淡豆豉的研究进展
2013-09-22牛广财贾亭亭魏文毅
牛广财,贾亭亭,魏文毅,朱 丹,贾 建,关 琛
(1.黑龙江八一农垦大学 食品学院,黑龙江 大庆 163319;2.黑龙江八一农垦大学 生命科学技术学院,黑龙江 大庆 163319)
淡豆豉是以大豆为主料,以青蒿、桑叶等为辅料经过发酵加工而成的制品。卫生部规定淡豆豉为食药两用品种,具有解表、除烦、宣发郁热的功效,用于感冒,寒热头痛,烦躁胸闷,虚烦不眠[1]。李时珍的《本草纲目》中则有豆豉具开胃增食、消食化滞、发汗解表、除烦喘等疗效”的记载[2]。药用与食用淡豆豉有别,药用淡豆豉,每净大豆100kg,需用桑叶、青篙各7kg~10kg的煎液浸泡吸尽;而食用淡豆豉无此要求[3]。从形态上来看,大多数豆豉为完整的发酵豆,但也有呈豆瓣状的;以加工原料来分,可分为黄豆豆豉和黑豆豆豉2类;根据口味又可分为淡豆豉、咸豆豉和酒豆豉3类。淡豆豉又称家常豆豉,其是将煮熟的黄豆或黑豆经自然发酵而成的,含盐量一般低于8%。咸豆豉是将煮熟的大豆,先经制曲,再添加食盐、白酒、辣椒、生姜等香辛料,入缸发酵晒制而成的,含盐量一般高于8%。将咸豆豉浸于黄酒中数日,取出晒干,即制得酒豆豉;根据发酵微生物来分类,豆豉可分为毛霉型豆豉、曲霉型豆豉、根霉型豆豉和细菌型豆豉4类;按成品水分含量多少,可分为干豆豉、湿豆豉和水豆豉3类[4]。
我国盛唐时期豆豉生产技术曾先后流传到朝鲜、日本以及菲律宾、印度尼西亚等东亚、东南亚国家和地区,演变成纳豆(natto,日本细菌型豆豉)和天培(tempeh,印度尼西亚根霉型豆豉)等食品,并成为当地最具特色的传统食品[2]。国外对纳豆和天培的研究已取得很大进展,其发展现状和影响力远高于我国豆豉。如日本纳豆年产量达20万t左右,已畅销日本全国,而且随着对其生理功能研究的深入,使其发展势头更加强劲;印尼的天培也已经跻身世界高档食品市场,并已具有成为全球化食品的趋势。相比之下,我国豆豉尽管历史悠久,但发展较为缓慢,特别是随着人类对食品消费观念的改变,许多品种由于存在高盐、口味特殊、产品档次较低等原因,造成国际市场竞争力弱,其市场占有率不高,发展前景堪忧。本文就(淡)豆豉发酵的微生物、生产工艺、活性成分和保健功能进行综述,旨在为(淡)豆豉的开发、生产及研究提供参考。
1 (淡)豆豉发酵中主要微生物
通常(淡)豆豉的发酵是多种微生物共同作用的结果,除了主要微生物外,都还伴随着其他次要微生物的生长。在制曲及后发酵过程中,基本上都包括霉菌、细菌和酵母菌等微生物的参与。但在不同的开放环境中,会形成不同的微生物区系,也决定了其酶系的多样性,产生更为丰富多样的代谢产物。目前,已确定的淡豆豉发酵菌株包括黑曲霉(Aspergillus niger)、米曲霉(Aspergillus oryzae)、毛霉Mucor),根霉(Rhizopus)、豆豉芽孢杆菌(Lobster sauce subtilis)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、乳酸菌(Lactic acid bacteria)及微球菌(Micrococcus)等[5]。国内外对豆豉发酵微生物的研究情况见表1。
表1 淡豆豉发酵的微生物情况Table 1 Microorganism situation of light-flavor Douchi fermentation
豆豉除了前发酵(即制曲过程)外,还有后发酵阶段。相对于前发酵而言,国内对于豆豉后发酵过程中微生物方面的研究较少。秦礼康等[10]发现在贵州黔西、大方两地陈窖豆豉粑后期陈窖阶段中均有葡萄糖菌属(Stophylococcus)或片球菌属(Pediococcus)球菌以及异常汉逊氏酵母异常变种(Hansenula anomala H.et p.sydowvar.amomala)酵母菌,其可能对产品的风味和营养起着一定作用。孙森等[19]对天然发酵豆豉的后发酵过程中的微生物菌相进行了研究,发现在后发酵过程中乳酸菌、芽孢杆菌和酵母菌占主体优势,其次为霉菌,意味着霉菌在后发酵中已不是占主导地位的微生物。李小永[20]利用显微镜观察及菌落形态特征对豆豉后发酵时间出现的菌种研究发现,不同时期出现的细菌种类以及各菌种所占的比例不同,并分离出45株不同形态的菌种,其中,枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)占89%;解淀粉芽孢杆菌(B.amyloliquefaciens)占4%;细菌后发酵期间还会出现藤黄微萄球菌(Micrococcus luteus)和鸡葡萄球菌(Staphylococcus gallinarum)。
2 淡豆豉发酵工艺
淡豆豉的制造历史悠久,加工方法以蒸制和发酵为主。豆豉种类繁多,酿造工艺复杂,但主要分为前处理(即原料处理)、制曲及后发酵3个阶段。目前,我国所产淡豆豉由于各地环境、气候、用途、发酵方法差异而有所不同,并且大豆在发酵的过程中受菌种、温度、湿度、酸度等因素影响较大。
2.1 药用淡豆豉的发酵工艺
目前临床上使用的药用淡豆豉是按《中华人民共和国药典》2010年版一部制法加工而成,炮制工艺为:取桑叶、青蒿各70g~100g,加水煎煮,滤过,煎液拌入净大豆1000g中,吸尽煎液后,蒸透,取出,稍晾,再置容器内,用煎过的桑叶、青蒿渣覆盖,闷使发酵至黄衣上遍时,取出,除去药渣,洗净,置容器内再闷15d~20d,至充分发酵、香气溢出时,取出,略蒸,干燥,即得药用淡豆豉[21]。牛丽颖等[22]研究确定的最佳炮制工艺为:取桑叶90g、青蒿100g,加入约生药量18倍水煎煮3次,每次1h,药液相对密度为1.10g/cm3~1.12g/cm3,拌入1kg大豆中,蒸煮1.5h,发酵温度为(30±2)℃,发酵6d~8d,省去再闷和略蒸环节。此时淡豆豉中大豆苷元0.785mg/g,染料木素0.495mg/g,异黄酮2.784mg/g。
2.2 食用(淡)豆豉的发酵工艺
2.2.1 毛霉型豆豉发酵工艺
毛霉型豆豉在全国同类产品中产量最大,是四川的特产,主要以永川豆豉及潼川豆豉为代表。因其醇香浓郁,富于酯香,成品油润化渣,深受人们喜爱。毛霉生长要求的温度比较低,制曲时间长,在我国的很多地方都不适合生产毛霉豆豉。毛霉型豆豉生产主要工艺流程:
黑豆(黄豆)→筛选→洗涤→浸泡→沥干→蒸煮→冷却→接种→制曲→洗曲→添加辅料(拌盐等)→后发酵(6℃,10~12月)→包装→杀菌→成品
接种的毛霉菌种一般是总状毛霉(Mucor racemosus),兼有纤维酶活力高的其他霉菌和少量细菌。制曲时间一般为10d~20d,入房温度为2℃~6℃,品温为5℃~15℃,入室3d~5d豆粒可见白色霉点,8d~12d菌丝生长整齐,且有少量褐色孢子生成,16d~20d毛霉转老,菌丝由白色转为灰色时即可下架。
洗曲时将发酵成熟的成曲打散成颗粒状,倒入盆中,以干黄豆计,每50kg干豆加盐9kg,白酒0.5kg,水0.5kg~2.5kg混合均匀,并用手搓,尽量去掉孢子和菌丝,否则生产出来的产品颜色不纯,带有强烈的苦涩味和霉味,而且晾晒后外观较差[23]。
杜木英等[24]利用中温型毛霉和X-1菌混合制曲,在45℃发酵一个月,豆豉的理化指标和感官指标均接近自然发酵的毛霉型豆豉。高玉荣等[25]以蛋白酶活力为指标,确定了毛霉G-1的制曲条件为接种率4.5%,在25℃制曲60h,在此条件下蛋白酶活力达到782.56 U/g;以氨基酸态氮为指标,研究确定了豆豉前发酵的工艺条件为50℃保温发酵10d;添加鲁氏接合酵母AS 2.181,以感官品质为指标,确定了豆豉后发酵工艺条件为8%(质量分数)食盐,酵母接种量1.5%,25℃发酵6d。通过这种毛霉、鲁氏接合酵母双菌种发酵工艺生产的豆豉不仅具有豆豉香气而且醇香、酱香和酯香浓郁,氨基酸态氮质量分数达到0.81g/100g,总生产周期为19d。
2.2.2 曲霉型豆豉发酵工艺
曲霉型豆豉起源最早且分布最广,在国内以广东阳江豆豉和湖南浏阳豆豉最出名。米曲霉型豆豉主要菌种是米曲霉AS3.951、AS3.042,纯种米曲霉制豉法则是通过接种培养的米曲霉孢子来发酵。在曲霉型豆豉生产制作的过程中,米曲霉产生中性及碱性蛋白酶能力比较强,酸性蛋白酶活力较低。米曲霉发酵完成制曲后加入一定的食盐、醪糟、蒸馏酒等后发酵,产品一般以咸豆豉的形式出现,主要用于加工风味豆豉等调味品[26]。曲霉型豆豉生产主要工艺流程:
精选大豆→浸泡(40℃、2h)→蒸煮(121℃、30 min)→冷却→接种米曲霉、黑曲霉等)→制曲→洗曲→添加辅料(拌盐)→后发酵→包装→杀菌→成品
张建华等[27]以埃及曲霉Y20纯种发酵豆豉曲,确定在37℃、湿度77.5%条件下发酵44h为最佳发酵条件,此时豆豉曲中β-葡萄糖苷酶和中性蛋白酶酶活性最高,其酶活预测值分别为25.5U/100g和544.2U/g。黄欣[28]从浏阳豆豉自然发酵的菌株中筛选出和C4-30和F4-58这2株优良菌株,以中性蛋白酶活力为指标,确定浏阳豆豉人工接种发酵的优化条件为温度25℃,时间为72h,菌株比例为1∶1,接种量为1.2%。
2.2.3 根霉型豆豉发酵工艺
根霉型豆豉代表产品是丹贝,其是印度尼西亚、马来西亚和泰国等东南亚地区人民广泛作为主食的一种大豆发酵食品。其主要发酵微生物为米根霉(Rhizopus oryze)、少孢根霉(Rhizopus oligosporus)和毛霉(Mucor indicus)。因为东南亚地区常年气温在20℃~30℃,最适宜根霉菌生长,但是根霉菌不具备分解大豆外皮的酶系,只有在去皮的大豆上才能生长良好。所以,丹贝生产中有一个去皮的工序。丹贝的生产主要采用无盐固态法进行发酵,发酵周期比较短。传统的丹贝生产流程:
精选大豆→浸泡→去皮→水煮→沥水→冷却摊凉并用香蕉叶或其他叶片覆盖→发酵(1d~2d)→成熟→成品[29]
因自然发酵不容易控制,易滋生杂菌腐败。吴定等[30]率先引进天培样品后分离筛选和鉴定了发酵的生产菌,表明众多的根霉菌可以发酵天培,并对天培的生产工艺条件等内容进行了详细的研究。纯种发酵目前主要以少孢根霉作为丹贝生产的菌种,并添加乳酸或接种乳酸菌酸化,使pH值降低抑制杂菌生长[31]。现代丹贝的生产工艺:
精选大豆→浸泡→酸化基质(加1%乳酸)→去皮→蒸煮(121℃高压蒸10min)→沥水→冷却→接种(少孢根霉)→拌匀→分装→恒温培养(36±1)℃、30 h)→成熟→成品
2.2.4 细菌型豆豉发酵工艺
细菌型豆豉主要是云南、贵州、山东一带民间制作的家常豆豉,除山东水豉外,大都家庭都能制作食用。细菌豆豉以日本研究较多,目前,用于豆豉发酵最多的枯草芽孢杆菌为纳豆型枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilisNatto),是日本细菌型豆豉“纳豆”的主要作用菌,在较高温度下,使之繁殖于蒸熟大豆上,借助其较强的蛋白酶系生产出风味独特的豆豉。细菌型豆豉(纳豆)生产工艺流程:
精选大豆→流水浸泡14h→蒸煮(130℃、55min)→接种发酵(40℃、95%相对湿度)→发酵纳豆保熟(5℃、24h)→成熟→纳豆[32]
在制作细菌型豆豉时,将水煮后的大豆捞出,沥去余水,趁热用麻袋包裹,加覆盖物保温培养,在高温高湿的环境中,大多数微生物生长受到抑制,枯草杆菌却能迅速繁殖,培养2d后,豆粒上布满黏液、可牵拉成丝并有特殊臭味时,即可加入盐、白酒和香料等,发酵5d~7d即成为水豆豉[4]。我国细菌型豆豉生产工艺流程:
精选大豆→浸泡→水煮→捞出→沥水→趁热用麻袋包裹→高温制曲(2d)→加入盐、白酒和香料→发酵(5d~7d)→水豆豉
2.2.5 豆豉多菌种发酵工艺
传统天然制曲方法加工的豆豉,虽然豉味丰满,但受气候条件制约,发酵周期长、产量低;而单一菌种加工豆豉的风味欠丰满,还容易腐败发臭。因此,人们采用用多菌种制曲,所产豆豉香气浓郁,营养丰富,味道鲜美,口感细腻无渣,发酵周期可由传统的1年以上缩到2~3月左右。近年来人们开始研究豆豉的多菌种发酵工艺。孙成行等[33]对枯草芽孢杆菌和曲霉菌的制曲条件分别进行优化,确定了枯草芽孢杆菌的最佳制曲条件为发酵温度37℃,发酵时间50h,接菌量1%;曲霉菌的最佳制曲条件为发酵温度35℃,发酵时间为48h,接菌量为4%。进一步确定的2菌种混合发酵的最佳制曲条件为2菌种同时接入,发酵温度为36℃,发酵时间为50h。而杜海清等[34]研究表明,最佳混种制曲条件为温度37℃,时间48h,混种添加量5.0%,选择同时添加,其中,曲霉菌∶枯草芽孢杆菌配比为3∶2。最终产品的葡萄糖苷酶活力达到35.26IU/g,纤溶酶的活力达到209.12IU/g。代丽娇[35]采用枯草芽孢杆菌、黑曲霉和保加利亚乳杆菌,人工接种多菌种制曲来缩短制曲周期。研究表明:枯草芽孢杆菌和黑曲霉人工接种,双菌种制曲的最佳工艺参数是菌种配比(枯草芽孢杆菌:黑曲霉)为2∶l,接种量8%,制曲温度30℃,制曲时问72h;枯草芽孢杆菌和保加利亚乳杆菌人工接种,双菌种制曲的最佳工艺参数为菌种配比(枯草芽孢杆菌:保加利亚乳杆菌)为4∶1,接种量10%,培养时间48h,培养温度25℃;枯草芽孢杆菌、黑曲霉和保加利亚乳杆菌人工接种,多菌种制曲的最佳工艺条件为枯草芽孢杆菌、黑曲霉和乳酸菌的菌种配比为3∶2∶1,接种量10%,制曲温度为25℃,培养时间为48h,均比单纯的天然制曲周期短;后发酵的最佳工艺参数为以枯草芽孢杆菌AS1.389、黑曲霉AS3.350和乳酸菌为发酵菌种,三者接种比例为3∶2∶1,发酵温度45℃,以产香酵母CF60和保加利亚乳杆菌为产香菌,接种比例为1∶4,接种量为0.2%。在此条件下,发酵12d后各项指标均达到要求,与天然传统发酵相比,明显缩短了发酵时间。
3 (淡)豆豉的活性成分与保健功效
大豆经发酵加工成(淡)豆豉,因其含有大量的异黄酮、低聚糖、大豆皂苷、豆豉纤溶酶、褐色素、γ-氨基丁酸aminobutyic acid,GABA)等多种生理活性成分而具有降血脂、抗氧化、抗癌、溶解血栓、降血糖及类雌激素等生理功能,在心血管疾病、糖尿病、骨质疏松、乳腺癌及女性更年期综合征等疾病的预防和控制有较好的作用[5],见表2。
表2 淡豆豉中的活性成分与保健功效Table 2 Active components and healthy functions of light-flavor Douchi
4 发展前景及展望
豆豉长期作为传统的调味品,为延长其货架期,添加食盐作为豆豉的主要防腐手段,含量高达12%~18%,大大限制了其的食用范围和数量。此外,其加工范围窄,产品没有系统地开发,自身营养和活性成分也没有得到深入地挖掘,限制了中国豆豉被消费者认同范围的扩大和市场前景的发展。因此,淡豆豉的开发将是未来豆豉的发展方向,利用现代生物技术和挤压、超低温粉碎以及真空脱水等食品高新技术,扩大豆豉的研究领域,进行豆豉产品的二次开发,在保留豆豉传统优良风味的基础上,使其向低盐、即食、休闲、口味多样化的方向发展。
[1]李 华,冯凤琴,沈立荣,等.淡豆豉优势菌株的鉴定及其对大豆蛋白质的分解作用[J].食品与发酵工业,2011,37(1):1-6.
[2]张佳琪,吕远平,谭 敏.三种大豆发酵制品——豆豉、纳豆及天贝的比较[J].食品工业科技,2012,33(9):441-445.
[3]林树钱,韩 立,高居金.淡豆豉生产工艺改革[J].中药材,1997,20(8):394-395.
[4]赵德安.豆豉、纳豆和丹贝的简述[J].江苏调味副食品,2008,25(3):1-4.
[5]蔡 琨,田维毅,韩 洁,等.中药淡豆豉高效发酵菌株的筛选[J].内蒙古中医药,2010,32(24):51,57.
[6]蒋立文,夏 波.浏阳豆豉发酵微生物的初步研究[J].中国酿造,2004,23(12):11-16.
[7]张建华,李 辉,李里特.曲霉型豆豉曲中微生物分布[J].中国调味品,2006(9):15-20.
[8]管泳宇,吴满刚,葛庆丰,等.曲霉型豆豉优势菌株筛选与鉴定[J].食品工业科技,2012,33(23):178-182.
[9]李幼筠,甘 萍,黄水泉.毛霉型豆豉生产菌种的研究[J].中国酿造,1989,8(3):29-31.
[10]秦礼康,曾海英,丁霄霖.陈窖豆豉粑传统工艺剖析及优势菌群鉴定[J].食品科学,2006,27(6):118-123.
[11]DWIDJOSEPUTRO D,WOLF FT.Microbiological studies of Indonesian fermented foodstuffs[J].Mycopath Mycol Appl,1970,41(3-4):211-222.
[12]李 祥.细菌型豆豉生产的研究[J].中国调味品,1999(10):14-17.
[13]袁贵英,石明生,姬长新,等.河南臭豆豉发酵微生物的分离鉴定[J].江苏调味副食品,2007,24(2):28-30,36.
[14]贾东旭.细菌型豆豉发酵芽孢杆菌的筛选与鉴定[J].食品科学,2009,30(5):217-22.
[15]汤 扬,熊敏刚.贵州中成药用淡豆豉发酵菌种的分离鉴定及纯种发酵[J].贵州医药,1999,23(4):318-319.
[16]苗兰兰,曹龙奎,吴泽柱.永川豆豉中高产蛋白酶菌株的筛选鉴定及液体培养条件的研究[J].农产品加工·学刊,2009,37(5):66-69,90.
[17]冮 洁,吴耘红,蒋继丰,等.豆豉中微球菌的分离及其产蛋白酶特性研究[J].中国调味品,2004(5):22-24,34.
[18]田亚红,刘 辉.豆豉中纳豆芽孢杆菌的筛选及其发酵工艺的研究[J].中国酿造,2009,28(4):45-48.
[19]孙 森,宋俊梅,曲静然.豆豉后发酵过程中微生物菌相的变化[J].中国食品添加剂,2008(2):139-143.
[20]李小永.细菌型豆豉后发酵期间菌相分析[D].泰安:山东农业大学硕士论文,2011.
[21]国家药典委员会.中华人民共和国药典(一部)[M].北京:中国医药科技出版社,2010.
[22]牛丽颖,石素琴,刘敏彦,等.淡豆豉炮制工艺的优化研究[J].中成药,2010,32(8):1372-1376.
[23]周玉兰,陈延祯.毛霉豆豉生产工艺过程及营养价值分析[J].中国调味品,2009,34(5):89-91,94.
[24]杜木英,阚建全,陈留记,等.豆豉多菌种发酵工艺研究[J].西南农业大学学报,1999,21(4):364-366.
[25]高玉荣,刘晓燕.多菌种低盐分段发酵生产豆豉工艺[J].农业工程学报,2010,26(S1):369-373.
[26]蒋立文,廖卢燕,付振华,等.纯种米曲霉发酵与自然发酵豆豉挥发性成分比较[J].食品科学,2010,31(24):420-423.
[27]张建华,李里特,丁长河.中心组合设计法优化曲霉型豆豉纯种发酵制曲工艺(上)[J].中国调味品,2004(6):7-10.
[28]黄 欣.浏阳豆豉自然发酵菌相分析及人工接种发酵条件的研究[D].长沙:湖南农业大学硕士论文,2007.
[29]卢 露,郑晓莹.豆豉发酵中微生物及其功能研究进展[J].粮食与食品工业,2011,18(1):42-45.
[30]吴 定,江汉湖.高蛋白发酵食品丹贝研究进展[J].食品与发酵工业,1994,20(3):72-74.
[31]刘全德,刘恩岐,贺菊萍,等.多菌种发酵丹贝的制作工艺与营养成分分析[J].食品与发酵工业,2011,37(3):104-108.
[32]LIJIMA A,SASAKI H,WAKAMATSU H,et al.Microcalorimetric analysis of fermentation of natto,a traditional Japanese food[J].J Jpn Soc Food Sci,1999,46(5):279-284.
[33]孙成行,眸光庆.豆豉混合菌种制曲工艺的研究[J].中国调味品,2007(3):43-46.
[34]杜海清,焦宇知.豆豉混种制曲工艺优化[J].中国酿造,2008,27(16):72-74.
[35]代丽娇.缩短豆豉生产周期的研究[D].济南:山东轻工业学院硕士论文,2007.
[36]毛峻琴,宓鹤鸣.大豆异黄酮的研究进展[J].中草药,2000,31(1):61-64.
[37]李 双,牛丽颖,窦玉红,等.淡豆豉对去卵巢骨质疏松大鼠生物力学性能的影响[J].中药药理与临床,2008,24(4):57-58.
[38]张 敏,王鹏娇,舒 阳,等.贵州豆豉发酵前后大豆异黄酮含量测定[J].贵阳医学院学报,2011,36(4):359-361.
[39]黄 欣,邓放明.豆豉的研究进展[J].中国食物与营养,2006,12(11):20-22.
[40]汪孟娟,陈延涛,姜淑英,等.豆豉发酵中的微生物和功能性组分研究动态[J].中国微生态学杂志,2010,22(1):81-84.
[41]庞庆芳,张炳文,孙爱东.中国传统大豆发酵食品——豆豉功能成分的研究进展[J].食品研究与开发,2006,27(2):185-187.
[42]马艳莉,张晓阳,卢 忆,等.中国传统发酵豆制品γ-氨基丁酸研究[J].中国食物与营养,2012,18(9):31-34.
[43]张 涛,董开发,尹召军,等.提高细菌型豆豉纤溶酶活性的生产工艺优化[J].中国调味品,2012,37(3):43-46.