基于正交試驗和響應面法優(yōu)化甜面醬加工工藝

葉娜 陳誠 馮莉

摘要：甜面醬作為發(fā)酵類調味品，富含營養(yǎng)物質，主要包含淀粉、蛋白質、脂肪、維生素和礦物質等，它們在降血壓、增進食欲和抗氧化方面具有明顯的活性功能。傳統(tǒng)的甜面醬原料主要以面粉為主，顏色較暗。該試驗在甜面醬中加入大豆粉，同時采用低鹽固態(tài)加工工藝，并在甜面醬發(fā)酵過程中加入酵母菌和乳酸菌。采用單因素試驗、正交試驗和響應面法對甜面醬加工工藝進行優(yōu)化，研究結果表明，甜面醬最佳加工工藝為面粉和大豆粉比例1∶9、含水量43.56%、收曲時間38 d、菌種種類乳酸菌+酵母菌A+酵母菌B，此時甜面醬的感官評分為92.31。

關鍵詞：甜面醬；正交試驗；單因素試驗；響應面分析；加工工藝；調味品

中圖分類號：TS264.24????? 文獻標志碼：A???? 文章編號：1000-9973（2023）08-0150-05

Optimization of Processing Technology of Sweet Soybean Paste Based on Orthogonal Test and Response Surface Methodology

YE Na1， CHEN Cheng2， FENG Li1

（1.School of Catering and Tourism， Guangzhou Institute of Technology， Guangzhou 510075， China; 2.School of Tourism Management， Tianjin Vocational Institute， Tianjin 300350， China）

Abstract： As a fermented condiment， sweet soybean paste is rich in nutrients， which mainly include starch， protein， fat， vitamins and minerals. They have obvious active functions in lowering blood pressure， promoting appetite and anti-oxidation. Traditional sweet soybean paste is mainly flour-based and darker in color. In this test， soybean powder is added into sweet soybean paste， the low-salt solid-state processing technology is adopted at the same time， and yeast and lactic acid bacteria are added during the fermentation process of sweet soybean paste. Single factor test， orthogonal test and response surface method are used to optimize the processing technology of sweet soybean paste. The research results show that the optimal processing technology of sweet soybean paste is the ratio of flour to soybean powder of 1∶9， the water content of 43.56%， the koji-harvesting time of 38 d， the strain types of lactic acid bacteria+yeast A+yeast B. At this time， the sensory score of the sweet soybean paste is 92.31.

Key words： sweet soybean paste; orthogonal test; single factor test; response surface analysis; processing technology; condiment

收稿日期：2023-02-15

基金項目：2022年廣州市高等教育教學質量與教學改革工程教學團隊項目（2022JXTD026）

作者簡介：葉娜（1981－），女，重慶人，副教授，碩士，研究方向：烹調工藝。

由于具有甜味和咸味，甜面醬又被稱為甜醬和面醬，其主要的成分為小麥粉[1]。甜面醬是主要材料通過蒸煮后，再添加一定量的曲霉，經(jīng)過發(fā)酵后制成的一種醬類調味品。

甜面醬的主要成分包括水、食鹽、氨基酸和還原糖等，這些物質共同作用產(chǎn)生甜面醬的風味成分[2]，它常常作為蘸醬或用于涼拌等，深受消費者喜愛[3]。隨著食品檢測手段的不斷進步，甜面醬中的功能成分也逐漸被發(fā)現(xiàn)，如維生素、核黃素和類黑精等[4]，這些成分在降血糖和抗氧化方面具有明顯功效。

傳統(tǒng)的甜面醬加工主要以家庭式小作坊為主，利用野生的菌種制曲，采用日曬夜露的方式發(fā)酵而成[5]。這種方式獲得的甜面醬醬香濃郁，色澤誘人，風味較好，但是生產(chǎn)時間較長，并且勞動強度較大，受氣候條件的影響明顯，甜面醬的質量也難以得到保證[6-7]。近些年，采用低鹽固態(tài)法對甜面醬進行發(fā)酵開始被研究和利用，采用該方法制作的甜面醬具有操作簡便、生產(chǎn)時間短且產(chǎn)品質量穩(wěn)定等優(yōu)點[8-9]。

本研究通過在甜面醬中加入適量的大豆粉，采用低鹽固態(tài)加工工藝，在發(fā)酵過程中加入乳酸菌和酵母菌，同時利用單因素試驗和響應面法對甜面醬的加工工藝進行優(yōu)化。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與試劑

面粉、大豆粉、乳酸菌、酵母菌A（魯氏酵母）、酵母菌B（球擬酵母）。

1.2 試驗儀器

冰箱、超凈工作臺、培養(yǎng)箱、水浴鍋、電子天平、分析天平、搖床。

1.3 試驗方法

1.3.1 單因素試驗

單因素試驗的4個影響因素：原料配比（面粉∶大豆粉）、含水量、收曲時間和菌種種類，甜面醬單因素試驗設計見表1。

1.3.2 正交試驗

根據(jù)單因素試驗結果，獲得影響甜面醬感官評分因素的取值范圍，以原料配比、含水量和收曲時間作為變量因子，以感官評分作為指標進行三因素三水平的正交試驗和響應面分析，優(yōu)化甜面醬加工工藝，甜面醬正交試驗因素和水平見表2。

1.3.3 感官評價

邀請10名具有食品感官評價經(jīng)驗的人員參與甜面醬的感官評價，其中包含5名男性和5名女性。

2 結果和討論

2.1 單因素試驗

2.1.1 不同的原料配比對甜面醬感官評分的影響

甜面醬的發(fā)酵是各種酶對其基質的分解和轉化過程，隨著發(fā)酵時間的延長，甜面醬中的各種物質被消耗和積累，對微生物和酶的活性產(chǎn)生了不同的影響。不同的甜面醬原料配比，基質中的氨基酸、全氮、還原糖和有機酸含量存在差異。

氨基酸含量是評價醬制品的一個重要營養(yǎng)指標，氨基酸也是醬制品重要的風味來源，曲霉產(chǎn)生的蛋白酶能夠分解蛋白質中的多肽和氨基酸。還原糖是曲霉生長發(fā)育的主要能源物質，參與甜面醬的美拉德反應，是甜面醬中風味物質形成的主要成分之一。

由圖1可知，不同的原料配比對甜面醬的感官評分影響較大，但無論哪一種原料配比，當收曲時間為40 d時，甜面醬的感官評分均最高。當收曲時間為40 d時，面粉和大豆粉比例的感官評分排序為1∶9>5∶5>10∶0>0∶10=7∶3=9∶1>3∶7，感官評分分別為89，88，86，85，85，85，80。

2.1.2 不同的含水量對甜面醬感官評分的影響

含水量對甜面醬發(fā)酵過程中酶活性的影響較大，其中最為重要的酶種類有蛋白酶、糖化酶和纖維素酶。蛋白酶在發(fā)酵過程中，可以將蛋白質分解成多肽類、氨基酸類和一些小分子物質。糖化酶在甜面醬發(fā)酵初期，與α-淀粉酶相互作用，將大分子淀粉分解成葡萄糖、麥芽糖和糊精等小分子成分。此外，一定溫度條件下，與原料中水解的成分發(fā)生美拉德反應，從而提高甜面醬的顏色、氣味和香味[10]。纖維素酶是米曲酶生長過程中的主要酶系之一，能夠溶解原料的細胞壁從而破壞細胞結構，使得細胞壁中的蛋白質和一些其他物質充分被釋放出來，充分地產(chǎn)生發(fā)酵作用，改善甜面醬的品質[11]。

由圖2可知，不同的含水量對甜面醬感官評分的影響較明顯，隨著含水量的增加，甜面醬的感官評分呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。當含水量為45%時，甜面醬的感官評分最高。甜面醬的感官評分隨著發(fā)酵時間的延長呈先升高后降低的趨勢，這是由于發(fā)酵過程中各種酶不斷發(fā)揮作用，產(chǎn)生風味物質，使得甜面醬的感官評分逐漸升高。但是當收曲時間大于40 d時，甜面醬的感官評分逐漸降低，這是由于到發(fā)酵后期，甜面醬中適合米曲霉生長的營養(yǎng)物質逐漸被消耗完全，其他微生物開始生長和繁殖，進而影響甜面醬的感官評分。

2.1.3 不同的收曲時間對甜面醬感官評分的影響

由圖3可知，當收曲時間小于40 d時，甜面醬的感官評分隨發(fā)酵時間的增加而逐漸上升，當收曲時間大于40 d時，甜面醬的感官評分隨著發(fā)酵時間的增加而逐漸下降。這是由于隨著收曲時間的增加，甜面醬中的各種酶活性發(fā)生改變，從而影響甜面醬的感官評分。

2.1.4 不同的菌種添加對甜面醬感官評分的影響

根據(jù)上述試驗結果，控制原料中面粉與大豆粉的比例為1∶9，收曲時間為40 d和含水量為45%，由于乳酸菌和酵母菌的最佳生長溫度不同，本試驗采用先在45 ℃的條件下發(fā)酵15 d，再改變后期的發(fā)酵溫度為30 ℃。在發(fā)酵第8天加入乳酸菌，第15天加入酵母菌（酵母菌的最佳生長溫度為30 ℃）。該組試驗共設計了6個對比小組，每個小組都是在第8天加入乳酸菌，隨后在第15天加入酵母菌，分別添加酵母菌A、添加酵母菌B、先添加酵母菌A后添加酵母菌B、先添加酵母菌B后添加酵母菌A、不添加酵母菌和空白對照組。不同的菌種對甜面醬中pH、氨基酸態(tài)氮、還原糖、食鹽和乙醇等理化指標的影響較明顯。所以，不同的菌種種類對甜面醬的感官評分具有較大的影響。

由圖4可知，添加菌種和空白對照的甜面醬感官評分變化趨勢基本保持一致，在發(fā)酵時間0～40 d之間，甜面醬的感官評分快速上升，隨著發(fā)酵時間繼續(xù)延長，甜面醬的感官評分逐漸下降。無論添加哪種菌種，甜面醬發(fā)酵到第40天時，感官評分均最高，此時，感官評分從高到低排序的菌種為乳酸菌+酵母菌A+酵母菌B>乳酸菌+酵母菌B+酵母菌A>乳酸菌+酵母菌B>乳酸菌+酵母菌A>乳酸菌>空白對照，感官評分分別為89，87，85，84，80，73。結果表明使用乳酸菌+酵母菌A+酵母菌B作為甜面醬的發(fā)酵菌種，可以獲得醬香味濃郁的甜面醬。

2.2 響應面法優(yōu)化甜面醬的加工工藝

2.2.1 正交試驗分析

根據(jù)單因素試驗結果，以原料配比、含水量和收曲時間作為試驗因素，以感官評分作為響應值，使用Design-Expert 12對響應值進行三因素三水平分析，17組方案的試驗結果見表4。

2.2.2 響應面模型

通過Design-Expert 12軟件對數(shù)據(jù)進行回歸模型分析，對影響因素A、B和C的多元二次項方程進行擬合，獲得回歸方程：Y=82.23－0.32A+0.33B+0.31C－0.13AB－0.45AC+0.77BC－7.88A2－5.12B2－8.12C2。

2.2.3 響應面方差分析

對響應面回歸模型進行方差分析，結果見表5。方差為3，F(xiàn)值為16.31，失擬項的P=0.052 1>0.05，說明該模型具有較好的擬合性。相關系數(shù)R2=0.995 1，說明擬合的回歸方程可以用于甜面醬感官評分的預測，可信度較高。

由表5可知，各因素F值的大小并不相同，說明其對甜面醬感官評分的影響存在差異。FA=0.172 3，F(xiàn)B=0.226 5，F(xiàn)C=0.172 6，說明各因素對甜面醬感官評分的影響為FB>FC>FA，即含水量>收曲時間>原料配比。

2.2.4 響應面分析

各因素交互作用對甜面醬感官評分的影響見圖5～圖7，響應面的曲面越陡峭，說明兩個因素的交互作用對響應值的影響越明顯，反之則影響越不明顯。

由圖5～圖7可知，B（含水量）和C（收曲時間）等高線的橢圓大于A（原料配比）和C（收曲時間）與A（原料配比）和B（含水量），表明BC的交互作用對甜面醬感官評分的影響較大。A（原料配比）和C（收曲時間）相比于A（原料配比）和B（含水量）曲面圖更加陡峭，說明A（原料配比）和B（含水量）的交互作用不顯著，所以兩個因素之間的交互作用對甜面醬感官評分的影響為BC>AC>AB。

經(jīng)過分析，模擬獲得的甜面醬的最佳加工工藝為原料配比（面粉和大豆粉的比例）1∶9、含水量43.56%、收曲時間38 d，菌種種類為乳酸菌+酵母菌A+酵母菌B，此時甜面醬的感官評分為92.31。

3 小結

甜面醬是具有獨特風味的調味品，食用時不僅可以增加食欲，而且不會對人體腸胃產(chǎn)生刺激作用。隨著社會的發(fā)展，分析食品的科技逐漸更新，人們對甜面醬的研究也取得了一定程度的進步，甜面醬中富含多種功能性成分，主要包含淀粉、脂肪、礦物質、核黃素和維生素，這些物質具有降血糖、促進消化和抗氧化等多種生理功效。傳統(tǒng)的甜面醬原料主要以面粉為主，顏色暗淡，消費者的消費積極性差，本研究基于此，通過添加大豆粉，采用低鹽固態(tài)加工工藝對甜面醬進行發(fā)酵，發(fā)酵過程中使用酵母菌和乳酸菌，結合單因素試驗和響應面法對甜面醬加工工藝進行研究。研究結果表明，甜面醬最佳加工工藝為面粉和大豆粉比例1∶9、含水量43.56%、收曲時間38 d、菌種種類乳酸菌+酵母菌A+酵母菌B，此時甜面醬的感官評分為92.31。

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