基于正交试验和响应面法优化甜面酱加工工艺

叶娜 陈诚 冯莉

摘要：甜面酱作为发酵类调味品，富含营养物质，主要包含淀粉、蛋白质、脂肪、维生素和矿物质等，它们在降血压、增进食欲和抗氧化方面具有明显的活性功能。传统的甜面酱原料主要以面粉为主，颜色较暗。该试验在甜面酱中加入大豆粉，同时采用低盐固态加工工艺，并在甜面酱发酵过程中加入酵母菌和乳酸菌。采用单因素试验、正交试验和响应面法对甜面酱加工工艺进行优化，研究结果表明，甜面酱最佳加工工艺为面粉和大豆粉比例1∶9、含水量43.56%、收曲时间38 d、菌种种类乳酸菌+酵母菌A+酵母菌B，此时甜面酱的感官评分为92.31。

关键词：甜面酱；正交试验；单因素试验；响应面分析；加工工艺；调味品

中图分类号：TS264.24      文献标志码：A     文章编号：1000-9973（2023）08-0150-05

Optimization of Processing Technology of Sweet Soybean Paste Based on Orthogonal Test and Response Surface Methodology

YE Na1， CHEN Cheng2， FENG Li1

（1.School of Catering and Tourism， Guangzhou Institute of Technology， Guangzhou 510075， China; 2.School of Tourism Management， Tianjin Vocational Institute， Tianjin 300350， China）

Abstract： As a fermented condiment， sweet soybean paste is rich in nutrients， which mainly include starch， protein， fat， vitamins and minerals. They have obvious active functions in lowering blood pressure， promoting appetite and anti-oxidation. Traditional sweet soybean paste is mainly flour-based and darker in color. In this test， soybean powder is added into sweet soybean paste， the low-salt solid-state processing technology is adopted at the same time， and yeast and lactic acid bacteria are added during the fermentation process of sweet soybean paste. Single factor test， orthogonal test and response surface method are used to optimize the processing technology of sweet soybean paste. The research results show that the optimal processing technology of sweet soybean paste is the ratio of flour to soybean powder of 1∶9， the water content of 43.56%， the koji-harvesting time of 38 d， the strain types of lactic acid bacteria+yeast A+yeast B. At this time， the sensory score of the sweet soybean paste is 92.31.

Key words： sweet soybean paste; orthogonal test; single factor test; response surface analysis; processing technology; condiment

收稿日期：2023-02-15

基金項目：2022年广州市高等教育教学质量与教学改革工程教学团队项目（2022JXTD026）

作者简介：叶娜（1981－），女，重庆人，副教授，硕士，研究方向：烹调工艺。

由于具有甜味和咸味，甜面酱又被称为甜酱和面酱，其主要的成分为小麦粉[1]。甜面酱是主要材料通过蒸煮后，再添加一定量的曲霉，经过发酵后制成的一种酱类调味品。

甜面酱的主要成分包括水、食盐、氨基酸和还原糖等，这些物质共同作用产生甜面酱的风味成分[2]，它常常作为蘸酱或用于凉拌等，深受消费者喜爱[3]。随着食品检测手段的不断进步，甜面酱中的功能成分也逐渐被发现，如维生素、核黄素和类黑精等[4]，这些成分在降血糖和抗氧化方面具有明显功效。

传统的甜面酱加工主要以家庭式小作坊为主，利用野生的菌种制曲，采用日晒夜露的方式发酵而成[5]。这种方式获得的甜面酱酱香浓郁，色泽诱人，风味较好，但是生产时间较长，并且劳动强度较大，受气候条件的影响明显，甜面酱的质量也难以得到保证[6-7]。近些年，采用低盐固态法对甜面酱进行发酵开始被研究和利用，采用该方法制作的甜面酱具有操作简便、生产时间短且产品质量稳定等优点[8-9]。

本研究通过在甜面酱中加入适量的大豆粉，采用低盐固态加工工艺，在发酵过程中加入乳酸菌和酵母菌，同时利用单因素试验和响应面法对甜面酱的加工工艺进行优化。

1 材料与方法

1.1 试验材料与试剂

面粉、大豆粉、乳酸菌、酵母菌A（鲁氏酵母）、酵母菌B（球拟酵母）。

1.2 试验仪器

冰箱、超净工作台、培养箱、水浴锅、电子天平、分析天平、摇床。

1.3 试验方法

1.3.1 单因素试验

单因素试验的4个影响因素：原料配比（面粉∶大豆粉）、含水量、收曲时间和菌种种类，甜面酱单因素试验设计见表1。

1.3.2 正交试验

根据单因素试验结果，获得影响甜面酱感官评分因素的取值范围，以原料配比、含水量和收曲时间作为变量因子，以感官评分作为指标进行三因素三水平的正交试验和响应面分析，优化甜面酱加工工艺，甜面酱正交试验因素和水平见表2。

1.3.3 感官评价

邀请10名具有食品感官评价经验的人员参与甜面酱的感官评价，其中包含5名男性和5名女性。

2 结果和討论

2.1 单因素试验

2.1.1 不同的原料配比对甜面酱感官评分的影响

甜面酱的发酵是各种酶对其基质的分解和转化过程，随着发酵时间的延长，甜面酱中的各种物质被消耗和积累，对微生物和酶的活性产生了不同的影响。不同的甜面酱原料配比，基质中的氨基酸、全氮、还原糖和有机酸含量存在差异。

氨基酸含量是评价酱制品的一个重要营养指标，氨基酸也是酱制品重要的风味来源，曲霉产生的蛋白酶能够分解蛋白质中的多肽和氨基酸。还原糖是曲霉生长发育的主要能源物质，参与甜面酱的美拉德反应，是甜面酱中风味物质形成的主要成分之一。

由图1可知，不同的原料配比对甜面酱的感官评分影响较大，但无论哪一种原料配比，当收曲时间为40 d时，甜面酱的感官评分均最高。当收曲时间为40 d时，面粉和大豆粉比例的感官评分排序为1∶9>5∶5>10∶0>0∶10=7∶3=9∶1>3∶7，感官评分分别为89，88，86，85，85，85，80。

2.1.2 不同的含水量对甜面酱感官评分的影响

含水量对甜面酱发酵过程中酶活性的影响较大，其中最为重要的酶种类有蛋白酶、糖化酶和纤维素酶。蛋白酶在发酵过程中，可以将蛋白质分解成多肽类、氨基酸类和一些小分子物质。糖化酶在甜面酱发酵初期，与α-淀粉酶相互作用，将大分子淀粉分解成葡萄糖、麦芽糖和糊精等小分子成分。此外，一定温度条件下，与原料中水解的成分发生美拉德反应，从而提高甜面酱的颜色、气味和香味[10]。纤维素酶是米曲酶生长过程中的主要酶系之一，能够溶解原料的细胞壁从而破坏细胞结构，使得细胞壁中的蛋白质和一些其他物质充分被释放出来，充分地产生发酵作用，改善甜面酱的品质[11]。

由图2可知，不同的含水量对甜面酱感官评分的影响较明显，随着含水量的增加，甜面酱的感官评分呈现先升高后降低的趋势。当含水量为45%时，甜面酱的感官评分最高。甜面酱的感官评分随着发酵时间的延长呈先升高后降低的趋势，这是由于发酵过程中各种酶不断发挥作用，产生风味物质，使得甜面酱的感官评分逐渐升高。但是当收曲时间大于40 d时，甜面酱的感官评分逐渐降低，这是由于到发酵后期，甜面酱中适合米曲霉生长的营养物质逐渐被消耗完全，其他微生物开始生长和繁殖，进而影响甜面酱的感官评分。

2.1.3 不同的收曲时间对甜面酱感官评分的影响

由图3可知，当收曲时间小于40 d时，甜面酱的感官评分随发酵时间的增加而逐渐上升，当收曲时间大于40 d时，甜面酱的感官评分随着发酵时间的增加而逐渐下降。这是由于随着收曲时间的增加，甜面酱中的各种酶活性发生改变，从而影响甜面酱的感官评分。

2.1.4 不同的菌种添加对甜面酱感官评分的影响

根据上述试验结果，控制原料中面粉与大豆粉的比例为1∶9，收曲时间为40 d和含水量为45%，由于乳酸菌和酵母菌的最佳生长温度不同，本试验采用先在45 ℃的条件下发酵15 d，再改变后期的发酵温度为30 ℃。在发酵第8天加入乳酸菌，第15天加入酵母菌（酵母菌的最佳生长温度为30 ℃）。该组试验共设计了6个对比小组，每个小组都是在第8天加入乳酸菌，随后在第15天加入酵母菌，分别添加酵母菌A、添加酵母菌B、先添加酵母菌A后添加酵母菌B、先添加酵母菌B后添加酵母菌A、不添加酵母菌和空白对照组。不同的菌种对甜面酱中pH、氨基酸态氮、还原糖、食盐和乙醇等理化指标的影响较明显。所以，不同的菌种种类对甜面酱的感官评分具有较大的影响。

由图4可知，添加菌种和空白对照的甜面酱感官评分变化趋势基本保持一致，在发酵时间0～40 d之间，甜面酱的感官评分快速上升，随着发酵时间继续延长，甜面酱的感官评分逐渐下降。无论添加哪种菌种，甜面酱发酵到第40天时，感官评分均最高，此时，感官评分从高到低排序的菌种为乳酸菌+酵母菌A+酵母菌B>乳酸菌+酵母菌B+酵母菌A>乳酸菌+酵母菌B>乳酸菌+酵母菌A>乳酸菌>空白对照，感官评分分别为89，87，85，84，80，73。结果表明使用乳酸菌+酵母菌A+酵母菌B作为甜面酱的发酵菌种，可以获得酱香味浓郁的甜面酱。

2.2 响应面法优化甜面酱的加工工艺

2.2.1 正交试验分析

根据单因素试验结果，以原料配比、含水量和收曲时间作为试验因素，以感官评分作为响应值，使用Design-Expert 12对响应值进行三因素三水平分析，17组方案的试验结果见表4。

2.2.2 响应面模型

通过Design-Expert 12软件对数据进行回归模型分析，对影响因素A、B和C的多元二次项方程进行拟合，获得回归方程：Y=82.23－0.32A+0.33B+0.31C－0.13AB－0.45AC+0.77BC－7.88A2－5.12B2－8.12C2。

2.2.3 响应面方差分析

对响应面回归模型进行方差分析，结果见表5。方差为3，F值为16.31，失拟项的P=0.052 1>0.05，说明该模型具有较好的拟合性。相关系数R2=0.995 1，说明拟合的回归方程可以用于甜面酱感官评分的预测，可信度较高。

由表5可知，各因素F值的大小并不相同，说明其对甜面酱感官评分的影响存在差异。FA=0.172 3，FB=0.226 5，FC=0.172 6，说明各因素对甜面酱感官评分的影响为FB>FC>FA，即含水量>收曲时间>原料配比。

2.2.4 响应面分析

各因素交互作用对甜面酱感官评分的影响见图5～图7，响应面的曲面越陡峭，说明两个因素的交互作用对响应值的影响越明显，反之则影响越不明显。

由图5～图7可知，B（含水量）和C（收曲时间）等高线的椭圆大于A（原料配比）和C（收曲时间）与A（原料配比）和B（含水量），表明BC的交互作用对甜面酱感官评分的影响较大。A（原料配比）和C（收曲时间）相比于A（原料配比）和B（含水量）曲面图更加陡峭，说明A（原料配比）和B（含水量）的交互作用不显著，所以两个因素之间的交互作用对甜面酱感官评分的影响为BC>AC>AB。

经过分析，模拟获得的甜面酱的最佳加工工艺为原料配比（面粉和大豆粉的比例）1∶9、含水量43.56%、收曲时间38 d，菌种种类为乳酸菌+酵母菌A+酵母菌B，此时甜面酱的感官评分为92.31。

3 小结

甜面酱是具有独特风味的调味品，食用时不仅可以增加食欲，而且不会对人体肠胃产生刺激作用。随着社会的发展，分析食品的科技逐渐更新，人们对甜面酱的研究也取得了一定程度的进步，甜面酱中富含多种功能性成分，主要包含淀粉、脂肪、矿物质、核黄素和维生素，这些物质具有降血糖、促进消化和抗氧化等多种生理功效。传统的甜面酱原料主要以面粉为主，颜色暗淡，消费者的消费积极性差，本研究基于此，通过添加大豆粉，采用低盐固态加工工艺对甜面酱进行发酵，发酵过程中使用酵母菌和乳酸菌，结合单因素试验和响应面法对甜面酱加工工艺进行研究。研究结果表明，甜面酱最佳加工工艺为面粉和大豆粉比例1∶9、含水量43.56%、收曲時间38 d、菌种种类乳酸菌+酵母菌A+酵母菌B，此时甜面酱的感官评分为92.31。

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