霉豆渣混合发酵工艺优化及质构变化

霉豆渣混合发酵工艺优化及质构变化

豆渣是处理豆腐、豆腐皮、竹腐、豆奶等大型豆制品的主要副产品。它具有丰富的营养成分、大量的纤维、蛋白质和养分，以及蛋白质的氨基酸含量与fao的显著水平相似。这是一个非常有价值的食品资源。目前国内大豆食品行业每年约生产2000万t湿豆渣,而只有少部分被加工利用,或作为动物饲料,大部分则由于处理不及时致使腐败而丧失其使用价值,资源浪费极大。霉豆渣是湖北、河南和广东客家等地区民间自然发酵食品,深受人们喜爱。但是传统自然发酵方法发酵周期长,发酵过程需要较低的温度(一般18~20℃),因而妨碍了其广泛应用。本实验模拟传统发酵工艺,利用分离出的雅致放射毛霉和运动发酵单胞菌混合发酵豆渣,以期提高其发酵温度,缩短发酵周期,从而为豆渣的利用提供新的途径。1材料和方法1.1运动发酵单胞菌豆渣购于广州某农贸市场。雅致放射毛霉(Actinomucorelegans)和运动发酵单胞菌(Zymomonasmobilis)由华南理工大学轻工与食品学院食品微生物实验室分离、保存。1.2仪器和检测方法HG303-3型电热恒温培养箱南京实验仪器厂;PHS-25型酸度计上海精密科学仪器有限公司;JB-3型定时恒温磁力搅拌器上海智光仪器仪表公司;HYAYE型凯氏定氮仪上海纤检仪器有限公司;TAXT2i/25型质构仪英国SMS公司;DHG-9070A(101-1AS)型电热鼓风干燥箱上海索谱仪器有限公司。1.3方法1.3.1霉豆渣发酵过程1.3.2发酵温度的确定参考周彦良的方法,豆渣蒸煮20min后,摊晾至约40℃时在100g蒸好的豆渣中接入106CFU/mL雅致放射毛霉孢子悬液1.0mL,或107CFU/mL运动发酵单胞菌悬液0.2mL,搅拌均匀后取30g豆渣均匀放入直径90mm的培养皿内压至7mm厚,置于培养箱中发酵,温度设定在28℃,发酵3d。混合发酵则同时接入雅致放射毛霉和运动发酵单胞菌。1.3.3豆渣静态发酵条件的确定参考许喜林等所做的霉豆渣发酵条件的单因素试验,固定运动发酵单胞菌的接种量(100g豆渣中接入107CFU/mL的菌悬液0.2mL),以豆渣蒸煮时间、雅致放射毛霉接种量、培养温度及培养时间为因素,以氨基态氮含量和产品感官评价得分为指标,采用L9(34)正交表按表1因素水平进行正交试验,确定豆渣固态发酵的最优条件。1.3.4霉豆渣的感官质量评价感官评定由10人进行,按表2标准对霉豆渣的外观、气味和质地三方面进行评分。1.3.5豆渣的质构测定根据正交试验所得的最优发酵条件制作霉豆渣,测定发酵期间各指标的变化。粗蛋白含量的测定:按GB/T5009.5—2003《食品中蛋白质的测定》采用凯式定氮仪测定;氨基态氮含量的测定:按ZBX66038—87《氨基态氮测定法》测定。pH值的测定:取豆渣5g,加入45mL蒸馏水,搅拌均匀,用pH计直接读取pH值。质构的测定:在参照Kronenberg等方法的基础上,结合干酪、腐乳的质构分析方法,采用质构仪TPA模式进行质构分析。具体的测试参数为:测试模式:TPAmode;预压缩速度:2.0mm/s;测试速度:1.0mm/s;压缩后速度:2.0mm/s;下压距离百分比:60%;再次压缩时间间隔:5.00s;探头型号:SMSP/2。2结果与分析2.1发酵过程中的氨味和运动发酵单胞菌的使用表3结果表明,运动发酵单胞菌单独发酵的豆渣与自然发酵霉豆渣产品相差甚远,雅致放射毛霉单独发酵的产品接近自然发酵产品的质地和口感,但发酵至第3天氨味仍较为浓烈,氨味太浓则产品气味欠佳。混合发酵产品的氨味消散速度明显较快,至第3天已经基本没有氨味。另外,运动发酵单胞菌加入后使产品的质地更为松软,切开可见较为明显的微小气孔,更为接近自然发酵产品的质地和口感。运动发酵单胞菌很少用于食品发酵研究,仅在面包和酒精的生产中替代酵母菌进行过较详细的研究。该菌在自然发酵的霉豆渣中本来就大量存在,并不耐热,且霉豆渣需煮熟后食用,故食用安全。2.2运动发酵单胞菌悬液的制备从表4可以看出,以氨基态氮含量为指标的各因素水平的最佳组合为A3B1C2D2;以感官评分为指标的各因素水平的最佳组合为A2B2C2D3。综合考虑能耗等因素,选取适宜条件为A2B2C2D2。即豆渣蒸煮时间为15min,在100g已蒸煮豆渣中接入105CFU/mL的雅致放射毛霉孢子悬液1.0mL及107CFU/mL的运动发酵单胞菌悬液0.2mL,28℃培养3d。此条件下的验证实验所得产品的氨基态氮含量为6.835mg/g,感官评分达到29分。2.3混合真菌和蘑菇的物理和化学性质指标在蘑菇的发酵过程中的变化2.3.1蛋白质的氨基酸态氮从图1可以看出,发酵过程中霉豆渣的pH值先从5.12上升至8.40后缓慢下降至8.09。氨基态氮含量则先迅速上升后缓慢下降,第3天可达6.835mg/g。豆制品中的氨基态氮主要来源于蛋白质的分解。腐乳制品中氨基态氮含量一般达20mg/g,此霉豆渣与之相比差距较大,但与李润生所报道霉豆渣中氨基态氮含量为5.90~13.7mg/g,李幼筠等所报道毛霉型豆豉中氨基态氮含量为7.09~10.4mg/g较为接近。运动发酵单胞菌能利用铵离子作为氮源。发酵过程中,蛋白质降解产生氨味,运动发酵单胞菌消耗铵离子使氨味逐渐消失,同时使pH值有所下降,因此混合发酵中氨味经历从无到有再到消失的过程,而雅致放射毛霉纯种发酵时则氨味持久不能消散。2.3.2通过添加菌种的发酵从图2可知,混合发酵过程中霉豆渣粗蛋白含量持续下降。这是由于通过混合菌种的发酵作用把豆渣中的蛋白质降解,增加了产品中游离氨基酸的含量,有利于营养成分的消化吸收,进一步提高了豆渣的营养价值。2.3.3提高霉豆渣的机械性能随着发酵的进行,霉菌菌丝迅速在豆渣表面生长并逐渐深入物料内部,豆渣微粒之间通过菌丝牵连以及蛋白酶解产生凝胶。由表5可见,运动发酵单胞菌产生的黏性物质黏连起来,致使硬度逐渐增大,到第3天达最大值。弹性和咀嚼性也在第3天达最大值。硬度、弹性和咀嚼性的提高赋予霉豆渣良好的机械性能,有利于其进一步的加工。此外,回复性值的变化总体上是增加的,但过程中数值上下有所波动。回复性是第一次压缩循环过程中返回时样品所释放的弹性能与压缩时探头的耗能之比。尽管霉豆渣在第3天回复性略有下降,但其弹性却在增加,一定程度弥补了回复性下降所带来的负面影响。3自然发酵和复合发酵的比较通过正交试验确定了霉豆渣混合发酵的适宜条件,结果表明纯菌种混合发酵生产霉豆渣是可行的。与霉豆渣传统自然发酵相比,有以下特点:1)纯菌种混合发酵避免了其他非目标微生物的污染,提高了发酵成功率以及增强了食用安全性