甜面酱保温发酵过程中理化指标动态变化研究

摘要：对甜面酱保温发酵过程中的理化指标（含水量、食盐含量、还原糖含量、氨基酸态氮含量、总酸及 pH）的动态变化进行了研究。发酵过程中，食盐、总酸还原糖及氨基酸态氮含量总体呈上升趋势，成熟甜面酱中食盐含量为10.22%，总酸含量为 1.51%，还原糖含量为 31.91%，氨基酸态氮含量为 0.41%；含水量、pH 值随发酵时间的延长逐渐降低，成熟甜面酱中分别为 43.22%、4.28。
甜面酱（Sweet flour paste）又称面酱、甜酱，是以面粉或小麦为主要原料，经蒸煮后利用米曲霉等微生物制曲再经发酵酿制而成的一种半固体状的酱类调味料。甜面酱经历了的发酵加工过程，它的甜味来自发酵过程中产生的麦芽糖、葡萄糖等物质。而鲜味则主要来自蛋白质分解产生的氨基酸，食盐的加入则产生了咸味。甜面酱含有多种风味物质和营养物，不仅滋味鲜美，而且可以丰富菜肴营养，增加菜肴可食性，具有开胃助食的功效，深受消费者喜爱。
目前，甜面酱常用的两种发酵方式分别为自然发酵和保温发酵。由于自然发酵存在发酵周期长、质量不稳定等不可避免的缺点，越来越多的研究人员将研究精力集中在采用保温发酵工艺来制备甜面酱。保温发酵，即制曲完毕，成曲添加盐水后，放入室内的发酵池内，通入蒸汽，在恒温的条件下进行发酵。此发酵方式的优点是发酵周期短、受季节气候影响较小；但是发酵成品的质量，如色泽、风味等，不如自然发酵的优异。因此本实验对甜面酱保温发酵过程中理化指标的动态变化进行了研究，为缩短甜面酱发酵周期，改善产品质量提供理论参考依据。
1 材料与方法
1.1 实验样品的采集
从添加盐水的当天开始取样，记作 0d，此后每隔一段时间取样测定水分、食盐、还原糖、氨基酸态氮及总酸含量、pH 值。保温发酵周期一般为 60d，取样时间分别为 0d、5d、12d、19d、26d、33d、40d、58d。样品采集放入塑料袋中，取回后保存于 4℃冰箱备用。
1.2 工艺流程
小麦粉、水→搅拌→蒸料→冷却→接种→制曲→拌曲（添加盐水）→发酵（50～55℃水浴保温）→磨酱→检验→包装。
1.3 理化指标测定
甜面酱水分含量的测定采用 105℃恒温法；还原糖含量的测定采用费林试剂法；总酸和氨基酸态氮含量的测定采用甲醛滴定法；食盐含量的测定采用间接沉淀滴定法；pH 值的测定利用酸度计直接测量。
1.4 统计分析
对不同样品进行测定，每个样品平行 3 次，将得到的结果采用 SPSS21.0 软件进行 Duncan’s multiplerange test 法分析。
2 结果与讨论
2.1 保温发酵中水分含量变化
发酵过程中，水分含量的高低直接影响微生物的生长和代谢，影响各种酶的水解反应。
发酵起始水分含量为 51.29%，随着发酵时间的延长，水分含量逐渐降低，发酵 58d 时，水分含量降到 43.22%，降幅为 8.07%。由于保温发酵的温度基本稳定，所以发酵过程中各段时间水分蒸发损失量变化不大。所以保温发酵过程中水分含量逐渐降低，且降幅变化差别较小。
2.2 自然发酵和保温发酵中食盐含量的变化
食盐在甜面酱发酵过程中起着重要的作用。制曲完成后添加盐水开始进入发酵阶段，所以盐水的添加也是发酵开始的一个标志。
发酵初期食盐含量较低，为 7.43%。随着水分含量的逐渐降低，食盐含量逐渐升高。由于保温发酵的水分含量的动态变化趋势，使得食盐含量逐渐升高，且发酵过程中增幅变化不大，发酵 58d 时含量为10.22%，与蒲丽丽等的研究相差不大。食盐过低不能起到防腐抑菌的作用，使得酱醅中的产酸微生物大量繁殖，终造成甜面酱成品酸味过重；过高则会抑制酶活，降低原料利用率，且过高的含盐量会遮盖本身的甜味。
2.3 保温发酵中总酸含量及 pH 值的变化
造成甜面酱中酸度和 pH 值变化的原因主要有两方面，一是由于乳酸菌发酵产生乳酸、乙酸等有机酸，另一方面是由于蛋白酶水解蛋白质生成游离氨基酸。发酵酸度直接影响微生物的生长代谢及其种类，并对微生物体内的各种酶的活性有显著影响，从而对酱的质量的好坏也有很大的影响。随着发酵时间的延长，pH 值逐渐降低，总酸含量逐渐升高。0-26d，pH 和总酸含量变化幅度较大 pH 从 5.73 降到 4.80，降幅为 0.93；总酸含量由 0.29%升高到 0.94%，增幅为 0.65%。26-58d，pH 和总酸含量变化幅度较缓慢，发酵 58d 时，pH和总酸含量分别为 4.28 和 1.51%，比发酵 26d 时分别降低和增加了 0.52 和 0.57%，高于钟世荣的研究。发酵前期，由于有机酸、氨基酸含量的增加，总酸含量增幅较大。但随着发酵的进行，食盐含量逐渐升高，使得乳酸菌的生长受到一定的抑制，而乳酸的积累亦会抑制乳酸菌的生长，故发酵后期 pH 值和总酸含量的变化趋势较缓。适宜乳酸发酵的食盐浓度为 3-5％。食盐浓度过 10％时，乳酸发酵减弱，且食盐浓度高，乳酸发酵开始晚。
2.4 保温发酵中还原糖含量的变化
在甜面酱整个发酵过程中，还原糖主要是由于淀粉酶、纤维素酶等水解原料生成，一部分还原糖可以作为各种微生物生长代谢所需要的碳源，一部分作为酒精、乳酸发酵等发酵底物，还可赋予甜面酱甜味，参与色素的合成等。
0-26d，还原糖含量增加较快，从 18.74%增加到29.90%，增幅为 11.16%。26-58d，还原糖含量呈缓慢增加的趋势，发酵 58d 时还原糖含量为 31.91%，增幅仅为 2.01%，明显高于钟世荣、蒲丽丽等的研究结果。发酵初期，淀粉酶、纤维素酶、糖化酶等酶分解原料为还原糖，使得还原糖含量增加较快。随着发酵时间的延长，食盐、总酸含量逐渐升高，酶活力逐渐降低，水解原料成还原糖的能力逐渐减弱，故还原糖含量增加较慢。另外，还原糖作为酒精、乳酸发酵等发酵底物被消耗，也是引起还原糖增加缓慢的原因之一。
2.5 保温发酵中氨基酸态氮含量的变化
氨基酸是重要的风味物质，除了呈现鲜、苦、甜等味道，还可作为非酶褐变、酶褐变反应的底物之一，参与甜面酱色素的形成。氨基酸态氮主要由蛋白酶水解蛋白生成，其含量反映蛋白的水解程度。
0-26d，氨基酸态氮含量增加较快，从 0.22%增加到 0.41%，增幅为 0.19%。26-58d，氨基酸态氮含量略有下降，但降幅不大，与钟世荣的研究结果相似。发酵前期，蛋白酶活力较高，在蛋白酶的水解作用下，氨氮含量快速升高。在随后的发酵过程中，蛋白酶活力较低，水解蛋白的能力逐渐减弱，氨基酸又因脱羧、脱氨与氧化等反应，使得其含量略有下降，但基本保持稳定。
3 讨论
本实验对甜面酱保温发酵过程中理化指标的动态变化进行了研究，与自然发酵相比，保温发酵的发酵周期显著缩短，由 360d 缩短到 60d，提高了甜面酱的生产强度。
与自然发酵相比，发酵初期甜面酱水分含量较高，随着发酵的进行，水分含量逐渐降低，而后期保温发酵水分含量高于自然发酵，为 43.22%，主要是由于缩短了发酵周期所致。另外，在发酵过程中，保温发酵甜面酱水分含量降低幅度较匀，而自然发酵的则因发酵过程中气候的变化而改变，可见自然发酵甜面酱水分含量的变化受季节气候影响较大。
甜面酱中食盐含量随着发酵的进行逐渐升高，保温发酵因其水分含量的变化使得食盐含量升高幅度较，而自然发酵中食盐含量变化较不规律，但成品中两种发酵工艺制得的甜面酱的食盐含量相差不大。保温发酵过程中甜面酱的 pH 值持续降低，总酸含量持续上升。和自然发酵相比，保温发酵初期的总酸含量低于自然发酵的，但两者在后期相差不大。发酵初期还原糖含量较低，随着发酵的进行，保温发酵还原糖含量呈现逐渐升高的趋势，与自然发酵相比，发酵末期两种工艺的还原糖含量相差不大。
保温发酵和自然发酵中还原糖含量都有一个增幅较大的过程，其中保温发酵的增幅较大，可能是因为保温发酵的这段时间内分解原料生成还原糖的酶类的酶活力较自然发酵的高。保温发酵中氨基酸态氮的含量呈现先增加后略有降低的趋势，但增幅比自然发酵的低，可能是因为自然发酵的蛋白酶活力较高。两种发酵工艺的后期氨基酸可能因参与脱羧、脱氨与氧化等反应，含量稍有下降，但基本稳定且含量相差不大。
来源：惠合发酵罐厂家

发酵设备

甜面酱保温发酵过程中理化指标动态变化研究