乳酸菌發(fā)酵型藜麥牛肉辣醬的研制

摘要：以藜麥、牛肉、美人椒為主要原料，植物乳桿菌和嗜酸乳桿菌為發(fā)酵菌株，研制出一款乳酸菌發(fā)酵型藜麥牛肉辣醬。以總酸含量為指標，篩選出最佳混合菌株配比，并通過人工接種發(fā)酵技術改善辣醬的風味和品質，對其發(fā)酵工藝進行響應面優(yōu)化試驗。研究結果表明，最佳混合菌株配比為2∶1；各原料最佳添加量為藜麥2.5%、牛肉12%、美人椒30%；發(fā)酵液接種量為1.94%，發(fā)酵溫度為33 ℃，發(fā)酵時間為11 d。由此制成的辣醬色澤鮮紅、質地細膩爽口、風味獨特，產品的微生物指標、理化指標均符合國家標準。

關鍵詞：乳酸菌；接種發(fā)酵；辣醬；響應面優(yōu)化

中圖分類號：TS264.24""""""文獻標志碼：A"""""文章編號：1000-9973（2025）02-0155-07

Development of Quinoa and Beef Spicy Sauce Fermented by

Lactic Acid Bacteria

LI Xue-jie^1，2， GUO Xu^1，2， ZHAO Hong-mei^{1，2，3*}

（1.College of Food Science and Engineering， Shanxi Agricultural University， Jinzhong 030800， China;

2.Shanxi Technology Innovation Center for Compound Condiment， Jinzhong 030619， China;

3.College of Biological Science and Technology， Jinzhong University， Jinzhong 030600， China）

Abstract： Using quinoa， beef and Capsicum annuum L. as the main materials， Lactobacillus plantarum and Lactobacillus acidophilus as the fermentation strains， a kind of quinoa and beef spicy sauce fermented by lactic acid bacteria is developed. With total acid content as the index， the optimal mixed strain ratio is selected， the flavor and quality of spicy sauce is improved by artificial inoculation fermentation technology， and response surface optimization test is carried out on the fermentation process. The results show that the optimal mixed strain ratio is 2∶1， the optimal addition amount of each raw material is 2.5% quinoa， 12% beef and 30% Capsicum annuum L.， the inoculation amount of fermentation liquid is 1.94%， the fermentation temperature is 33 ℃， and the fermentation time is 11 d. The spicy sauce produced by this process has bright red color， fine and refreshing texture and unique flavor. The microbiological and physicochemical indexes of the product are all in line with the national standards.

Key words： lactic acid bacteria; inoculation fermentation; spicy sauce; response surface optimization

藜麥（Chenopodium quinoa Willd.）作為一種藜科植物的雜糧珍品，不僅富含優(yōu)質蛋白、不飽和脂肪酸、鈣、鐵、V_E等營養(yǎng)物質，而且含有多酚、黃酮等功能性成分，被國際營養(yǎng)學家稱為“超級谷物”、“未來食品”、“糧食之母”^[1]。目前，國內的研究大多集中在種植和育種方面，在開發(fā)和應用方面，藜麥經常作為輔助原料添加到產品中^[2]。牛肉是一種低脂肪、高蛋白畜肉食品，富含礦物質和B族維生素，味道鮮美、營養(yǎng)價值高，可提高機體的抗病能力。研究表明，牛肉中含有能抑制癌細胞生長的活性物質，因此經常食用牛肉有利于降低患癌癥的風險^[3]。美人椒，茄科、辣椒屬，是一種藥食同源的蔬菜，味辛香，性溫熱，是重要的調味佳品之一^[4]，辣椒中的維生素C含量居蔬菜之首，能溫中健胃，散寒燥濕，增強食欲，促進消化^[5]，此外，利用美人椒制作的發(fā)酵辣椒醬品質方面的文章鮮有報道^[6-8]。

近年來，乳酸菌的益生特性得到了人們的認可，使得開發(fā)乳酸菌發(fā)酵產品成為一個重要的研究領域。由于雜菌污染嚴重，自然發(fā)酵辣椒醬的質量和安全性參差不齊。因此，通過人工接種和發(fā)酵技術來提高辣椒醬等發(fā)酵產品的風味和品質及安全性至關重要^[9]。

本研究對發(fā)酵原料進行優(yōu)化，并篩選出最佳混合菌株配比。采用單因素試驗和響應面優(yōu)化試驗探究發(fā)酵液接種量、發(fā)酵溫度、發(fā)酵時間對辣醬感官評價的影響，并確定最佳發(fā)酵條件，最終研制出一種營養(yǎng)美味、具有功能作用的辣醬產品，提高了發(fā)酵效率與質量，保留了其活菌成分，在增加辣醬產品種類的同時，也為藜麥產品的開發(fā)利用開辟了新的途徑。

1"材料與方法

1.1"材料

藜麥、牛肉、美人椒、料酒、白砂糖、食鹽、大豆油、玻璃罐：均購于晉中當地超市。

植物乳桿菌（Lactobacillus plantarum）、嗜酸乳桿菌（Lactobacillus acidophilus）：威凱海思（山東）生物工程有限公司。

1.2"試劑

蛋白胨、牛肉膏、磷酸氫二鉀、檸檬酸二銨、乙酸鈉、葡萄糖、吐溫80、硫酸鎂、硫酸錳、瓊脂、酵母提取物、碳酸鈣、酚酞、氫氧化鈉、無水乙醇（均為分析純）：天津市北辰區(qū)方正試劑廠。

1.3"儀器與設備

儀器與設備見表1。

1.4"試驗方法

1.4.1"原料預處理

1.4.1.1"藜麥

挑選粒大飽滿的藜麥，浸泡15 min后清洗2次，煮制15 min，備用。

1.4.1.2"牛肉

選用新鮮牛肉，順著肉樣紋理剔除淋巴和筋膜，清洗后浸泡15 min以便滲出血水^[10]，再次清洗、瀝干放入盆中，加水和料酒，浸漬60 min，煎制2 min，切成1 cm×1 cm×1 cm的小丁，備用。

1.4.1.3"美人椒

新鮮美人椒經挑選、除梗、去籽、清洗后控水，在濃度為25%的鹽水中減菌處理后，用食品加工機破碎備用。

1.4.2"培養(yǎng)基^[11]

MRS固體培養(yǎng)基：蛋白胨10 g、牛肉膏10 g、酵母提取物5 g、K₂HPO₄"2 g、檸檬酸二銨2 g、乙酸鈉5 g、葡萄糖20 g、吐溫80 1 mL、硫酸鎂0.58 g、硫酸錳0.25 g、瓊脂15 g、碳酸鈣1 g、蒸餾水 1 000 mL；滅菌前調節(jié)pH至6.2～6.4，121 ℃滅菌15 min。采用涂布平板法將菌液均勻鋪滿整個平板，37 ℃恒溫培養(yǎng)48 h。

1.4.3"接種前菌株的活化^[11]

將保藏的2種菌株各取2環(huán)，接種于MRS液體培養(yǎng)基（30 ℃恒溫培養(yǎng)24 h）中，得到的菌株懸浮液經離心后用0.85%生理鹽水清洗，并制成種子液，按3%的接種量接種到50 mL MRS液體培養(yǎng)基（30 ℃恒溫培養(yǎng)24 h）中，重復上述操作，冷藏。

1.4.4"工藝流程

菜籽油加熱→依次加入預處理后的美人椒、牛肉、藜麥→炒制→加入鹽、糖→調制→裝壇→接入發(fā)酵液→發(fā)酵→裝罐→水浴殺菌→自然冷卻→成品。

1.4.5"感官品質評價^[12]

成立10人感官評價小組，對辣醬的色澤、質地、氣味和滋味進行評價。評價方法：稱取20 g發(fā)酵成熟的辣醬于白色器皿中，用溫水漱口品嘗其滋味，評價標準見表2。

1.4.6"單因素試驗設計

預處理后，分別以菌株配比（1∶1、1∶2、1∶3、2∶1、3∶1）、藜麥添加量（1.5%、2.0%、2.5%、3.0%、3.5%）、牛肉添加量（10%、12%、14%、16%、18%）、美人椒添加量（20%、25%、30%、35%、40%）、發(fā)酵液接種量（1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%）、發(fā)酵溫度（27，30，33，36，39 ℃）、發(fā)酵時間（6，8，10，12，14 d）為影響因素，采用單因素試驗探究各因素對產品風味的影響，確定較適條件范圍。

1.4.7"響應面試驗設計

在單因素試驗的基礎上，本試驗以感官評分為響應值，選取對藜麥牛肉辣醬感官評分影響較大的3個因素（發(fā)酵液接種量、發(fā)酵溫度、發(fā)酵時間）作為優(yōu)化條件的試驗因素，利用響應面中Box-Behnken設計對影響水平和變量間的交互作用進行分析優(yōu)化，進一步探究藜麥牛肉辣醬的最佳發(fā)酵工藝條件，試驗因素與水平見表3。

1.4.8"理化指標和微生物指標的測定

總酸含量參照GB 12456—2021中酸堿指示劑滴定法測定；亞硝酸鹽含量參照GB 5009.33—2016中分光光度法測定；菌落總數參照GB 4789.2—2016測定；大腸菌群數參照GB 4789.3—2016中乳糖膽鹽發(fā)酵法測定^[13]。

1.4.9"數據處理

使用Design-Expert 13設計響應面試驗，使用Origin 2022繪制圖表。

2"結果與分析

2.1"單因素試驗

2.1.1"菌株配比考察結果

選擇植物乳桿菌和嗜酸乳桿菌作為發(fā)酵菌株，考慮到單菌株發(fā)酵辣醬不及混合菌株發(fā)酵辣醬，對其進行混合菌株發(fā)酵，確定最佳混合菌株配比，并將混合菌株用于生產發(fā)酵^[13]，結果見表4。

由表4可知，兩種菌株具有一致的發(fā)酵性能，表現出強大的繁殖和產酸能力，無拮抗現象，且發(fā)酵風味突出，酸辣適宜，可用作藜麥牛肉辣醬發(fā)酵的優(yōu)良菌株。最終確定植物乳桿菌和嗜酸乳桿菌的最佳混合菌株配比為2∶1。

2.1.2"原料添加量考察結果

原料添加量是影響產品風味的重要因素，對色澤搭配、質地和滋味的影響較大。本試驗以最佳混合菌株配比2∶1、發(fā)酵液接種量2%、發(fā)酵溫度33 ℃、發(fā)酵時間10 d考察原料添加量對產品品質的影響，結果見圖1。

由圖1中a可知，藜麥的加入影響辣醬整體的色澤和口感，隨著藜麥添加量的增加，辣醬的感官評分逐漸升高，當藜麥添加量為2.5%時，感官評分最高，隨后感官評分呈下降趨勢。因此，藜麥添加量為2.5%時品質最佳。由圖1中b可知，牛肉添加量影響醬體的滋味，牛肉添加量較多時，咀嚼度較強烈，但牛肉添加量過多會導致產品的辣味不足，質地欠佳^[14]。當牛肉添加量為12%時，感官評分最高，所以，牛肉添加量為12%時品質最佳。由圖1中c可知，美人椒添加量較少時，辣味不足，美人椒添加量過多會影響辣醬的滋味和質地，增加生產成本^[15]。當美人椒添加量為30%時，產品的感官評分最高，美人椒添加量過多時，感官評分偏低。所以，美人椒添加量為30%時品質最佳。

2.1.3"發(fā)酵液接種量考察結果

接種量是影響發(fā)酵的重要因素，直接影響產品的發(fā)酵時間。接種量應控制在一定范圍內，以減少雜菌的污染，與產酸速率和總酸含量等密切相關^[11]。本試驗以最佳混合菌株配比2∶1、發(fā)酵溫度33 ℃、發(fā)酵時間10 d考察不同發(fā)酵液接種量對產品品質的影響，結果見圖2。

由圖2可知，當發(fā)酵液接種量為1.0%～3.0%時，感官評分隨著發(fā)酵液接種量的增加先上升后下降；當發(fā)酵液接種量為2.0%時，感官評分達到最大值，之后隨著發(fā)酵液接種量的增加，感官評分呈下降趨勢。發(fā)酵液接種量較小時，發(fā)揮不出混合菌株的菌群優(yōu)勢，且雜菌污染較大，同時影響辣醬的品質^[16]；發(fā)酵液接種量較大時，發(fā)酵產酸速率快，導致產品酸度強烈，辣醬口感單一。因此，發(fā)酵液接種量應控制在1.5%～2.5%之間。

2.1.4"發(fā)酵溫度考察結果

發(fā)酵溫度是影響乳酸菌生長、繁殖和發(fā)酵性能的關鍵因素。隨著發(fā)酵溫度的升高，乳酸菌在辣醬中產酸的速度加快，但同時導致風味物質種類偏少；溫度過低會增加發(fā)酵時間，增加雜菌污染風險^[17]。本試驗以最佳混合菌株配比2∶1、發(fā)酵液接種量2%、發(fā)酵時間10 d、不同發(fā)酵溫度制備產品，考察發(fā)酵溫度對產品品質的影響，結果見圖3。

由圖3可知，當發(fā)酵溫度為27～33 ℃時，感官評分隨著溫度的升高而上升，當發(fā)酵溫度超過33 ℃后，感官評分開始下降，導致產品的風味和口感不協調。因此，發(fā)酵溫度應控制在30～36 ℃之間。

2.1.5"發(fā)酵時間考察結果

發(fā)酵時間的長短對產品風味物質的形成和乳酸菌的生長繁殖都有著極其重要的影響，發(fā)酵時間過短，乳酸菌對原料的利用不足，釋放不出較多的營養(yǎng)物質，提高了成本，造成資源浪費^[18]。發(fā)酵時間過長，乳酸菌酸度值過大，使得風味單一^[19]。本試驗以最佳混合菌株配比2∶1、發(fā)酵液接種量2%、發(fā)酵溫度33 ℃、不同發(fā)酵時間制備產品，考察發(fā)酵時間對產品品質的影響，結果見圖4。

由圖4可知，發(fā)酵時間過長，乳酸菌不斷產酸，導致產品的酸度過重，失去了產品的食用價值，感官接受程度低，造成原料浪費。發(fā)酵時間不足導致產品風味不足、質地粗糙、感官評分低。當發(fā)酵時間為10 d時，感官評分最高，當發(fā)酵時間超過10 d后，感官評分呈下降趨勢。發(fā)酵時間較長時，醬汁顏色變深，質地軟爛。因此，發(fā)酵時間應控制在8～10 d之間。

2.2"響應面試驗設計及結果分析

在單因素試驗的基礎上，采用Design-Expert 13軟件中的響應面法進行試驗設計，在優(yōu)化試驗中選擇接種量、發(fā)酵溫度和發(fā)酵時間這3個因素進行優(yōu)化，以提高藜麥牛肉辣醬的感官評分。由表5中的試驗設計和結果確定了最佳的發(fā)酵條件。

對表5中試驗數據進行二次多項回歸擬合，產品的感官評分對發(fā)酵液接種量（A）、發(fā)酵溫度（B）、發(fā)酵時間（C）的回歸方程為Y=92.92-1.81A-1.92B+3.29C+1.20AB-0.225 0AC-0.100 0BC-9.20A²-9.57B²-6.55C²。

該模型的方差分析結果見表6。

由表6可知，回歸模型的P值lt;0.000 1，模型極顯著；失擬項的P值為0.588 6（Pgt;0.05），失擬項不顯著?；貧w模型的相關系數R²為0.999 0，R_Adj²為0.997 6，接近1，表明模型的擬合效果很好，可用于分析響應值與因素的關系和預測結果^[20-22]。試驗發(fā)現，發(fā)酵液接種量（A）、發(fā)酵溫度（B）和發(fā)酵時間（C）對感官評分的影響極顯著（Plt;0.01），由F值可知，影響次序為發(fā)酵時間＞發(fā)酵溫度gt;發(fā)酵液接種量。二次項中，A²、B²、C²均極顯著（Plt;0.01），兩兩交互影響中，AC和BC的交互作用不顯著（Pgt;0.05），AB的交互作用極顯著（Plt;0.01）。

由此獲得的響應面圖和等高線圖見圖5～圖7。

由圖5～圖7可知，3組因素的交互作用與方差分析結果一致。通過各因素交互作用，結合軟件計算回歸模型，可以預測出當發(fā)酵液接種量（A）為1.936%、發(fā)酵溫度（B）為32.779 ℃、發(fā)酵時間（C）為10.619 d時，產品的感官評分可達到93.504分。

2.3"最佳發(fā)酵工藝試驗驗證^[22]

為了評估回歸模型的預測值與真實值之間的擬合程度，進行驗證試驗。在設計試驗時，要特別注意試驗的可操作性。調整發(fā)酵液接種量為1.94%、發(fā)酵溫度為33 ℃、發(fā)酵時間為11 d，進行平行試驗，試驗值（92.874分）與預測值（93.504分）的相對誤差為0.63%。因此，響應面法優(yōu)化得到的產品最佳發(fā)酵條件的回歸模型符合實際。

2.4"產品質量檢測結果

通過質量檢測，制得的辣醬質嫩爽口、口感適宜，產品的理化指標、微生物指標均符合國家標準，產品質量標準^[10]見表7。

3"結論

采用植物乳桿菌和嗜酸乳桿菌作為發(fā)酵菌株，通過人工接種發(fā)酵技術生產藜麥牛肉辣醬，通過單因素試驗、響應面試驗得到最佳發(fā)酵工藝條件，并對產品進行理化指標和微生物指標檢測，所得的產品香味濃郁、口感細膩、酸辣適中，且符合國家標準。結果表明，最佳組合菌株配比為2∶1；各原料最佳添加量為藜麥2.5%、牛肉12%、美人椒30%；發(fā)酵液接種量、發(fā)酵溫度、發(fā)酵時間在發(fā)酵過程中對感官評分均有極顯著影響，影響次序為發(fā)酵時間gt;發(fā)酵溫度gt;發(fā)酵液接種量，得出最佳發(fā)酵工藝：發(fā)酵液接種量為1.94%，發(fā)酵溫度為33 ℃，發(fā)酵時間為11 d，辣醬的感官評分可達到92.874分。本試驗建立的回歸模型科學可行，該研究結果可為發(fā)酵辣醬的發(fā)酵工藝應用提供借鑒。

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