陈欣华，朱清坤

(郑州幼儿师范高等专科学校，郑州 450099)

豆腐乳品种较多，在发酵生产过程中添加不同的辅助物质，即可形成不同风味特征的豆腐乳，按照豆腐乳颜色划分，主要分为红豆腐乳和白豆腐乳。经过多次的改进，豆腐乳的发酵工艺已达到成熟水平，但对于豆腐乳成分及品质进行综合评价分析的数据较少。豆腐乳品质特性的影响因素较多，主要包括豆腐乳的理化特性和豆腐乳的感官特性。本文采用实验分析获取豆腐乳的风味物质成分，并采用响应面与迭代算法结合的方式进行豆腐乳的感官评价。同时对豆腐乳的成分特性进行分析，建立豆腐乳发酵过程中的发酵时间、发酵剂添加量以及发酵温度对豆腐乳的总糖含量、还原糖含量、总酸含量、pH以及菌落总数的影响关系。

1 实验方法及目的

在豆腐乳发酵过程中，提取15 mL发酵液置于顶空瓶内，并加入0.4 g氯化钠，拧紧顶空瓶瓶盖，放入40 ℃恒温水浴锅中进行加热。将活化萃取插头插入顶空瓶中，平衡10 min后开始40 min吸附倒计时。萃取吸附完成后，利用气相色谱与质谱联用分析的方法进行豆腐乳香气成分鉴定[1-3]。气相色谱分析过程中，温度在40 ℃保持2 min，并以1 ℃/min的升温速率将温度均匀升高至100 ℃。再次以4.5 ℃/min的升温速率将温度均匀升高至240 ℃，温度保持4 min，使样品入口处的温度为240 ℃，检测容器内的温度为250 ℃。

质谱分析条件：采用电子电离源，电子能量要求达到70 eV，离子温度为230 ℃，同时确保质谱扫描范围为45～650 m/z[4]。

以豆腐乳中的总糖含量、还原糖含量、总酸含量、pH以及乳酸菌菌落总数为检测指标，将豆腐乳发酵时间、发酵剂使用量及发酵温度中某一项作为单一影响因素变量，其余两项固定，进行豆腐乳发酵过程影响因素实验[5]。单一因素及其水平见表1。

2 豆腐乳发酵过程单因素实验

表2 发酵时间对豆腐乳发酵效果影响数据Table 2 The influencing data of fermentation time on the fermentation effect of sufu

由表2可知，随着发酵时间的增长，豆腐乳中总糖含量和还原糖含量逐渐降低；在发酵初始24 h内，微生物最大程度地利用豆腐乳中的糖来进行生长繁殖，随着总糖及还原糖含量的降低，乳酸菌的发酵能力降低；微生物生长繁殖过程中，豆腐乳中的总酸含量不断增加，因此豆腐乳中pH值逐渐减小；发酵初期，由于豆腐乳中含有较多的营养物质，因此菌落生长繁殖快，随着营养物质的减少，豆腐乳中菌落总数逐渐降低[6-8]。对豆腐乳发酵过程及检测指标进行综合分析，最终选取24 h为豆腐乳发酵时间。

表3 发酵剂添加量对豆腐乳发酵效果影响数据

由表3可知，当豆腐乳中发酵剂添加量为0.15 g时，豆腐乳中乳酸菌菌落总数达到最大值，同时总糖含量及还原糖含量逐渐降低。当豆腐乳中发酵剂添加量较少时，菌体的含量少，无法有效地利用豆腐乳的营养物质进行发酵，当菌体含量较多时，豆腐乳的营养成分消耗快，菌体快速进入生长末期[9]。对豆腐乳发酵过程及检测指标进行综合分析，最终确定豆腐乳发酵剂添加量为0.15 g。

表4 发酵温度对豆腐乳发酵效果影响数据Table 4 The influencing data of fermentation temperature on the fermentation effect of sufu

由表4可知，当发酵温度较低时，豆腐乳中微生物代谢能力较弱，微生物无法大量繁殖，豆腐乳中营养成分无法得到有效发酵。在42 ℃条件下，豆腐乳中的菌落总数达到最大值，总酸含量达到最大值，总糖及还原糖含量最低[10]。由此表明，在42 ℃条件下微生物最大程度地利用豆腐乳中的糖类营养物质进行发酵。

3 豆腐乳发酵过程三因素实验

利用组合实验原理，选择豆腐乳发酵过程中的发酵时间、发酵剂添加量以及发酵温度为豆腐乳发酵过程自变量，以豆腐乳中的总糖含量R1、还原糖含量R2、总酸含量R3、pH R4以及菌落总数R5为响应值，设计豆腐乳发酵过程中的三因素三水平实验。豆腐乳发酵过程三因素三水平实验结果见表5。

表5 豆腐乳发酵过程三因素三水平实验结果Table 5 The experimental results of three factors and three levels in the fermentation process of sufu

对表5中实验结果进行二次线性回归，得到豆腐乳中R1、R2、R3、R4以及R5的回归方程。

总糖含量R1=5.08+1.54A+0.24B-0.72C-0.35AB+0.27AC+0.68BC-1.42A2-0.96B2-0.027C2；

还原糖含量R2=4.20-0.76A-0.16B+0.12C+0.21AB-0.21AC-0.18BC+0.40A2+0.023B2+0.003C2；

总酸含量R3=0.13-0.0056A+0.0065B+0.01C-0.009AB-0.011AC-0.0000075BC+0.024A2+0.0008B2+0.01C2；

pH R4=0.12+0.00088A-0.0038B+0.0075C+0.0028AB+0.00016AC-0.011BC+0.0018A2+0.009B2+0.006C2；

菌落总数R5=8.53+0.048A+0.3B-0.09C-0.02AB-0.15AC-1.06BC-0.85A2-0.2B2-0.47C2。

利用豆腐乳发酵过程回归方程确定豆腐乳发酵过程的最佳工艺参数，并对回归方程数学模型进行分析得出发酵条件因素对发酵工艺的影响显著性[11]。在豆腐乳发酵过程中，pH因素对发酵工艺的影响最明显，菌落总数对发酵工艺的影响最不明显。各影响因素对发酵过程效应分析结果见表6。

表6各影响因素对发酵过程效应分析结果

4 响应面分析

根据发酵过程二次线性回归方程得出不同因素的响应面分析图，见图1～图5。从响应面分析图中可以直观得出不同发酵条件相互作用时豆腐乳发酵参数变化过程。当图中曲线坡度较大时，说明该发酵条件对豆腐乳的发酵过程影响越显著；当图中曲线坡度较平滑时，说明该发酵条件对豆腐乳的发酵过程影响显小。

图1 各因素对豆腐乳总糖含量影响的3D响应面Fig.1 Effects of various factors on total sugar content in sufu by 3D response surface diagrams

图2 各因素对豆腐乳还原糖含量影响的3D响应面Fig.2 Effects of various factors on reducing sugar content in sufu by 3D response surface diagrams

图4 各因素对豆腐乳pH影响的3D响应面Fig.4 Effects of various factors on pH values sufu by 3D response surface diagrams

5 实验验证及成分分析检测

根据响应面分析结果及实验模拟分析，确定豆腐乳发酵过程达到最佳工艺条件时，发酵时间为27 h，发酵剂添加量为0.15 g，发酵温度为40 ℃。经过发酵实验后，测得豆腐乳中总酸含量为5.5 g/L，pH为4，总糖含量为0.13 g/L，还原糖含量为0.12 g/L，豆腐乳中乳酸菌菌落总数达到8.8 CFU/mL。与二次线性回归方程模型数据进行对比，二者之间具有较好的拟合度。

发酵完成后，对豆腐乳中的各类成分进行检测，并与发酵前豆腐乳发酵液中的各类成分进行对比，豆腐乳中各种挥发性风味物质成分数据见表7，数量用有效个数进行表示。

表7 豆腐乳发酵前后风味物质对比数据(有效个数)Table 7 The comparative data (effective number) of flavor compounds before and after fermentation of sufu

由表7可知，发酵前后，豆腐乳中的挥发性风味物质含量发生明显的变化，在发酵前豆腐乳发酵液中含有较多的烯类物质，醇类物质含量较低。豆腐乳发酵完成后，部分风味物质消失，烯类物质含量明显降低，同时生成新的挥发性风味物质。

6 结论

豆腐乳的独特风味是由各种风味物质之间相互作用形成的，并非一种风味物质或一类风味物质单独形成。在豆腐乳的发酵过程中，在各种发酵条件因素的影响作用下，发生一系列的生化反应，同时豆腐乳中的微生物也不断地代谢，形成各种不同的风味物质。生化反应和微生物代谢使豆腐乳中的部分物质消失，同时生成其他新的物质，从而形成新的风味物质。