基于模糊數學和感官評分研究發酵型烤肉醬加工工藝

張肇弛,郭夢夏

(河南理工大學鶴壁工程技術學院,河南 鶴壁 458030)

傳統的發酵醬采用自然發酵,醬中含有大量的微生物[1—2],菌種難以控制,容易滋生黃曲霉從而產生毒素[3],難以形成規?；a[4]。而采用單一類型菌株發酵醬類產品,又會造成發酵醬風味單一[5—6]。一些研究結果表明,從傳統醬中分離菌株,再按照一定的比例添加至調味醬中進行微生物發酵[7],能夠維持醬類產品的傳統風味,防止有害微生物在調味醬中生長,同時也使得醬中微生物能夠更加充分地分解豆瓣醬中的蛋白質和淀粉[8-9],產生更多風味物質[10]。

我國最早的烤肉是將肉切成塊狀[11],用蔥、姜、蒜和鹽等調料對其進行浸泡,再進行烤制[12],之后烤肉發展為先將肉水煮5～10 min,再將肉撈出進行烤制[13]。一直以來,我國的烤肉技術不斷發展和進步,烤肉醬的種類也不斷增加。

為規范烤肉醬加工流程和工藝、降低傳統加工工藝烤肉醬存在的基本風險,本試驗通過采用單因素試驗、正交試驗和模糊數學法對發酵型烤肉醬的加工工藝進行研究和優化,旨在為我國發酵型烤肉的發展提供一定理論基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與試劑

大豆、米曲霉、黑曲霉、食用鹽、氫氧化鈉、鹽酸、丙三醇、葡萄糖、無水乙醇、苯酚等。

1.2 試驗儀器

氨基酸分析儀、恒溫水浴鍋、紫外分光光度計、離心機、酸度計、分析天平、天平等。

1.3 試驗方法

1.3.1 發酵型烤肉醬發酵工藝

1.3.1.1 工藝流程[14]

米曲霉/黑曲酶→和蠶豆充分混合→放入缸中發酵→添加一定量的鹽分→保溫發酵→晾曬→接種酵母菌→發酵。

1.3.1.2 操作要點

鹽分添加:將水燒沸后添加一定濃度的食鹽,并用鹽度計對鹽分含量進行測定,測定鹽水中的鹽含量為10%～15%。發酵:當鹽分全部溶于烤肉醬之后,用兩層紗布封好烤肉醬,每隔1 d對烤肉醬進行攪拌。接種酵母菌:對烤肉醬進行二次發酵,可以增加烤肉醬的香味,增加烤肉醬中的風味物質,同時縮短烤肉醬的發酵周期。

1.3.2 還原糖的測定[15]

還原糖的測定采用GB 5009.7-2016《食品安全國家標準 食品中還原糖的測定》(CN105572114)。

1.3.3 氨基酸態氮的測定[16]

氨基酸態氮的測定采用GB 5009.235—2016《食品安全國家標準 食品中氨基酸態氮的測定》。

1.3.4 單因素試驗

根據參考文獻[16-17]確定醬類食品發酵條件的大致范圍,之后進行單因素試驗,具體的單因素試驗因素水平見表1。

表1 單因素試驗條件設計Table 1 Design of single factor test conditions

當研究其中一個影響因素時,控制其他因素不變,研究其中一個變量因素對發酵型烤肉醬中還原糖和氨基酸態氮含量的影響。

1.3.5 正交試驗

在單因素試驗結果的基礎上,對3個變量因素發酵時間、發酵溫度和鹽水濃度進行三因素三水平的正交試驗,正交試驗設計見表2,正交試驗結果由模糊數學感官分析獲得。

表2 發酵型烤肉醬正交試驗設計表Table 2 Orthogonal test design of fermented barbecue sauce

1.3.6 模糊數學分析

邀請10名感官人員進行感官評價,對9份樣品的顏色、口感、形態和風味進行評分。

2 結果和討論

2.1 單因素試驗

2.1.1 不同發酵時間對發酵型烤肉醬還原糖和氨基酸態氮含量的影響

由圖1可知,隨著發酵時間的增加,烤肉醬中的還原糖和氨基酸態氮含量都呈現增加的趨勢,烤肉醬中含有豐富的蛋白酶和糖化酶,兩種酶能夠不斷地分解烤肉醬中的淀粉和蛋白質,將其分解成一些氨基酸和還原糖等小分子,當發酵時間為25 d時,烤肉醬中的還原糖含量和氨基酸態氮含量基本處于穩定狀態,此時烤肉醬中的氨基酸態氮含量為1.1%,還原糖的含量為15%。說明烤肉醬的發酵時間在0～25 d內是還原糖和氨基酸態氮主要的生成期,之后隨著發酵時間的逐漸增加,烤肉醬中的還原糖和氨基酸態氮含量變化不明顯,所以發酵時間的單因素試驗最佳條件為25 d。

圖1 不同發酵時間對發酵型烤肉醬還原糖和氨基酸態氮含量的影響Fig.1 Effects of different fermentation time on the content of reducing sugar and amino acid nitrogen in fermented barbecue sauce

2.1.2 不同發酵溫度對發酵型烤肉醬還原糖和氨基酸態氮含量的影響

發酵溫度是烤肉醬發酵的一個至關重要的因素,若發酵溫度過低,則需要大量的時間來發酵烤肉醬,從而增加時間成本;若發酵溫度過高,則會導致烤肉醬中的酶活性降低或者喪失,烤肉醬中還原糖和氨基酸態氮積累的量減少。由圖2可知,烤肉醬中的還原糖和氨基酸態氮含量呈現先升高后降低的趨勢;當發酵溫度為45 ℃時,烤肉醬中的還原糖含量為15%,氨基酸態氮含量為1.2%,還原糖和氨基酸態氮含量達到最高值;隨著發酵溫度的持續增加,烤肉醬中的還原糖和氨基酸態氮含量開始呈現下降趨勢,而氨基酸態氮含量下降的速度明顯快于還原糖含量下降的速度,說明糖化酶的耐熱性高于蛋白酶的耐熱性。此外,發酵溫度過高,也會導致烤肉醬失水嚴重,從而變硬[18-19]。在實際生產環境中,根據生產的具體情況對溫度進行調整,在該單因素試驗中,最佳發酵溫度為45 ℃。

圖2 不同發酵溫度對發酵型烤肉醬還原糖和氨基酸態氮含量的影響Fig.2 Effects of different fermentation temperatures on the content of reducing sugar and amino acid nitrogen in fermented barbecue sauce

2.1.3 不同鹽水濃度對發酵型烤肉醬還原糖和氨基酸態氮含量的影響

由圖3可知,隨著鹽水濃度不斷增加,烤肉醬中的還原糖和氨基酸態氮含量呈現先升高后降低的趨勢。當發酵型烤肉醬中的鹽水濃度低于14%時,發酵型烤肉醬中的還原糖和氨基酸態氮含量呈現逐漸增加的趨勢;當鹽水濃度為14%時,烤肉醬中的還原糖含量為15%,氨基酸態氮含量為1.2%,還原糖和氨基酸態氮含量均達到最高。隨著鹽水濃度的持續增加,烤肉醬中的還原糖和氨基酸態氮含量均呈現下降趨勢,這說明過量的鹽水濃度會影響烤肉醬中的酶活性。適量的鹽水濃度能夠提高烤肉醬中的還原糖和氨基酸態氮含量,同時也能提高烤肉醬的風味[18]。所以不同鹽水濃度對還原糖和氨基酸態氮含量影響的單因素試驗結果表明14%的鹽水濃度為最佳發酵型烤肉醬添加條件。

圖3 不同鹽水濃度對發酵型烤肉醬還原糖和氨基酸態氮含量的影響Fig.3 Effects of different brine concentrations on the content of reducing sugar and amino acid nitrogen in fermented barbecue sauce

2.2 模糊數學及感官評價結果分析

通過10名感官評價人員對發酵型烤肉醬進行感官評分,感官評分結果見表3。

表3 烤肉醬感官評分統計Table 3 Statistics of sensory scores of barbecue sauce

模糊數學矩陣如下:

通過感官評價人員對烤肉醬中的顏色、口感、形態和風味進行感官評分,根據產品的特性,給出各個特性的權重比,即顏色(30%)、口感(20%)、形態(20%)和風味(30%),權重集X=(0.3,0.2,0.2,0.3),根據比例對每組烤肉醬進行計算。

即Y1=X×R1=(0.3,0.2,0.2,0.3)×R1=(0.27,0.24,0.18,0.2)。

根據上述公式,獲得其余8組(Y2～Y9)比例集:

Y2=(0.54,0.22,0.16,0.06);

Y3=(0.54,0.28,0.1,0.06);

Y4=(0.57,0.24,0.12,0.06);

Y5=(0.54,0.28,0.1,0.06);

Y6=(0.48,0.26,0.14,0.08);

Y7=(0.48,0.3,0.1,0.08);

Y8=(0.51,0.2,0.18,0.08);

Y9=(0.54,0.18,0.14,0.12)。

設定等級優、良、中、差的評分為B(90,70,60,50),將其帶入公式T1=Y1×B,獲得模糊數學的感官評分:T1=61.9,T2=76.6,T3=77.2,T4=78.3,T5=77.2,T6=73.8,T7=74.2,T8=74.7和T9=75.6。

2.3 正交試驗優化發酵型烤肉醬加工工藝

將上面的9組試驗結果(Y1～Y9)進行正交試驗結果分析,同時對每組中的還原糖和氨基酸態氮含量進行測定,結果見表4。

表4 烤肉醬發酵工藝正交試驗表Table 4 Orthogonal test table of fermentation technology of barbecue sauce

由表4和表5可知,對發酵型烤肉醬影響最明顯的是發酵時間,之后是鹽水濃度,影響最小的是發酵溫度,3個影響因子的顯著性(見表5)均小于0.05,均具有顯著性影響,其中B(發酵溫度)的顯著性為0.004,小于0.01,對烤肉醬加工工藝的影響極顯著。從正交試驗結果分析,最佳的發酵型烤肉醬加工工藝條件為發酵時間25 d、發酵溫度40 ℃和鹽水濃度16%,此時發酵型烤肉醬的感官評分為78.3分。

表5 響應面試驗方差分析表Table 5 Variance analysis of response surface test

3 小結

發酵型醬類產品的風味品質與微生物密切相關,不同的微生物其代謝產物也存在一定程度的差異,導致發酵型烤肉醬中的揮發性成分存在差異,微生物代謝產物為酸類和醇類物質,這些物質能夠形成醬香成分,增強烤肉醬的鮮味和香味。

本研究采用單因素試驗、正交試驗和模糊數學法對發酵型烤肉醬加工工藝進行研究和優化,研究結果表明,發酵型烤肉醬的最佳加工工藝為發酵時間25 d、發酵溫度40 ℃和鹽水濃度為16%,此時發酵型烤肉醬的感官評分為78.3分。