多菌種發(fā)酵丹貝的制作工藝與營養(yǎng)成分分析

劉全德,劉恩岐,賀菊萍,張建萍

(徐州工程學(xué)院江蘇省食品生物加工工程技術(shù)研究中心,江蘇徐州,221008)

多菌種發(fā)酵丹貝的制作工藝與營養(yǎng)成分分析

劉全德,劉恩岐,賀菊萍,張建萍

(徐州工程學(xué)院江蘇省食品生物加工工程技術(shù)研究中心,江蘇徐州,221008)

以氨基氮含量為主要評(píng)價(jià)指標(biāo),結(jié)合感官評(píng)分,確定了多菌種發(fā)酵制作丹貝的前發(fā)酵工藝條件:在蒸煮大豆基質(zhì)中加入 3%的米粉,接種 3%的乳酸菌,于 42℃發(fā)酵 2.5 h至 pH值 5.0,再加入 5%的少孢根霉∶甜酒曲為 3∶2的混合菌,于 37℃下發(fā)酵 18 h。將經(jīng)過前發(fā)酵的大豆在鹽水中進(jìn)行后發(fā)酵處理,結(jié)果表明,在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的鹽水中于 20℃后發(fā)酵 9 d,或在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 2%的鹽水中于 4℃后發(fā)酵 15 d,氨基氮含量等營養(yǎng)成分趨于平衡,發(fā)酵丹貝產(chǎn)品的營養(yǎng)和風(fēng)味明顯改善,通過凍干或油炸等處理,適用于休閑食品、發(fā)酵調(diào)味料或餐桌菜肴等的開發(fā)生產(chǎn)。

大豆,丹貝,少孢根霉,甜酒曲,營養(yǎng)成分

丹貝也叫天培,起源于印度尼西亞,是有益健康的大豆發(fā)酵食品[1]。丹貝的制作有天然發(fā)酵和純種發(fā)酵 2種方法,天然發(fā)酵不易控制,易滋生雜菌腐敗[2];純種發(fā)酵目前主要以少孢根霉作為丹貝生產(chǎn)的菌種,并添加乳酸酸化,使 pH降低抑制雜菌生長[3-4]。純種發(fā)酵丹貝的質(zhì)量不及天然發(fā)酵制品,生產(chǎn)營養(yǎng)和風(fēng)味較好的丹貝產(chǎn)品不是某一株優(yōu)良菌種所能提供的,必須有多種微生物的協(xié)同作用[5]。吳大康利用我國傳統(tǒng)的甜酒曲制作丹貝的研究表明[6],甜酒曲中的優(yōu)勢(shì)生長菌為米根霉,可以作為丹貝生產(chǎn)的良好菌源。本研究在煮熟大豆中先接種乳酸菌,利用生物發(fā)酵產(chǎn)生的乳酸降低大豆基質(zhì)的 pH值,再同時(shí)接種一定比例的少孢根霉和甜酒曲,采用多菌種混合發(fā)酵的方法生產(chǎn)營養(yǎng)和風(fēng)味俱佳的丹貝產(chǎn)品,在發(fā)酵工藝條件優(yōu)化的基礎(chǔ)上[7],通過多菌種發(fā)酵與少孢根霉純種發(fā)酵丹貝產(chǎn)品營養(yǎng)成分的比較,研究分析了多菌種混合發(fā)酵過程中的營養(yǎng)成分變化,旨在為丹貝產(chǎn)品的工藝改進(jìn)提供理論技術(shù)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與菌種

大豆,市售;少孢根霉 (Rhizopus oligosporu)和保加利亞乳酸桿菌 (Lactobacillusbulgaricus),中國科學(xué)院微生物研究所菌種保藏中心;甜酒曲,江西潤源生物科技公司;培養(yǎng)基,馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基(PDA);乙醚 (AR)、乙醇 (AR)、醋酸 (AR),國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.1.2 儀器與設(shè)備

pHS-3C精密 pH計(jì),上海世義精密儀器有限公司;立式壓力蒸汽滅菌器、電熱恒溫培養(yǎng)箱,上海躍進(jìn)醫(yī)療器械廠;TU-1810紫外可見分光光度計(jì),北京普析通用儀器有限公司;LGJ-18A型冷凍干燥機(jī),北京四環(huán)科學(xué)儀器廠有限公司。

1.2 方法

1.2.1 丹貝發(fā)酵制作工藝

1.2.1.1 發(fā)酵菌種的制備

少孢根霉孢子粉的制備[8]:將少孢根霉菌種接種到 PDA培養(yǎng)基上,37℃恒溫培養(yǎng) 24 h,至表面長滿白色孢子為止。用無菌水制成孢子懸浮液,然后和滅菌米粉混合,冷凍干燥,制成少孢根霉孢子粉,裝入無菌平皿中,在 0～4℃保存?zhèn)溆谩?/p>

乳酸菌的制備:將已活化的菌種以 3%接菌量接入經(jīng) 115℃、0.1 MPa滅菌的牛奶培養(yǎng)基中,于 42℃恒溫培養(yǎng)至乳凝固,放入 0～4℃冰箱中備用。

甜酒曲的使用:將商品甜酒曲保存在 0～4℃冰箱中,直接接種使用。

1.2.1.2 單菌種發(fā)酵試驗(yàn)

大豆浸泡去皮后常壓蒸煮 30 min,攤放在清潔的白磁盤上,冷卻至 30℃左右,用乳酸調(diào)節(jié) pH值,在大豆基質(zhì)中分別接入不同比例的少孢根霉孢子粉、乳酸菌或甜酒曲,覆蓋一層保鮮膜,分別于 27～47℃不同溫度條件下發(fā)酵 6～18 h,根據(jù)發(fā)酵產(chǎn)品中的氨基氮含量,結(jié)合感官評(píng)價(jià)確定少孢根霉、乳酸菌和甜酒曲發(fā)酵的最適溫度、最適 pH值、最佳接種量和最佳發(fā)酵時(shí)間。在試驗(yàn)得出的最適發(fā)酵條件下,分析比較少孢根霉、乳酸菌和甜酒曲對(duì)蒸煮大豆的發(fā)酵作用。

1.2.1.3 多菌種發(fā)酵試驗(yàn)

前酵工藝的確定:將乳酸菌接種于蒸煮大豆中,將大豆基質(zhì)的 pH降至少孢根霉和甜酒曲發(fā)酵的最適條件;再將少孢根霉和甜酒曲按不同的比例,接種于大豆基質(zhì)中進(jìn)行多菌種混合發(fā)酵,以發(fā)酵大豆的氨基氮含量為評(píng)價(jià)指標(biāo),結(jié)合感官評(píng)定分析確定少孢根霉與甜酒曲的最佳混合比例;采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)一步確定少孢根霉與甜酒曲混合發(fā)酵的接種量、發(fā)酵時(shí)間和發(fā)酵溫度等前酵最佳工藝條件。

后酵工藝的確定:將前發(fā)酵后的大豆按大豆基質(zhì)的質(zhì)量:鹽水量為 1∶1.5分別浸入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 1%、2%和 3%的 4℃鹽水中,或質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 2%、5%和8%的 20℃鹽水中,進(jìn)行發(fā)酵成熟,每隔 3天測(cè)一次氨基氮含量等,結(jié)合感官評(píng)定綜合分析確定后酵工藝條件。

1.2.1.4 丹貝發(fā)酵產(chǎn)品感官評(píng)價(jià)

以 10人組成感官評(píng)定小組,按色澤、外形、組織狀態(tài)和風(fēng)味等指標(biāo)評(píng)分,具體項(xiàng)目和評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 丹貝發(fā)酵產(chǎn)品感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

1.2.2 丹貝發(fā)酵產(chǎn)品營養(yǎng)成分的測(cè)定

1.2.2.1 含氮營養(yǎng)成分的測(cè)定[8-9]

總氮量的測(cè)定:將丹貝發(fā)酵樣品凍干磨碎后,以凱氏定氮法測(cè)定總氮。

酸溶性氮 (游離氨基酸及肽類物質(zhì))含量的測(cè)定:將丹貝樣品凍干磨碎,以質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 10%的醋酸水溶液浸泡,沸水浴 1 0 min提取含氮物,4 000 r/min離心 3 0 min,取上清液;余下的沉淀再重復(fù)提取 2 次,合并上清液,以凱氏定氮法測(cè)定酸溶性氮。

氨基酸態(tài)氮含量的測(cè)定:甲醛滴定法。

多肽氮的推算:多肽氮 =酸溶性氮 -氨基酸態(tài)氮

水溶性氮的測(cè)定:以蒸餾水代替 1 0%醋酸 2 0℃浸泡樣品 1 0 min,其余步驟同酸溶性氮含量的測(cè)定。

醇溶性氮含量的測(cè)定:以 70%乙醇代替 10%醋酸浸泡樣品,提取條件為 6 0℃水浴 1 0 min,其余步驟同酸溶性氮含量的測(cè)定。

1.2.2.2 脂類營養(yǎng)成分的測(cè)定[10-11]

脂類總量的測(cè)定:索氏抽提法。

碘價(jià)的測(cè)定:取索氏抽提所得脂肪測(cè)定碘價(jià)。

1.2.2.3 還原糖含量的測(cè)定

稱取冷凍干燥樣品 1.0 g于 100 mL容量瓶中,加水 8 0 mL,在 4 5℃水浴中加熱 1 h,并持續(xù)振蕩。冷卻后定容,混勻。放置 3 0 min,離心后取上清液,采用亞鐵氰化鉀法測(cè)定還原糖含量[10]。

1.2.2.4 總酸含量的測(cè)定

稱取 1 0 g凍干磨碎樣品,加 60 mL水于沸水浴中保溫?cái)嚢?1 h,再轉(zhuǎn)移到 100 mL容量瓶中定容,3 500 r/min離心 2 0 min,取 10.0 mL上清液用 0.1 mol/L NaOH滴定[10]。

2 結(jié)果與分析

2.1 丹貝發(fā)酵制作工藝試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1.1 單菌種發(fā)酵制作丹貝試驗(yàn)結(jié)果

少孢根霉、乳酸菌和甜酒曲的最適發(fā)酵條件與丹貝發(fā)酵試驗(yàn)結(jié)果見表 2。經(jīng)少孢根霉發(fā)酵的大豆氨基氮含量較高,甜酒曲次之,且發(fā)酵豆瓣表面均能形成致密的白色菌絲、感官評(píng)分良好,說明少孢根霉和甜酒曲具有較強(qiáng)的蛋白水解酶系,均可單獨(dú)作為丹貝制作的發(fā)酵菌種。而乳酸菌僅有輕微的蛋白水解能力,不能單獨(dú)作為丹貝制作的發(fā)酵菌種。

表2 單菌種發(fā)酵制作丹貝試驗(yàn)結(jié)果比較

2.1.2 多菌種最佳發(fā)酵條件的確定與丹貝發(fā)酵試驗(yàn)結(jié)果

2.1.2.1 乳酸菌發(fā)酵時(shí)間的確定

本試驗(yàn)將乳酸菌作為生物降酸的菌種,當(dāng)接種3%乳酸菌發(fā)酵至 2.5 h時(shí),大豆蒸煮基質(zhì)的 pH由pH值 6.3降至 pH值 5.0,為少孢根霉和甜酒曲的適宜 pH,因此確定乳酸菌發(fā)酵時(shí)間為 2.5 h。

2.1.2.2 少孢根霉和甜酒曲混合發(fā)酵接種比例的確定

大豆基質(zhì)經(jīng)乳酸菌發(fā)酵降酸后,加入少孢根霉和甜酒曲混合發(fā)酵 18 h制作丹貝產(chǎn)品,少孢根霉和甜酒曲接種比例的試驗(yàn)結(jié)果如表 3。當(dāng)少孢根霉和甜酒曲按 3∶2接種時(shí),氨基氮含量、NSI和感官評(píng)分最高,而接種比例增加為 4∶1時(shí),大豆表面菌絲有部分變黑,感官欠佳,因此確定少孢根霉和甜酒曲按 3∶2接種。

表3 少孢根霉和甜酒曲混合發(fā)酵接種比例的試驗(yàn)結(jié)果

2.1.2.3 多菌種發(fā)酵制作丹貝前酵工藝條件試驗(yàn)結(jié)果

選擇混合菌 (少孢根霉∶甜酒曲為 3∶2)接種量、發(fā)酵溫度、發(fā)酵時(shí)間和米粉添加量為影響因素,選用L9(34)正交表進(jìn)行試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果見表 4。

表4 多菌種發(fā)酵制作丹貝正交試驗(yàn)結(jié)果

由表 4極差分析可知,各因素對(duì)丹貝氨基氮含量的影響次序?yàn)?A>B>C>D,即接種量 >發(fā)酵溫度 >發(fā)酵時(shí)間 >米粉添加量,丹貝前酵最佳工藝條件為A2B2C2D3。對(duì)理論分析最佳發(fā)酵工藝條件做驗(yàn)證試驗(yàn),結(jié)果表明,在該工藝條件下發(fā)酵大豆氨基氮含量為 0.35%,高于試驗(yàn)最佳組合 5發(fā)酵大豆 0.32%的氨基氮含量,且產(chǎn)品質(zhì)地風(fēng)味俱佳,感官評(píng)分值達(dá)95分。據(jù)此確定了多菌種發(fā)酵制作丹貝前酵最佳工藝條件:在蒸煮大豆基質(zhì)中加入 3%的米粉,米粉的作用主要是吸收豆瓣表面過多的水分,并可作為微生物生長的碳源,先接種 3%的乳酸菌,于 42℃恒溫發(fā)酵 2.5 h至 pH5.0,然后接種 5%的少孢根霉和甜酒曲混合菌 (少孢根霉∶甜酒曲為 3∶2),在 37℃恒溫下發(fā)酵 18 h。

2.1.2.4 多菌種發(fā)酵制作丹貝后酵工藝條件試驗(yàn)結(jié)果

將前發(fā)酵后的大豆按大豆基質(zhì)總質(zhì)量∶鹽水量為1∶1.5進(jìn)行后發(fā)酵處理,利用前酵過程中積累的蛋白酶和脂肪酶繼續(xù)分解大豆蛋白與脂肪,增進(jìn)發(fā)酵大豆的營養(yǎng)價(jià)值與風(fēng)味。結(jié)果表明,在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 5%的鹽水中于 20℃后發(fā)酵 9 d或在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 2%的鹽水中于 4℃后發(fā)酵 15 d,氨基氮含量及 NSI等指標(biāo)趨于平衡,發(fā)酵制品的營養(yǎng)和風(fēng)味明顯提高。

2.2 丹貝發(fā)酵產(chǎn)品營養(yǎng)成分測(cè)定結(jié)果分析

2.2.1 含氮營養(yǎng)成分的測(cè)定結(jié)果比較

不同發(fā)酵處理丹貝產(chǎn)品氮素營養(yǎng)成分的比較見表 5。前酵豆與蒸煮豆的總氮含量無明顯變化,后酵豆總氮明顯減少,可能是氨態(tài)氮經(jīng)過硝化細(xì)菌的氧化作用,導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)氨減少所致[12]。多菌種前酵豆酸溶性氮(游離氨基酸及肽類物質(zhì))、氨基氮等的含量均明顯高于少孢根霉單菌種發(fā)酵豆,表明多菌種發(fā)酵的蛋白酶系種類較多,可以彌補(bǔ)少孢根霉單菌發(fā)酵酶系單一之不足,多菌種混合發(fā)酵較單一菌種發(fā)酵丹貝產(chǎn)品的營養(yǎng)價(jià)值高。后酵豆的酸溶性氮、氨基氮等的含量均顯著高于多菌種前酵豆,表明后酵過程利用前酵中積累的蛋白酶繼續(xù)分解大豆蛋白,是丹貝營養(yǎng)及風(fēng)味物質(zhì)形成的重要時(shí)期。

表5 不同發(fā)酵處理丹貝產(chǎn)品氮素營養(yǎng)成分的比較

2.2.2 脂類營養(yǎng)成分的測(cè)定結(jié)果比較

不同發(fā)酵處理丹貝產(chǎn)品脂類營養(yǎng)成分的比較見表 6。前酵豆和后酵豆的總脂含量與蒸煮豆對(duì)照相比均有所降低,可能是脂肪被作為菌種生長所需的碳源所致[12]。多菌種前酵過程中不僅少孢根霉有分解脂肪的能力,而且甜酒曲中的絲孢酵母和米曲霉也有分解脂肪的能力,多菌種前酵豆比少孢根霉發(fā)酵豆的總脂含量的降低程度大。碘價(jià)體現(xiàn)了脂肪的不飽和程度,少孢根霉發(fā)酵豆、多菌種前酵和后酵豆的碘價(jià)依次升高,表明丹貝產(chǎn)品中脂肪的不飽和程度在脂肪酶的作用下不斷提高,不飽和脂肪酸具有降低膽固醇、防止動(dòng)脈硬化等生理功能,意味著其保健作用隨之加強(qiáng)。

表6 不同發(fā)酵處理丹貝產(chǎn)品脂類營養(yǎng)成分的比較

2.2.3 還原糖與總酸含量的測(cè)定結(jié)果比較

不同發(fā)酵處理丹貝產(chǎn)品的還原糖與總酸含量比較見表 7。少孢根霉發(fā)酵豆還原糖含量增加不明顯,多菌種前酵豆的還原糖含量與蒸煮豆對(duì)照相比顯著增加,這是因?yàn)樯冁吒共荒芾玫矸?對(duì)水蘇糖、棉子糖、蔗糖的利用率也很差,因此生成的還原糖較少,而多菌種發(fā)酵甜酒曲中的米根霉可使淀粉轉(zhuǎn)化為葡萄糖,還原糖含量增加較多。后酵豆的還原糖含量顯著降低,比蒸煮豆對(duì)照還低,這是因?yàn)樵诎l(fā)酵過程中,微生物會(huì)利用分解碳水化合物得到的還原糖滿足自身有機(jī)體的合成與能量的需要,到發(fā)酵后期還原糖生成量遠(yuǎn)低于還原糖消耗量,因此表現(xiàn)為還原糖含量的減少[12]。

表7 不同發(fā)酵處理丹貝產(chǎn)品還原糖和總酸含量的比較

多菌種前酵豆和少孢根霉發(fā)酵豆的總酸含量與蒸煮豆對(duì)照相比明顯增加,說明在發(fā)酵過程中微生物分泌大量的淀粉酶和脂肪酶,使大豆中的碳水化合物和脂肪分解成有機(jī)酸和脂肪酸,使總酸含量增加。后酵豆中的總酸含量顯著高于多菌種前酵豆和少孢根霉發(fā)酵豆,表明并印證了后酵是丹貝中總酸及其他風(fēng)味物質(zhì)形成的重要時(shí)期[12]。

3 結(jié)論

試驗(yàn)確定了乳酸菌、少孢根霉和甜酒曲多菌種發(fā)酵制作丹貝產(chǎn)品的新工藝,乳酸菌發(fā)酵起到了生物降酸作用,為后續(xù)少孢根霉和甜酒曲混合菌種發(fā)酵創(chuàng)造了適宜 pH條件,且乳酸菌利用可發(fā)酵性糖產(chǎn)生乳酸有助于改善產(chǎn)品的風(fēng)味。多菌種發(fā)酵的酶系種類較多,可以彌補(bǔ)少孢根霉單菌發(fā)酵酶系單一之不足。多菌種發(fā)酵丹貝的酸溶性氮 (游離氨基酸及肽類物質(zhì))、氨基氮等含氮營養(yǎng)成分以及不飽和脂肪酸、還原糖與總酸等的含量均高于少孢根霉單菌種發(fā)酵產(chǎn)品,多菌種混合發(fā)酵丹貝的營養(yǎng)價(jià)值和感官品質(zhì)較少孢根霉單菌純種發(fā)酵明顯提高。

在多菌種發(fā)酵的基礎(chǔ)上探討了丹貝的后發(fā)酵成熟過程,結(jié)果表明后發(fā)酵過程利用前酵中積累的蛋白酶和脂肪酶繼續(xù)分解大豆蛋白與脂肪等,是營養(yǎng)物質(zhì)以及風(fēng)味物質(zhì)形成的重要時(shí)期。在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 5%的鹽水中于 20℃后酵 9d的產(chǎn)品,具有濃郁的醬香與酯香味,但其含鹽量高,可以作為發(fā)酵調(diào)味料或凍干磨粉后與其他調(diào)味品混合制成復(fù)合調(diào)味劑。在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 2%的鹽水中于 4℃后酵 15d的產(chǎn)品,含鹽量較低,風(fēng)味柔和,經(jīng)凍干或油炸處理等可以加工為休閑食品或餐桌菜肴。

[1] MaryAstuti,Andreanyta Meliala,Fabien S Dalais,et al.Tempe,a nutritious and healthy food from Indonesia Asia Pacific[J].J Clin Nutr,2000,9(4):322-326.

[2] 蘭菲,顧永祥 .丹貝 (Tempe)發(fā)酵過程中的成分變化及其功能性[J].科技通報(bào),2009,25(1):61-65.

[3] 高玉榮,孫瑩 .丹貝加工工藝研究 [J].中國調(diào)味品,2005(12):29-34.

[4] 孫森,宋俊梅,張長山,等 .豆豉、納豆及天培的研究進(jìn)展[J].中國調(diào)味品,2008(3):29-33.

[5] 趙德安 .豆豉、納豆和丹貝的簡述 [J].江蘇調(diào)味副食品,2007,25(3):1-4.

[6] 吳大康.利用甜灑曲制作丹貝的研究 [J].中國釀造,1995(5):25-30.

[7] 張江寧,劉恩岐 .多菌種發(fā)酵大豆的研究 [J].糧油食品科技,2007,15(1):42-44.

[8] 郝春雷,王立群,朱祥春,等 .根霉發(fā)酵大豆食品的研究——丹貝氮素營養(yǎng)物質(zhì)的測(cè)定[J].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2004,35(2):129-134.

[9] Sparringa R A,Owens J D.Protein utilization during soybean tempe fermentation[J].Agric Food Chem,1999(47):4 375-4 378.

[10]夏巖石,夏延斌,蔣立文,等 .利用毛霉與根霉共生發(fā)酵生產(chǎn)臘八豆的研究 [J].食品工業(yè)科技,2005(1):96-98.

[11]蔣立文,嚴(yán)聃,周傳云,等 .利用根霉發(fā)酵制作臘八豆的研究[J].食品與機(jī)械,2004,20(5):18-20.

[12]鐘智超,甘萍 .固態(tài)發(fā)酵腐乳在后期發(fā)酵過程中主要成分的消長分析[J].中國調(diào)味品,2006(6):4-9.

Manufacture Technology and Analysis of Nutritional Compositions of Tempe Fermented byM ultiple-stra in Culture

Liu Quan-de,Liu En-qi,He Ju-ping,Zhang Jian-ping
(Jiangsu Engineering Research Center for Food Biology Processing,Xuzhou Institute of Technology,Xuzhou 221008,China)

This study took the content of amino nitrogen as evaluation indicator,combined sensory scoring,and determined the opti mum technology of primary fermentation following these steps:added 3%rice flour in cooked soybean,inoculated 3%lactic acid bacteria,fer mented for 2.5 hours at 42℃(pH 5.0),then fermented further for 18h at 37℃with additional 5%mix-culture of rhizopus oligosporus and s weetwine koji(ratio of 3∶2).The results showed that the contentsof amino nitrogen were al most the same as the former fermented soybean fermented in 5%saline at 20℃ for9 days,2%saline at4℃ for 15 days afterpost-fer mentationmaturing.Nutritional facts and flavorof tempe were both improved after fer mentation.By freeze-drying or frying,tempe can be developed as snack food,fermented seasoning and table food.

soybean,tempe,rhizopus oligosporu,s weetwine koji,nutrition matter

學(xué)士,副教授 (劉恩岐教授為通訊作者)。

2010-10-19,改回日期:2010-12-20