李天一，楊麗軍，蘇 超，夏 楠，張冬冬

（蕪湖職業(yè)技術(shù)學(xué)院 食品與生物工程學(xué)院，安徽 蕪湖 241006）

發(fā)酵豆制品是以大豆為原料采用微生物接種方式或利用環(huán)境中的微生物發(fā)酵形成的易于人體消化吸收的調(diào)味品[1].在發(fā)酵過(guò)程中，通過(guò)微生物菌系分泌的酶類將大豆原料降解成具有更高生理活性的物質(zhì)[2-3]，從而使豆醬具有抗氧化、降低膽固醇等多種功效[4-5]，它可作為佐料用于多種食品的烹飪中，也可單獨(dú)食用，深受人們的喜愛(ài)[6].大多工業(yè)化生產(chǎn)的豆醬含鹽量較高，而攝入過(guò)多的鹽會(huì)危害人的身體健康[7]，故減鹽已成為豆醬的發(fā)展趨勢(shì)[8].然而，當(dāng)豆醬含鹽量較低時(shí)，在儲(chǔ)藏過(guò)程中易受外界環(huán)境影響導(dǎo)致多種有害微生物的生長(zhǎng)繁殖[9-10]；其中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)也易受到污染而發(fā)生改變，出現(xiàn)色澤變暗、口感變酸[11]、脹袋等現(xiàn)象.這不僅會(huì)影響產(chǎn)品的口感及品質(zhì)，甚至產(chǎn)生食品安全問(wèn)題[12-13]，對(duì)人的身體健康造成危害.

在減鹽豆醬儲(chǔ)藏過(guò)程中，相關(guān)的品質(zhì)指標(biāo)會(huì)發(fā)生動(dòng)態(tài)變化，如何快速有效的評(píng)估減鹽豆醬在儲(chǔ)藏期間品質(zhì)變化并準(zhǔn)確預(yù)測(cè)貨架期已成為研究發(fā)酵食品的熱點(diǎn)之一.采用數(shù)學(xué)公式擬合的方式對(duì)儲(chǔ)藏過(guò)程中減鹽豆醬品質(zhì)變化趨勢(shì)進(jìn)行表達(dá)，并通過(guò)相關(guān)的動(dòng)力學(xué)模型對(duì)其貨架期進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)[14-15]是目前研究的重要方向.氨基酸態(tài)氮[16]、總酸、菌落總數(shù)[17]又是減鹽豆醬品質(zhì)把控的重要指標(biāo).因此，本研究分別在4、25 和37 ℃儲(chǔ)藏溫度下，對(duì)減鹽豆醬的以上3 項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行定期測(cè)定并進(jìn)行感官評(píng)分，采用數(shù)學(xué)方式進(jìn)行貨架期模型構(gòu)建，對(duì)減鹽豆醬的貨架期進(jìn)行預(yù)測(cè)，以期提高減鹽豆醬的安全穩(wěn)定性，并為今后的生產(chǎn)、儲(chǔ)藏、運(yùn)輸和銷(xiāo)售過(guò)程中品質(zhì)的監(jiān)控及貨架期的延長(zhǎng)提供參考.

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

主要實(shí)驗(yàn)材料：減鹽豆醬（實(shí)驗(yàn)室自制）、牛肉膏、酵母膏、蛋白胨、甲醛、鹽酸、氫氧化鈉、葡萄糖等.

1.2 主要儀器

主要儀器：PHS-3E型酸度計(jì)（上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司）、LRH-70型電熱恒溫培養(yǎng)箱（上海恒一精密儀器有限公司）、磁力攪拌器（上海冠森生物科技有限公司）、XZG-3-A 型旋轉(zhuǎn)蒸鍋（溫州市博泰機(jī)械科技有限公司）.

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 減鹽豆醬的生產(chǎn)工藝流程 生產(chǎn)工藝流程：大豆→除雜→浸泡→蒸料→制醬曲→加鹽水→發(fā)酵→灌裝→封袋→滅菌→成品.先將品質(zhì)優(yōu)良的大豆置于泡豆池中用清水于室溫條件下浸泡，將浸泡后的大豆置于旋轉(zhuǎn)蒸鍋中進(jìn)行蒸煮（蒸氣壓0.15 MPa、時(shí)間15 min）；再將蒸煮好的大豆蒸料通過(guò)卡塊機(jī)制成30 cm×20 cm×10 cm的醬曲塊，并放置到制曲室內(nèi)進(jìn)行制曲（溫度18～20 ℃、相對(duì)濕度60%）；當(dāng)醬曲完全成熟后，在醬曲、食鹽正常投料比例（質(zhì)量比3∶1）基礎(chǔ)上，把食鹽減少20%進(jìn)行投料，然后置于發(fā)酵缸中進(jìn)行醬醪的自然發(fā)酵，發(fā)酵期間每日打耙2 次使其混合均勻，90 d 后結(jié)束發(fā)酵；將發(fā)酵好的醬醪進(jìn)行灌裝密封處理，在85 ℃下滅菌30 min則為成品[18].

1.3.2 樣品采集 隨機(jī)抽樣選出滅菌處理過(guò)的樣品，將其平均分為3 份，分別放置于4、25 和37 ℃條件進(jìn)行儲(chǔ)藏，每20 d取樣一次，測(cè)定氨基酸態(tài)氮、總酸、菌落總數(shù)并進(jìn)行感官評(píng)分[19].

1.3.3 指標(biāo)測(cè)定 參照GB 5009.235—2016《食品中氨基酸態(tài)氮的測(cè)定》[20]測(cè)定氨基酸態(tài)氮含量；參照GB 12456—2021《食品中總酸的測(cè)定》[21]測(cè)定總酸含量；參照GB 4789.2—2022《食品微生物學(xué)檢驗(yàn)菌落總數(shù)測(cè)定》[22]測(cè)定菌落總數(shù).

1.3.4 感官評(píng)分 選擇10 名經(jīng)過(guò)專業(yè)培訓(xùn)的人員，對(duì)減鹽豆醬進(jìn)行感官評(píng)分.感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)[23-24]如表1所示，4 項(xiàng)指標(biāo)均按整數(shù)進(jìn)行評(píng)分，感官整體評(píng)分=滋味評(píng)分×30%+氣味評(píng)分×30%+色澤評(píng)分×30%+體態(tài)×10%.

表1 減鹽豆醬感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

1.3.5 減鹽豆醬貨架期預(yù)測(cè)方法 減鹽豆醬中品質(zhì)指標(biāo)的變化大多遵循零級(jí)、一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型，若品質(zhì)指標(biāo)變化與儲(chǔ)藏時(shí)間存在線性關(guān)系，則符合零級(jí)動(dòng)力學(xué)模型；若品質(zhì)指標(biāo)的對(duì)數(shù)變化與儲(chǔ)藏時(shí)間存在線性關(guān)系，則符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型.選擇擬合度較高的動(dòng)力學(xué)模型，與Arrhenius 方程結(jié)合，構(gòu)建貨架期預(yù)測(cè)模型[25].

零級(jí)動(dòng)力學(xué)模型公式為

一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型公式為

式中：t為儲(chǔ)藏時(shí)間（d）；B為儲(chǔ)藏時(shí)間t時(shí)指標(biāo)水平；B0為指標(biāo)初始水平；k為反應(yīng)速率常數(shù).

Arrhenius方程為

式中：k為反應(yīng)速率常數(shù)；Ea為反應(yīng)活化能（KJ·mol-1）；T為儲(chǔ)藏的絕對(duì)溫度（K）；k0為指前因子；R為氣體常數(shù)（8.314 J·（mol·K）-1）.

將零級(jí)動(dòng)力學(xué)模型與Arrhenius方程結(jié)合，構(gòu)建減鹽豆醬貨架期預(yù)測(cè)模型為

將一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型與Arrhenius方程結(jié)合，構(gòu)建減鹽豆醬貨架期預(yù)測(cè)模型為

1.4 數(shù)據(jù)處理

實(shí)驗(yàn)重復(fù)3 次，采用Excel 2016 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，采用SPSS 22.0 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行Pearson 相關(guān)性分析、差異性分析；采用Origin進(jìn)行作圖.

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 不同儲(chǔ)藏溫度下減鹽豆醬的品質(zhì)變化

2.1.1 不同儲(chǔ)藏溫度下減鹽豆醬的感官評(píng)分變化 由圖1 可知，儲(chǔ)藏后期，大部分豆醬樣品逐漸出現(xiàn)色澤暗沉不均的現(xiàn)象，口感偏酸澀、苦澀，有惡臭等不良?xì)馕?由表2可知，在同一儲(chǔ)藏溫度下，減鹽豆醬感官整體評(píng)分隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)緩慢降低；相比儲(chǔ)藏0 d，在4、25、37 ℃儲(chǔ)藏溫度下，儲(chǔ)藏80 d 后，減鹽豆醬其感官整體評(píng)分分別降低了2.6、2.7、3.6分.在相同儲(chǔ)藏時(shí)間時(shí)，減鹽豆醬的感官整體評(píng)分隨著儲(chǔ)藏溫度的升高呈降低趨勢(shì)，且在溫度較高的時(shí)候降低更明顯.

圖1 不同儲(chǔ)藏溫度下減鹽豆醬的感官評(píng)分

2.1.2 不同儲(chǔ)藏溫度下減鹽豆醬的氨基酸態(tài)氮變化 由圖2可知，在同一儲(chǔ)藏溫度下，減鹽豆醬氨基酸態(tài)氮含量隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)緩慢降低；相比儲(chǔ)藏0 d，在4、25、37 ℃儲(chǔ)藏溫度下，儲(chǔ)藏80 d 后，減鹽豆醬氨基酸態(tài)氮質(zhì)量比分別降低了0.015、0.020、0.025 g·kg-1.在相同儲(chǔ)藏時(shí)間時(shí)，減鹽豆醬的氨基酸態(tài)氮含量隨著儲(chǔ)藏溫度的升高逐漸降低.

圖2 不同儲(chǔ)藏溫度下減鹽豆醬的氨基酸態(tài)氮質(zhì)量比變化

2.1.3 不同儲(chǔ)藏溫度下減鹽豆醬的總酸變化 由圖3可知，在同一儲(chǔ)藏溫度下，減鹽豆醬總酸質(zhì)量比隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)緩慢升高；相比儲(chǔ)藏0 d，在4、25、37 ℃儲(chǔ)藏溫度下，儲(chǔ)藏80 d后，減鹽豆醬總酸質(zhì)量比分別升高了0.008、0.038、0.058 g·kg-1.在相同儲(chǔ)藏時(shí)間時(shí)，減鹽豆醬的總酸質(zhì)量比隨著儲(chǔ)藏溫度的升高逐漸升高.

圖3 不同儲(chǔ)藏溫度下減鹽豆醬的總酸質(zhì)量比變化

2.1.4 不同儲(chǔ)藏溫度下減鹽豆醬的菌落總數(shù)變化 由圖4可知，在同一儲(chǔ)藏溫度下，減鹽豆醬菌落總數(shù)隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)緩慢升高；相比儲(chǔ)藏0 d，在4、25和37 ℃儲(chǔ)藏溫度下，儲(chǔ)藏80 d后，減鹽豆醬菌落總數(shù)分別升高了1.20、1.79、2.74 lg CFU·g-1.在相同儲(chǔ)藏時(shí)間時(shí)，減鹽豆醬的菌落總數(shù)隨著儲(chǔ)藏溫度的升高逐漸升高.

圖4 不同儲(chǔ)藏溫度下減鹽豆醬的菌落總數(shù)變化

2.2 不同儲(chǔ)藏溫度下減鹽豆醬貨架期預(yù)測(cè)模型的建立

2.2.1 不同儲(chǔ)藏溫度下減鹽豆醬各指標(biāo)間Pearson 相關(guān)性分析 通過(guò)分析感官評(píng)分與其他指標(biāo)的相關(guān)性，選擇相關(guān)性較大的指標(biāo)進(jìn)行后續(xù)貨架期預(yù)測(cè)模型的構(gòu)建.如表3 所示，在不同的儲(chǔ)藏溫度下感官評(píng)分均與菌落總數(shù)相關(guān)性較高，與氨基酸態(tài)氮和總酸相關(guān)性較低，因此選擇相關(guān)性較高的菌落總數(shù)進(jìn)行后續(xù)貨架期預(yù)測(cè)模型的構(gòu)建.

表3 不同儲(chǔ)藏溫度下減鹽豆醬的感官評(píng)價(jià)與其他指標(biāo)間Pearson相關(guān)系數(shù)

2.2.2 不同儲(chǔ)藏溫度下減鹽豆醬反應(yīng)級(jí)數(shù)的確定 以溫度倒數(shù)（1/T）為橫坐標(biāo)，速率常數(shù)的對(duì)數(shù)值（lnk）為縱坐標(biāo)，建立Arrhenius曲線.如表4所示，根據(jù)曲線獲得擬合度R2和擬合度之和∑R2.與一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型相比，零級(jí)動(dòng)力學(xué)模型的擬合度較高，后續(xù)選擇零級(jí)動(dòng)力學(xué)模型對(duì)菌落總數(shù)指標(biāo)進(jìn)行擬合可以更準(zhǔn)確構(gòu)建貨架期預(yù)測(cè)模型.

表4 不同儲(chǔ)藏溫度下減鹽豆醬的菌落總數(shù)的動(dòng)力學(xué)模型

表5 不同儲(chǔ)藏溫度下減鹽豆醬的菌落總數(shù)指標(biāo)的貨架期預(yù)測(cè)值和實(shí)測(cè)值

2.2.3 不同儲(chǔ)藏溫度下減鹽豆醬的貨架期預(yù)測(cè)模型建立 結(jié)合公式1和公式3，最終計(jì)算出活化能Ea為16 418.49 kJ·mol-1，指前因子k0為19.727 23，R2=0.968.將其代入公式4中，可得菌落總數(shù)的貨架期預(yù)測(cè)模型為

2.2.4 不同儲(chǔ)藏溫度下減鹽豆醬的貨架期模型的預(yù)測(cè)及驗(yàn)證 在不同儲(chǔ)藏溫度條件下，貨架期預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值的相對(duì)誤差均在10%以內(nèi)，表明該模型可以用來(lái)預(yù)測(cè)減鹽豆醬貨架期[26].

3 討論與小結(jié)

在不同儲(chǔ)藏溫度下，減鹽豆醬感官整體評(píng)分、氨基酸態(tài)氮含量隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)緩慢降低，總酸、菌落總數(shù)隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)緩慢升高.在4、25、37 ℃儲(chǔ)藏溫度下,貨架期的預(yù)測(cè)值分別為174、105、81 d，與實(shí)際值相對(duì)誤差均在10%以內(nèi)，說(shuō)明構(gòu)建的貨架期預(yù)測(cè)模型是可靠的，并且該模型成本較低，可作為減鹽豆醬貨架期預(yù)測(cè)手段被廣泛使用.通過(guò)結(jié)果可以看出，目前減鹽豆醬不適宜在常溫及高溫條件下儲(chǔ)藏，食鹽對(duì)豆醬中微生物的控制極為重要，在減鹽條件下，對(duì)微生物的控制減弱.在常溫及高溫條件下，微生物快速增殖，破壞了豆醬中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及品質(zhì)，同時(shí)縮短了其貨架期，因此，在今后的研究中，可根據(jù)減鹽豆醬的實(shí)際運(yùn)輸設(shè)備、銷(xiāo)售條件，以及消費(fèi)者購(gòu)買(mǎi)后的存放條件進(jìn)行溫度條件的調(diào)整，保證減鹽豆醬的質(zhì)量.本研究結(jié)果可為減鹽豆醬品質(zhì)變化的探究及貨架期精準(zhǔn)預(yù)測(cè)提供一定的參考，對(duì)于減鹽發(fā)酵豆制品的開(kāi)發(fā)，以及其成品的儲(chǔ)藏、運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域的研究開(kāi)發(fā)具有一定的指導(dǎo)意義.

[責(zé)任編輯 楊玉玲]