西瓜豆瓣酱研制及其亚硝酸盐含量研究

贾庆超，梁艳美

(1.郑州科技学院 食品科学与工程学院，郑州 450064；2.安阳工学院计算机科技工程学院，河南 安阳 455000)

豆瓣酱是通过微生物的代谢作用，在一定时间和温度下将原料进行分解[2,3]，产生醇、酸、酯等风味物质。西瓜豆瓣酱因其独特的风味物质，不仅可以调味，而且营养丰富，极易被人体吸收，受到广大消费者的喜爱[4-7]。西瓜豆瓣酱中富含大量对人体有益的物质，如：蛋白质、脂肪、亚油酸、亚麻酸、亚精胺、钙、磷、铁等，并且蛋白质可以转化为氨基酸[8-10]，这样做出来的菜更加鲜美；而里面的亚油酸、亚麻酸还可以使胆固醇降低，预防心血管疾病发生[11]。西瓜豆瓣酱是豫鲁及北方地区的风味名吃，属于非物质文化遗产，作为传统发酵食品，主要在国内发展。目前西瓜豆瓣酱生产工艺多种多样[12,13]，大多依然以传统手工制作，已经跟不上现在人们快速而精致的生活，所以具有食用方便、快捷、营养丰富、色香味俱全等优点的食品越来越受到人们的青睐，促使西瓜豆瓣酱的生产工艺向更深的研究方向发展。另外，西瓜豆瓣酱在发酵过程中由于微生物等因素产生亚硝酸盐，亚硝酸盐是一种具有氧化性的毒物，通过食用进入人体内发生氧化反应使人中毒[14,15]。在一定的条件下(温度、环境等)可以转化成一种致癌物质亚硝胺[16,17]，所以，控制蔬菜发酵食品的亚硝酸盐含量，对于提高蔬菜发酵食品的安全至关重要[18]。因此，本课题研究了自制的豆瓣酱中亚硝酸盐的含量，也为人们在加工时提供了科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

豆曲、葱、姜、蒜、盐、八角、小茴香、花椒、麒麟西瓜：郑州二七区马寨镇好又多超市；鲁花5S压榨花生油(一级)：中粮集团有限公司；亚铁氰化钾、浓盐酸、对氨基苯磺酸、盐酸萘乙二胺、乙酸锌、冰乙酸、硼酸钠和亚硝酸钠：均为分析纯(AR)，郑州市德众化学试剂厂。

1.2 仪器设备

BS224S电子天平 赛多利斯科学仪器(北京)有限公司；C21-SDHCB9E88电磁炉 浙江苏泊尔股份有限公司；101-0AB3型电热鼓风干燥箱 上海科恒实业发展有限公司；UV-2800AH型紫外可见分光光度计 郑州宝晶电子科技有限公司；HHW21-600型电热恒温水温箱 北京市永光明医疗仪器有限公司。

1.3 试验方案设计

1.3.1 自制西瓜豆瓣酱原料配比

除去影响自制西瓜豆瓣酱风味的主要因素西瓜、豆曲、盐以及香辛料的使用量，葱、姜、蒜配比参考火锅底料的配方按照1∶1.5∶1的比例添加[19]，添加量为葱8 g、姜12 g、蒜8 g、花生油10 g。影响西瓜豆瓣酱风味的主要因素八角、小茴香、花椒添加量使用单因素试验确定。针对八角、小茴香、花椒、葱姜蒜的添加量使用正交试验确定。影响西瓜豆瓣酱风味的主要因素西瓜、豆曲、盐以及香辛料总使用量由正交试验确定。

1.3.2 自制西瓜豆瓣酱生产工艺流程

工艺流程：花生油烧至八成热→加入香辛料、葱姜蒜→小火→加入西瓜瓤、豆曲→搅拌→装罐→恒温发酵→装瓶→成品[20-22]。

1.3.2.1 原料处理

选择成熟的西瓜，挖出果肉切成小块；剔除发黑的豆曲；将蒜去皮分瓣，葱切段，姜切丝备用。

1.3.2.2 炒制辅料

取不锈钢锅加10 g花生油加热1 min，将花生油烧至八成热放香辛料与葱姜蒜爆香后改小火。

1.3.2.3 制酱

将西瓜瓤、盐和豆曲放入锅中与炒制后的辅料搅拌至均匀，在40 ℃左右装入罐中，在35 ℃电热鼓风箱中恒温发酵15 d，装瓶，密封。

1.3.3 单因素试验

对影响自制西瓜豆瓣酱感官品质的主要因素花椒、八角、小茴香的添加量进行单因素试验，确定西瓜150 g、盐10 g、花生油10 g、葱姜蒜(各8，12，8 g)及豆曲50 g的使用量。

花椒添加量的确定：选择八角0.5 g、小茴香0.5 g的适宜使用量，将花椒添加量作为单因素，其添加量分别为0.5，1，1.5，2，2.5 g；八角添加量的确定：选择花椒1 g、小茴香0.5 g的适宜使用量，将八角添加量作为单因素，其添加量分别为0.5，1，1.5，2，2.5 g；小茴香添加量的确定：选择花椒1 g、八角1 g的适宜使用量，将小茴香添加量作为单因素，其添加量分别为0.5，1，1.5，2，2.5 g。

1.3.4 正交试验

以花椒、八角、小茴香与葱姜蒜为因素，进行单因素试验后，再进行正交试验，以西瓜豆瓣酱的感官评分为标准，选出最佳配方组合。

在确定香辛料及葱姜蒜的配方上，确定西瓜的量，以豆曲添加量、盐添加量、香辛料添加量和葱姜蒜添加量为试验因素，采用三因素三水平L9(33)正交试验进行设计，以表1为准，选出最好的配方。

1.3.5 感官评价标准

取出制好的西瓜豆瓣酱，感官评价按照表1进行。随机请15名经过培训的食品专业学生进行感官评价，取平均值，感官评分标准参照GB/T 24399-2009《黄豆酱》[23]。

表1 西瓜豆瓣酱感官评价标准Table 1 Sensory evaluation criteria of watermelon soybean paste

1.3.6 亚硝酸盐测定方法

本试验测定亚硝酸盐含量的方法为GB 5009.33—2016《食品安全国家标准 食品中亚硝酸盐与硝酸盐的测定》中的盐酸萘乙二胺 [C12H14N2·2HCl]分光光度法[24]，测定过程中所需的各种浓度的溶液试剂均按照GB 5009.33—2016中试剂方法配制。所用的仪器设备紫外分光光度计的实用性和可操作性强，该方法简单，测定快速，不受其他因素的干扰，并且选择性和稳定性强[25]。

2 结果与讨论

2.1 西瓜豆瓣酱的研制

2.1.1 花椒、八角和小茴香添加量单因素试验结果分析

按照1.3.3单因素试验和1.3.5感官评价的方法，花椒、八角和小茴香添加量的单因素试验结果见图1～图3。

图1 花椒添加量对西瓜豆瓣酱品质影响趋势Fig.1 The effect of pepper additive amount on the quality of watermelon soybean paste

由图1可知，西瓜豆瓣酱的感官评分是先升高再下降，在花椒添加量为1 g时评分最高，在花椒添加量不断升高时，西瓜豆瓣酱的评分开始下降。因此，花椒添加量选择1 g时是最好的。

图2 八角添加量对西瓜豆瓣酱品质影响趋势Fig.2 The effect of star anise additive amount on the quality of watermelon soybean paste

由图2可知，西瓜豆瓣酱的分数在八角添加量不断增多时，出现了先上升后下降的现象。在八角添加量达到2 g时得分最高，当八角添加量过低时八角的香辛味不明显，当八角添加量过大时八角的香辛味又过重，故八角添加量选择2 g为宜。

图3 小茴香添加量对西瓜豆瓣酱品质影响趋势 Fig.3 The effect of fennel additive amount on the quality of watermelon soybean paste

由图3可知，由于小茴香风味浓重，评分随着小茴香添加量的增加呈先上升后下降的趋势，当添加量为1 g时，西瓜豆瓣酱感官评分达到最大，当添加量继续增大时，小茴香的香辛料味过重，故小茴香添加量选择1 g为宜。

2.1.2 自制西瓜豆瓣酱中辅料的正交试验结果分析

在确定了花椒、八角、小茴香添加量以后，增加葱姜蒜(各2，3，2 g为1份)因素，采用四因素三水平L9(34)正交试验进行设计，研究各因素水平对西瓜豆瓣酱品质的影响。正交试验设计因素水平见表2，结果分析见表3。

表2 自制西瓜豆瓣酱辅料因素水平表Table 2 The factors and levels table of auxiliary ingredients of homemade watermelon soybean paste

表3 正交试验结果分析Table 3 Analysis of orthogonal experimental results

由表3中自制西瓜豆瓣酱极差分析可知，影响自制西瓜豆瓣酱得分的因素是：葱姜蒜添加量>花椒添加量=八角添加量>小茴香添加量。得到最好的配方是A1B2C1D2，但与正交试验中分数最高的A1B2C2D2出现了差异，因此使用了验证试验。对比发现最好的配方A1B2C1D2的得分是95分，而A1B2C2D2的得分是92分，所以最好的配方是A1B2C1D2。故结果确定较优方案为花椒0.5 g，八角1 g，小茴香0.5 g，葱姜蒜各4，6，4 g时，自制西瓜豆瓣酱的感官品质最佳。

2.1.3 自制西瓜豆瓣酱的正交试验结果分析

将2.1.2中正交结果用量设置为1份，西瓜的量150 g，以豆曲添加量、盐添加量与辅料添加份数为试验因素，采用三因素三水平L9(33)正交试验进行设计，请15位经过培训的感官评价人员对其进行感官评价，研究各因素水平对西瓜豆瓣酱品质的影响。正交试验设计因素水平见表4，结果分析见表5。

表4 自制西瓜豆瓣酱各因素水平表Table 4 The factors and levels table of homemade watermelon soybean paste

表5 正交试验结果分析Table 5 Analysis of orthogonal test results

由表5中自制西瓜豆瓣酱极差分析可知，各因素对自制西瓜豆瓣酱品质的影响主次顺序是豆曲>盐>辅料。试验结果较优方案为A1B2C2，与正交试验最高得分82分第2组A1B2C2结果一致，故试验结果较优方案确定为A1B2C2。较优配方为豆曲30 g、盐10 g、辅料2份(花椒1 g、八角2 g、小茴香1 g、葱8 g、姜12 g、蒜8 g)。

为确定此次配方为较优配方，实行验证方案，请10位感官评价人员对其进行感官评价，结果见表6。

表6 验证试验结果Table 6 Verification test results

由表6可知，第二组的感官评分更高，由此较优试验为A1B2C2，即较优配方为豆曲30 g、盐10 g、辅料2份(花椒1 g、八角2 g、小茴香1 g、葱8 g、姜12 g、蒜8 g)，其自制西瓜豆瓣酱为红褐色，颜色鲜艳有光泽，具有浓郁的酱香味和轻微的香辛料味，组织较粘稠且可见豆瓣状，甜鲜味较醇厚且咸味适口。

2.2 自制西瓜豆瓣酱中亚硝酸盐研究

2.2.1 亚硝酸盐标准曲线的绘制

吸取0.00，0.10，0.20，0.30，0.40，0.50，0.75，1.00，1.25 mL的10.0 μg/mL亚硝酸钠[NaNO2]标准使用液，分别移入50 mL的比色管中，用移液管加2 mL的对氨基苯磺酸[C6H7NO3S]溶液，混匀，静置几分钟，加1 mL的盐酸萘乙二胺 [C12H14N2·2HCl]溶液，用怡宝水加到50 mL的刻度线，混匀，静置几分钟。在吸收波长为538 nm处测定出吸光度，见表7。

表7 NaNO2含量与吸光度关系Table 7 Relationship between NaNO2 content and absorbance

绘制的NaNO2标准曲线见图4。

图4 NaNO2标准曲线Fig.4 NaNO2 standard curve

由图4可知，线性回归方程为y=0.0137x-0.0002，相关系数R2为 0.9996，接近于1。R2越接近于1，越能满足下面测样的要求。

2.2.2 样品亚硝酸盐含量测定

将自制西瓜豆瓣酱样品进行粉碎，称取5.000 g匀浆试样，置于烧杯中，加入12.5 mL饱和硼酸[Na2B4O5(OH)4·8H2O]溶液，加150 mL左右的温水，强力摇匀，水浴20 min，冷却至室温后将其定量转移至200 mL容量瓶中。加5 mL亚铁氰化钾[K4Fe(CN)6]溶液，强力摇匀，1 min后加5 mL乙酸锌[Zn(C2H3O2)2]溶液，出现白色絮状物，加水至刻度线，强力混匀，出现明显分层时，把上边的油倒掉再过滤，倒掉30 mL第一次的滤液后再过滤(滤液无杂质、透明)。

分别吸取上述样品滤液40.00 mL于50 mL比色管中，将2 mL对氨基苯磺酸[C6H7NO3S]溶液和 1 mL盐酸萘乙二胺 [C12H14N2·2HCl]溶液依次加入，中间要有1～2 min的间隔时间，用怡宝水加到50 mL刻度线处，强力摇匀，等一会儿。设置波长538 nm，调零后再测样品的吸光度。同时做试剂空白(不加样品)，在绘制好的标准曲线上查得相应的亚硝酸钠质量。样品中亚硝酸盐(以NaNO2计)的含量计算公式如下：

2.2.3 亚硝酸盐含量随西瓜与豆曲比例变化的研究

自制西瓜豆瓣酱中选出食盐添加量5，10，15 g为基准分为3组，西瓜与豆曲比例为变量，按照2.2.3的实验方法进行测定和分析，测定结果见图5。

图5 NaNO2含量随西瓜与豆曲比例变化的研究Fig.5 Study on the change of NaNO2 content with the ratio of watermelon to soybean koji

由图5可知，自制西瓜豆瓣酱在一定的食盐添加量上，亚硝酸盐含量随西瓜与豆曲的比例变化，呈现西瓜添加量越高亚硝酸盐含量越低的趋势。含糖量高的样品峰值出现的早且低，因此含糖量越高亚硝酸盐含量就越低。而较优方案中含糖量最高亚硝酸盐含量最少，因此更加确定此配方为较优方案。

2.2.4 亚硝酸盐含量随放置时间变化的研究

根据较优配方：豆曲30 g、盐10 g、辅料2份(花椒1 g、八角2 g、小茴香1 g、葱8 g、姜12 g、蒜8 g)，亚硝酸盐含量测定结果见图6。

图6 NaNO2含量随放置时间变化的研究Fig.6 Study on the change of NaNO2 content with the storage time

由图6可知，亚硝酸盐含量在第5天出现峰值，以后亚硝酸盐含量变化缓慢并逐渐接近平稳，在第10天时已是一个稳定值。这可能是因为前期微生物等因素使亚硝酸盐大量生产，后期随着酸性物质大量生成，亚硝酸盐在酸性条件下被分解从而导致峰值快速降低。但由于酸性物质的增加导致产酸影响自制西瓜豆瓣酱的品质，应在有氧的情况下尽快在短时间内食用。

2.2.5 加标回收率验证

本试验选择3个样品在其过滤的消化液中分别添加0.2，0.3，4.0 mL(相当于2.0，3.0，4.0 μg亚硝酸钠标准使用液，采用分光光度法进行测定。此测定方法具有准确性、可靠性，试验结果见表8。

表8 标法回收率试验测定结果Table 8 Standard recovery test results

由表8可知，3种加标样品测定的回收率分别为91%、92%、91%,平均值为91%，其回收率越接近1说明样品消解的损失率越低，试验方法越准确。因此,分光光度法误差较小、准确性较高。

3 结论

本文研究了自制西瓜豆瓣酱的配方及亚硝酸盐含量的变化。通过单因素试验得到花椒、八角、小茴香的添加量分别为1，2，1 g时自制西瓜豆瓣酱的品质最好；自制西瓜豆瓣酱中辅料的确定采用L9(34)正交试验，得到较优方案为花椒0.5 g，八角1 g，小茴香0.5 g，葱姜蒜各4，6，4 g，但结果与感官评价最高的方案不一致，通过验证试验确定较优方案的自制西瓜豆瓣酱品质最佳；自制西瓜豆瓣酱方案的确定采用L9(33)正交试验，得到自制西瓜豆瓣酱较优方案为西瓜150 g、豆曲30 g、盐10 g、辅料2份(花椒1 g、八角2 g、小茴香1 g、葱8 g、姜12 g、蒜8 g)，其颜色为红褐色且鲜艳有光泽，具有浓郁的酱香味和轻微的香辛料味，组织较粘稠且可见豆瓣状，甜鲜味较醇厚且咸味适口，并用验证试验再次确定方案的可靠性、准确性。

自制西瓜豆瓣酱中亚硝酸盐含量变化的研究采用GB 5009.33—2016《食品安全国家标准食品中亚硝酸盐与硝酸盐的测定》第二法——分光光度法，研究亚硝酸盐含量随西瓜与豆曲比例的变化及亚硝酸盐含量随放置时间的变化。结果表明，西瓜添加量越高亚硝酸盐含量越低，自制豆瓣酱随放置时间的增加，亚硝酸盐含量降低并接近于平稳。试验回收率平均值为91%，结果接近于1，试验准确度较高。在GB2762-2017《食品安全国家标准食品中污染物限量》中亚硝酸盐含量应小于20mg/kg，较优方案豆瓣酱放置过程中亚硝酸盐含量为均小于此值，故对人体健康不会造成影响。