江 鵬，肖龍泉，陳雪玲，蘭小艷，蔣宇海

（1.宜賓職業(yè)技術學院 五糧液技術與食品工程學院，四川 宜賓 644003；2.西南科技大學 生命科學與工程學院，四川 綿陽 621010；3.成都大學 食品與生物工程學院，四川 成都 610106）

豆醬，又名黃豆醬或大醬，距今已經有數(shù)千年的生產歷史，是人們日常生活中應用最為廣泛的調味品之一[1]。傳統(tǒng)豆醬是由霉菌[2]、酵母菌[3]和乳酸菌[4]等多種微生物共同參與發(fā)酵制成的。傳統(tǒng)豆醬的生產大多采用自然高鹽發(fā)酵工藝，食鹽的添加量對其風味形成具有決定性作用[5]，降低食鹽添加量不僅影響豆醬的風味，還會增加豆醬受雜菌污染的風險[6]。在傳統(tǒng)豆醬發(fā)酵過程中為了抑制雜菌生長，其食鹽添加量大多在11%～14%[7]。消費者長期食用高鹽豆醬有害身體健康，在“健康中國”的背景下[8]，低鹽膳食已成為大多數(shù)人健康飲食的理念[9]。因此，研究低鹽豆醬具有實現(xiàn)健康飲食和豐富豆醬品種的現(xiàn)實意義。

苦蕎麥（Fagopyrum tataricum）俗稱苦蕎，又名韃靼蕎麥[10]，是一種一年生草本雙子葉植物，起源于我國西南部，生長范圍遍布亞洲、歐洲和北美洲[9]?？嗍w不僅營養(yǎng)豐富，還含有蘆丁、檞皮素等黃酮類物質，是一種藥食同源食物[10-11]，其已廣泛用于具有獨特風味和健康功能的食品的加工和生產[12]。目前苦蕎開發(fā)多用于茶、醋、面條、飲料、苦蕎酒、餅干等產品的生產[12-13]，而有關將苦蕎作為原料生產蕎麥豆醬工藝的報道較少。

本研究將具有保健功能的蕎麥加入到豆醬生產中開發(fā)低鹽蕎麥豆醬[14]。擬采用模糊數(shù)學感官綜合評價法，在單因素試驗基礎上，以蕎麥豆醬的綜合感官評分為響應值，通過響應面優(yōu)化試驗確定蕎麥豆醬的最佳制作工藝條件，以期為低鹽蕎麥豆醬的開發(fā)和生產提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

黃豆（非轉基因）、苦蕎麥、食鹽（無碘）：市售；氫氧化鈉（分析純）、體積分數(shù)95%乙醇（分析純）、鄰苯二甲酸氫鉀（分析純）：成都市科隆化學品有限公司；米曲霉（Aspergillus oryzae）3.042、黑曲霉（Aspergillus niger）3.350：山東沂源康源生物科技有限公司；其他試劑均為國產分析純。

1.2 儀器與設備

SPX-80-11生化培養(yǎng)箱：上海瑯稈實驗設備有限公司；S-100型中藥材高速粉碎機：上海市閔行區(qū)艦艇工貿有限公司；FA2004型電子天平：上海佑科儀器儀表有限公司；HH-2型恒溫水浴鍋：上海力辰西儀器有限公司；101-4型恒溫鼓風干燥箱：上?，槴\實驗設備有限公司；HZ85-2型磁力攪拌器：北京中興偉業(yè)儀器有限公司；SW-CJ-1FD標準型凈化工作臺：蘇州凈化設備有限公司；THZ-98AB恒溫振蕩器：上海一恒科學儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 蕎麥豆醬制作工藝流程

操作要點：

黃豆處理：選取顆粒飽滿的黃豆，3倍體積的清水浸泡12 h[15]，洗凈后隔水蒸煮約1 h，要求手搓成粉無生心即可[16]，攤冷，備用。

苦蕎麥處理：將苦蕎麥脫殼除雜后裝入干凈的布袋中清洗、晾干，再用小火將晾干后的蕎麥炒成黃褐色，粉碎，備用。

制曲：將原料（苦蕎麥粉添加量20%）與菌種（米曲霉∶黑曲霉=1∶1）按10 000∶5混勻后，置于恒溫培養(yǎng)箱中，24 h之內控溫35 ℃培養(yǎng)，24～72 h內控溫30 ℃培養(yǎng)，期間每隔12 h翻曲1次[17]。

發(fā)酵：將醬醅和鹽水按質量比1∶1混勻后（低鹽質量分數(shù)為2%，高鹽質量分數(shù)為14%），裝瓶密封控溫發(fā)酵，即可得蕎麥豆醬成品[18]。

1.3.2 低鹽蕎麥豆醬發(fā)酵工藝優(yōu)化單因素試驗

為確定響應曲面優(yōu)化法試驗的各因素與水平，選取發(fā)酵時間、發(fā)酵溫度、苦蕎麥粉添加量、食鹽添加量（混料后醬醅的含鹽量）4個因素分別進行單因素試驗[19-22]，依次考察發(fā)酵時間（40 d、45 d、50 d、55 d、60 d、65 d、70 d）、苦蕎麥粉添加量（10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%）、發(fā)酵溫度（25 ℃、30 ℃、35 ℃、40 ℃、45 ℃、50 ℃）、食鹽添加量（2%、4%、6%、8%、10%、12%、14%）對低鹽蕎麥豆醬氨基酸態(tài)氮含量及感官評分的影響。

1.3.3 低鹽蕎麥豆醬發(fā)酵工藝優(yōu)化響應面試驗

在單因素試驗的基礎上，采用Design-Expert 8.0.6軟件，根據(jù)Box-Behnken試驗設計原理，以低鹽蕎麥豆醬的感官評分（Y）為響應值，選取發(fā)酵時間（A）、苦蕎麥粉添加量（B）、發(fā)酵溫度（C）和食鹽添加量（D）為自變量進行響應面試驗，試驗設計因素與水平見表1。

表1 Box-Behnken試驗設計因素與水平Table 1 Factors and levels of Box-Behnken experimental design

1.3.4 低鹽蕎麥豆醬的感官評定

參照蒲靜等[17，23]的方法并稍作修改，感官評價員由10位身心健康，且學習過食品感官評定知識的學生組成，男女各5名；從色澤、香氣、滋味、組織形態(tài)4個方面對低鹽蕎麥豆醬樣品的感官質量進行評定，具體評定標準見表2。

表2 低鹽蕎麥豆醬的感官評分標準Table 2 Sensory evaluation standards of low-salt buckwheat bean paste

1.3.5 模糊綜合評判模型的建立

設定蕎麥豆醬感官質量指標集U、評語集V、權重向量集A。感官評分集U={u1，u2，u3，u4}，u1、u2、u3、u4分別表示色澤、香氣、口味、組織形態(tài)。感官質量評語集V={v1，v2，v3，v4}，v1、v2、v3、v4分別對應優(yōu)（90分）、良（80分）、中（70分）、差（60分）。權重向量集A={a1，a2，a3，a4}，根據(jù)歸一化原則，a1+a2+a3+a4=1。采用強制決定法[24]確定了低鹽蕎麥豆醬產品的權重集合A={a1，a2，a3，a4}=（0.31，0.24，0.19，0.26）。評價體系的建立：模糊關系綜合評價結果為Li=A×Ri[25]，其中A表示權重集，Ri表示轉換矩陣，綜合評價感官評分Si=Li×V[26]。

1.3.6 分析檢測

參照相關文獻對低鹽蕎麥豆醬的氨基酸態(tài)氮含量[27]、水分含量[6]及微生物指標[17]進行檢測。

1.3.7 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2019和Design-Expert 8.0.6進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計和響應面分析；采用OriginPro 2021軟件制圖。

2 結果與分析

2.1 低鹽蕎麥豆醬制作工藝條件優(yōu)化單因素試驗

2.1.1 發(fā)酵時間對低鹽蕎麥豆醬品質的影響

由圖1可知，低鹽蕎麥豆醬中的氨基酸態(tài)氮含量隨著發(fā)酵時間的延長逐漸增加，當發(fā)酵70 d時達到最大，為（0.59±0.05）g/100 g，分析原因可能是發(fā)酵前期醬醅中蛋白質豐富，且微生物代謝活躍，使得豆醬中的氨基酸態(tài)氮含量快速增加[17，28-29]。當發(fā)酵時間為40～55 d時，低鹽蕎麥豆醬感官評分隨著發(fā)酵時間的延長而升高，當發(fā)酵55 d時，低鹽蕎麥豆醬的感官評分達到最大，為（81.35±0.41）分；當發(fā)酵55 d后，隨著發(fā)酵時間的增加，氨基酸態(tài)氮含量變化較慢，且低鹽蕎麥豆醬的感官評分變化較小，因此，確定低鹽蕎麥豆醬的最佳發(fā)酵時間為55 d。

圖1 發(fā)酵時間對低鹽蕎麥豆醬感官評分及氨基酸態(tài)氮含量的影響Fig.1 Effect of fermentation time on sensory score and amino acid nitrogen content of low-salt buckwheat bean paste

2.1.2 苦蕎麥粉添加量對低鹽蕎麥豆醬品質的影響

由圖2可知，苦蕎麥粉的添加量對低鹽蕎麥豆醬的感官評分和氨基酸態(tài)氮含量有較大的影響，隨著苦蕎麥粉添加量的增加，氨基酸態(tài)氮含量和感官評分均呈先升高后下降的趨勢。當苦蕎麥粉添加量為30%時，低鹽蕎麥豆醬的氨基酸態(tài)氮含量及感官評分均最高，分別為（0.58±0.03）g/100 g和（82.33±1.13）分。分析原因可能是少量的苦蕎麥不僅可以增添豆醬的營養(yǎng)，還可以增加豆醬的品質，但由于苦蕎自身的澀口感會影響蕎麥豆醬的品質，過量的苦蕎反而會降低蕎麥豆醬的感官評分[33]。因此，確定苦蕎麥粉的最佳添加量為30%。

圖2 苦蕎麥粉添加量對低鹽蕎麥豆醬感官評分及氨基酸態(tài)氮含量的影響Fig.2 Effects of tartary buckwheat flour addition on sensory score and amino acid nitrogen content of low-salt buckwheat bean paste

2.1.3 發(fā)酵溫度對低蕎麥豆醬品質的影響

由圖3可知，隨著發(fā)酵溫度的升高，氨基酸態(tài)氮含量和感官評分均呈先升高后下降的趨勢。當發(fā)酵溫度為35 ℃時，低鹽蕎麥豆醬的氨基酸態(tài)氮含量及感官評分均最高，分別為（0.57±0.05）g/100 g、（81.35±0.73）分，分析原因可能是由于溫度影響功能微生物的生長及相關酶活力，導致發(fā)酵異常，進而影響豆醬的感官評分及氨基酸態(tài)氮含量[17]。因此，確定低鹽蕎麥豆醬的最佳發(fā)酵溫度為35 ℃。

圖3 發(fā)酵溫度對低鹽蕎麥豆醬感官評分及氨基酸態(tài)氮含量的影響Fig.3 Effect of fermentation temperature on sensory score and amino acid nitrogen content of low-salt buckwheat bean paste

2.1.4 食鹽添加量對低鹽蕎麥豆醬品質的影響

由圖4可知，當食鹽添加量在2%～10%時，低鹽蕎麥豆醬的感官評分及氨基酸態(tài)氮含量均隨食鹽添加量的增加而增加；當食鹽添加量為10%時，低鹽蕎麥豆醬的感官評分及氨基酸態(tài)氮含量均達到最高，分別為（82.33±2.12）分、（0.51±0.03）g/100 g；當食鹽添加量＞10%之后，低鹽蕎麥豆醬的感官評分及氨基酸態(tài)氮含量隨食鹽添加量的增加而下降。分析原因可能是鹽濃度過低時，產酸菌活力強，產酸過多；鹽濃度過高也會抑制微生物和蛋白酶的活力，從而影響豆醬的品質[29-30]。當食鹽添加量為8%時，低鹽蕎麥豆醬的感官評分及氨基酸態(tài)氮含量分別為（81.42±1.12）分和（0.48±0.02）g/100 g，與10%食鹽添加量的結果相差不大；結合當下低鹽低糖潮流[31]，確定最佳食鹽添加量為8%。

圖4 食鹽添加量對低鹽蕎麥豆醬感官評分及氨基酸態(tài)氮含量的影響Fig.4 Effect of salt addition on sensory score and amino acid nitrogen content of low-salt buckwheat bean paste

2.2 模糊數(shù)學感官評定

對低鹽蕎麥豆醬的感官評價投票結果進行統(tǒng)計，結果見表3。

表3 低鹽蕎麥豆醬的感官評定投票結果Table 3 Sensory evaluation voting results of low-salt buckwheat bean paste

（1）構建模糊轉換矩陣R

根據(jù)表3，將每個樣品的各自影響因素的票數(shù)除以總參與評價人數(shù)（10）即得模糊轉換矩陣。以第1組低鹽蕎麥豆醬樣品為例，其感官評定結果如下：

同理可得R2～R29。

（2）計算綜合隸屬度L

綜合隸屬度L=A×Ri。綜合評分結果向量L1=A×R1=（0.359，0.445，0.196，0），同理可得L2～L29。

（3）計算綜合感官評分S

感官評分Si=Li×V

S1=L1×V=0.359×90+0.445×80+0.196×70+0×60=81.63，同理可得S2～S29。

2.3 低鹽蕎麥豆醬制作工藝條件優(yōu)化響應面試驗

2.3.1 響應面試驗結果及分析

Box-Behnken試驗設計及結果見表4，回歸模型方差分析結果見表5。

表4 Box-Behnken試驗設計及結果Table 4 Design and results of Box-Behnken experiments

采用Design-Expert 8.0.6對表4的試驗數(shù)據(jù)進行多元線性回歸擬合，得到低鹽蕎麥豆醬的感官評分（Y）對發(fā)酵時間（A）、蕎麥粉添加量（B）、發(fā)酵溫度（C）、食鹽添加量（D）的二次多項回歸模型：Y=87.86+0.69A+0.4B+2.61C-0.78D-0.24AB+2.15AC+1.64AD-0.2BC-1.1BD+0.13CD-1.24A2-2.6B2-4.27C2-2.43D2。

由表5可知，本試驗的模型P＜0.01，極顯著，失擬項P=0.186 6＞0.05，不顯著，說明無失擬因素存在，表明該模型可靠[32]。決定系數(shù)R2=0.952 1，表明低鹽蕎麥豆醬感官綜合評分的變化有95.20%來自于發(fā)酵時間、苦蕎麥粉添加量、發(fā)酵溫度和食鹽的添加量，說明發(fā)酵時間、苦蕎麥粉添加量、發(fā)酵溫度和食鹽的添加量對低鹽蕎麥豆醬感官綜合評分有顯著影響。調整決定系數(shù)R2adj=0.904 1，說明模型與試驗擬合程度較好，可用于低鹽蕎麥豆醬感官評價數(shù)值的預測。一次項C和交互項AC、AD對結果影響極顯著（P＜0.01），一次項A、D及交互項BD對結果影響顯著（P＜0.05），其他項對結果影響不顯著（P＞0.05）。方差分析表明，4個因素對結果影響程度的大小順序為C＞D＞A＞B，即發(fā)酵溫度＞食鹽添加量＞發(fā)酵時間＞苦蕎麥粉添加量。各因素間交互作用對低鹽蕎麥豆醬感官評分影響的響應面及等高線見圖5。

表5 回歸模型方差分析Table 5 Variance analysis of regression model

圖5 各因素間交互作用對低鹽蕎麥豆醬感官評分影響的響應面及等高線Fig.5 Response surface plots and contour lines of effects of interaction between each factors on sensory score of low-salt buckwheat bean paste

由圖5可知，響應面坡陡峭順序為AC＞AD＞BD＞AB＞BC＞CD，即發(fā)酵時間與發(fā)酵溫度交互作用響應面最陡峭，與表5中方差分析結果一致。

2.3.2 驗證試驗

采用Design-Expert 8.0.6軟件預測低鹽蕎麥豆醬的理論最優(yōu)發(fā)酵工藝條件為：發(fā)酵時間59.03 d、苦蕎麥粉添加量30%、發(fā)酵溫度37.55 ℃、食鹽添加量8%，此條件下低鹽蕎麥豆醬感官評分的理論值為88.75分。根據(jù)生產實際的可操作性，最終修定最優(yōu)生產工藝條件為發(fā)酵時間59 d、苦蕎麥粉添加量30%、發(fā)酵溫度38 ℃、食鹽添加量8%。經驗證試驗得到低鹽蕎麥豆醬的實際感官評分為（88.49±0.25）分，與預測理論值（88.75分）基本一致，說明模型能夠較好地指導蕎麥豆醬的生產。

2.4 低鹽蕎麥豆醬質量檢驗結果

對優(yōu)化工藝生產的低鹽蕎麥豆醬進行質量檢驗，結果發(fā)現(xiàn)，低鹽蕎麥豆醬的氨基酸態(tài)氮、水分含量分別為（0.78±0.02）g/100 g、（43±1.92）g/100 g，大腸桿菌菌群數(shù)＜10 CFU/g，致病菌未檢出，說明其理化和微生物指標均符合GB/T 24399—2009《黃豆醬》和GB 2718—2014《釀造醬》的要求。

3 結論

本試驗以苦蕎麥和黃豆為原料，制作一款低鹽蕎麥豆醬，采用模糊數(shù)學感官評定法結合響應面法優(yōu)化得到低鹽蕎麥豆醬的最佳生產工藝條件：發(fā)酵時間59 d、蕎麥粉添加量30%、發(fā)酵溫度38 ℃、食鹽添加量8%。采用最優(yōu)工藝制得的低鹽蕎麥豆醬的感官評分為（88.49±0.25）分，氨基酸態(tài)氮、水分含量分別為（0.78±0.02）g/100g、（43.22±1.92）g/100g，其理化和微生物指標均符合相關國標要求，該研究結果可以為低鹽蕎麥豆醬的生產提供一定參考和指導。