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均勻設(shè)計(jì)優(yōu)化釀酒酵母液態(tài)發(fā)酵豆渣工藝及其風(fēng)味分析

2022-11-05 12:50秦錫雨李美丹穆佳妮廖金蘇劉振恒何臘平
中國(guó)釀造 2022年10期
關(guān)鍵詞:態(tài)氮豆渣液態(tài)

秦錫雨,李美丹,穆佳妮,廖金蘇,劉振恒,何臘平*

(1.貴州大學(xué) 貴州省農(nóng)畜產(chǎn)品貯藏與加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,貴州 貴陽(yáng) 550025;2.貴州大學(xué) 釀酒與食品工程學(xué)院,貴州 貴陽(yáng) 550025)

大豆(Glycine max(Linn.)Merr.)又稱黃豆,是世界上最重要的豆類作物[1],也是我國(guó)重要的糧食作物之一。我國(guó)已有數(shù)千年的大豆種植歷史[2],也是全球豆制品加工的主要國(guó)家之一[3]。大豆的蛋白質(zhì)含量高,常被加工成豆腐、豆花、豆油等豆制品。豆渣作為豆制品加工的副產(chǎn)物,其產(chǎn)量巨大,鮮豆渣年產(chǎn)量可達(dá)千萬(wàn)噸[4]。豆渣含有豐富的蛋白質(zhì)、膳食纖維、脂質(zhì)、礦物質(zhì)和維生素等營(yíng)養(yǎng)成分[5],其中膳食纖維可調(diào)節(jié)腸道益生菌[6],可降低炎癥的發(fā)生,并可在一定程度上預(yù)防心血管疾病、抑郁癥、癌癥等疾病的發(fā)生[7-9]。因此,豆渣具有巨大的開發(fā)潛力。然而,未處理的豆渣含有多種抗?fàn)I養(yǎng)因子,而且存在口感差、豆腥味重、難儲(chǔ)存等缺點(diǎn)[10]。豆渣的這些缺點(diǎn)阻礙了其深加工,既浪費(fèi)資源,又污染環(huán)境[11]。

目前,豆渣的加工方法主要有物理法[12]、化學(xué)法、酶法、微生物發(fā)酵法[10]。與其他幾種方法相比,微生物發(fā)酵法更加安全環(huán)保,且成本低,可以提高豆渣的可利用營(yíng)養(yǎng)成分,改善其功能特性[13],并產(chǎn)生良好的風(fēng)味,使豆渣更適合于食品加工[14]。微生物發(fā)酵法有固態(tài)發(fā)酵與液態(tài)發(fā)酵兩種方式。但是長(zhǎng)期以來(lái),固態(tài)發(fā)酵多依賴手工操作,其工藝操作繁瑣、工作量大、生產(chǎn)周期長(zhǎng)、勞動(dòng)力需求大[15],還達(dá)不到大規(guī)模工廠化生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)[16]。而液態(tài)發(fā)酵具有發(fā)酵周期短、節(jié)省原料、底物利用率高和產(chǎn)物雜質(zhì)少等優(yōu)點(diǎn),目前已經(jīng)發(fā)展成熟。與固態(tài)發(fā)酵相比,液態(tài)發(fā)酵更容易控制,且不易被污染,更適合大規(guī)模生產(chǎn)。

近年來(lái),以霉菌、酵母菌、食用菌為主的真菌以及芽孢桿菌、乳酸菌等細(xì)菌[10,17]常被用于豆渣的發(fā)酵。研究表明,酵母因其具有強(qiáng)大的代謝活性,能夠更好地改變豆渣殘留氣味。另外,釀酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)能夠增加豆渣的總酚類物質(zhì)和抗氧化活性[18-19]。目前,有關(guān)豆渣發(fā)酵的研究大多以響應(yīng)面法和正交試驗(yàn)法為主,但試驗(yàn)次數(shù)較多,而均勻設(shè)計(jì)法可對(duì)試驗(yàn)因素進(jìn)行分類和排序,能大大減少試驗(yàn)次數(shù),增加試驗(yàn)的可行性[20]。

本研究以豆渣為研究對(duì)象,利用釀酒酵母對(duì)豆渣進(jìn)行液態(tài)發(fā)酵,通過(guò)均勻設(shè)計(jì)試驗(yàn)優(yōu)化釀酒酵母液態(tài)發(fā)酵豆渣工藝,并測(cè)定發(fā)酵豆渣中的品質(zhì)指標(biāo)和揮發(fā)性風(fēng)味成分,以期為豆渣的高值化利用提供參考,也為工業(yè)化大規(guī)模發(fā)酵豆渣提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 菌種

釀酒酵母(Saccharomyces cerevisiae):分離自安琪酵母股份有限公司的釀酒酵母,保藏于本實(shí)驗(yàn)室。

1.1.2 試劑

高溫α-淀粉酶(40 000 U/g)、蛋白酶(200 000 U/g)、淀粉葡萄糖苷酶(100 000 U/g):江蘇銳陽(yáng)生物科技有限公司;三(羥甲基)氨基甲烷:北京索萊寶科技有限公司;嗎啉乙磺酸:上海易恩化學(xué)技術(shù)有限公司;鄰苯二甲酸氫鉀、甲醛、冰醋酸(均為分析純):成都金山化學(xué)試劑有限公司;硫酸鉀、五水合硫酸銅(均為分析純):國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;K2HPO4(分析純):四川金地亞美科技有限公司;MgSO4(分析純):浙江一諾生物科技有限公司;瓊脂粉(生化試劑):上海博微生物科技有限公司。

1.1.3 培養(yǎng)基

馬鈴薯葡萄糖瓊脂(potato dextrose agar,PDA)培養(yǎng)基:馬鈴薯浸粉5.0 g/L,葡萄糖20.0 g/L,氯霉素0.1 g/L,瓊脂15~20 g/L,pH自然,121 ℃高壓蒸汽滅菌15 min。馬鈴薯葡萄糖肉湯(potato dextrose broth,PDB)培養(yǎng)基中不添加瓊脂。

1.2 儀器與設(shè)備

H1750R型醫(yī)用離心機(jī):長(zhǎng)沙高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)湘儀離心機(jī)儀器有限公司;FA1204B型電子天平:上海越平科學(xué)儀器(蘇州)制造有限公司;DK-98-Ⅱ型電熱恒溫水浴鍋:天津市泰斯特儀器有限公司;LS-75LJ型立式壓力蒸汽滅菌器:江陰濱江醫(yī)療設(shè)備有限公司;HYG-A型恒溫振蕩搖床:太倉(cāng)市實(shí)驗(yàn)設(shè)備廠;SW-CJ-ID型超凈工作臺(tái):上海蘇凈實(shí)業(yè)有限公司;SHZ-82A型氣浴恒溫振蕩器:金壇市科析儀器有限公司;101-1A型電熱鼓風(fēng)干燥箱:天津天泰儀器有限公司;RO-DI型超純水凈化機(jī):濟(jì)南飛藍(lán)水處理設(shè)備有限公司;6890A/5950C型氣相色譜-質(zhì)譜(gas chromatography-mass spectrometer,GC-MS)聯(lián)用儀:美國(guó)安捷倫科技有限公司;SPX型恒溫生化培養(yǎng)箱:上??坪銓?shí)業(yè)發(fā)展有限公司;SC21CL型真空冷凍干燥機(jī):北京博醫(yī)康實(shí)驗(yàn)儀器有限公司;JM-L50型膠體磨:溫州強(qiáng)忠機(jī)械科技有限公司;PHSJ-3F型pH計(jì):上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司。

1.3 方法

1.3.1 釀酒酵母的培養(yǎng)

將釀酒酵母菌粉在超凈工作臺(tái)用無(wú)菌水溶解活化,取1 mL活化液接入裝有20 mL PDB培養(yǎng)基的三角瓶中,28 ℃、160 r/min條件下培養(yǎng)27 h。將菌液用生理鹽水按10倍梯度稀釋到10-6,將稀釋度為10-6的稀釋液涂布至PDA培養(yǎng)基上,28 ℃培養(yǎng)27 h,長(zhǎng)出單菌落后,挑取單菌落,接種于PDB培養(yǎng)基中,28 ℃、160 r/min條件下培養(yǎng)27 h,得到種子液。

1.3.2 豆渣的液態(tài)發(fā)酵工藝

稱取黃豆,用水浸泡12 h,泡好的黃豆按質(zhì)量比1∶8加入水,采用膠體磨磨成漿[21],紗布過(guò)濾之后得到含水量約為77%的濕豆渣。在濕豆渣中加入一定比例的白砂糖、K2HPO4、MgSO4,調(diào)整含水量,121 ℃條件下滅菌30 min,滅菌后置于超凈臺(tái)中冷卻至室溫,在豆渣中接種釀酒酵母菌種子液,在28 ℃、160 r/min條件下培養(yǎng)。

1.3.3 均勻設(shè)計(jì)試驗(yàn)優(yōu)化釀酒酵母液態(tài)發(fā)酵豆渣工藝

根據(jù)均勻設(shè)計(jì)的原理,在釀酒酵母液態(tài)發(fā)酵豆渣的工藝基礎(chǔ)上,優(yōu)化輔料添加量和其他參數(shù)。以接種量(A)、白砂糖添加量(B)、K2HPO4添加量(C)、MgSO4添加量(D)、含水量(E)、發(fā)酵時(shí)間(F)為考察對(duì)象,以氨基酸態(tài)氮(Y1)、可溶性膳食纖維(Y2)、感官評(píng)分(Y3)為考察指標(biāo),進(jìn)行6因素5水平的均勻設(shè)計(jì)優(yōu)化試驗(yàn),試驗(yàn)因素與水平見表1。

表1 釀酒酵母液態(tài)發(fā)酵豆渣工藝優(yōu)化均勻設(shè)計(jì)試驗(yàn)因素與水平Table 1 Factors and levels of uniform design tests for process optimization of liquid-state fermentation of soybean residue by Saccharomyces cerevisiae

1.3.4 理化指標(biāo)的測(cè)定方法

水分含量:參照GB 5009.3—2016《食品中水分的測(cè)定》[22]。

氨基酸態(tài)氮含量:參照GB 5009.235—2016《食品中氨基酸態(tài)氮的測(cè)定》中酸度計(jì)法[23]。

膳食纖維含量:參照GB 5009.88—2014《食品中膳食纖維的測(cè)定》[24]測(cè)定樣品中總膳食纖維、可溶性膳食纖維和不可溶膳食纖維。

蛋白質(zhì)含量:參照GB 5009.5—2016《食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》中的凱氏定氮法[25]。

灰分:參照GB 5009.4—2016《食品中灰分的測(cè)定》[26]。

1.3.5 感官評(píng)價(jià)

由15名專業(yè)食品科研人員組成一支感官評(píng)價(jià)小組,從發(fā)酵豆渣的色澤(5分)、顏色均勻性(5分)、粗糙度(5分)、粘性(5分)、氣味(5分)、滋味(5分)六個(gè)方面進(jìn)行評(píng)分,滿分30分,并取平均值,發(fā)酵豆渣的感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表2[27]。

表2 發(fā)酵豆渣的感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Sensory scoring standards of fermented soybean residue

1.3.6 揮發(fā)性風(fēng)味成分的分析

頂空固相微萃取:在22 mL頂空瓶中加入樣品,迅速密封頂空瓶,于60 ℃下保持30 min,之后將已老化的DVB/CAR/PDMS萃取頭插入頂空瓶中并推出萃取纖維,60 ℃下萃取60 min,完成后拔出萃取頭并插入GC進(jìn)樣口進(jìn)行解吸,時(shí)間為10 min,溫度為250 ℃。

GC條件:毛細(xì)管柱為Agilent 19091S-436 HP-5MS(250 μm×0.25 μm,60 m),載氣為高純度氦氣(He),流速為1.0 mL/min,采用不分流模式。升溫條件為50 ℃保持2 min,以3.5℃/min升溫至180℃,以10℃/min升溫至210℃,保持5min。

MS條件:電離方式為電子電離(electron ionization,EI)源,電子能量70 eV,離子源溫度230 ℃,質(zhì)量掃描范圍為20~500 amu。

定性定量方法:將未知圖譜與美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所(national institute of standards and technology,NIST)20質(zhì)譜庫(kù)和Wiley庫(kù)進(jìn)行匹配、鑒定,進(jìn)行定性分析。采用峰面積歸一化法,確定各揮發(fā)性成分的相對(duì)含量[28]。

1.3.7 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel(2016)進(jìn)行初步整理,使用SPSS 26.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,P<0.05表示差異顯著,利用Origin 2021作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 均勻設(shè)計(jì)試驗(yàn)優(yōu)化釀酒酵母液態(tài)發(fā)酵豆渣工藝

2.1.1 均勻設(shè)計(jì)試驗(yàn)結(jié)果

均勻設(shè)計(jì)試驗(yàn)優(yōu)化釀酒酵母液態(tài)發(fā)酵豆渣工藝結(jié)果與分析見表3。

表3 釀酒酵母液態(tài)發(fā)酵豆渣工藝優(yōu)化均勻設(shè)計(jì)試驗(yàn)結(jié)果與分析Table 3 Results and analysis of uniform design tests for process optimization of liquid-state fermentation of soybean residue by Saccharomyces cerevisiae

由表3可知,氨基酸態(tài)氮含量在試驗(yàn)1條件下最高,即接種量2%、白砂糖添加量0.4%、K2HPO4添加量0.10%、MgSO4添加量0.07%、含水量91.23%、發(fā)酵時(shí)間28 h??扇苄陨攀忱w維在試驗(yàn)6條件下最高,即接種量2%、白砂糖添加量0.3%、K2HPO4添加量0.09%、MgSO4添加量0.05%、含水量93.75%、發(fā)酵時(shí)間28h。感官評(píng)分在試驗(yàn)7條件下最高,即接種量2.5%、白砂糖添加量0.5%、K2HPO4添加量0.12%、MgSO4添加量0.04%、含水量95%、發(fā)酵時(shí)間24 h。

2.1.2 均勻設(shè)計(jì)試驗(yàn)結(jié)果回歸分析

(1)以氨基酸態(tài)氮含量為評(píng)價(jià)指標(biāo)的回歸分析

以氨基酸態(tài)氮含量為評(píng)價(jià)指標(biāo),對(duì)表3結(jié)果進(jìn)行回歸分析,得到豆渣發(fā)酵所得氨基酸態(tài)氮含量的回歸方程為:

對(duì)回歸方程進(jìn)行方差分析,結(jié)果見表4。由表4可知,決定系數(shù)R2=0.926,調(diào)整決定系數(shù)R2Adj=0.893,回歸模型顯著(P<0.05),說(shuō)明該回歸模型在整個(gè)回歸區(qū)域擬合度很好,該方程能很好地?cái)M合豆渣發(fā)酵過(guò)程。

表4 以氨基酸態(tài)氮含量為評(píng)價(jià)指標(biāo)的方差分析Table 4 Variance analysis with amino acid nitrogen content as the evaluation index

根據(jù)回歸方程,采用Excel 2016軟件對(duì)回歸方程求解得到釀酒酵母液態(tài)發(fā)酵豆渣的最優(yōu)工藝為:接種量2%、白砂糖添加量0.7%、K2HPO4添加量0.12%、MgSO4添加量0.07%、含水量90%、發(fā)酵時(shí)間12 h,在此條件下,得到最高氨基酸態(tài)氮含量理論值為0.179 9 g/100 g,接近于直觀分析結(jié)果。

(2)以可溶性膳食纖維為評(píng)價(jià)指標(biāo)的回歸分析

以可溶性膳食纖維為評(píng)價(jià)指標(biāo),對(duì)表3結(jié)果進(jìn)行回歸分析,得到豆渣發(fā)酵所得可溶性膳食纖維含量的回歸方程為:

對(duì)回歸方程進(jìn)行分析,結(jié)果見表5。由表5可知,決定系數(shù)R2=0.960,調(diào)整決定系數(shù)R2Adj=0.942,回歸模型顯著(P<0.05),說(shuō)明該方程能很好地?cái)M合豆渣發(fā)酵過(guò)程。

表5 以可溶性膳食纖維含量為評(píng)價(jià)指標(biāo)的方差分析Table 5 Variance analysis with soluble dietary fiber content as the evaluation index

根據(jù)回歸方程,采用Excel 2016軟件對(duì)回歸方程求解得到釀酒酵母液態(tài)發(fā)酵豆渣的最優(yōu)工藝為:接種量2%、白砂糖添加量0.3%、K2HPO4添加量0.08%、MgSO4添加量0.03%、含水量95%、發(fā)酵時(shí)間28 h。在此條件下,得到最高可溶性膳食纖維含量為6.75%,接近于直觀分析結(jié)果。

(3)以感官評(píng)分為評(píng)價(jià)指標(biāo)的回歸分析

以感官評(píng)分為評(píng)價(jià)指標(biāo),對(duì)表3結(jié)果進(jìn)行回歸分析,得到豆渣發(fā)酵所得感官評(píng)分的回歸方程為:

對(duì)回歸方程進(jìn)行方差分析,結(jié)果見表6。由表6可知,決定系數(shù)R2=0.994,調(diào)整決定系數(shù)R2Adj=0.992,回歸模型顯著(P<0.05),說(shuō)明該方程能很好地?cái)M合豆渣發(fā)酵過(guò)程。

表6 以感官評(píng)分為評(píng)價(jià)指標(biāo)的方差分析Table 6 Variance analysis with sensory scores as the evaluation index

根據(jù)回歸方程,采用Excel 2016軟件對(duì)回歸方程求解得到釀酒酵母液態(tài)發(fā)酵豆渣的最優(yōu)工藝為:接種量2%、白砂糖添加量0.7%、K2HPO4添加量0.12%、MgSO4添加量0.03%、含水量95%、發(fā)酵時(shí)間28 h。在此條件下,得到最高感官評(píng)分為28.81分,接近于直觀分析結(jié)果。

2.1.3 釀酒酵母液態(tài)發(fā)酵豆渣最優(yōu)工藝條件的確定

通過(guò)均勻設(shè)計(jì)試驗(yàn),根據(jù)不同評(píng)價(jià)指標(biāo),得到不同的最佳發(fā)酵工藝,在3個(gè)最優(yōu)發(fā)酵工藝條件下進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn),測(cè)定氨基酸態(tài)氮含量、可溶性膳食纖維含量以及感官評(píng)分,結(jié)果見表7。

表7 豆渣發(fā)酵驗(yàn)證試驗(yàn)方案Table 7 Validation test scheme of soybean residue fermentation

由表7可知,試驗(yàn)組2號(hào)的氨基酸態(tài)氮與感官評(píng)分都明顯更高(P<0.05),而可溶性膳食纖維也較高,綜合比較得出釀酒酵母液態(tài)的發(fā)酵豆渣的最優(yōu)工藝為接種量2%、白砂糖添加量0.3%、K2HPO4添加量0.08%、MgSO4添加量0.03%、含水量95%、發(fā)酵時(shí)間28 h。最優(yōu)發(fā)酵工藝所得發(fā)酵豆渣的氨基酸態(tài)氮含量、可溶性膳食纖維含量和感官評(píng)分分別為0.174 5 g/100 g、6.49 g/100 g、27.50分。

2.2 釀酒酵母發(fā)酵豆渣前后指標(biāo)的檢測(cè)結(jié)果

利用釀酒酵母發(fā)酵豆渣前后指標(biāo)的檢測(cè)結(jié)果見表8。由表8可知,在發(fā)酵過(guò)程中,豆渣的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量發(fā)生變化,發(fā)酵后,氨基酸態(tài)氮含量(0.174 5 g/100 g)增加51.08%,可能是微生物和酶共同作用的結(jié)果[29-30]。豆渣發(fā)酵后,可溶性膳食纖維含量(6.49 g/100 g)增加,而不可溶性膳食纖維含量(58.61 g/100 g)減少,分析原因可能是發(fā)酵過(guò)程中纖維素酶把豆渣中的膳食纖維微?;黾恿硕乖械目扇苄陨攀忱w維含量,改善了豆渣的食用口感,提高了其感官品質(zhì),故發(fā)酵后豆渣感官評(píng)分(27.50分)也明顯增加。

表8 豆渣發(fā)酵前后各指標(biāo)的檢測(cè)結(jié)果Table 8 Detection results of each index before and after soybean residue fermentation

2.3 豆渣揮發(fā)性風(fēng)味成分分析結(jié)果

采用GC-MS檢測(cè)豆渣中的揮發(fā)性風(fēng)味成分,釀酒酵母發(fā)酵后豆渣的揮發(fā)性風(fēng)味成分見表9,豆渣中揮發(fā)性風(fēng)味成分的種類及相對(duì)含量見圖1。

由表9和圖1可知,從未經(jīng)發(fā)酵的豆渣中共鑒定出56種揮發(fā)性風(fēng)味成分,而從發(fā)酵豆渣中共鑒定出72種揮發(fā)性風(fēng)味成分,發(fā)酵前揮發(fā)性風(fēng)味成分包括醇類(10種)、醛類(20種)、酮類(7種)、酯類(2種)、烷烯烴類(12種)、呋喃類(2種)、其他類(3種),發(fā)酵后豆渣中的揮發(fā)性風(fēng)味成分包括醇類(16種)、醛類(4種)、酮類(5種)、酯類(18種)、烷烯烴類(19種)、呋喃類(3種)和其他類(7種)。發(fā)酵后豆渣中的揮發(fā)性成分中醇類和酯類物質(zhì)的種類增加,且相對(duì)含量(63.58%、18.04%)分別為發(fā)酵前的4.89倍、13.17倍;而醛類物質(zhì)的種類減少,且相對(duì)含量?jī)H為1.15%;酮類、呋喃類相對(duì)含量(0.78%、10.19%)相較于發(fā)酵前均有所降低;烷烯烴類和其他類物質(zhì)的相對(duì)含量(4.75%、1.50%)則有所增加。正是這些揮發(fā)性化合物互相融合,讓發(fā)酵后的豆渣具有了醇酯香濃厚的獨(dú)特風(fēng)味。

圖1 豆渣發(fā)酵前后各揮發(fā)性風(fēng)味成分的種類及相對(duì)含量Fig.1 Types and relative contents of each volatile flavor components before and after soybean residue fermentation

表9 釀酒酵母發(fā)酵豆渣中揮發(fā)性風(fēng)味成分GC-MS分析結(jié)果Table 9 Results of volatile flavor components of soybean residue fermented by Saccharomyces cerevisiae analyzed by GC-MS

續(xù)表

續(xù)表

醇類是酵母菌主要的代謝產(chǎn)物,普遍呈現(xiàn)花草香味[31]。發(fā)酵后的豆渣會(huì)大量產(chǎn)生具有微甜醇香的乙醇(18.71%)、具有玫瑰花味和蜂蜜氣味的苯乙醇(13.77%)[32]、具有焦香麥芽味的異戊醇(13.10%)、具有植物清香和花香的正己醇(5.95%)[33]和具有獨(dú)特的烤可可味2-甲基-1-丁醇(3.83%)[34]。其他醇類化合物量較少,對(duì)豆渣的整體風(fēng)味影響較小。

脂肪氧化的醇和游離的脂肪酸作用可產(chǎn)生酯類[35],其主要是酵母菌代謝的副產(chǎn)物。發(fā)酵后的豆渣醇類物質(zhì)含量最多,酯類物質(zhì)含量次之。酯類主要呈現(xiàn)芳香風(fēng)味,含量較多的辛酸乙酯(6.06%)具有水果的清香,乙酸異戊酯(2.33%)具有香蕉風(fēng)味[36],乙酸己酯(1.88%)具有果香[37],正己酸乙酯(1.33%)具有蘋果皮香味,乙酸乙酯(1.15%)具有微帶果香的酒香[38],發(fā)酵后酯類相比發(fā)酵前(1.37%)含量大幅增加。

對(duì)比發(fā)現(xiàn)發(fā)酵后豆渣中的醛類物質(zhì)相較于發(fā)酵前有所減少。豆渣呈現(xiàn)的豆腥味主要是因?yàn)榇嬖诩喝?、反?2,4-癸二烯醛、反,反-2,4-壬二烯醛、癸醛等醛類揮發(fā)性化合物[39],發(fā)酵前豆渣中己醛相對(duì)含量為23.36%,反式-2,4-癸二烯醛含量為6.43%,反,反-2,4-壬二烯醛含量為0.89%,癸醛含量為0.67%,發(fā)酵后豆渣中均未檢測(cè)出以上化合物,此結(jié)果與高天宇[39]提出的微生物發(fā)酵通過(guò)削減豆腥味化合物含量改良風(fēng)味的結(jié)論一致。

發(fā)酵過(guò)程中氨基酸脫氨脫羧、醇類氧化等化學(xué)反應(yīng)會(huì)生成酮類物質(zhì),此外發(fā)酵后豆渣中還檢測(cè)出烷烯烴類、呋喃類、酚類等其他物質(zhì),主要由微生物代謝或美拉德反應(yīng)產(chǎn)生[40-41]。2-正戊基呋喃具有芝麻香味[36],一定程度上會(huì)呈現(xiàn)豆腥味,豆渣發(fā)酵前其相對(duì)含量為17.58%,發(fā)酵后其含量變?yōu)?0.19%。

3 結(jié)論

通過(guò)均勻設(shè)計(jì)試驗(yàn)優(yōu)化得到釀酒酵母液態(tài)發(fā)酵豆渣的最優(yōu)工藝為:接種量2%、白砂糖添加量0.3%、K2HPO4添加量0.08%、MgSO4添加量0.03%、含水量95%、發(fā)酵時(shí)間28 h。在此條件下,發(fā)酵后豆渣的氨基酸態(tài)氮含量、可溶性膳食纖維含量及感官評(píng)分分別為0.174 5 g/100 g、6.49 g/100 g、27.50分,分別是發(fā)酵前的1.51倍、3.57倍、1.42倍。通過(guò)頂空固相微萃取氣相色譜-質(zhì)譜法從發(fā)酵豆渣中共檢測(cè)到72種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì),包括醇類(16種)、醛類(4種)、酮類(5種)、酯類(18種)、烷烯烴類(19種)、呋喃類(3種)和其他(7種)。與未發(fā)酵豆渣相比,發(fā)酵后豆渣產(chǎn)生了大量有愉悅氣味的醇類、酯類物質(zhì),而較多具有豆腥味的醛類物質(zhì)在發(fā)酵后轉(zhuǎn)化為其他物質(zhì),使發(fā)酵豆渣醇酯香濃郁,總體呈愉悅風(fēng)味,削減了令人不快的豆腥味。本研究對(duì)于實(shí)現(xiàn)資源綜合利用,提高豆渣附加值,增加其經(jīng)濟(jì)價(jià)值有著重要意義,為豆渣的高值化、工業(yè)化生產(chǎn)提供科學(xué)的數(shù)據(jù)參考。

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