周 蕾 ，鲁 绯 *，汪建明
（1.天津科技大学 食品工程与生物技术学院，天津 300457；2.北京市食品酿造研究所，北京 100050）
摘 要：脱脂豆粉是大豆经冷压榨提油后磨制得到的产物，粗蛋白含量高达40%，具有良好的食用加工性能。乳酸菌发酵能使其制品 具有特有的保健作用和独特的风味。研究利用正交试验对影响脱脂豆粉乳酸发酵的各因素进行优化，结果表明，当豆粉与水比例为 1∶5（g ∶m L ），添加1%葡萄糖，接种0.015%Y C -381菌粉，在42℃发酵16h ，产品的豆腥味较淡，酸味、口感最好。 关 键 词：脱脂豆粉；乳酸菌；发酵条件；优化 中图分类号：TS214.2
文献标识码：A
文章编号：0254-5071（2010）03-0041-05
Opt i m i z a t i on of l a ct i c a c i d b a ct e r i a f e rm e nt a t i on cond i t i on s of degreased soybean powd e r
ZHO U L e i 1, LU F e i 2*, WANG J i a nm i ng 1
(1.Co ll e g e of Food Eng i n ee r i ng and B i ot e chno l ogy, T i a n ji n Un i v e r s i ty of Sc i e nc e and T e chno l ogy, T i a n ji n 300457, Ch i n a ;
2.B e iji ng Food Br e w i ng I n s t i tut e , B e iji ng 100050, Ch i n a )
Abstract: Degreased soybean powder i s a product that obtained by c old oil ext r act i on and g r i nding of soybean. The crude protein content of deg r e a s ed soybean powder can reach 40% , w hich has good proces s i ng proper t i e s . Lactic acid bacter i a f erm entat i on can m ake products w ith s peci fi c heal t h ef f ect s and unique s ty l e flavour. Some f act or s af f ect i ng lactic acid f ermentat i on in s oy m il k w as selected by ort hogonal exper i ment s , and the r e s ult s show ed that under the c ondi t i ons of water and degreased soybean powder r at i o 1∶5 （g ∶m l ）, Add 1% g l uc ose, i noculat i on 0.01% YC-381 pow der,
and
then f erm ented at 42℃ for 16 h, the beany flavor was m i ni m um and the sour and taste were bes t .
大豆是一种来源广、成本低的优质植物蛋白资源，比 任何一种粮食作物的蛋白质含量都要高[1]，其富
含氨基酸 和多种维生素，且不含胆固醇，含有人体必需脂肪酸，具有 软化血管预防心血管疾病的功效[1]。脱脂豆粉是大豆经低 温压榨提油后磨粉得到的产物，其粗蛋白含量为40%，由于 冷榨油工艺避免了蛋白质的过度变性，因此其大豆蛋白仍 具有良好的食用加工性能[2]。但是脱脂豆粉只经过了简单 的磨粉处理，其中粗纤维素含量较高，使口感较粗，且豆腥 味浓，难以直接应用到食品生产中。同时，抗营养因子的存 在也不利于豆粉中营养元素的吸收。在发酵豆制品中，由 于微生物的发酵作用，不仅有效消除大豆蛋白中的抗营 养因子及抗原物质，而且使蛋白质、纤维素等大分子物质
得到有效降解，赋予发酵产物更多的营养和功能性，改善
了发酵产物的口感和风味。
研究表明，被誉为“长寿食品”的乳酸菌发酵食品，由 于乳酸菌及其代谢产物的作用，具有抑制肠道腐败菌、调 节胃肠功能、促进消化吸收、降低胆固醇、提高机体免疫力 的作用，甚至具有一定抗癌防癌作用[3-6]。本试验对脱脂豆 粉进行了乳酸菌发酵的研究，旨在为以脱脂豆粉为原料， 利用微生物发酵技术，改善脱脂豆粉的加工和食用性能， 为开发新型大豆功能性食品提供理论依据。 1 材料与方法
1.1 主要试验材料 脱脂豆粉：由北京庆和食品有限公司
提供，蛋白质含
收稿日期：2009-03-17
基金项目：科技部“十一五”科技支撑计划课题（2007B A D27B09）
作者简介：周 蕾（1984-），女，硕士研究生，研究方向为食品科学；鲁 绯*，副教授，通讯作者。
食品工业学院学报，1998(4)：29-30.
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技，1999（3）：60-61. [11] 陈黎斌，潘宗杰. 储藏温度对颗粒酒花化学成分的影响 [J ]. 啤酒科 技，2004（2）：61-63 [12] 压缩啤酒花及颗粒啤酒花取样. GB10347*2-89[S ].
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2010 No ．3
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China Brewing
·42·
Research Report
量为43.67%，脂肪含量为6.65%。
保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌：由天津科技大学食品
工程与生物技术学院乳品实验室提供。
高温型酸奶菌种Y C -381、高温型干酪菌种TCC -3、高 温型酸奶菌种Y F -L 812、高温型干酪菌种S T-M 5：购于丹 麦科汉森有限公司。 1.2 主要设备
酸度计P H S -25：上海蕾磁仪器厂；旋转粘度测定仪 ND J-1：上海天平仪器厂；洁净工作台CJ-1B ：北京半导体 设备一厂；电热恒温培养箱DH 5000（精确度0.0001）：天津 市泰斯特仪器有限公司； 1.3 试验方法
1.3.1 菌种的活化 将菌株接种于13%无菌脱脂乳培养基
中，分别按最适
温度培养，产酸凝乳后即进行传代。经过2~3次活化，菌种 活力充分恢复后用于后续试验。
1.3.2 脱脂豆粉的乳酸菌发酵试验 将脱脂豆粉与水按照
卷曲霉素
一定比例混合均匀，加入一定碳
源，经100℃煮沸15min 灭菌冷却后，接入活化好的乳酸菌
菌种，培养至凝乳结束发酵，进行感官评定，并测定酸度、 pH 值、黏度指标。 1.4 测定方法
p H 值的测定：调至室温，采用P H S -25型酸度计测定。
总酸含量（以乳酸计）的测定：参照G B /T5009.39—2003 规定的方法测定。
黏度测定：调至室温，采用N DJ -1 型旋转黏度测定 仪测定。
感官评价：感官质量评分标准见表1。
表1 产品感官质量评分标准
Table 1. Score standards of product
添加了1% 葡萄糖的灭菌冷却后的豆粉液中，43℃ 发酵 14h ，通过感官评定，筛选出发酵效果较好的菌种，进行后
续试验，结果见表2。
表2 菌种选择试验结果
Table 2. Results of bacteria selection test 组织状态
（40分） 滋味、口感
（40分） 菌种
气味（20分） 总分（100
分） 1∶1混合菌株 Y C-381菌粉
TCC-3菌粉 YF-L812菌粉 ST-M 5菌粉
22分 40分 35分 32分 28分
18分 38分 35分 29分 22分
6分 18分 16分 12分 8分
46分 96分 86分 73分 58分
表2表明，用1∶1混合菌株、S T-M 5菌粉发酵所得产物
的
感官品质较差，TCC-3菌粉、YF-L812菌粉所得产物的感官
品质一般，Y C -381菌粉发酵效果较好。因此确定Y C -381菌 粉为乳酸菌发酵菌种。
2.2 脱脂豆粉与水的比例的确定 将脱脂豆粉与水分别以
1∶1、1∶2、1∶3、1∶4、1∶5、1∶6、1∶7、 1∶8、1∶9、1∶10比例混合均匀，分装至500m L 的三角瓶中，100℃
灭菌15m i n ，取出，冷却至室温后接种0.015% 的YC-381
表3 脱脂豆粉与水比例确定试验结果
Table 3. Results of beans water proportion test
豆水比
感官评定 100℃杀菌20min ，杀菌过程中发生沉淀现象
100℃杀菌20m i n ，未发生沉淀现象，冷却后接种发酵剂，发酵 14h 后有凝乳现象，凝乳状态较好，酸味适中，乳清排出较少 1∶1~1∶3 1∶4~1∶组织状态（40分） 滋味、口感（40分） 气味（20分）
1∶8~1∶10 100℃杀菌20m i n ，未发生沉淀现象，冷却后接种发酵剂，发酵
14h 后有凝乳现象，凝乳状态较差，酸味淡，乳清排出较多
凝固状态好凝成冻状表 面光滑（36~40分） 凝固状态较好凝成冻状 表面粗糙（30~35分） 凝固状态一般，未完全 凝固（25~29分） 凝固状态较差，只有少 部分凝固（20~24分） 凝固状态差，基本未凝 固（20分以下） 酸味明显，有豆香味， 有 酸 味 ， 有 豆 香 味 无颗粒感（36~40分） （16~20分）
爽口酸甜味，基本无颗 酸味较淡，有豆香味 表3表明，以1∶1~1∶3比例混合时，由于蛋白质的亲水
性，
混合料在加热灭菌后过于粘稠，无法继续试验；1∶8~1∶10
比例混合时，由于水分过多，乳酸菌发酵后，凝乳状态较 差，酸味淡，乳清排出量多；1∶4~1∶7混合时，发酵后凝乳状 态较好，酸味适中，乳清排出较少。因此，后续试验中选取 脱脂豆粉与水比例为1∶4~1∶7。 2.3 碳源试验
2.3.1 碳源种类选择试验 脱脂豆粉中可直接发酵的碳源
含量少，添加适量的碳
源有利于乳酸菌的发酵。将脱脂豆粉与水以1∶6比例混合，
粒感（30~35分）
（13~15分）
爽口酸甜味，有轻微颗 较浓酸味，有豆香味
粒感（25~29分） 较浓酸甜味，
有颗粒感 （20~24分） 较浓酸味，
有明显颗粒 感（20分以下） （10~12分）
较浓酸味，豆香味不 明显（7~9分） 有酸馊味（7分以下）
2 结果与分析
2.1 乳酸菌的筛选 将活化好的保加利亚乳杆菌和嗜热链
球菌菌株按1∶1
比例混合以5%的接种量接种，TCC -3菌粉、S T-M 5菌粉、
Y C -381菌粉以及Y F -L 812菌粉以0.015%的接种量接种钠长石
2010 年第3 期
总第216 期
中国酿造
·43·研究报告
菌粉，43℃恒温培养14h，分别测定其发酵产物酸度、黏度，
结果见图1、图2。
1—空白
2—蔗糖
3—葡萄糖
4—麦芽糖
5—乳糖
图4 不同葡萄糖添加量黏度、感官评分的变化
Figure 4. Viscosity and sensory score changes of adding different
amount of glucose
图1 添加不同碳源发酵产物酸度的变化
Figure1.F erm entation product acidit y of adding d ifferent c arbon s ourc es
由图3表明，随着葡萄糖添加量为0.1%~1.3%时发酵产
物的pH值逐渐下降，但下降幅度不大，添加量为 1.6%时
pH 值又升高；葡萄糖添加量为0.1%~1.3%时发酵产物的
酸度逐渐升高，至添加量为1.0%时升至最高，为0.68%，
随后缓慢下降，这是由于添加适量葡萄糖提供碳源有利于
乳酸菌生长代谢产酸，促进大豆蛋白凝乳；但当葡萄糖添
加量过多时反而可能对乳酸菌的生长起抑制作用，因此pH
值升高，
酸度下降。
由图4表明，葡萄糖添加量为0.1%~1.3%时发酵产物
的黏度逐渐上升，随后逐渐下降，说明添加量为1.0%时
最有利于微生物代谢生长，这可能也是其感官状态最好的
原因。综合考虑，初步确定0.4%、0.7%、1%、1.3%4个葡
萄糖
添加量进行后续试验。
2.4 不同发酵时间对乳酸菌发酵的影响
将脱脂豆粉与水以1∶6的比例混合，添加1%的葡
萄糖，灭菌后冷却至室温。接入0.015%的Y C-381菌粉，在
43℃恒温培养箱中分别培养6h、8h、10h、12h、14h、16h。
不同
发酵时间所得发酵产物pH值、酸度、黏度、感官评分的变
1—空白
2—蔗糖
3—葡萄糖
4—麦芽糖
5—乳糖
图2 添加不同碳源发酵产物黏度的变化
Figure 2. Fermentation product viscosity of adding different carbon
sources
由图1、图2表明，脱脂豆粉与水混合液中添加葡萄
糖
时所得发酵产物的酸度最高（0.68%），黏度最高（400m Pa·s），
其次为乳糖。从酸度、组织状态和经济3方面综合考虑，确
2008台湾大选定葡萄糖作为碳源添加进行后续试验。
2.3.2 不同葡萄糖添加量对乳酸菌发酵的影响将脱脂豆粉
与水以1∶6比例混合，分别添加0.1%、0.4%、
0.7%、1.0%、1.3%、1.6%葡萄糖，灭菌冷却后按0.015%的
接种量接入YC-381菌粉，放入43℃恒温培养箱中培养
14h
后，不同葡萄糖添加量所得发酵产物pH值、酸度的变化
图5 不同发酵时间pH值、酸度的变
化
Figure 5. pH and acidity changes of di f ferent fermentation tim e
由图5表明，随着发酵时间的延长，所得发酵产物
的
发酵图3 不同葡萄糖添加量pH值、酸度的变化
Figure 3. pH and acidity c hanges of adding diff erent am ount of gluc os e
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·44·
Research Report
与发酵8h 所得发酵产物pH 值与酸度均相等，这可能是由
于乳酸菌在此时期处于延滞期。
逐渐升高；随着发酵温度的升高，所得发酵产物的酸度逐 渐升高，37℃后升高明显，43℃酸度升至最高，之后逐渐 降低。这说明YC-381菌粉发酵最适温度为37℃~43℃。
图6 不同发酵时间黏度、感官评分的变化
Figure 6. Viscosity and sensory score changes of di f ferent
fermentation time
图8 不同发酵温度黏度、感官评分的变化
Figure 8. Viscosity a nd sensory score c hanges of different fermentation
temperature
由图6表明，随着发酵时间的延长，发酵产物的黏度 逐渐增大，至14h 达到最大，随后黏度逐渐降低；8h 时发酵 产物的感官评分最低，状态最差，随后逐渐升高。说明乳 酸菌发酵豆粉液的时间应控制在10h~16h 。
综合考虑，初步确定10h 、12h 、14h 、16h 4个发酵时间进 行后续试验。
2.5 不同发酵温度对乳酸菌发酵的影响 乳酸菌发酵豆粉
的培养温度通常在35℃~45℃，不同的 菌种发酵的最适温度也不一样。对大多数菌来说，发酵温 度在低限时接近乳酸菌的最适生长温度，有利于乳酸菌的 生长繁殖。发酵温度在高限时，利于产酸，可以使豆粉液 在短时间内就达到所要求的酸度，使豆乳凝结成型。
将脱脂豆粉与水以1∶6的比例混合，添加1%的葡萄糖， 灭菌后冷却至室温。接入0.015%的Y C -381菌粉，分别在32℃、
35℃、37℃、40℃、43℃、45℃恒温培养箱中培养14h 后，不同温 度的发酵产物pH 值、酸度、黏度、感官评分的变化见图7、图8。
由图8表明，随着发酵温度的升高，发酵产物的黏度 逐渐升高，40℃达到最高，40℃~43℃保持平稳，43℃后逐渐 下降，与感官评定结果相符。
综合考虑，初步确定38℃、40℃、42℃、43℃4个发酵温 度进行后续试验。
2.6 不同接种量对乳酸菌发酵的影响 乳酸菌发酵豆粉液
的接种量应控制在适宜范围。研
究表明，接种量过低，延长产酸时间，且易引起杂菌污染； 接种量过高，不仅口感粗糙，而且乳清析出过多，影响外观 状态。一般将发酵菌粉的接种量控制在0.005%~0.04%，这 与所用的菌粉及发酵条件有关。
将脱脂豆粉与水以1∶6的比例混合，添加1%的葡萄糖，
灭菌后冷却至室温。接入接种量分别为0.005%、0.01%、 0.015%、0.02%、0.03%、0.04%的Y C -381菌粉，在40℃恒温 培养箱中培养12h 后，不同接种量的发酵产物p H 值、酸度、
黏度、感官评分的变化见图9、图10。
图7 不同发酵温度pH 值、酸度的变
化
Figure 7. pH and ac idity c hanges of different ferm ent ation tem perat ure
图9 不同接种量pH 值、酸度的变
化
Figure 9. pH and acidity changes of di f ferent inoc ulum
由图9表明，随着接种量的增大，发酵产物的pH 值
逐
渐下降，酸度逐渐升高，接种量为0.02%时p H 值降到最
digital chaos
由图7表明，随着发酵温度的升高，发酵产物的pH 值逐
渐降低，至发酵温度为43℃时发酵产物p H 值最低，之后
2010 年 第 3 期
总第 216 期 中 国 酿 造
·45·
研究报告 酸度达到最高。之后pH 值逐渐升高，酸度逐渐降低，说
明
乳酸菌发酵豆粉的接种量应控制在0.01%~0.03%，接种量
过低或过高均不利于其生长繁殖产酸。
表5 优化发酵条件正交试验结果与分析
Table 5. R es ults a nd a nalys is o f o rthogonal ex perim ent
试验号 乳酸度/% 产物pH
值 A
B
C
D
E
1 2 3 4 5
6 7 8 9
10
11
12 13 14 15 16
K 1 K 2 K 3 1 1 1 1 2
2 2 2
3 3 3
3 4 4 4 4
2.06
2.38 1.98 1.95 0.515 0.595 0.495
0.488 1 2 3 4 1
2 3 4 1 2 3
4 1 2 3 4
2.08
2.08 2.26
1.95
0.520
0.520
0.565
0.488 1 2 3 4 2
1 4 3 3 4 1
2 4
3 2 1
1.90
1.99
2.15
2.33
0.475
0.498
0.538
0.583 1 2 3 4 3
4 1 2 4 3 2
1 2 1 4 3
1.71
2.19 2.36
2.11
0.428
0.548
0.590
0.528 1 2 3 4 4
3 2 1 2 1 4
3 3
4 1 2
2.14
2.21 2.18
1.84
0.535
0.553
电脑知识与技术0.545
0.460
0.38 0.54 0.66 0.48 0.57
0.57 0.63 0.61 0.54 0.63 0.45
0.36 0.59 0.34 0.52
0.50
5
4.7 4.5 4.8 4.4
4.5 4.4 4.4 4.4 4.3 4.5
4.7 4.25 4.5 4.3
4.35
图10 不同接种量黏度、感官评分的变化
Figure 10．Visc osity and sensory score changes of di f ferent inoc ulum
由图10表明，随着接种量的增大，发酵产物的黏度逐 渐升高，至接种量为0.02%时所得发酵产物的黏度最高， 之后逐渐下降。这与感官评定相符，也证明了图9结论。
综合考虑，初步确定0.01%、0.015%、0.02%、0.025% 4个 接种量进行后续试验。
2.7 乳酸菌最佳发酵条件的确定 以上所做试验均是固定
大多数因素，仅变动1个或2个
因素的探索结果。而最终产品质量取决于所有相关因素 的综合作用。为确定最佳的综合工艺参数，采用正交试验 的方法，根据单因素探索试验结果，确定了5个因素，每
因 素选择4个水平，以乳酸度（%）为指标，选用L 1（6 45
）
正交 表，正交试验方案见表4，正交试验结果与分析见表
乳酸度
K 4 k 1 k 2 k 3 k 4
R 0.107
0.077 0.108 0.162 0.093
表6 验证试验结果
Table 6. R es ult o f t estinng ex perim ent
表4 优化发酵条件的正交试验因素与水平
付余楠楠
Table 4. Factors and levels of orthogonal test
试验号
乳酸度/% A B C D E 3 7 8 10 最优条件 1 2 2 3 2
3 3
4 2 3
3 4 3 4 4
3 1 2 3 3
3 2 1 1 2
0.66 0.63 0.61 0.63 0.86
A 豆水比
B 葡萄糖添 水平
C 发酵时间/h
D 发酵温度/℃
E 接种量/% （g:mL ） 加量/% 1 1：4 2 1：5 3
1：6 4
1：7
0.5 0.7 1 1.3
10 12 14 16
38 40 42 43
0.01 0.015 0.02 0.025
由表6可知，以最优组合为发酵条件所得脱脂豆粉乳
酸菌发酵产物的酸度为0.86%，高于各组合发酵条件下所
得产物的酸度，因此在后续实验中均采用该最优组合对
脱脂豆粉进行乳酸菌发酵。 3 结论 研究结果表明，豆粉与水比例、葡萄糖添加量、接种 量、发酵温度、发酵时间对脱脂豆粉乳酸菌发酵产物的感 官品质、pH 值、酸度、黏度都有不同程度的影响。正交试验
分析表明，优化组合发酵培养条件，发酵温度、发酵时间的
（下转第155页） 根据极差R 值的大小，5个因素的主次关系是D （发酵
温度）＞C （发酵时间）＞A （豆粉与水比例）＞E （接种量）＞B （加 糖 量）。 乳酸菌发酵脱脂 豆 粉 的 最 佳 组 合 为 A 2B 3C 4D 3E 2。即脱脂豆粉乳酸菌发酵最优条件是豆粉与水 比例（g ∶m L ）为1∶5，葡萄糖添加量为1%，接种量为0.015%， 发酵温度为42℃，发酵时间为
16h 。
按所得最优条件发酵脱脂豆粉，测定发酵产物乳酸 度，并与正交试验中所得产物乳酸度较高的组合进行对
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