乳酸菌发酵玉米渣辣椒的工艺研究

黄业传，韩珍琼，罗爽妍

(西南科技大学食品科学技术研究所，四川 绵阳 621010)

乳酸菌发酵玉米渣辣椒的工艺研究

黄业传*，韩珍琼，罗爽妍

(西南科技大学食品科学技术研究所，四川 绵阳 621010)

为实现传统食品“玉米渣辣椒”的现代化加工工艺，该研究主要优化乳酸菌发酵玉米渣辣椒的工艺参数。在单因素试验的基础上，釆用响应面设计，以感官评分为响应值，确定乳酸菌发酵玉米渣辣椒的最佳工艺参数为：植物乳杆菌与发酵乳杆菌的混菌比为2∶1、水分添加量44%、发酵时间5天。在此条件下得到的产品色泽均匀，呈自然金黄色，粘稠适中，组织细腻均匀，有浓厚的发酵香味。煎炒后色泽更为鲜艳，整体口感酥软柔糯。

乳酸菌；发酵；玉米渣辣椒；工艺

玉米渣辣椒是我国西南地区的一种特产，又叫醡广椒、辣椒粉子，在湘西叫作包谷酸，在四川东部、重庆东南部、湖北鄂西等地区的居民大多喜好吃渣辣椒。这种传统的发酵调味品，主要是以辣椒和玉米粒为原材料，将包谷粉、辣椒混合加香辛料在坛子里自然发酵变酸，发酵后可直接用油煎炒或当作调味品和其他菜品一起炒，是一种非常开胃可口的食物。

在我国，调味品经过几千年的发展，造就了诸多传统调料名品，如镇江香醋、山西陈醋、绍兴料酒、郫县豆瓣等。现在生产传统调味品的相关企业纷纷进行技术改造，使得产品技术含量日益增强，质量进一步提高[1]。但目前国内一些传统发酵调味品生产仍存在很多问题：如生产方式仍沿用传统发酵工艺，时间久，生产周期长，产量低；仍以小规模生产为主且生产企业通常无可靠标准，工厂卫生无法达到国家标准，导致产品的发酵质量不稳定，有较高的食盐及亚硝酸盐含量，这也使得产品的食用安全性大打折扣[2-4]。具体到渣辣椒生产更是如此，基本以传统手工作坊为主，为了提高该产品的质量，实现规模化生产，必须进行传统食品的现代化改造。因此，本研究对玉米渣辣淑的乳酸菌发酵工艺进行优化，实现其现代工艺改造。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

玉米、鲜尖椒、食盐、十三香、姜、蒜、食用油等：市售；植物乳杆菌42C、发酵乳杆菌57L：西南大学食品学院提供；MRS琼脂、MRS肉汤：杭州百思生物技术有限公司；乳酸菌用固体培养基：取MRS琼脂64.25 g加入蒸馏水1 L，搅拌加热煮沸至完全溶解，分装于试管中，经121 ℃ 15 min高压灭菌，备用。乳酸菌用液体培养基：取MRS肉汤49.25 g加入蒸馏水1 L，搅拌加热煮沸至完全溶解，校正pH，分装于三角瓶中，经121 ℃ 15 min高压灭菌。

1.2 仪器与设备

PHS-3CB pH计 上海越平科学仪器有限公司；MLS-3780高压蒸汽灭菌器 三洋电机株式会社；DHP-9162电热恒温培养箱 上海一恒科技有限公司；THZ-82A数显气浴恒温振荡器 常州普天仪器制造有限公司；TDL-60B低速台式离心机 上海安亭科学仪器厂；SW-CJ-1F洁净工作台 苏州安泰空气技术有限公司；UV1000紫外可见分光光度计 上海天美科学仪器有限公司；HH-4数显恒温水浴锅 常州澳华仪器有限公司。

1.3 玉米渣辣椒加工工艺及操作要点

1.3.1 工艺流程

细玉米粉、香辛料、水

↓

鲜青椒→挑选、清洗→剁碎→混合拌匀←接种种子培养液(菌悬液)

↓

。装罐←杀菌←发酵

1.3.2 每坛配方

玉米粉：400 g；尖椒：80 g；食盐：30 g；姜：8.8 g；蒜：8.8 g；十三香：1.2 g；水：由后面的试验确定。

1.3.3 操作要点

1.3.3.1 原料选择及清洗

选择新鲜、无变质现象的尖椒，去梗，手工洗净。

1.3.3.2 原料破碎及预处理

玉米用高速万能粉碎机粉碎；鲜尖椒、姜、蒜等应充分剁碎至同一程度，以保证口感适宜；实验用水为冷开水。

1.3.3.3 发酵剂制备

原始菌种→菌种活化→扩大培养→菌悬液制备(使菌悬液中含菌数达到108cfu/mL)。

1.3.3.4 发酵过程

乳酸菌发酵过程中除保证发酵前期菌体增殖的供氧外，应尽量保持密封隔氧：盖好坛盖，及时添加坛沿水，避免氧气及杂菌进入影响玉米渣辣椒的发酵。

1.4 单因素试验

1.4.1 最佳混菌比对玉米渣辣椒感官品质的影响

一般而言，单菌株发酵产品的风味不如混合菌株发酵产品，在预备试验的基础上，本研究以植物乳杆菌和发酵乳杆菌来进行混合发酵。将两种菌的菌悬液按质量比1∶1，1∶2，2∶1，1∶3，3∶1混合均质接种于玉米渣辣椒中，接种量为4%，水分添加量为所用玉米粉质量的40%，常温下发酵6天，发酵结束后进行感官品评。

1.4.2 水分添加量对玉米渣辣椒感官品质的影响

根据1.4.1中确定的最佳混菌比接种，接种量为4%，水分添加量分别设置为所用玉米粉质量的35%，40%，45%，50%，55%，常温下发酵4天，发酵结束后进行感官品评。

1.4.3 发酵时间对玉米渣辣椒感官品质的影响

根据1.4.1中确定的最佳混菌比接种，接种量为4%，根据1.4.2中确定的水分添加量添加水分，常温下发酵，发酵时间分别设定为2，3，4，5，6，7天，发酵结束后进行感官品评。

1.5 响应面优化试验

在单因素基础上，根据Box-Behnken中心组合原理，选取A：混菌比、B：水分添加量(%)、C：发酵时间(天)3个因素为自变量，以感官评分为响应值，采用三因素三水平进行响应面设计试验，采用Design-Expert 7.0.0软件进行数据分析，得到二次回归方程，并找出乳酸菌发酵玉米渣辣椒的最佳工艺参数，因素水平见表1。

表1 响应面试验因素及水平设计

1.6 感官评定方法

感官评分采用100分制。由10人组成的评分小组按感官评分标准对玉米渣辣椒进行评分，将其平均分作为最终得分，感官评分标准见表2。

表2 感官评定标准

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 混菌比对玉米渣辣椒感官品质的影响

本试验使用的植物乳杆菌属同型发酵乳酸菌，发酵乳杆菌57L属异型发酵乳酸菌，两种菌混合发酵，混菌比按组别序号分别为1∶1，1∶2，2∶1，1∶3，3∶1，感官评分结果见表3。

表3 不同混菌比感官评分结果

由表3可知，虽然各组气味都较协调，但第2组和第4组酸味不足，说明发酵不充分，因这两组中都是异型乳酸菌的量多于同型的，因此可能导致产酸不足，因此选择1号(混菌比1∶1)，3号(混菌比2∶1)，5号(混菌比3∶1)这3个梯度用于响应面实验研究。

2.1.2 水分添加量对玉米渣辣椒感官品质的影响

不同水分添加量产品的感官评分结果见表4。

表4 不同水分添加量感官评分结果

由表4可知，水分添加量为40%，45%，50%时组织分布均匀且感官评价得分相对较高，因此选择水分添加量为40%，45%，50%这3个梯度用于响应面实验研究。

2.1.3 发酵时间对玉米渣辣椒感官品质的影响

不同发酵时间产品的感官评分结果见表5。

表5 不同发酵时间感官评分结果

由表5可知，发酵2天和3天时酸味明显不足，发酵不充分，第4，5，6天的感官评分相差不大，而第7天时感官评分又明显下降，说明此时已过度发酵，综合考虑后选择发酵时间为3，5，7天这3个梯度用于响应面实验研究。

2.2 响应面优化试验结果

2.2.1 响应面试验设计及结果

响应面设计试验中，各组产品的感官评分见表6。采用Design-Expert 7.0.0软件对实验数据进行分析处理，得到如下模型：

感官评分=+88.23+0.30A-1.85B+0.042C+1.27AB-0.43AC+1.51BC-2.63A2-3.40B2-3.02C2。

表6 响应面设计及试验结果

续 表

模型的方差分析结果见表7。

表7 响应曲面二次回归模型方差分析结果

注：“**”表示 p<0.01，差异极显著；“*”表示0.01

由表7可知，该模型的F=24.62，P<0.01，表明该回归模型差异极显著。失拟项F=0.70，P=0.6002>0.05，差异不显著。并且该模型的复相关系数平方R2=0.9300，修正相关系数平方RAdj2=0.8002，这说明该模型能与实际较好拟合，试验的3个因素对感官评分这个响应值的影响并非简单的线性关系。因此，可以采用该回归方程代替实验真实点来分析和预测试验结果[5]，即用于玉米渣辣椒感官评分的理论预测。

3个因素的一次项只有水分添加量显著，因此可以推测水分的添加量对产品质量的影响远大于混菌比和发酵时间，可能主要是因为水分添加的多少直接影响到产品的最终组织形态和风味。但对三者的二次项均显著，说明3个因素均以不同的方式影响着产品的质量。从交互作用来看，混菌比与水分添加量、水分添加量与发酵时间之间的交互作用均显著。

2.2.2 响应面曲面分析

响应曲面是影响因素A(混菌比)、B(水分添加量)、C(发酵时间)与感官评分构成的等高线图，是一个三维空间在二维平面上的映射。每个响应面固定一个因素在零水平，对另外两个因素进行分析，可直观地反映各因素对响应值的影响，一般来说等高线的形状能反映交互效应的强弱，等高线为椭圆形说明两因素交互作用显著，圆形则相反，响应面的坡度相对较陡说明两因素的交互作用显著，反之则交互作用不显著。模型的响应曲面及其等高线见图1～图3。通过分析模型的响应曲面及相对应的等高线，得出各因素交互作用对感官评分的影响并预测最优值，验证模型的预测最优值，从而确定生产玉米渣辣椒的最佳工艺参数。

图1 Y=f(A,B)响应曲面立体图及等高线

由图1可知，此等高线呈椭圆形，响应面的坡度较陡，这说明A(混菌比)和B(水分添加量)交互作用对玉米渣辣椒感官评分的影响显著；在混菌比相同的情况下，随着水分添加量的增大，感官评分先逐渐增大，但超过一定限度时进一步增加水分添加量，由于影响了渣辣椒的形态和粘稠性，感官评分值反而降低。在水分添加量一定的情况下，产品感官质量随混菌比的增大也开始逐渐增加，到一定限度后开始降低，可能是由于混菌比过大时，植物乳杆菌的比例提高，因此同型发酵的比例增加使产品的酸过高从而导致过酸。

图2 Y=f(A,C)响应曲面立体图及等高线

由图 2可知，此等高线呈近似圆形，响应面坡度相对平缓，这说明A(混菌比)和C(发酵时间)交互作用对渣辣椒感官评分的影响不显著，这与前面的方差分析结果是一致的。在混菌比一定的条件下，感官评分随着发酵时间的增加而增大，当发酵时间达到5天后又开始下降；在发酵时间一定的情况下，随着混菌比比值的增大，感官评分先逐渐增大，进一步增大混菌比，感官评分值下降。

图3 Y=f(B,C)响应曲面立体图及等高线

由图 3可知，此等高线呈椭圆形，响应面坡度也较陡，这说明B(水分添加量)和C(发酵时间)交互作用对渣辣椒感官评分的影响显著。两者交互作用对产品感官的影响规律与前面分析的混菌比与水分添加量相似。

2.2.3 优化与模型验证

根据所得模型可以预测乳酸菌发酵玉米渣辣椒的最佳工艺参数为：混菌比1.99∶1，水分添加量43.56%，发酵时间4.87天。在此条件下，模型预测乳酸菌发酵玉米渣辣椒感官评分的最大值为88.4969。

考虑实验操作的方便，对上述的优化条件进行适当的调整，即混菌比2∶1，水分添加量44%，发酵时间5天 。因此，在每坛配方为：细玉米粉400 g，碎尖椒80 g，食盐30 g，水分添加量44%，姜，蒜各8.8 g，十三香1.2 g，种子培养液混菌比2∶1，接种量4%，发酵5天的条件下进行验证性实验并做平行组3个，结果见表8，平均值为88.8967，与预测值的误差率为0.45%，<1%，表明模型拟合性较好，即建立的模型与实际情况较吻合。所以，用响应面法优化乳酸菌发酵玉米渣辣椒的工艺参数是可行的。

表8 模型验证实验结果

3 结论

乳酸菌发酵玉米渣辣椒的最佳生产工艺参数：植物乳杆菌和发酵乳杆菌混菌比2∶1，水分添加量44%，发酵时间5天(其他参数：每坛配方为细玉米粉400 g，碎尖椒80 g，食盐30 g，姜、蒜各8.8 g，十三香1.2 g)。由最佳生产工艺参数实验得到的玉米渣辣椒色泽均匀，呈自然金黄色，颗粒粘稠适中，组织细腻均匀，无分层，有浓厚的发酵香味，气味协调性好。煎炒后色泽更为鲜艳，整体口感酥软柔糯，酸度咸味适中，无异味。

[1]姚继承,陈来胜.调味品行业现状与发展趋势分析(一)[J]. 中国调味品,2011,36(5):18-20.

[2]何淑玲,李博,籍保平,等.泡菜中亚硝酸盐问题的研究进展[J].食品与发酵工业,2005,31(11):85-87.

[3]张岩,肖更生,陈卫东，等.发酵蔬菜的研究进展[J].现代食品科技，2005,21(1):184-186.

[4]Tamang J R, Dewan S, Tamang B. Lactic acid bacteria in Hamei and Marcha of North East India[J].Indian Journal of Microbiology,2007,47(2):119-125.

[5]魏安池,代红丽,谷文英.响应面分析法优化红花黄色素提取工艺条件[J].食品与机械,2006,22(2):11-13.

Study on Technology of Maize Chili Sauce Fermented by Lactic Acid Bacteria

HUANG Ye-chuan*, HAN Zhen-qiong, LUO Shuang-yan

(Institute of Food Science and Technology, Southwest University of Science and Technology, Mianyang 621010, China)

To realize the modernization production of Chinese traditional "maize chili sauce", the process parameters of maize chili sauce fermented by lactic acid bacteria are optimized. The response surface methodology is used to optimize the process conditions based on the signal factor experiment, using the sensory score as the response value. The result shows that the optimum conditions are as follows: the mixed bacteria ratio ofLactobacillusplantarumtoLactobacillusfermentumof 2∶1, water additive amount of 44%, and fermentation time of 5 days. The color and lustre of the product is uniform, with natural golden yellow; furthermore, the product has medium viscosity, with fine uniform organization and strong fermentation flavor. Especially, the product has bright color after stir-frying. The overall taste is tender, crispy and soft.

lactic acid bacteria; fermentation; maize chili sauce; technology

2016-07-16 *通讯作者

黄业传(1975-)，男，重庆人，副教授，博士，研究方向：现代食品加工工程。

TS201.5

A

10.3969/j.issn.1000-9973.2017.01.022

1000-9973(2017)01-0098-05