利用正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化豆清液的發(fā)酵條件

孫豐婷，張琛

(揚(yáng)州大學(xué) 旅游烹飪學(xué)院 營(yíng)養(yǎng)系，江蘇 揚(yáng)州 225127)

利用正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化豆清液的發(fā)酵條件

孫豐婷，張琛

(揚(yáng)州大學(xué) 旅游烹飪學(xué)院 營(yíng)養(yǎng)系，江蘇 揚(yáng)州 225127)

實(shí)驗(yàn)以湘式休閑豆干生產(chǎn)中的豆清液為主要研究原料，利用發(fā)酵培養(yǎng)確定最適的豆清液發(fā)酵時(shí)間、發(fā)酵溫度、種子液添加量。通過對(duì)單因素實(shí)驗(yàn)的探討，選取發(fā)酵溫度、發(fā)酵時(shí)間、種子液添加量三因素的三水平進(jìn)行L9(33) 正交實(shí)驗(yàn)，并通過測(cè)總酸含量(以乳酸計(jì))和pH，得出結(jié)論：湘式休閑豆干生產(chǎn)中各因素的優(yōu)水平為發(fā)酵溫度37 ℃、種子液接種量20%、培養(yǎng)時(shí)間48 h；豆清液發(fā)酵在最佳工藝條件下的pH值為4.32，產(chǎn)酸量為18.26 mL/dL。

湘式休閑豆干；發(fā)酵；豆清液

國(guó)內(nèi)豆制品的加工方法很多，產(chǎn)品類型往往由制漿和點(diǎn)漿工藝所決定，而休閑豆干加工中的點(diǎn)漿方法常常由凝固劑的種類決定。目前常用的凝固劑有豆清發(fā)酵液、鹽鹵(北豆腐)、石膏(南豆腐)、葡萄糖酸內(nèi)酯等[1]。葡糖糖酸內(nèi)酯口味酸澀，并且不適合用作豆制品的加工；鹽鹵和石膏雖然點(diǎn)漿效率很高、容易控制，但其產(chǎn)品中有二價(jià)金屬離子的苦澀味和鉛、汞等有害重金屬工業(yè)雜質(zhì)。豆清發(fā)酵液即黃漿水，指的是用豆?jié){凝固時(shí)產(chǎn)生的豆清溶液經(jīng)過微生物發(fā)酵后形成的醋酸菌、有機(jī)酸、乳酸菌混合液。豆清發(fā)酵液點(diǎn)漿(黃漿水點(diǎn)漿)是指將豆清發(fā)酵液按照一定的比例和方法加入煮熟的豆?jié){中，通過調(diào)整豆?jié){的pH值，讓豆?jié){的pH接近蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)，從而使大豆蛋白溶膠轉(zhuǎn)變成凝膠，也就是豆?jié){變成豆腐腦的過程。

1 凝固劑簡(jiǎn)介

1.1 鹽類凝固劑及對(duì)豆制品的影響

到目前為止，使用的鹽凝固劑主要有鎂鹽和鈣鹽兩大類，起主要作用的成分是CaCl2，MgCl2，CaSO4，MgSO4和醋酸鈣[2]。關(guān)于其凝固機(jī)理，主要有3種理論，分別是陳復(fù)生等提出的鹽析理論，楊方琪等[3]研究發(fā)現(xiàn)的酸堿凝固機(jī)理一致理論和離子橋?qū)W說[4,5]。

利用鹽凝固劑做成的豆腐持水性能好，產(chǎn)品不粗糙，出品率也比較高，但是產(chǎn)品中殘留有一定的雜質(zhì)并且?guī)в锌酀叮鄙倭硕垢傻南阄?，且不宜長(zhǎng)時(shí)間存放[6]。

1.2 酸類凝固劑及對(duì)豆制品的影響

酸類凝固劑主要有醋酸、乳酸、葡萄糖酸和檸檬酸等有機(jī)酸，使用比較多的是葡萄糖酸內(nèi)酯[7]。由內(nèi)酯做成的豆腐，雖然品質(zhì)和持水性比較好、彈性大，但口味平淡，不適合煎炒，還帶有一股酸味。

1.3 復(fù)合凝固劑及對(duì)豆制品的影響

大部分研究者認(rèn)為用單一鹽凝固劑或者酸凝固劑都會(huì)存在不足，因而研究了復(fù)合凝固劑。包埋有機(jī)酸豆腐凝固劑(英國(guó)發(fā)現(xiàn)的)就屬于復(fù)合凝固劑。吳勝軍等[8]通過對(duì)海藻酸鈉和可溶性淀粉進(jìn)行分析制作了含有不同質(zhì)量濃度的可溶性淀粉豆制品緩解性鹽鹵。研究表明：用葡萄糖酸內(nèi)酯和石膏比例為2∶1的凝固劑制作出的豆腐在各方面均好于用單一凝固劑制作出的豆腐[9]。

1.4 豆清發(fā)酵液及對(duì)豆制品的影響

豆清發(fā)酵液，又稱黃漿水，是指利用點(diǎn)漿工藝中的廢水(蛋白質(zhì)變性沉淀時(shí)析出的上清液或者是豆腐被壓榨時(shí)產(chǎn)生的水)作為原料，經(jīng)過自然發(fā)酵而形成的醋酸菌、有機(jī)酸、乳酸菌混合液，因其呈淡黃色，故也稱黃漿水。它的主要成分是乳酸、醋酸、檸檬酸等有機(jī)酸和乳酸菌、醋酸菌等有益微生物，可見其營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)十分豐富。

豆清發(fā)酵液生產(chǎn)的豆腐除色澤較黃、得率較低外，其結(jié)構(gòu)致密、持水性和彈性好，具有良好的烘烤特性，使其成為休閑豆制品生產(chǎn)的最適合原料。因?yàn)槎骨灏l(fā)酵液的pH比較低，可以減少菌落總數(shù)，加之其安全和營(yíng)養(yǎng)的特性，使其成為未來國(guó)內(nèi)外研究和應(yīng)用的主要方向。

2 實(shí)驗(yàn)材料與方法

2.1 實(shí)驗(yàn)材料

2.1.1 實(shí)驗(yàn)原料

新鮮豆清液(取樣地點(diǎn)為湖南省邵陽市邵陽學(xué)院食品中心)。

2.1.2 實(shí)驗(yàn)試劑

本研究實(shí)驗(yàn)過程中使用的主要試劑見表1。

表1 實(shí)驗(yàn)試劑Table 1 The experimental reagent

2.1.3 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備

本研究實(shí)驗(yàn)過程中使用的主要儀器設(shè)備見表2。

表2 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備Table 2 The experimental instrument and equipment

2.2 實(shí)驗(yàn)方法

2.2.1 種子液的制取

取一定新鮮豆清液，調(diào)整初始pH值為6.2，37 ℃自然發(fā)酵48 h，即為種子液，備用。

2.2.2 豆清液發(fā)酵工藝條件優(yōu)化

2.2.2.1 發(fā)酵溫度的確定

固定種子液接種量20%、發(fā)酵時(shí)間24 h、初始pH 6.2，溫度分別在28，31，34，37，40 ℃下，對(duì)豆清液進(jìn)行自然發(fā)酵，以產(chǎn)酸量為指標(biāo)，考察發(fā)酵溫度對(duì)豆清液發(fā)酵的影響，進(jìn)而確定最適的發(fā)酵溫度。

2.2.2.2 發(fā)酵時(shí)間的確定

固定種子液接種量20%、發(fā)酵溫度37 ℃、初始pH 6.2，豆清液分別自然發(fā)酵12，24，36，48，60 h，以產(chǎn)酸量為指標(biāo)，考察發(fā)酵時(shí)間對(duì)豆清液發(fā)酵的影響，進(jìn)而確定最適的發(fā)酵時(shí)間。

2.2.2.3 種子液添加量的確定

固定發(fā)酵溫度37 ℃、發(fā)酵時(shí)間48 h、初始pH 6.2，種子液添加量分別為5%，10%，15%，20%，25%時(shí)對(duì)豆清液進(jìn)行自然發(fā)酵，以產(chǎn)酸量為指標(biāo)，考察種子液添加量對(duì)豆清液發(fā)酵的影響，進(jìn)而確定最適的種子液添加量。

2.2.3 正交實(shí)驗(yàn)

在其他條件一定的情況下, 根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果，選取發(fā)酵溫度、發(fā)酵時(shí)間、種子液添加量三因素的三水平進(jìn)行L9(33)正交實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)見表3。

表3 正交實(shí)驗(yàn)因素水平表Table 3 Factors and levels of orthogonal experiment

3 結(jié)果與分析

3.1 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析

3.1.1 發(fā)酵溫度對(duì)豆清發(fā)酵液的影響

發(fā)酵溫度與豆清液發(fā)酵的產(chǎn)酸量和pH值的變化密切相關(guān)，在不同的發(fā)酵溫度下，豆清發(fā)酵液的產(chǎn)酸量和pH值不同。不同溫度下豆清發(fā)酵液產(chǎn)酸量見表4，其pH值變化見表5。

表4 不同溫度下豆清發(fā)酵液的產(chǎn)酸量Table 4 The acid yield of bean supernatant under different temperatures

表5 不同溫度下豆清發(fā)酵液的pH值Table 5 The pH values of bean supernatant under different temperatures

由表4可知，隨著溫度的升高，產(chǎn)酸量先增加后下降，在37 ℃時(shí)產(chǎn)酸量最大，同時(shí)結(jié)合表5可知，隨著溫度升高，pH值先減小后增大，即酸性先增加后減小，在37 ℃時(shí)pH值最小。因此得出結(jié)論：37 ℃可能為豆清液發(fā)酵的最適溫度。

3.1.2 發(fā)酵時(shí)間對(duì)豆清發(fā)酵液的影響

不同發(fā)酵時(shí)間下豆清發(fā)酵液的產(chǎn)酸量見表6，其pH值變化見表7。

表6 不同發(fā)酵時(shí)間下豆清發(fā)酵液的產(chǎn)酸量Table 6 The acid yield of bean supernatant under different time

表7 不同發(fā)酵時(shí)間下豆清發(fā)酵液的pH值Table 7 The pH values of bean supernatant under different time

由表6可知，隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)，產(chǎn)酸量先增加后下降，在48 h時(shí)產(chǎn)酸量最大，同時(shí)結(jié)合表7可知，隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)，pH值先減小后增大，即酸性先增加后減小，在48 h時(shí)pH值最小。由此可知，48 h可能為豆清液發(fā)酵的最佳時(shí)間。

3.1.3 種子液添加量對(duì)豆清發(fā)酵液的影響

種子液作為本實(shí)驗(yàn)的變量因素，對(duì)豆清液的發(fā)酵有重要影響。不同的種子液添加量對(duì)其產(chǎn)酸量的影響見表8，其pH值變化見表9。

表8 不同種子液添加量下豆清發(fā)酵液的產(chǎn)酸量Table 8 The acid yield of bean supernatant under different seed liquid additive amount

表9 不同種子液添加量下豆清發(fā)酵液的pH值Table 9 The pH values of bean supernatant under different seed liquid additive amount

由表8可知，豆清發(fā)酵液的產(chǎn)酸量隨種子液添加量的增加先增加后下降，在種子液添加量為10%時(shí)產(chǎn)酸量最大。同時(shí)結(jié)合表9，即不同種子液添加量下豆清發(fā)酵液的pH值變化，在10%和15%時(shí)有最小的pH值，且都為4.68。由此可知，豆清液發(fā)酵時(shí)，種子液的最適添加量可能為10%或者15%。

3.2 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析

正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果見表10，方差分析見表11。

表10 正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果表Table 10 The results of orthogonal experiment design

表11 方差分析表Table 11 Analysis of variance

經(jīng)過發(fā)酵的豆清液更有利于豆制品的點(diǎn)漿工藝，使得到的豆制品品質(zhì)更優(yōu)。控制好豆清液發(fā)酵的時(shí)間、溫度、種子液接種量是豆清液發(fā)酵的關(guān)鍵，其直接影響點(diǎn)漿工藝的好壞。比較本實(shí)驗(yàn)3個(gè)因素的R值大小，可得出影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的因素大小順序?yàn)锽>A>C，即對(duì)產(chǎn)品影響最大的因素是發(fā)酵時(shí)間，其次是發(fā)酵溫度與種子液接種量。通過比較K值，可確定各因素的優(yōu)水平為A2，B2，C3，最優(yōu)水平組合為A2B2C3，即發(fā)酵時(shí)間48 h，發(fā)酵溫度37 ℃，種子液接種量20%。

4 結(jié)論與展望

4.1 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)以新鮮豆清液為原料，對(duì)豆清液發(fā)酵工藝進(jìn)行了研究。通過單因素實(shí)驗(yàn)和多因素正交實(shí)驗(yàn)，得出結(jié)論：第一，通過測(cè)產(chǎn)酸量(以乳酸計(jì))和pH值，得出最佳的工藝條件為發(fā)酵溫度37 ℃、發(fā)酵時(shí)間48 h、種子液添加量20%；第二，豆清液在最佳的發(fā)酵工藝條件下的產(chǎn)酸量(以乳酸計(jì))為18.26 mL/dL，pH值為4.32。

4.2 展望

目前，人們對(duì)豆清液發(fā)酵工藝的研究越來越廣泛，實(shí)驗(yàn)證明利用此工藝生產(chǎn)的豆清發(fā)酵液來點(diǎn)漿制取豆腐較為實(shí)用，不僅可以促進(jìn)豆清液的綜合開發(fā)利用，而且可以保護(hù)環(huán)境，但同時(shí)此工藝的機(jī)制仍需要進(jìn)一步的研究，以使其更加地完善。

在本實(shí)驗(yàn)過程中，通過對(duì)豆清發(fā)酵液顏色的觀察，筆者產(chǎn)生了一些新的想法，如豆清發(fā)酵液在不同的工藝條件下，其顏色變化與不同的工藝條件是否有相關(guān)性，若有相關(guān)性，是否可根據(jù)不同的工藝條件設(shè)定相應(yīng)的顏色參數(shù)，從而發(fā)明一種儀器，直接測(cè)定該豆清發(fā)酵液是否為最佳工藝條件下的發(fā)酵產(chǎn)物。隨著人們對(duì)豆清液發(fā)酵工藝研究的深入，加之不斷地實(shí)踐，相信此類愿想一定可以實(shí)現(xiàn)！

[1]趙良忠.適合寶慶丸子工業(yè)化生產(chǎn)工藝研究[J].大豆通報(bào),2005(4):23-24.

[2]陳復(fù)生.大豆7S球蛋白透明凝膠形成機(jī)理研究[J].糧食與飼料工業(yè),2000(6):46-48.

[3]楊方琪，高福成，孟旭.豆腐凝固機(jī)理的研究[J].無錫輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào),1993,12(2):101-109.

[4]Cherl Ho Lee,Chokyun Rha.Microstructure of soybean protein aggregates and its relation to the physical and textural properties of the curd[J].Journal of Food Science,1978,43:79-84.

[5]Kroll R D. Effect of pH on the binding of calcium ions by soybean proteins[J].Cereal Chemistry,1984,61(6):490-495.

[6]趙貴麗,羅愛平,廖婭凡,等.酸漿最適自然發(fā)酵條件優(yōu)化[J].食品科學(xué),2013(17):201-204.

[7]周小虎.二次漿渣共熟-豆清蛋白發(fā)酵液點(diǎn)漿豆干自動(dòng)化生產(chǎn)工藝研究及工廠設(shè)計(jì)[D].邵陽：邵陽學(xué)院,2015.

[8]吳勝軍,孟旭.新型緩釋性豆制品凝固劑的研究[J].淮海工學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2004,13(2):57-59.

[9]張恒.復(fù)合凝固劑組分對(duì)豆腐制品影響的研究[J].食品與發(fā)酵工業(yè)，2002(11)：21-24.

OptimizationofFermentationConditionsofBeanSupernatantbyOrthogonalExperiments

SUN Feng-ting, ZHANG Chen

(Department of Nutrition, School of Tourism and Culinary Science, Yangzhou University, Yangzhou 225127, China)

Use the bean supernatant in the production of Hu'nan-style leisure dried bean curd as main research material, use fermentation culture to determine the optimal fermentation time, fermentation temperature, seed liquid additive amount of bean supernatant. Through the discussion of single factor experiments, the L9(33) orthogonal experiments on the fermentation time, fermentation temperature, seed liquid additive amount are carried out. By detecting the total acid content (lactic acid) and pH, it can be concluded that the optimal levels of various factors are fermentation temperature of 37 ℃, seed liquid inoculation amount of 20% and culture time of 48 h; the pH of bean supernatant is 4.32, the acid yield is 18.26 mL/dL under the optimum process conditions.

Hu'nan-style leisure dried bean curd；fermentation；bean supernatant

TS201.5

A

10.3969/j.issn.1000-9973.2017.11.002

1000-9973(2017)11-0007-04

2017-05-20

孫豐婷(1992-)，女，碩士，研究方向：食品成分與營(yíng)養(yǎng)。