基于模糊數(shù)學(xué)對(duì)低鹽蕎麥豆醬加工工藝優(yōu)化及其品質(zhì)的測(cè)定

時(shí)書音 王書勛 常亮

DOI：10.3969/j.issn.1000-9973.2024.05.023

引文格式：時(shí)書音，王書勛，常亮.基于模糊數(shù)學(xué)對(duì)低鹽蕎麥豆醬加工工藝優(yōu)化及其品質(zhì)的測(cè)定[J].中國(guó)調(diào)味品，2024，49（5）：137-141.

SHI S Y， WANG S X， CHANG L.Optimization of processing technology and determination of quality of low-salt buckwheat soybean paste based on fuzzy mathematics[J].China Condiment，2024，49（5）：137-141.

摘要：隨著人們健康意識(shí)的提高和對(duì)傳統(tǒng)食品的追求，低鹽蕎麥豆醬作為一種健康、營(yíng)養(yǎng)豐富的調(diào)味品，具有廣闊的市場(chǎng)潛力。然而低鹽蕎麥豆醬加工工藝目前尚處于起步研究階段，該研究通過(guò)模糊數(shù)學(xué)法對(duì)低鹽蕎麥豆醬加工工藝進(jìn)行研究，結(jié)果表明，低鹽蕎麥豆醬的最佳加工工藝為發(fā)酵時(shí)間55 d、發(fā)酵溫度35 ℃、食鹽添加量8%和苦蕎粉添加量30%。此外，利用高效液相色譜法對(duì)低鹽蕎麥豆醬中的香氣成分進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)低鹽蕎麥豆醬中含量最高的香氣化合物為酯類，含量最低的香氣化合物為醛類和酮類。

關(guān)鍵詞：蕎麥豆醬；加工工藝；香氣成分；模糊數(shù)學(xué)

中圖分類號(hào)：TS264.24????? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A????? 文章編號(hào)：1000-9973（2024）05-0137-05

Optimization of Processing Technology and Determination of Quality of

Low-Salt Buckwheat Soybean Paste Based on Fuzzy Mathematics

SHI Shu-yin1， WANG Shu-xun1， CHANG Liang2

（1.Henan Geology Mineral College， Zhengzhou 451464， China; 2.School of Food Science

and Engineering， Zhengzhou University， Zhengzhou 450001， China）

Abstract： With the improvement of people's health awareness and the pursuit of traditional food， low-salt buckwheat soybean paste， as a healthy and nutritious condiment， has a broad market potential. However， the processing technology of low-salt buckwheat soybean paste is still in the initial research stage. In this study， the processing technology of low-salt buckwheat soybean paste is studied by fuzzy mathematics. The results show that the optimal processing technology of low-salt buckwheat soybean paste is fermentation time of 55 d， fermentation temperature of 35 ℃， salt addition amount of 8% and tartary buckwheat flour addition amount of 30%. In addition， the aroma components in low-salt buckwheat soybean paste are analyzed by high performance liquid chromatography， and it is found that the aroma compound with the highest content in low-salt buckwheat soybean paste are esters， and the aroma compound with the lowest content are aldehydes and ketones.

Key words： buckwheat soybean paste; processing technology; aroma components; fuzzy mathematics

收稿日期：2023-11-16

基金項(xiàng)目：2022年河南省科技廳基金項(xiàng)目（20220319-SP-32D）

作者簡(jiǎn)介：時(shí)書音（1986—），女，講師，碩士，研究方向：食品數(shù)據(jù)分析。

隨著人們對(duì)健康和營(yíng)養(yǎng)的關(guān)注度增加，蕎麥豆醬作為一種富含蛋白質(zhì)、微量元素的調(diào)味食品，越來(lái)越受到消費(fèi)者的喜愛(ài)[1]。同時(shí)，豆醬在中國(guó)傳統(tǒng)菜肴中的重要地位促進(jìn)了市場(chǎng)需求的增長(zhǎng)[2]，也推動(dòng)了豆醬產(chǎn)量的增加，目前我國(guó)豆醬的產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到了較高的水平[3-4]。此外，隨著我國(guó)對(duì)外貿(mào)易的不斷發(fā)展，豆醬也成為了我國(guó)出口的調(diào)味品之一[5]。越來(lái)越多的國(guó)家和地區(qū)開始了解和接受我國(guó)的豆醬，出口市場(chǎng)的擴(kuò)大也對(duì)豆醬的產(chǎn)量提出了更高的要求[6]。

在大豆種植方面，政府的支持政策和農(nóng)業(yè)技術(shù)的不斷提升使得大豆產(chǎn)量穩(wěn)步增長(zhǎng)。農(nóng)民通過(guò)采用高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)品種和科學(xué)種植管理技術(shù)，大大提高了大豆的產(chǎn)量和品質(zhì)[7]。政府還加強(qiáng)了對(duì)大豆種植的補(bǔ)貼和扶持，鼓勵(lì)農(nóng)民增加大豆種植面積。在加工技術(shù)和設(shè)備方面，豆醬生產(chǎn)企業(yè)不斷引進(jìn)先進(jìn)的生產(chǎn)工藝和設(shè)備，提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量[8]。傳統(tǒng)的手工制作方式逐漸被機(jī)械化和自動(dòng)化的生產(chǎn)線所取代，大大提高了豆醬的產(chǎn)能。同時(shí)，豆醬生產(chǎn)企業(yè)還注重產(chǎn)品的研發(fā)創(chuàng)新，推出了更多種類和口味的豆醬產(chǎn)品，以滿足不同消費(fèi)者的需求[9-10]。

鹽在傳統(tǒng)蕎麥豆醬中起到調(diào)味和保鮮的作用，降低鹽含量會(huì)對(duì)蕎麥豆醬的品質(zhì)產(chǎn)生一定的影響[11]。因此，研究者致力于尋找替代鹽的成分，如氨基酸、食醋、酵母提取物等，以提高低鹽蕎麥豆醬的風(fēng)味和品質(zhì)。通過(guò)發(fā)酵可以增強(qiáng)產(chǎn)品的風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[12]。

低鹽蕎麥豆醬加工工藝的研究尚處于初級(jí)階段，但已經(jīng)取得了一些進(jìn)展，進(jìn)一步研究和優(yōu)化低鹽蕎麥豆醬的加工工藝有助于推動(dòng)健康飲食，拓展市場(chǎng)需求，提升產(chǎn)品的品質(zhì)和口感，同時(shí)能夠推動(dòng)農(nóng)產(chǎn)品加工升級(jí)，滿足消費(fèi)者對(duì)健康食品的需求。

1? 材料與方法

1.1? 試驗(yàn)材料與試劑

黃豆、苦蕎麥、食鹽、氫氧化鈉、95%乙醇、鄰苯二甲酸氫鉀、米曲霉和黑曲霉。

1.2? 試驗(yàn)儀器

生化培養(yǎng)箱、高速粉碎機(jī)、電子天平、恒溫水浴鍋、干燥箱、磁力攪拌器、標(biāo)準(zhǔn)凈化工作臺(tái)和恒溫振蕩器。

1.3? 試驗(yàn)方法

1.3.1? 蕎麥豆醬加工工藝流程

苦蕎麥→脫殼、炒制→粉碎成蕎麥粉→黃豆浸泡、蒸煮→將蕎麥粉和黃豆混合→制曲→接種發(fā)酵→蕎麥豆醬成品。

1.3.2? 操作要點(diǎn)

1.3.2.1? 黃豆的處理

選取顆粒飽滿的黃豆，用3倍體積的清水對(duì)黃豆進(jìn)行浸泡，清洗干凈后用水蒸煮1 h，用手搓成無(wú)生心的黃豆，攤開，將表面的水分晾干備用。

1.3.2.2? 苦蕎麥的處理

將苦蕎麥去雜后裝入干凈布袋中，清洗干凈，用小火烘干成黃褐色，粉碎后備用。

1.3.2.3? 制曲

將苦蕎粉與菌種混合后置于35 ℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24 h，期間每隔6 h翻曲一次。

1.3.2.4? 發(fā)酵

將黃豆醬與鹽水混合均勻，裝瓶后控溫進(jìn)行發(fā)酵，制成蕎麥豆醬。

1.3.3? 低鹽蕎麥豆醬發(fā)酵工藝優(yōu)化的單因素試驗(yàn)

以發(fā)酵時(shí)間、發(fā)酵溫度、食鹽添加量和苦蕎粉添加量為4個(gè)影響因素進(jìn)行單因素試驗(yàn)，分別研究不同發(fā)酵時(shí)間（40，45，50，55，60，65，70 d）、不同發(fā)酵溫度（25，30，35，40，45，50，55 ℃）、不同食鹽添加量（2%、4%、6%、8%、10%、12%、14%）和不同苦蕎粉添加量（5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%）對(duì)低鹽蕎麥豆醬感官評(píng)分的影響。

1.3.4? 低鹽蕎麥豆醬發(fā)酵工藝優(yōu)化正交試驗(yàn)

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，以A（發(fā)酵時(shí)間）、B（苦蕎粉添加量）、C（發(fā)酵溫度）和D（食鹽添加量）為變量因子，低鹽蕎麥豆醬的感官評(píng)分為指標(biāo)，進(jìn)行正交試驗(yàn)，正交試驗(yàn)因素水平設(shè)計(jì)見表1。

1.3.5? 低鹽蕎麥豆醬感官評(píng)分

邀請(qǐng)10位具有感官評(píng)分經(jīng)驗(yàn)的人員對(duì)低鹽蕎麥豆醬進(jìn)行感官評(píng)分，從低鹽蕎麥豆醬的顏色、香味、味道和形態(tài)結(jié)構(gòu)4個(gè)方面對(duì)其進(jìn)行感官評(píng)分，感官評(píng)分指標(biāo)見表2。

1.3.6? 模糊數(shù)學(xué)模型的建立

設(shè)定蕎麥豆醬的感官評(píng)分集S（S1，S2，S3，S4），分別表示顏色、香味、味道和形態(tài)結(jié)構(gòu)，評(píng)分集Z（Z1，Z2，Z3，Z4），分別表示優(yōu)（90分）、良（80分）、中（70分）和差（60分）；權(quán)重集A（A1，A2，A3，A4）=（0.3，0.3，0.2，0.2）。建立模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)體系，模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果為Wi=Yi×Z。

1.3.7? 低鹽蕎麥豆醬香氣成分的測(cè)定

利用氣相色譜-質(zhì)譜法對(duì)低鹽蕎麥豆醬香氣成分進(jìn)行分析。

2? 結(jié)果和討論

2.1? 單因素試驗(yàn)

2.1.1? 發(fā)酵時(shí)間對(duì)低鹽蕎麥豆醬感官評(píng)分的影響

由圖1可知，隨著發(fā)酵時(shí)間的增加，蕎麥豆醬的感官評(píng)分先增加后基本保持不變。不同的發(fā)酵時(shí)間下低鹽蕎麥豆醬中的風(fēng)味特點(diǎn)和口感不同。較短的發(fā)酵時(shí)間使得豆醬保持較清淡的風(fēng)味。當(dāng)發(fā)酵時(shí)間超過(guò)55 d時(shí)，隨著發(fā)酵時(shí)間的增加，對(duì)低鹽蕎麥豆醬感官評(píng)分的影響程度減小，較長(zhǎng)的發(fā)酵時(shí)間可能會(huì)帶來(lái)更復(fù)雜和濃郁的風(fēng)味，同時(shí)也生成一些發(fā)酵產(chǎn)物，如氨基酸、胺類物質(zhì)等。因此，確定低鹽蕎麥豆醬的最佳發(fā)酵時(shí)間為50～60 d。

2.1.2? 苦蕎粉添加量對(duì)低鹽蕎麥豆醬感官評(píng)分的影響

苦蕎粉是由苦蕎（即蕎麥）經(jīng)過(guò)研磨而成的粉末，其在低鹽蕎麥豆醬中使用可以給予醬料特殊的風(fēng)味和口感。由圖2可知，隨著苦蕎粉添加量的不斷增加，低鹽蕎麥豆醬的感官評(píng)分先升高后降低，這是由于苦蕎粉的加入會(huì)使低鹽蕎麥豆醬的風(fēng)味更加豐富，為其增添了食物的特色和獨(dú)特性，也增加了醬料的黏稠度和口感的細(xì)膩度。當(dāng)苦蕎粉添加量大于30%時(shí)，隨著苦蕎粉添加量的增加，低鹽蕎麥豆醬的感官評(píng)分不斷降低。因此，確定苦蕎粉的最佳添加量為25%～35%。

2.1.3? 發(fā)酵溫度對(duì)低鹽蕎麥豆醬感官評(píng)分的影響

不同的發(fā)酵溫度可以影響酵母在豆醬中的生長(zhǎng)速度、代謝產(chǎn)物形成以及風(fēng)味。當(dāng)發(fā)酵溫度低于35 ℃時(shí)，低鹽蕎麥豆醬的感官評(píng)分隨著發(fā)酵溫度的升高而升高，在較低的溫度下，發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的酸味和香氣可能會(huì)相對(duì)較輕，醬料的風(fēng)味可能較清淡和原始。當(dāng)發(fā)酵溫度超過(guò)35 ℃時(shí)，低鹽蕎麥豆醬的感官評(píng)分隨著發(fā)酵溫度的升高而不斷降低。發(fā)酵溫度過(guò)高可能會(huì)導(dǎo)致過(guò)度發(fā)酵或過(guò)度代謝，產(chǎn)生不良的氣味或口感。因此，確定低鹽蕎麥豆醬的最佳發(fā)酵溫度為30～40 ℃。

2.1.4? 食鹽添加量對(duì)低鹽蕎麥豆醬感官評(píng)分的影響

食鹽添加量對(duì)低鹽蕎麥豆醬的感官評(píng)分具有顯著影響。食鹽作為一種重要的調(diào)味品，對(duì)于食物的味道和口感起著至關(guān)重要的作用，直接影響醬料的咸味程度。較低的食鹽添加量使得醬料的咸味相對(duì)較輕，而較高的食鹽添加量則會(huì)使醬料的咸味更加濃郁。適度的食鹽添加量可以增強(qiáng)低鹽蕎麥豆醬的風(fēng)味平衡，提升其他成分的味道，使其更加美味。

由圖4可知，當(dāng)食鹽添加量小于8%時(shí)，低鹽蕎麥豆醬的感官評(píng)分隨著食鹽添加量的增加而不斷升高；過(guò)少的食鹽添加量可能導(dǎo)致醬料的味道單調(diào)或不足，缺乏層次感。當(dāng)食鹽添加量大于8%時(shí)，低鹽蕎麥豆醬的感官評(píng)分開始逐漸降低，過(guò)多的食鹽添加量則會(huì)使醬料過(guò)咸，影響口感和整體的風(fēng)味表現(xiàn)。適量的食鹽能夠促進(jìn)食材中蛋白質(zhì)的結(jié)合和水分的保持，增加醬料的黏稠度和口感的豐富性。然而，過(guò)多的食鹽可能會(huì)引起過(guò)度的蛋白質(zhì)凝聚和水分流失，導(dǎo)致醬料過(guò)于稠厚或干澀。因此，確定食鹽的最佳添加量為7%～9%。

2.2? 模糊數(shù)學(xué)的感官評(píng)定

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，制作29個(gè)低鹽蕎麥豆醬樣品，邀請(qǐng)10位具有感官評(píng)定經(jīng)驗(yàn)的人員對(duì)低鹽蕎麥豆醬進(jìn)行投票，低鹽蕎麥豆醬的感官評(píng)分投票結(jié)果見表3。

2.2.1? 模糊數(shù)學(xué)矩陣Y的建立

根據(jù)表3中的感官評(píng)分結(jié)果進(jìn)行轉(zhuǎn)化，以樣品1低鹽蕎麥豆醬為例，其模糊數(shù)學(xué)感官評(píng)分結(jié)果如下：

Y1=

0.50.30.10.1

0.50.30.20

0.40.600

0.60.20.20

。

同理可得Y2～Y29。

2.2.2? 隸屬度X的計(jì)算

隸屬度X=A×Yi。綜合評(píng)分結(jié)果向量X1=A×Y1=（0.5，0.34，0.13，0.03），同理可得X2～X29。

2.2.3? 模糊數(shù)學(xué)計(jì)算低鹽蕎麥豆醬感官評(píng)分W

感官評(píng)分Wi=Yi×Z，W1=Y1×Z=0.5×90+0.34×80+0.13×70+0.03×60=83.1，同理可得W2～W29。

2.3? 正交試驗(yàn)結(jié)果及分析

正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果見表4，低鹽蕎麥豆醬的回歸模型方差分析結(jié)果見表5。

利用軟件Design-Expert 12對(duì)表4中的數(shù)據(jù)進(jìn)行多元線性回歸擬合分析，得到低鹽蕎麥豆醬的感官評(píng)分W與4個(gè)影響因子A、B、C和D的二次多項(xiàng)式回歸模型：W=83.67+0.45A+0.37B+2.13C－0.69D－0.25AB+2.18AC+1.58AD－0.25BC－1.24BD+0.14CD－1.21A2－2.23B2－4.21C2－2.31D2。由表4中29組低鹽蕎麥豆醬的感官評(píng)分可知，第7組的感官評(píng)分最高，為88.69分，此時(shí)加工工藝為發(fā)酵時(shí)間55 d、發(fā)酵溫度35 ℃、食鹽添加量8%和苦蕎粉添加量30%。

由表5可知，該模型的P＜0.000 1，表示模型極顯著，失擬項(xiàng)的P=0.231 1，表示失擬項(xiàng)不顯著，說(shuō)明不存在失擬項(xiàng)因素，該模型沒(méi)有受到失擬項(xiàng)的影響，數(shù)據(jù)結(jié)果具有較高可靠性。決定系數(shù)R2=0.967，說(shuō)明低鹽蕎麥豆醬的感官評(píng)分受發(fā)酵時(shí)間、發(fā)酵溫度、食鹽添加量和苦蕎粉添加量的影響率為96.7%。方差分析結(jié)果表明，發(fā)酵溫度對(duì)蕎麥豆醬感官評(píng)分的影響最明顯，而苦蕎粉添加量對(duì)蕎麥豆醬感官評(píng)分的影響最小。

2.4? 低鹽蕎麥豆醬香氣成分的測(cè)定

低鹽蕎麥豆醬中的香氣成分主要來(lái)自蕎麥本身以及發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物。蕎麥中的麥芽糖在發(fā)酵過(guò)程中可能被酵母或細(xì)菌轉(zhuǎn)化為香氣化合物，為豆醬提供甜香氣。發(fā)酵過(guò)程中蛋白質(zhì)可能會(huì)被分解成氨基酸。一些氨基酸如谷氨酸、天冬氨酸等可能通過(guò)發(fā)酵代謝產(chǎn)生具有鮮味和酸味的香氣物質(zhì)。發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的酵母或細(xì)菌代謝產(chǎn)物包括醇類、酸類、酚類、醛類、酮類和酯類化合物，這些化合物可以賦予低鹽蕎麥豆醬水果、花香或香料的香氣。

由表6可知，低鹽蕎麥豆醬中含有醇類、酸類、酚類、醛類、酮類和酯類化合物，其中酯類有13種，種類最多，相對(duì)分子質(zhì)量也最多，醛類和酮類化合物有6種，種類最少，相對(duì)分子質(zhì)量也較少。

3? 小結(jié)

低鹽蕎麥豆醬中鹽含量較低，減少了患高血壓和心血管疾病的風(fēng)險(xiǎn)。隨著人們對(duì)健康食品關(guān)注度的不斷增加，低鹽蕎麥豆醬作為一種健康、營(yíng)養(yǎng)豐富的調(diào)味品，具有較高的市場(chǎng)潛力。提升低鹽蕎麥豆醬的附加值和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力可以推動(dòng)蕎麥產(chǎn)業(yè)的提質(zhì)增效，帶動(dòng)相關(guān)農(nóng)產(chǎn)品的發(fā)展。低鹽蕎麥豆醬作為一種健康、營(yíng)養(yǎng)豐富的調(diào)味品，可以滿足消費(fèi)者對(duì)低鹽、天然食品的需求。

本研究通過(guò)模糊數(shù)學(xué)法對(duì)低鹽蕎麥豆醬的加工工藝進(jìn)行研究和優(yōu)化，結(jié)果表明，低鹽蕎麥豆醬的最佳加工工藝為發(fā)酵時(shí)間55 d、發(fā)酵溫度35 ℃、食鹽添加量8%和苦蕎粉添加量30%。此外，利用高效液相色譜法對(duì)低鹽蕎麥豆醬中的香氣成分進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)低鹽蕎麥豆醬中含量最多的香氣化合物為酯類，含量最少的香氣化合物為醛類和酮類。

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