蚕豆酱的研究进展及发展方向*

2022-11-25 17:02朱丽莹张佳苗曹荣安
粮食加工 2022年2期
关键词:酵母蚕豆杀菌

朱丽莹,张佳苗,曹荣安*

(黑龙江八一农垦大学食品学院,黑龙江 大庆 163319)

酱类制品历史悠久,在我国经历数千年的发展,如今已成为百姓日常饮食的常备调味品,同时制作酱类的原料也越发丰富。蚕豆富含原花青素、黄酮类等生理活性物质,具有抗氧化、抑制病原微生物及抗炎等多种作用,蚕豆酱就是以蚕豆为主要原料进行发酵制得的食品。本文对蚕豆酱的研究现状及未来发展方向进行归纳总结,希望能够对蚕豆酱制品的发展提供一定的参考。

1 蚕豆酱简介

1.1 蚕豆酱历史

豆酱源于中国,历史悠久,且种类较多,其营养丰富、香气浓郁、味道可口,在人们的饮食中占据重要位置,被誉为美味与香气的宝库[1-2]。我国三千多年前周朝诞生了豆酱制品,在春秋战国时期进行了改良,有了很大的发展。在西汉时期,豆酱类制品已经被大多数人所接受,在餐桌上经常能看到豆酱制品的身影。后来日本的使者来我国进行交流,将豆酱带入了日本,随着不同国家的交流日益频繁,豆酱又传入韩国、新加坡、越南及印度等,并在当地得到进一步发展[3]。

蚕豆酱是以蚕豆为主要原料的发酵食品,作为酱类发酵食品的一种,深受各地人民的喜爱。关于蚕豆酱究竟起源在我国的哪一个省份,由于相关的史料记载较少,仍然存在一定的争议。其中广为流传的一种说法是起源于安徽和四川,如今这两个省份也是我国主要的蚕豆酱生产地区。在具有丰富蚕豆的产地,很多的家庭会自制蚕豆酱,发酵好的蚕豆酱应用于食品的调味方面,烹饪出可口的美食佳肴。在我国的调味品中,蚕豆酱作为调味品在行业内十分有名,如四川的郫县豆瓣酱就是常用的一种佳肴调味品。随着豆酱行业的不断发展和消费者的需求多元化,我国豆酱制品也随之发生了变化,越来越多的口味、风格、功能的豆酱进入市场,给消费者带来更多的选择。如今由于世界各国之间的交流更加便捷,中国美食也传播到世界各地[4],蚕豆酱也在其它国家打开了一定的市场,有了更深层次的发展。

1.2 蚕豆酱特点

酱是传统的豆类发酵食品,因其独特的口味被广泛用于家庭烹饪与食品加工行业。蚕豆富含蛋白质、淀粉和微量元素,营养价值丰富,还含少量的脂质物质[5-7]。食用蚕豆要比食用同量的主食类食品所吸收的维生素更高,同时蚕豆还含有人体必需的微量元素,其中部分微量元素含量要远高于谷物类,除此之外蚕豆中也含有原花青素、黄酮类等生理活性物质,具有抗氧化、抑制病原微生物及抗炎等多种作用[8-9]。经过发酵后的蚕豆形成的蚕豆酱,在色泽、风味、结构等方面都发生了很大的改变,也掩盖了蚕豆的豆腥味,在一定程度打开了海外的消费市场。

2 蚕豆酱生产现状

2.1 生产方式未标准化

早期传统的生产方式普遍酿造周期长、环境条件难以控制、不同批次产品差异较大[10],缺少一定的工业化标准模式。传统的生产蚕豆酱方式多采用自然发酵的方法,自然发酵多在开放的空间里进行,环境中的各种微生物混合在一起,并利用原材料进行生长和代谢。经过发酵和成熟后形成了特殊的颜色和风味,就风味而言与传统大豆酱相比主要是以酱香型为主,酱酯香浓郁[11],但是色泽有所欠缺,有待提高。

为了能够适应市场的需求,工业化生产蚕豆酱已经形成了一定的规模。生产规模较大的四川郫县豆瓣酱在全国享有盛誉,安徽省安庆市胡玉美豆瓣酱曾四次在国际博览会上获奖,国内除了规模比较大的工业化生产之外,还有一些小型的作坊式酿造厂,两者之间的区别主要是在发展规模和销售范围上。从市场的发展需求来看,工业化的生产模式逐渐趋向于增加,而作坊型的酿造方式由于操作复杂、生产周期长以及耗费人工等不足呈现下降趋势。

2.2 产品质量难稳定

近些年随着传统发酵豆制品生产的现代化和产业化[13],食品安全问题首当其冲成为消费者最关心的事情。传统的蚕豆酱发酵工艺存在一定的弊端,让消费者产生担忧。按照传统工艺,蚕豆酱的生产由于其属于微生物自然发酵,发酵周期较长,一般在4个月~6个月之间,不仅投料受季节限制,且卫生指标不易控制,产品质量很难稳定且效率低下[14]。采用自然发酵制酱过程中使用的食盐量过大,不利于消费者健康。

3 蚕豆酱常用的发酵工艺

3.1 固态无盐发酵工艺

许多传统风味发酵食品,例如酿酒和制酱类食品主要通过固态发酵制备[15],固态发酵最特殊的一点是独有的固态培养基,当水分活度满足细菌生长条件时,培养基内部和表面的水几乎是静态的。固态无盐发酵工艺是一种最快速的发酵方法[16],能够去除食盐对于酶的抑制作用,加速蛋白质水解,但在较高温度下容易使耐盐菌类失去活性,丧失蚕豆酱产生风味的条件。

3.2 低盐固态发酵工艺

日本的固态发酵技术领先于我国,而我国是在参考了日本的固态无盐发酵技术的基础上进行了改进,形成了低盐固态发酵的工艺。低盐顾名思义就是要控制盐的含量,经过实践总结出当含盐量在7%左右的时候,可以较好地发挥出酶的促进作用,从而缩短发酵时间。相比于固态无盐发酵技术,低盐固态发酵技术生产出的产品香味相对更加浓郁,并且由于发酵时间短而节省了生产成本,增加了单位时间的产量,该技术已应用在工业化的生产模式之中。也正是由于发酵时间缩短,制品的色泽相对较浅。该技术在我国主要运用于酱油的生产加工,它是我国独特的酱油生产工艺,在我国酱油制品行业内能够达到70%的应用率[17]。近些年来该技术在蚕豆酱发酵行业的应用也逐渐上升。

3.3 快速酶解发酵工艺

传统蚕豆酱的生产主要使用各种有益微生物产生的酶,因此可以使用微生物学方法来分离出主要有益菌株,补充和加强原始的酿造系统内微生物酶体系,研究该酶的生产特性,用于生产蚕豆酱的各种酶制剂。由于蚕豆酱的制曲与发酵均处于偏酸性的条件下,因此能分泌大量酸性蛋白酶和淀粉酶的微生物才是蚕豆酱曲料生产中必需最佳功能菌种[18]。快速酶解法制酱工艺是利用蛋白酶及淀粉酶分解原料中的蛋白质及淀粉[19],传统的蚕豆酱生产工艺中需要大量劳动力,不仅制作步骤繁杂耗时间久,且人工操作存在很多不确定性,如果人工消毒杀菌工作不彻底,在制酱期间容易污染酱的卫生环境,造成成品中微生物含量超标,同时对于酱品的出酱率也不能保证,若同批次的产品出现问题,对于大规模生产企业来说会造成严重的经济损失。使用快速酶解法能有效减少上述情况,保证产品品质正常。

3.4 高温发酵工艺

高温快速发酵法是为了加快酱醪中微生物的繁殖和代谢,通过提高环境温度来缩短发酵周期的一种方法,其在一定程度上提高了蚕豆酱的生产产量,增加了产品稳定性,与此同时也影响了产品风味。作为酱制品,酱香味是评判产品质量好坏的一个重要感官评定指标。不同的加工工艺对于蚕豆酱的风味影响不同,经过高温发酵的蚕豆酱,在缩短发酵时间的同时也对发酵过程中风味物质产生了很大的影响。蚕豆酱的酱香味主要来自于发酵过程中形成的酯类物质,酯类物质种类多、含量丰富,能够使发酵后的蚕豆酱产生受消费者喜欢的独特香味,王金晶等人对比了蚕豆酱酿造过程中传统发酵与高温发酵造成的不同影响,高温发酵所产生的酯类种类要比传统发酵的更多,所以通过高温发酵后能够增加酯类的香味[15]。同时通过实验发现能够带来可可香味的吡嗪类化合物只在高温发酵中产生,使蚕豆酱产生独特香味。

4 蚕豆酱发酵过程主要微生物及其作用

4.1 霉菌

优良菌种的筛选、选育和应用是影响蚕豆酱质量的关键因素。有研究报道在蚕豆酱中分离到的霉菌主要是米曲霉、黑曲霉、高大毛霉、总状枝毛霉、酱油曲霉、犁头霉及灰蓝毛霉等[20]。霉菌作为发酵过程中重要的微生物之一,对产品的色泽和风味起到了非常直接的影响。在发酵过程中霉菌通过快速的繁殖能力,在繁殖过程中产生丰富的酶类,如蛋白酶、淀粉酶、果胶酶、谷氨酰胺酶、半纤维素酶及纤维素酶等来分解蚕豆原料。制曲菌种不仅直接影响着曲的质量,而且对原料的利用率与出品率也有一定的影响。在蚕豆酱的发酵过程中,多采用人工添加的米曲霉作为发酵菌株,由于米曲霉有对营养环境要求较低、生长速度快等优点,目前被广泛应用在我国酱类制品的生产。

4.2 酵母菌

在发酵制酱的过程中,酵母菌能够起到重要促进作用,其中从酱醅中分离到的酵母有鲁氏酵母、酿酒酵母、球拟酵母,毕赤酵母、大豆结合酵母、假丝酵母、异常汉逊氏酵母、易变球拟酵母、蒙奇酵母、德巴利酵母、埃契氏球拟酵母、无名球拟酵母及酱醪结合酵母等[21-25],此外酵母菌还是风味和香气形成的关键钥匙。一般情况下,大部分酵母菌都具有良好的耐盐性,在高浓度盐环境中也可以生长,在酱醅发酵中后期有明显优势,利用酱醪中葡萄糖、麦芽糖生成大量的甘油、甘露醇、酒精、异戊醇及阿拉伯糖醇等,与发酵过程当中的乳酸菌生成的代谢产物和一些氨基酸、多化和糖类结合,还可与乳酸菌的代谢产物相互作用生成一些特殊风味化合物,产生酱独特风味[26]。值得注意的是酱制品在罐装环节一定要做好密封措施,避免与外界环境中的酵母菌接触,若接触则容易造成污染,再次密封后容易进行二次发酵,产生大量CO2,从而出现涨袋情况[27]。

4.3 乳酸菌

乳酸菌属于细菌的一种,目前通过分离发现蚕豆酱中的乳酸菌种类丰富,包括嗜盐片球菌、嗜盐四联球菌、乳酸片球菌、植物乳杆菌、短乳杆菌、清酒乳杆菌、发酵乳杆菌、嗜盐足球菌、戊糖片球菌及肠膜明串珠菌等[28-29]。在蚕豆酱发酵过程中,乳酸菌不仅能够改善制品的风味,还有降血压、参与免疫调节、吸附清除体内毒素及抗菌抑菌等功效,对人体的健康有很好的调节作用。除此之外,乳酸菌还有防霉防腐的作用,能够在一定程度上延长制品的保藏时间。

5 蚕豆酱未来发展方向

5.1 新型杀菌技术

5.1.1 欧姆加热杀菌技术

大部分食品含有可电离的酸或盐[30],利用食品本身所具有的导电性,在食品两端给予电场,电流通过食品内部使温度升高,起到均匀加热的作用。许多企业为了延长蚕豆酱出厂后的保质期,曾使用过巴式杀菌,但无法达到均匀杀菌的目的,或添加一定的防腐剂,但会严重的影响口感。

酵母菌作为蚕豆酱中的主要微生物来源,当采用欧姆加热时,在较低温度下,细胞膜结构蛋白发生严重的局部变性,同时细胞形态发生不同程度变化,这是由于菌体细胞膜兼有电阻和电容的复合特征,在直流或低频率的电流下,细胞膜阻抗较内外液阻抗高得多,电流几乎不能进入胞内空间,但交变电场可引起细胞膜随电场方向的振荡,电场电压越高,振幅越大。当超过细胞膜的变形容许范围后,细胞膜将发生破坏,细胞形态将发生变化,从而抑制微生物生长甚至导致其死亡[31]。

5.1.2 脉冲杀菌技术

脉冲杀菌作为近几年非常火热的一种食品杀菌技术,能够作用于食品中多种微生物,起到全面杀菌作用。脉冲杀菌是利用高电压脉冲作用于食品,使微生物细胞膜被电击穿,产生不可修复的穿孔,导致微生物失活,从而达到杀菌效果。蚕豆酱中存在多种微生物共同作用,使用脉冲杀菌对于产品中的霉菌、细菌、酵母菌都能起到明显的杀菌效果,且整个过程不需要高温处理,能量损耗小,也不会影响蚕豆酱中的化学成分,可以最大限度保留蚕豆酱的滋味。

5.2 新型制酱发酵技术

5.2.1 人工接种发酵法

发酵阶段主要生成豆酱香气成分,目前人工接种已经在发酵酱中得到应用,同时运用现代纯菌种培养技术和传统发酵技术,将两者可利用之处融合取长补短,同时减少发酵周期,提高蚕豆酱口感。接种发酵法是利用接种微生物发酵剂创建一个适合蚕豆酱发酵的体系,可让微生物在相对较短的时间内发挥最大作用,避免有害微生物占据优势地位,保障产品质量,缩短风味物质形成的周期,达到快速发酵的目的。古小露[32]在豆酱制作过程中,将米曲霉、黑曲霉及毛霉等单菌种结合,使复合菌产酶功效叠加并分解蛋白质和淀粉,研究单菌种发酵和复合菌发酵方式,为人工接种菌种发酵法提供了工艺参数。

5.2.2 固定化增殖细胞发酵法

在酱的发酵中固定化细胞是让原本能够自由移动的有利于促进酱发酵的细胞活动范围受到限制,有利细胞受到物理和化学双因素的限制或者让细胞固定在一定的空间内,但仍然使细胞具有催化活性,并具有可重复或不间断使用的能量。

6 结语

如今我国科技水平日益提升,蚕豆酱制品也顺应技术的发展,从传统的发酵模式逐渐转变成新型的工业化发酵模式。希望以后的蚕豆酱制品能够在更多食品高新技术的帮助下,制作过程的科技含量得到很大提升,同时产品兼具更多的保健功效。

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