韓成秀，朱新貴, *，李學(xué)偉

（1.華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品學(xué)院，廣東 廣州 510642；2.李錦記（新會(huì)）食品有限公司，廣東 江門(mén) 529156）

醬油在我國(guó)已有兩千余年的歷史，作為一種調(diào)味品，深受廣大消費(fèi)者的喜愛(ài)。隨著飲食文化和調(diào)味品市場(chǎng)的多元化發(fā)展，各種功能性醬油也快速出現(xiàn)，人們除了在做部分菜肴（如紅燒菜類）時(shí)需要顏色深的傳統(tǒng)醬油外，在做清蒸菜肴時(shí)還需要淡而純正的淺色醬油。作為醬油的新品種，淺色醬油體現(xiàn)“增香不增色”的特點(diǎn)，更符合“現(xiàn)代醬油”[1]的理念，不僅具有豐富的營(yíng)養(yǎng)和良好的調(diào)味作用，而且能保持菜肴、肉類等食品的天然色澤。

淺色醬油的制作有發(fā)酵控制法和脫色法兩種生產(chǎn)方法。日本沿用傳統(tǒng)的發(fā)酵控制工藝方法，即從原料處理直至成品包裝，所有工序均采取防止增色的措施[2-3]，但該生產(chǎn)工藝復(fù)雜，需要低溫熟成，由于發(fā)酵不充分，造成產(chǎn)品香氣不足、穩(wěn)定性差。國(guó)內(nèi)有廠家嘗試?yán)没钚蕴繉?duì)半成品醬油進(jìn)行脫色處理[4]，但脫色效果不理想，醬油風(fēng)味物質(zhì)損失嚴(yán)重，且過(guò)濾難度大、成本高。大孔吸附樹(shù)脂利用范德華力對(duì)分子進(jìn)行吸附，具有物化穩(wěn)定性高、吸附選擇性強(qiáng)、富集效果好、再生方便等優(yōu)點(diǎn)[5-7]，是一種優(yōu)秀的有機(jī)高聚物吸附劑，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、化工、天然色素提取和食品等領(lǐng)域。而利用大孔樹(shù)脂對(duì)醬油進(jìn)行脫色鮮有報(bào)道，這種新型的制備淺色醬油的方法可以克服發(fā)酵控制法工藝繁瑣和活性炭脫色法環(huán)境污染及炭殘留的缺點(diǎn)[8]。

本試驗(yàn)通過(guò)探討大孔樹(shù)脂對(duì)醬油脫色工藝，研究脫色對(duì)醬油的主要品質(zhì)指標(biāo)如總酸（total acid，TA）和氨基酸態(tài)氮（amino acid nitrogen，AAN）等含量的影響，擬建立起新的淺色醬油制作工藝路線，為淺色醬油及其他新型調(diào)味品開(kāi)發(fā)提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

HPD100、D101、DM130、AB-8型大孔樹(shù)脂：滄州寶恩吸附材料科技有限公司；DA201-C、DA201-CⅡ型大孔樹(shù)脂：江蘇蘇青水處理集團(tuán)公司；醬油（高鹽稀態(tài)釀造醬油，未經(jīng)熱殺菌）：李錦記（新會(huì)）食品有限公司；氫氧化鈉（分析純）、鹽酸（優(yōu)純級(jí)）：廣州化學(xué)試劑廠。

1.2 儀器與設(shè)備

UV-1100紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)：上海精密科學(xué)儀器有限公司；SPH-2102CS立式雙層恒溫振蕩箱：上海世平實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；3100C電子天平：精科華瑞有限公司；標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)200目篩：浙江上虞市華豐五金儀器有限公司；794全自動(dòng)滴定儀：瑞士萬(wàn)通（中國(guó)）有限公司。

1.3 方法

1.3.1 樹(shù)脂的預(yù)處理

稱取一定量樹(shù)脂，用蒸餾水洗至無(wú)渾濁后濾去水。再依次用約2倍樹(shù)脂體積的5%鹽酸溶液和5%氫氧化鈉溶液分別浸泡6 h，蒸餾水洗樹(shù)脂至中性。最后用體積分?jǐn)?shù)95%的乙醇浸泡6 h，蒸餾水洗至無(wú)乙醇味，濾去水備用[9]。

1.3.2 樹(shù)脂的初選

稱取20 g經(jīng)過(guò)預(yù)處理的樹(shù)脂于250 mL三角瓶中，加入100 g醬油，置于恒溫振蕩箱中，調(diào)節(jié)溫度為30 ℃，搖床轉(zhuǎn)速為150 r/min，振蕩脫色3 h。脫色結(jié)束后，用200目篩過(guò)濾，收集濾液。測(cè)定不同樹(shù)脂處理醬油的脫色率和脫色后TA和AAN的含量。

1.3.3 樹(shù)脂動(dòng)力學(xué)特性測(cè)定

稱取初步篩選出經(jīng)過(guò)預(yù)處理的樹(shù)脂20 g于250 mL三角瓶中，加入100 g醬油，置于恒溫振蕩箱中，調(diào)節(jié)溫度為30 ℃，搖床轉(zhuǎn)速為150 r/min，持續(xù)振蕩脫色。每隔一定時(shí)間取樣測(cè)定樹(shù)脂對(duì)醬油脫色率。樹(shù)脂動(dòng)力學(xué)特性即被樹(shù)脂吸附物質(zhì)在溶液中濃度隨時(shí)間的變化關(guān)系[10]。在樹(shù)脂對(duì)醬油中色素進(jìn)行吸附過(guò)程中，脫色率與色素濃度成反比，據(jù)此以時(shí)間為橫坐標(biāo)、脫色率為縱坐標(biāo)繪制樹(shù)脂吸附醬油色素的動(dòng)力學(xué)特性曲線。

1.3.4 單因素試驗(yàn)

稱取一定量經(jīng)過(guò)預(yù)處理的具備最佳脫色效果樹(shù)脂于250 mL三角瓶中，加入100 g醬油，置于恒溫振蕩箱中振蕩脫色。分別考察脫色溫度、樹(shù)脂用量（樹(shù)脂質(zhì)量：醬油質(zhì)量）、搖床轉(zhuǎn)速對(duì)脫色率的影響。

1.3.5 正交試驗(yàn)及數(shù)據(jù)分析

采用L9（34）正交試驗(yàn)研究脫色溫度、脫色時(shí)間、樹(shù)脂用量和搖床轉(zhuǎn)速對(duì)醬油脫色率的影響，并采用統(tǒng)計(jì)產(chǎn)品與服務(wù)解決方案（statistical package for the social science，SPSS）統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)正交試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行方差分析。

1.3.6 淺色醬油顏色穩(wěn)定性試驗(yàn)

將按照最佳工藝條件制備的淺色醬油分為避光保存和不避光保存兩組，并每組取3等份置于4 ℃、25 ℃和35 ℃保存。每隔一個(gè)月取樣，稀釋10倍并在波長(zhǎng)530 nm處測(cè)定吸光度值，觀察顏色穩(wěn)定性。

1.3.7 分析方法

脫色率的測(cè)定：脫色率為溶液中有色物質(zhì)被大孔樹(shù)脂吸附進(jìn)而脫去部分所占比例。醬油中有色物質(zhì)濃度測(cè)定方法有多種，國(guó)內(nèi)各大醬油廠家利用醬油中有色物質(zhì)濃度與一定波長(zhǎng)處吸光度值在很大范圍內(nèi)成良好線性關(guān)系的原理，采用吸光度值法測(cè)定。而不同工藝釀造醬油有色物質(zhì)濃度測(cè)定所在波長(zhǎng)也不同。如HASHIBA H等[11-12]認(rèn)為合適的波長(zhǎng)為420 nm。本試驗(yàn)所用樣品醬油供應(yīng)廠商用于檢測(cè)所產(chǎn)醬油有色物質(zhì)濃度的統(tǒng)一波長(zhǎng)為530 nm。因此，可將試樣用蒸餾水稀釋10倍后在波長(zhǎng)530 nm處測(cè)吸光度值，按下式計(jì)算脫色率。

式中：A0為未經(jīng)脫色的醬油稀釋10倍后在波長(zhǎng)530 nm處的吸光度值；A為脫色后的淺色醬油稀釋10倍后在波長(zhǎng)530 nm處的吸光度值。

TA和AAN含量的測(cè)定：參考GB/T 18186—2000《釀造醬油》中規(guī)定進(jìn)行測(cè)定。

2 結(jié)果與討論

2.1 大孔樹(shù)脂的初選

6種不同型號(hào)樹(shù)脂的主要理化性質(zhì)及對(duì)醬油脫色效果見(jiàn)表1、表2。由表1可知，DA201-CⅡ和DA201-C兩種樹(shù)脂在相同條件下脫色性能最好。由表2可知，DA201-CⅡ、DA201-C樹(shù)脂具有較大的比表面積和非極性吸附性質(zhì)，與醬油中分子較大的非極性色素成分相適應(yīng)[13-14]，因此對(duì)醬油有著高效的脫色能力。

表1 6種不同型號(hào)樹(shù)脂對(duì)醬油的脫色效果Table 1 Effect of 6 kinds of macroporous adsorption resins on soy sauce decoloration

不同特性的樹(shù)脂對(duì)醬油中色素成分具有不同的吸附能力，對(duì)氨基酸和其他酸性物質(zhì)（醋酸、乳酸等）的吸附能力也有明顯差異。經(jīng)過(guò)脫色處理，造成醬油TA含量變化最小的是DA201-C Ⅱ型樹(shù)脂，AAN 含量變化最小的是DA201-C型樹(shù)脂。綜合考慮，既要有相當(dāng)?shù)拿撋剩忠骖橳A和AAN損失最小，宜選取DA201-CⅡ和DA201-C型樹(shù)脂作進(jìn)一步篩選。

表2 6種不同型號(hào)樹(shù)脂的主要理化性質(zhì)Table 2 Physicochemical property of the 6 kinds of macroporous adsorption resins

2.2 DA201-CⅡ和DA201-C型樹(shù)脂動(dòng)力學(xué)特性

僅用脫色率來(lái)評(píng)價(jià)一種樹(shù)脂的脫色能力并不客觀，一些樹(shù)脂可能具有較大的吸附量，但吸附速率低，達(dá)到吸附平衡的時(shí)間很長(zhǎng)。因此，對(duì)DA201-CⅡ和DA201-C兩種型號(hào)樹(shù)脂作動(dòng)力學(xué)特性試驗(yàn)，比較脫色速率，以進(jìn)一步篩選[15]，結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 DA201-CⅡ和DA201-C型樹(shù)脂動(dòng)力學(xué)特性Fig.1 Kinetic characteristics of DA201-CⅡtype MAR and DA201-C type MAR

由圖1可見(jiàn)，兩種樹(shù)脂的動(dòng)力學(xué)曲線相似，均屬于快速平衡型[16]。在吸附初始階段，脫色率快速上升，1.0 h之后，脫色率上升變緩。DA201-CⅡ型樹(shù)脂吸附平衡時(shí)間出現(xiàn)在1.5～2.0 h，DA201-C型樹(shù)脂吸附平衡時(shí)間出現(xiàn)在3.0 h后。從脫色速率角度分析，DA201-CⅡ型樹(shù)脂更有優(yōu)勢(shì)，故選擇DA201-CⅡ型樹(shù)脂作為對(duì)醬油的最佳脫色樹(shù)脂，并選取3個(gè)較優(yōu)的脫色時(shí)間水平1.5 h、2.0 h和2.5 h作進(jìn)一步正交試驗(yàn)。

2.3 樹(shù)脂用量對(duì)脫色率的影響

在脫色過(guò)程中，若樹(shù)脂用量過(guò)少，醬油中色素未被完全吸附，樹(shù)脂即達(dá)到飽和平衡；若用量過(guò)多，會(huì)造成樹(shù)脂的浪費(fèi)。DA201-CⅡ型樹(shù)脂用量對(duì)醬油脫色率的影響見(jiàn)圖2，隨著樹(shù)脂用量的增加，脫色率升高。當(dāng)樹(shù)脂用量增加至20 g/100 g醬油時(shí)，再繼續(xù)增加樹(shù)脂用量，脫色率幾乎不再變化。綜合考慮本試驗(yàn)結(jié)果，選取3個(gè)較優(yōu)的樹(shù)脂用量水平15 g/100 g醬油、20 g/100 g醬油和25 g/100 g醬油作進(jìn)一步正交試驗(yàn)。

圖2 DA201-CII型樹(shù)脂用量對(duì)脫色率的影響Fig.2 Effect of DA201-CII type MAR dosage on decoloration ratio

2.4 脫色溫度對(duì)脫色率的影響

圖3 DA201-CⅡ型樹(shù)脂脫色溫度對(duì)脫色率的影響Fig.3 Effect of temperature of DA201-CⅡtype MAR on decoloration ratio

由圖3可見(jiàn)，在30 ℃和40 ℃時(shí)有較好的脫色效果，在20 ℃時(shí)延長(zhǎng)脫色時(shí)間也會(huì)有較好的脫色效果，因?yàn)殡S著溫度的升高，色素分子的擴(kuò)散速率加快，有利于樹(shù)脂對(duì)色素的吸附；溫度＞50 ℃脫色不穩(wěn)定，前期脫色效果較好，后期出現(xiàn)脫色率下降現(xiàn)象，這是由于該吸附是一個(gè)放熱過(guò)程，溫度過(guò)高，色素的解吸速率也加快，當(dāng)色素解吸速率＞樹(shù)脂對(duì)色素的吸附速率，會(huì)導(dǎo)致色素吸附量下降，脫色率降低[17]。綜合考慮，選取3個(gè)較優(yōu)的脫色溫度水平20 ℃、30 ℃和40 ℃作進(jìn)一步正交試驗(yàn)。

2.5 搖床轉(zhuǎn)速對(duì)脫色率的影響

圖4 搖床轉(zhuǎn)速對(duì)脫色率的影響Fig.4 Effect of rotation speed on decoloration ratio

大孔樹(shù)脂分散在醬油中，合適的搖床轉(zhuǎn)速能讓顆粒狀樹(shù)脂和醬油中色素分子分散性提高，增大吸附點(diǎn)與色素的接觸幾率，有利于色素向樹(shù)脂內(nèi)表面擴(kuò)散，從而提高脫色率。但若搖床轉(zhuǎn)速過(guò)高，不僅耗費(fèi)過(guò)多電能，而且會(huì)造成樹(shù)脂的破碎，不利于其重復(fù)利用[18]。由圖4可知，搖床轉(zhuǎn)速為150 r/min時(shí)，脫色率達(dá)到最大值；當(dāng)轉(zhuǎn)速＞200 r/min，脫色率不再增加。故選擇3個(gè)較優(yōu)的搖床轉(zhuǎn)速水平100 r/min、150 r/min和200 r/min作進(jìn)一步正交試驗(yàn)。

2.6 醬油脫色正交試驗(yàn)

影響脫色率的因素有樹(shù)脂用量、脫色溫度、脫色時(shí)間、搖床轉(zhuǎn)速。選取DA201-CⅡ型樹(shù)脂對(duì)醬油進(jìn)行脫色，對(duì)4個(gè)因素進(jìn)行L9（34）正交試驗(yàn)，優(yōu)化脫色工藝，試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素水平見(jiàn)表3。以脫色率作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，DA201-CⅡ型樹(shù)脂對(duì)醬油進(jìn)行脫色的正交試驗(yàn)結(jié)果及方差分析見(jiàn)表4、表5。

表3 DA201-CⅡ型樹(shù)脂對(duì)醬油脫色正交試驗(yàn)因素與水平Table 3 Factors and levels of orthogonal test for decoloration optimization of DA201-CⅡtype MAR

表4 DA201-CⅡ型樹(shù)脂脫色率正交試驗(yàn)結(jié)果與分析Table 4 Results and analysis of orthogonal test for decoloration rate optimization of DA201-CⅡtype MAR

由表4平均方差值比較得知，在4因素的試驗(yàn)水平范圍內(nèi)，因素作用的主次順序?yàn)闃?shù)脂用量＞脫色時(shí)間＞搖床轉(zhuǎn)速＞脫色溫度。脫色工藝最優(yōu)組合為樹(shù)脂用量25 g/100 g醬油、脫色時(shí)間2.5 h、搖床轉(zhuǎn)速200 r/min、脫色溫度30 ℃。由表5可知，脫色溫度、脫色時(shí)間、樹(shù)脂用量和搖床轉(zhuǎn)速顯著性檢驗(yàn)的P值均＜0.01，即差異存在非隨機(jī)造成，可知4個(gè)因素的作用均高度顯著。

表5 正交試驗(yàn)結(jié)果方差分析Table 5 Variance analysis of orthogonal test results

2.7 驗(yàn)證試驗(yàn)

由于最優(yōu)組合不在正交表中，故需做一組該工藝條件下的驗(yàn)證試驗(yàn)，即在樹(shù)脂用量25 g∶100 g、脫色時(shí)間2.5 h、搖床轉(zhuǎn)速200 r/min、脫色溫度30 ℃條件下，測(cè)得脫色率為86.39%。

2.8 淺色醬油的穩(wěn)定性

利用DA201-CⅡ型樹(shù)脂對(duì)醬油進(jìn)行脫色，所得淺色醬油呈淡黃色，透明清亮，因含有一定量的還原糖和氨基酸，在保存過(guò)程中會(huì)發(fā)生美拉德反應(yīng)，產(chǎn)生新的色素物質(zhì)。

圖5 避光(A)和不避光(B)保存下淺色醬油吸光度值變化Fig.5 Variation of absorbance value of light color soy sauce preserved in dark place (A) and not in dark place (B)

從圖5可以看出，淺色醬油保存過(guò)程中顏色變化主要發(fā)生在第1個(gè)月，2個(gè)月后顏色趨于穩(wěn)定；溫度對(duì)淺色醬油顏色具有顯著影響，而光照對(duì)醬油顏色影響不大。這是由于在美拉德反應(yīng)過(guò)程中，溫度是影響反應(yīng)速率和平衡的主要原因。在4 ℃條件下保存3個(gè)月，醬油顏色變化不明顯。因此，低溫保存能較好地抑制淺色醬油顏色返深。

3 結(jié)論

比較不同類型的大孔吸附樹(shù)脂對(duì)醬油的脫色率及主要理化指標(biāo)的影響，得出DA201-CⅡ型樹(shù)脂對(duì)醬油脫色率最高，且對(duì)TA和AAN影響最小。通過(guò)正交試驗(yàn)，確定DA201-CⅡ型樹(shù)脂對(duì)醬油的最佳脫色工藝為脫色時(shí)間2.5 h，樹(shù)脂用量25 g/100 g醬油，搖床轉(zhuǎn)速200 r/min，脫色溫度30 ℃，脫色率可達(dá)到86.39%。因此，利用大孔樹(shù)脂對(duì)醬油脫色進(jìn)而制備淺色醬油是可行的，且有著值得重視的應(yīng)用前景。

淺色醬油穩(wěn)定性試驗(yàn)表明，溫度對(duì)淺色醬油顏色具有顯著影響，而光照對(duì)顏色影響不大。常溫（25 ℃）條件下貯存1個(gè)月，淺色醬油顏色即明顯變深；低溫（4 ℃）條件下貯存3個(gè)月，顏色變化不顯著。因此，利用大孔樹(shù)脂對(duì)醬油脫色制得的淺色醬油宜低溫存放。

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