甜豆瓣发酵过程中关键控制指标研究

徐伟伟，王森，梁亚男，黄采姣，张丽

(重庆火锅调味品及菜品工程技术中心，重庆德庄农产品开发有限公司，重庆 401336)

豆瓣是蚕豆酱的简称，由蚕豆瓣发酵制成，成品是具有蚕豆瓣原型的半固态调味品或半流动粘稠体[1]。豆瓣产品分为两大类，辣豆瓣(加入辣椒)和甜豆瓣(不加辣椒)[2]。甜豆瓣可以加入辣椒等原料发酵成辣豆瓣[3]，也可以直接作为炒制火锅底料、麻辣调料的原料。

目前关于豆瓣酱的研究主要集中在加工工艺的改进和加工过程的质量控制上，包括发酵工艺的优化[4]、制曲工艺、加工工艺的优化[5,6]，且集中在辣豆瓣上，对甜豆瓣品质及控制指标的研究较少。

受郫县豆瓣“越老越香”传统生产经验[7，8]和市场销售等条件的限制，在甜豆瓣的发酵上，存在时间控制宽松、发酵周期波动大、产品质量不稳定等问题。但当豆瓣成熟后，继续发酵品质会发生劣变，主要表现在色泽、滋味、体态、香气等方面，因此传统发酵周期一般应控制在6个月～1年[9]。

本课题跟踪甜豆瓣传统发酵过程，研究甜豆瓣发酵过程中各指标的变化情况，旨在将豆瓣成熟情况与指标值变化之间建立联系，科学合理地控制发酵时间。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

米曲霉蚕豆瓣(食品级)：重庆璐晒调味品酿造公司；食用盐(食品级)：重庆市盐业(集团)有限公司；花椒(食品级)：成都启福农副产品有限公司；实验中使用的AgNO3、铬酸钾、氢氧化钠、甲醛等试剂若无特殊说明，则为分析纯试剂(AR)。

1.2 主要仪器与设备

FA2004A电子天平 上海舜宇恒平科学仪器有限公司；TDL-60B型低速台式离心机 上海安亭科学仪器厂；MSBL3500磁力搅拌器 深圳格罗森贸易有限公司；pHS-3C型数显pH计 上海智光仪器仪表有限公司；101型电热鼓风干燥箱 北京市永光明医疗仪器有限公司；澳特珈破壁营养料理机 坤昊电器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 甜豆瓣发酵工艺

将市售的霉豆瓣置于发酵缸内，加入盐水和青花椒没过豆瓣进行发酵，晴天翻晒，确保缸内水量没过豆瓣。以7 d为1个周期取样进行感官指标及理化指标的评估与检验。

1.3.2 甜豆瓣感官指标

感官指标参照GB/T 20560—2006《地理标志产品 郫县豆瓣》[10]中所述的方法检验。邀请15名专业的感官评定人员，从色泽、组织形态、风味、口感、感官成熟度等方面对发酵期间样品进行感官评价，满分100分，每个指标的权值20分，根据感官评价标准表进行打分判定，各个指标分数相加为该样品的最终感官评定分数。感官评价标准见表1。

表1 甜豆瓣的感官评价标准Table 1 The sensory evaluation standard of sweet beans

1.3.3 理化指标

1.3.3.1 水分含量

参考GB 5009.3-2010《食品中水分的测定》[11]。

1.3.3.2 盐分含量

参照GB 5009.44-2016《食品中氯化物的测定》[12]。

1.3.3.3 总酸含量

参照GB/T 12456-2008《食品中总酸的测定》[13]。

1.3.3.4 氨基酸态氮的测定

参照 GB 5009.235-2016《食品中氨基酸态氮的测定》[14]。

1.3.3.5 pH值

参照GB 5009.237-2016《食品pH值的测定》[15]。

2 结果与分析

2.1 甜豆瓣发酵成熟过程中氨基酸态氮含量的变化

自然发酵模式下，甜豆瓣发酵过程中豆瓣胚的氨基酸态氮的变化见图1。

图1 发酵过程中氨基酸态氮的变化Fig.1 Changes in amino acid nitrogen during fermentation

发酵开始0～10周氨基酸态氮上升较快，10～35周变化趋于平缓。开始发酵时氨基酸态氮含量为0.37 g/100 g，发酵成熟时氨基酸态氮含量为(0.70±0.3) g/100 g。一方面，是因为开始时蛋白酶活力最高，一定时间以后，随着高浓度食盐的浸入，霉菌的生长受到抑制，导致分泌的蛋白酶减少，且随着发酵的进行，积累的酶活力也开始下降，导致后期氨基酸态氮的增长速度变缓。另一方面，发酵开始在春季，气温波动大，温度影响酶的活力和稳定性，28～30 ℃酶活力最高[16]，温度低时有利于微生物的生长代谢，因此蛋白质的水解较快，使得氨基酸态氮增长较快，随着发酵的进行，各种成分增加，使得微生物分解的蛋白酶减少、酶活降低，氨基酸态氮变化趋于平缓。刘永琪等[17,18]研究证明，豆瓣开始发酵时总酸含量增加速度快，之后上升变缓；贡汉坤[19]研究表明传统豆酱自然发酵与人工接种多菌种豆酱发酵氨基酸态氮含量变化趋势与本研究一致；国外学者研究韩国黑豆酱发酵过程中理化指标变化[20]，结论与本试验结果一致，氨基酸态氮含量随着发酵的进行持续增加，之后增加放缓。

2.2 甜豆瓣发酵成熟过程中总酸和pH的变化

总酸、pH值在豆瓣胚自然发酵过程中的变化趋势见图2。

图2 发酵过程中总酸和发酵液pH值的变化Fig.2 Changes in total acid and pH value of fermentation broth during fermentation

甜豆瓣发酵过程中总酸含量呈“S形”上升趋势，发酵开始时总酸含量为0.47 g/100 g，发酵过程中先缓慢上升，在发酵20～22周时出现总酸含量剧增的现象，其原因一方面是蛋白质、脂肪分解，产生了大量的分解物作为生成有机酸的前体，在微生物的作用下生成有机酸，另一方面是该发酵时间段环境温度达到酵母菌、乳酸菌等产生有机酸菌种的最适生长温度，发酵体系中毛霉生长代谢旺盛，加之豆瓣中的营养物质在前期被分解成更利于利用的小分子物质，因此产酸增多，甜豆瓣总酸含量增加较快，成熟后达到(1.8±0.1) g/100 g。GB/T 20560-2006《地理标志产品 郫县豆瓣》、红油豆瓣相关企业标准、 甜瓣子企业标准中都限定总酸含量的上限为2.00 g/100 g。由图2可知，在整个发酵过程中，豆瓣胚总酸含量均未超过2.00 g/100 g。

由图2可知，发酵开始时pH为6.15，发酵过程中持续缓慢下降，成熟后pH为4.3±0.1。发酵液的pH值与总酸含量变化呈负相关，即总酸含量上升，pH值下降，其中在发酵时长达到20～25周时，发酵液pH值与总酸含量变化趋势相同，均有所增大，其原因可能是在此期间向发酵体系中补充了盐水，导致发酵液的pH上升，但豆瓣中的总酸含量未受明显影响。Shukla等[21]认为韩国豆酱发酵过程中由于乳酸菌等微生物的作用会产生有机酸，导致总酸含量上升，发酵液pH值降低。谢思等[22]认为，豆瓣中的碳水化合物、脂肪可以在酵母菌、乳酸菌的作用下形成小分子有机酸如乳酸、乙酸，豆瓣中的蛋白质降解产生游离氨基酸也会导致总酸增加。柴洋洋等[23]认为在豆酱发酵过程中，糖类物质可以在酵母菌的作用下产生酸类，与本研究的结论一致。

2.3 甜豆瓣发酵成熟过程中水分含量的变化

图3 发酵过程中豆瓣胚水分含量的变化Fig.3 Changes in water content of beans embryo during fermentation

发酵开始的第1～2周，水分含量从44.5%上升到48.0%，这是因为刚开始发酵时，霉豆瓣吸收了盐水中的水分，导致水分含量升高。随着发酵的进行，甜豆瓣的水分含量趋于稳定，在第20周之后，出现较大范围的波动，是因为20周之后发酵进程加速，微生物生长代谢活跃，豆瓣内的水分被利用，加之在此过程中对发酵缸进行了晾晒、加水的操作，随着发酵体系盐分含量的变化，豆瓣胚渗透压也发生变化，导致水分含量波动较大。

2.4 甜豆瓣发酵成熟过程中盐分的变化

图4 发酵过程中发酵液盐分含量的变化Fig.4 Changes in salt content of fermentation broth during fermentation

由图4可知，甜豆瓣发酵过程中盐分含量缓慢上升，其原因是在发酵过程中会对发酵体系进行晾晒，水分蒸发后会对体系补充盐水，如此操作几次后，体系中的盐分含量渐渐升高。盐分的升高在一定程度上会对霉菌的生长产生抑制作用，导致发酵后期微生物代谢缓慢，与发酵后期总酸含量和pH值趋于稳定相呼应。

2.5 甜豆瓣发酵成熟过程中感官评分的变化

图5 发酵过程中感官评分的变化Fig.5 Changes in sensory scores during fermentation

由图5可知，甜豆瓣发酵过程中感官评分在0～17周上升较快，在18～27周趋于平缓，在28～33周上升加快，在34～35周有下降趋势。综合评分0～30分为发酵初期，尚未成熟；31～74分为半成熟状态；75～100分表示发酵成熟。发酵时间在30周以后，专业感官评定小组判定甜豆瓣发酵成熟，综合感官评分达到75分及以上。

2.6 发酵过程中各理化指标与感官评分的相关性分析

表2 甜豆瓣发酵过程理化指标与感官评分间Pearson相关系数Table 2 Pearson correlation coefficients between physicochemical indexes and sensory scores of sweet beans during fermentation process

将发酵过程中甜豆瓣的5个理化指标盐分、水分、pH、氨基酸态氮、总酸与感官指标进行相关性分析，可以初步找出判定豆瓣成熟度的主要理化指标。

由表2可知，总酸、氨基酸态氮、pH值与衡量成熟度的感官评分相关性极显著，与水分与盐分也有一定相关性。总酸与感官评分正相关性极显著，说明总酸含量能直接反映甜豆瓣发酵成熟度，发酵越接近成熟，总酸含量越高。豆瓣胚的总酸含量与发酵液的pH值极相关，所以pH值与感官评分极相关。氨基酸态氮含量与感官评分正相关性极显著，说明氨基酸态氮能直接反映出甜豆瓣发酵的发酵成熟度，在一定时间范围内，氨基酸态氮含量越高，豆瓣胚越接近发酵成熟。氨基酸态氮含量与总酸含量的正相关性极显著，说明氨基酸态氮含量与总酸含量在发酵过程中具有一定的联系。

3 结论

本研究通过跟踪甜豆瓣自然发酵过程中的5项理化指标变化，结合感官评分进行了相关性分析。研究发现，从开始发酵到发酵成熟，豆瓣胚氨基酸态氮含量由0.37 g/100 g上升到(0.73±0.03) g/100 g，变化呈现先快速增加后放缓的趋势。豆瓣胚总酸含量由0.47 g/100 g上升到(1.8±0.1) g/100 g，变化呈现“S形”趋势，即先缓慢上升，再快速增加，最后趋于平缓。发酵液pH值随总酸波动，同时受发酵期间补充盐水的影响。发酵液盐分缓慢上升，逐渐趋于发酵液体系饱和NaCl浓度。感官评分与总酸、氨基酸态氮、发酵液pH值呈极显著相关，表明其在甜豆瓣发酵过程中可以作为衡量其发酵成熟度的重要指标，为企业在甜豆瓣实际生产中科学合理地控制发酵时间提供了依据。