲，可以緩解消化不良，還可以溫胃驅(qū)寒。辣椒作為可以鮮食的蔬菜，營養(yǎng)價(jià)值很高，季節(jié)性較強(qiáng)，因而將新鮮辣椒加工開發(fā)成各種類型的辣椒制品成為市場所需。

番茄（Lycopersicon esculentum Mill.）富含胡蘿卜素、有機(jī)酸、維生素B、維生素C、鈣、鐵、鎂、鋅等多種元素，營養(yǎng)價(jià)值極高^[1]，番茄中的番茄紅素具有極強(qiáng)的抗氧化能力，可降低血壓，預(yù)防癌癥^[2]。隨著現(xiàn)代加工技術(shù)的發(fā)展，番茄風(fēng)味相關(guān)產(chǎn)品越來越受到人們的關(guān)注，為了便于儲(chǔ)存、延長產(chǎn)品的供應(yīng)期，可將新鮮番茄加工成各種各樣的產(chǎn)品^[3]。現(xiàn)今市面上的番茄產(chǎn)品多以番茄汁、番茄醬、番茄沙司、番茄罐頭為主，其中番茄醬的開發(fā)最廣泛^[4]，番茄醬作為番茄的濃縮產(chǎn)物，其營養(yǎng)成分更易被人體吸收^[5]。

近年來，隨著辣椒產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展與擴(kuò)大，市場上各種風(fēng)味的發(fā)酵型辣椒制品不斷出現(xiàn)。新鮮的番茄含水量較大，考慮到在發(fā)酵過程中會(huì)產(chǎn)生大量的汁水而影響辣椒醬的口感和風(fēng)味，因此，本文在傳統(tǒng)發(fā)酵辣椒醬的基礎(chǔ)上，選用新鮮辣椒與無任何添加的番茄醬進(jìn)行發(fā)酵；但由于目前自然發(fā)酵辣椒醬品質(zhì)不穩(wěn)定，而工業(yè)化發(fā)酵辣椒醬的口感和風(fēng)味不佳，所以采用乳酸菌粉和酵母菌粉進(jìn)行混合發(fā)酵，開發(fā)出具有酯香風(fēng)味、酸辣可口的特色番茄辣椒醬。

1 材料與方法

1.1 材料

食鹽、白砂糖：均為市售;新鮮美人椒：云南省楚雄彜族自治州;番茄醬：新疆笑廚食品有限公司;乳酸菌發(fā)酵粉：北京川秀國際貿(mào)易有限公司;安琪高活性干酵母、酵母抽提物：安琪酵母股份有限公司。

1.2 儀器與試劑

PX224電子天平 奧豪斯儀器（常州）有限公司;DHP-9162恒溫培養(yǎng)箱 上海博泰實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司;PHS-3C酸度計(jì) 上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司;HJ-4A磁力攪拌器 深圳市鼎鑫宜實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司;NMI20-Analyst核磁共振分析儀 上海紐邁電子科技有限公司;NaOH 國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.3 基礎(chǔ)配方

乳酸菌粉添加量為0.6%，食鹽添加量為4%，發(fā)酵溫度為33℃，發(fā)酵時(shí)間為15 d，番茄醬添加量、白砂糖添加量、白酒添加量、酵母菌粉添加時(shí)間和酵母菌粉添加量通過單因素試驗(yàn)確定。

1.4 工藝流程及操作要點(diǎn)

1.4.1 工藝流程

新鮮辣椒切碎→加入番茄醬→加入食鹽、白砂糖、白酒、乳酸菌粉→混勻→發(fā)酵→添加酵母菌粉→發(fā)酵→成品。

1.4.2 操作要點(diǎn)

采用無任何添加的番茄醬。將酵母菌粉用35℃左右溫水活化，加入辣椒醬，混勻。

1.5 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.5.1 單因素試驗(yàn)

1.5.1.1 番茄醬添加量對(duì)辣椒醬品質(zhì)的影響

以新鮮辣椒和番茄醬的重量計(jì)，向辣椒醬中添加番茄醬，其添加量分別為20%、30%、40%、50%、60%，乳酸菌粉添加量為0.6%，白砂糖添加量為4％，食鹽添加量為4％，白酒添加量為1.5%，在33℃條件下發(fā)酵144 h后，添加0.6%的酵母菌粉，繼續(xù)發(fā)酵至15 d。

1.5.1.2 白砂糖添加量對(duì)辣椒醬品質(zhì)的影響

以新鮮辣椒和番茄醬的重量計(jì)，向辣椒醬中添加白砂糖，其添加量分別為2%、3%、4%、5%、6%，番茄醬添加量為40%，乳酸菌粉添加量為0.6%，食鹽添加量為4％，白酒添加量為1.5%，在33℃條件下發(fā)酵144 h后，添加0.6%的酵母菌粉，繼續(xù)發(fā)酵至15 d。

1.5.1.3 白酒添加量對(duì)辣椒醬品質(zhì)的影響

以新鮮辣椒和番茄醬的重量計(jì)，向辣椒醬中添加白酒，其添加量分別為1.0%、1.2%、1.5%、1.8%、2.0%，番茄醬添加量為40%，乳酸菌粉添加量為0.6%，白砂糖添加量為4％，食鹽添加量為4％，在33℃條件下發(fā)酵144 h后，添加0.6%的酵母菌粉，繼續(xù)發(fā)酵至15 d。

1.5.1.4 酵母菌粉添加時(shí)間對(duì)辣椒醬品質(zhì)的影響

以新鮮辣椒和番茄醬的重量計(jì)，番茄醬添加量為40%，白砂糖添加量為4％，食鹽添加量為4％，白酒添加量為1.5%，乳酸菌粉添加量為0.6%，在33℃條件下發(fā)酵48，72，96，120，144 h后，添加0.6%的酵母菌粉，繼續(xù)發(fā)酵至15 d。

1.5.1.5 酵母菌粉添加量對(duì)辣椒醬品質(zhì)的影響

以新鮮辣椒和番茄醬的重量計(jì)，番茄醬添加量為40%，白砂糖添加量為4％，食鹽添加量為4％，白酒添加量為1.5%，乳酸菌粉添加量為0.6%，在33℃條件下發(fā)酵144 h后，向辣椒醬中添加酵母菌粉，其添加量分別為0.0%、0.3%、0.6%、0.9%、1.2%，裝料量為80%，繼續(xù)發(fā)酵至15 d。

1.5.2 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選取番茄醬添加量、白酒添加量、酵母菌粉添加時(shí)間、酵母菌粉添加量作為影響因素，以總酸含量和感官評(píng)分為響應(yīng)值，進(jìn)行Box-Behnken響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)，對(duì)番茄辣椒醬發(fā)酵工藝條件進(jìn)行優(yōu)化，具體因素與水平見表1。

1.6 測定方法

1.6.1 pH值的測定

取10 g番茄辣椒醬樣品放入50 mL小燒杯中，加入10 mL蒸餾水，使用pH計(jì)連續(xù)測定3次，取平均值。

1.6.2 總酸含量的測定

按照GB 12456—2021中直接滴定法進(jìn)行測定。

1.6.3 感官評(píng)價(jià)

挑選10名食品相關(guān)專業(yè)的學(xué)生和老師進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn)，以色澤、形態(tài)、風(fēng)味、口感4個(gè)方面為評(píng)價(jià)指標(biāo)并參考表2中的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)番茄辣椒醬進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，結(jié)果取10人評(píng)分的平均值。番茄辣椒醬感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表2。

1.6.4 低場核磁共振水分分布的測定

稱取3 g番茄辣椒醬放入核磁管內(nèi)，置于磁體腔中，利用低場核磁共振測定樣品中的含水量。在FID序列下校準(zhǔn)樣品并尋找最佳參數(shù)，選擇Q-CPMG序列采集樣品的橫向弛豫時(shí)間（T₂）^[6]，通過核磁共振信號(hào)反演得到T₂反演圖譜。

1.6.5 數(shù)據(jù)處理

所得數(shù)據(jù)采用Origin 2022軟件進(jìn)行分析。利用Design-Expert 12.0軟件進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化設(shè)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 番茄醬添加量對(duì)番茄辣椒醬品質(zhì)的影響

由圖1可知，隨著番茄醬添加量的增加，pH值逐漸下降，總酸含量逐漸上升。番茄醬添加量過高時(shí)，發(fā)酵環(huán)境變酸，使pH值降低、總酸含量上升，番茄辣椒醬汁液過多，口感偏酸，口味接受程度偏低，感官評(píng)分降低；當(dāng)番茄醬添加量較少時(shí)，會(huì)突出辣味，番茄味道不明顯，pH值較高，總酸含量較低。因此，選擇番茄醬添加量為30%、40%、50%進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化。

2.1.2 白砂糖添加量對(duì)番茄辣椒醬品質(zhì)的影響

由圖2可知，乳酸菌利用糖類產(chǎn)生的乳酸促進(jìn)了酵母菌的發(fā)酵，酵母菌發(fā)酵和代謝產(chǎn)物又影響了乳酸菌的生長和繁殖代謝^[7]，乳酸菌的生長繁殖會(huì)因?yàn)榘咨疤翘砑恿康脑黾佣艿揭种?sup>[8]，使得pH值上升、總酸含量下降。當(dāng)白砂糖添加量較低時(shí)，口味偏酸，pH值較低，總酸含量較高，感官評(píng)分下降，結(jié)合以上分析，最佳白砂糖添加量為4%。

2.1.3 白酒添加量對(duì)番茄辣椒醬品質(zhì)的影響

由圖3可知，當(dāng)白酒添加量為1.0%～1.5%時(shí)，總酸含量隨著白酒添加量的增加而降低，pH值升高，當(dāng)白酒添加量為1.5%時(shí)，產(chǎn)品的pH值和感官評(píng)分最高，總酸含量最低，分別為4.10、91.4分、14.82 g/kg，因?yàn)榘拙瓶梢詺⒕驮鰪?qiáng)產(chǎn)品的風(fēng)味，因此，選擇白酒添加量為1.2%、1.5%、1.8%進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化。

2.1.4 酵母菌粉添加時(shí)間對(duì)番茄辣椒醬品質(zhì)的影響

由圖4可知，隨著酵母菌粉添加時(shí)間的增加，總酸含量先上升后下降，當(dāng)酵母菌粉添加時(shí)間為120 h時(shí)，總酸含量最低，為15.89 g/kg，pH值為3.84，感官評(píng)分為91.8分，乳酸菌在發(fā)酵過程中會(huì)產(chǎn)生有機(jī)酸，增加總酸度^[9]，酯化作用會(huì)促進(jìn)酸的消耗，所以在120 h時(shí)添加酵母菌粉，總酸含量最低，產(chǎn)品的酸味適中，口感柔和，醬香味濃郁。

2.1.5 酵母菌粉添加量對(duì)番茄辣椒醬品質(zhì)的影響

由圖5可知，番茄辣椒醬中酵母菌粉添加量的增加使總酸含量呈先下降后上升的趨勢，pH值呈先下降后上升再下降又上升的趨勢，在酵母菌粉添加量為0.6%時(shí)，辣椒醬的總酸含量最低，為16.25 g/kg，pH值最高，為3.71，乳酸菌和代謝產(chǎn)物抑制了雜菌的生長，酵母菌產(chǎn)生的乙醇抑制了細(xì)菌的生長繁殖，酯化作用促進(jìn)了總酸含量的消耗。當(dāng)酵母菌粉添加量為0.6%時(shí)，辣椒醬的酯香味最濃郁，酸度適中，感官評(píng)分較高，為91.8分。因此，選擇酵母菌粉添加量為0.3%、0.6%、0.9%進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化。

2.2 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.2.1 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果和Box-Behnken中心組合設(shè)計(jì)原理，對(duì)番茄辣椒醬進(jìn)行四因素三水平的響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)，結(jié)果見表3。

2.2.2 模型建立與方差分析

運(yùn)用Design-Expert 12.0軟件對(duì)表3中的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行多元回歸擬合分析，以番茄醬添加量（A）、白酒添加量（B）、酵母菌粉添加時(shí)間（C）、酵母菌粉添加量（D）為響應(yīng)因素，以總酸含量（Y）為響應(yīng)變量，得到回歸方程：Y=13.81+1.31A+0.093 3B-0.061 7C+0.525 0D-0.105 0AB+0.005 0AC-0.455 0AD+0.045 0BC+1.03BD+0.370 0CD+1.78A²+1.25B²+0.991 2C²+1.13D²。

對(duì)模型進(jìn)行方差分析，結(jié)果見表4。

由表4可知，回歸模型極顯著（Plt;0.000 1），失擬項(xiàng)不顯著（P=0.053 2gt;0.05），該方程的相關(guān)系數(shù)R²=0.967 0，說明該模型的擬合度較好，試驗(yàn)誤差較小。由P值可知A、D、BD、A²、B²、C²、D²對(duì)番茄辣椒醬品質(zhì)的影響均極顯著，各響應(yīng)因素對(duì)番茄辣椒醬品質(zhì)的影響順序?yàn)锳gt;Dgt;Bgt;C，即番茄醬添加量gt;酵母菌粉添加量gt;白酒添加量gt;酵母菌粉添加時(shí)間。

2.2.3 響應(yīng)面分析

通過上述回歸模型發(fā)現(xiàn)交互因素AB、AC、BC、CD對(duì)總酸含量的影響均不顯著，交互因素AD對(duì)總酸含量的影響顯著，交互因素BD對(duì)總酸含量的影響極顯著，AD、BD對(duì)響應(yīng)值總酸含量的影響見圖6和圖7。

由圖6可知，等高線圖趨于橢圓形，表明番茄醬添加量和酵母菌粉添加量的交互作用較明顯^[10]，等高線圖由藍(lán)變綠速率較快，坡度越大說明對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響越顯著^[11]。從3D響應(yīng)面圖可以看出，響應(yīng)面傾斜度較大，表明番茄醬添加量和酵母菌粉添加量的交互作用對(duì)響應(yīng)值的影響較大。由圖7可知，等高線圖呈橢圓形，3D響應(yīng)面圖較陡峭，通過等高線圖的趨勢和3D響應(yīng)面圖的彎曲程度可以得出，酵母菌粉添加量對(duì)總酸含量的影響大于白酒添加量。

2.3 最佳發(fā)酵工藝條件驗(yàn)證試驗(yàn)

最終結(jié)果顯示番茄辣椒醬最佳發(fā)酵工藝條件為番茄醬添加量35.55%、白酒添加量1.49%、酵母菌粉添加時(shí)間122.33 h、酵母菌粉添加量0.54%，在此條件下總酸含量為13.525 7 g/kg。根據(jù)實(shí)際試驗(yàn)情況進(jìn)行修正，將最佳工藝條件調(diào)整為番茄醬添加量35.6%、白酒添加量1.5%、酵母菌粉添加時(shí)間122 h、酵母菌粉添加量0.54%，在此發(fā)酵工藝條件下進(jìn)行3次平行試驗(yàn)，得到總酸含量平均值為14.7 g/kg，相對(duì)誤差為8.6%，與模型的預(yù)測值基本吻合，表明該響應(yīng)面模型對(duì)番茄辣椒醬工藝條件具有一定的可行性。

2.4 混合菌發(fā)酵番茄辣椒醬水分的變化

采用低場核磁共振技術(shù)對(duì)混合菌發(fā)酵番茄辣椒醬發(fā)酵過程中水分分布及其含量進(jìn)行測定，見圖8。番茄辣椒醬在進(jìn)行Q-CPMG序列反演后的弛豫圖中顯示共有兩個(gè)峰，分別處于T₂₁（1～10 ms）、T₂₂（100～1 000 ms）區(qū)間。

由圖8可知，在水分測定過程中，番茄辣椒醬中大部分為自由水，其次為結(jié)合水?；旌暇l(fā)酵辣椒醬在第122 h時(shí)添加酵母菌發(fā)酵后，自由水與結(jié)合水呈降低趨勢，隨著發(fā)酵菌種的生長，在第11 d時(shí)逐漸穩(wěn)定，說明乳酸菌和酵母菌的添加使番茄辣椒醬中的水分變化較穩(wěn)定。

3 總結(jié)

通過單因素試驗(yàn)研究番茄醬添加量、白砂糖添加量、白酒添加量、酵母菌粉添加時(shí)間、酵母菌粉添加量對(duì)感官評(píng)分、pH值和總酸含量的影響。在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上篩選出4個(gè)較重要的因素，進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)，各因素對(duì)混合菌發(fā)酵番茄辣椒醬品質(zhì)的影響順序?yàn)榉厌u添加量gt;酵母菌粉添加量gt;白酒添加量gt;酵母菌粉添加時(shí)間，較適宜的工藝條件為番茄醬添加量35.6%、白酒添加量1.5%、酵母菌粉添加時(shí)間122 h、酵母菌粉添加量0.54%，得到總酸含量為14.7 g/kg。通過利用低場核磁共振技術(shù)檢測番茄辣椒醬的水分分布及其含量可以說明乳酸菌和酵母菌的添加會(huì)使番茄辣椒醬中的水分變化較穩(wěn)定。該研究結(jié)果可為混合菌發(fā)酵番茄辣椒醬制作工藝的工業(yè)化應(yīng)用提供參數(shù)依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]密森.番茄果實(shí)主要芳香物質(zhì)含量和營養(yǎng)品質(zhì)組成變化的研究[D].揚(yáng)州：揚(yáng)州大學(xué)，2013.

[2]武進(jìn)雨，季小康，趙蘇源，等.乳酸菌發(fā)酵番茄醬的加工工藝研究[J].農(nóng)產(chǎn)品加工，2022（22）：44-48.

[3]張彩霞.世界番茄貿(mào)易特征及我國番茄出口貿(mào)易地位[J].國際商務(wù)（對(duì)外經(jīng)濟(jì)貿(mào)易大學(xué)學(xué)報(bào)），2010（3）：20-25.

[4]李青卓，王嘉瑞，孫莉，等.不同產(chǎn)地番茄醬中揮發(fā)性風(fēng)味成分比較分析[J].中國調(diào)味品，2020，45（2）：1-5.

[5]RAJCHL A， VOLDRˇICH M， CˇíZˇKOVá H， et al. Stability of nutritionally important compounds and shelf life prediction of tomato ketchup[J].Journal of Food Engineering，2010，99（4）：465-470.

[6]謝安國，王滿生，石曉微，等.牛肉加熱過程中低場核磁馳豫信號(hào)與品質(zhì)特征的動(dòng)態(tài)分析[J].食品與機(jī)械，2020，36（7）：23-27，71.

[7]蘇東民，胡麗花，蘇東海，等.饅頭發(fā)酵過程中酵母菌和乳酸菌的代謝作用[J].食品科學(xué)，2010，31（13）：200-204.

[8]陳景鑫.檸檬綠茶發(fā)酵乳飲料制備工藝研究[J].江蘇調(diào)味副食品，2022（1）：15-17.

[9]周相玲，朱文嫻，湯樹明，等.人工發(fā)酵與自然發(fā)酵泡菜中亞硝酸鹽含量的對(duì)比分析[J].中國釀造，2007（11）：51-52.

[10]程曉齊.干辣椒制作發(fā)酵型辣椒醬的研究[D].咸陽：西北農(nóng)林科技大學(xué)，2022.

[11]楊金梅，李冠文，王輝敏，等.微生物發(fā)酵技術(shù)對(duì)粉葛化學(xué)成分的影響[J].食品工業(yè)科技，2022，43（23）：153-160.