摘要
豆腐黄浆水是在豆腐生产过程中产生的工业废水。豆腐黄浆水不仅化学需氧量（COD）和生物需氧量（BOD）高，且富含大豆异黄酮、有机酸、游离氨基酸等多种活性物质，直接排放不但浪费资源，而且对环境造成污染，成为豆制品企业急需解决的难题。因此，豆腐黄浆水的高值化利用研究十分必要。本研究利用从自然发酵的豆腐黄浆水中筛选得到的优势菌（发酵乳杆菌HJS-1、马克斯克鲁维酵母HJS-2）对豆腐黄浆水进行强化发酵，探究单菌发酵及双菌共发酵对豆腐黄浆水的品质及风味的影响；在此基础上研究不同浓缩发酵黄浆水制品的主要品质特征，为发酵黄浆水的应用提供数据和理论支撑。主要结果和结论如下： （1）从自然发酵的豆腐黄浆水中分离筛选出一株乳酸菌 HJS-1，一株酵母菌HJS-2，通过生理生化特征及基因序列鉴定，结果表明:HJS-1为发酵乳杆菌，HJS-2为马克斯克鲁维酵母。发酵乳杆菌HJS-1适宜的生长温度范围为37℃~47℃，适宜生长的初始pH值在6~8之间，NaCl浓度超过2%时其活性下降；HJS-1在6h 进入对数生长期，OD600nm=0.174±0.06，pH=5.75±0.06。马克斯克鲁维酵母HJS-2适宜的生长温度范围为25~45℃，适宜生长的初始pH值在3~6之间，NaCl浓度超过4%时生长活性下降；HJS-2在4h进入对数生期，OD600=0.324±0.1， pH=5.25±0.14。 （2）经HJS-1发酵豆腐黄浆水中苦味氨基酸含量减少44%，鲜味、酸味氨基酸增加3%，甜味氨基酸增加34%，芳香味氨基酸增加7%；经HJS-2发酵豆腐黄浆水中苦味氨基酸含量减少39%，鲜味、酸味氨基酸减少2%，甜味氨基酸增加45%，芳香味氨基酸增加14%；经混菌发酵豆腐黄浆水中苦味氨基酸含量减少42%，鲜味、酸味氨基酸增加1%，甜味氨基酸增加49%，芳香味氨基酸增加9%。经HJS-1发酵豆腐黄浆水中大豆异黄酮总量增加1.34倍，经HJS-2发酵豆腐黄浆水中大豆异黄酮总量增加 1.09 倍，经混菌黄发酵豆腐黄浆水中大豆异黄酮总量增加1.67倍。经HJS-1发酵豆腐黄浆水中有机酸总量增加1.52倍，经HJS-2发酵豆腐黄浆水中有机酸总量增加 1.35 倍，经混菌黄发酵豆腐黄浆水有机酸总量增加2.18倍。豆腐黄浆水分别经过HJS-1、HJS-2以及混菌发酵均能增强清除DPPH自由基能力、羟基自由基能力和ABTS阳离子自由基清除能力，其中混菌组抗氧化活性显著高于单菌组，DPPH自由基清除能力达到35.22±0.13%，羟基自由基清除能力达到 9.08.±0.07%， ABTS 阳离子自由基清除能力达到20.95±0.07%。综上，混菌发酵能显著增加豆腐黄浆游离氨基酸、大豆异黄酮和有机酸含量，并提高其抗氧化活性。 （3）利用GC-IMS分析，从豆腐黄浆水、HJS-1发酵样品、HJS-2发酵样品和混菌发酵样品中共定性出51种挥发性物质，其中酯类（15种）、醇类（15种）、醛类（11种）、酮类（6种）、酸类（2种）、呋喃类（1种）、吡嗪类（1种）。正交偏最小二乘法判别分与析聚类热图分析表明：不同单菌与混菌发酵黄浆水的风味物质差异显著。豆腐黄浆水主要的挥发性物质为庚醛、（ E)-2-己烯醛、己醛、反式-2-戊烯醛、正辛醛、丙醛2-丁酮、2-庚酮，豆腐黄浆水中豆腥味成分主要是醛类及酮类物质；HJS-2发酵黄浆水风味物质发生显著变化，生成了乙酸异丁酯、乙酸乙酯、乙酸戊酯（M）、乙酸戊酯（D）、乙酸己酯（M）、乙酸己酯、正己酸乙酯等大量酯类，并有效去除了豆腐黄浆水中豆腥味物质；经HJS-1发酵可以有效减少醛类物质的含量，且生成乙酸、丙酸等短链脂肪酸，但生成酯类物质较少；经混菌发酵样品中乙酸异戊酯、乙酸己酯、乙酸、丙酸等物质相对含量比HJS-2发酵样品更高，此外混菌发酵不仅显著减少了豆腥味物质的相对含量，还增加了酯类、醇类、酸类物质的相对含量。电子鼻分析结果表明：W5S、W1S、W2S、W1W传感器在区分不同单菌、混菌发酵豆腐黄浆水中有较大贡献，主要差异来源于硫类化合物。不同单菌与混菌发酵样品之间差异较大。其中，混菌发酵黄浆水在第一主成分中投影数值最大，结合雷达图和 PCA 图分析，HJS-1 发酵样品与未经发酵的豆腐黄浆水差异不大，HJS-2 发酵样品与混菌发酵样品差异不大，但混菌发酵样品的气味要强于HJS-1或HJS-2单菌发酵黄浆水，与GC-IMS检测结果一致。综上，通过混菌发酵不仅有效减少了豆腐黄浆水中豆腥味物质，还增加酯类、醇类等香味物质的浓度，有效改善了豆腐黄浆水的风味。 （4）在接种比例、接种量、发酵温度、发酵时间4个单因素基础上，以感官评价为响应值进行响应面实验，优化混菌发酵黄浆水的最佳条件为：接种比例2∶1，接种量2%，发酵温度34℃，发酵时间44h，此时发酵黄浆水的感官评价值达到87.97±0.43。经GC-MS测定，3组样品（发酵黄浆水、浓缩发酵液、浓缩发酵粉）共鉴定出定性66种物质，其中酯类24种、醇类14种、醛类6种、酮类9种、酸类10种，烯烃类3种。3种样品共有的香气化合物有23种，挥发性特征物质差异不大，但经聚类热图与数据分析，浓缩发酵粉中酯类与醇类挥发性化合物含量显著高于浓缩发酵液与发酵黄浆水。经 ROAV 分析与正交偏最小二乘判别分析发现：ROAV≥1且VIP＞1的挥发性化合物有乙酸苯乙酯、乙酸异戊酯、乙酸乙酯、丙酸乙酯、异戊醇，这5种挥发性化合物是3组样品的关键香味物质，浓缩发酵粉中这 5 种挥发性化合物的相对浓度显著大于浓缩发酵液与发酵黄浆水。通过电子鼻分析3组样品总体香气轮廓依次为浓缩发酵粉＞浓缩发酵液＞发酵黄浆水，与GC-MS结果一致。浓缩发酵粉相较于未浓缩的发酵黄浆水，总有机酸含量增加了 1.3 倍、总游离氨基酸增加了 67.17 倍、大豆异黄酮增加了 1.8倍、DPPH自由基清除能力增加20.57%、羟基自由基清除能力增加15.53%、AB TS阳离子自由基清除能力增加9.7%。综上，通过真空冷冻干燥制得的浓缩发酵粉香味更加浓郁，有机酸、游离氨基酸、大豆异黄酮等营养物质能够有效富集，抗氧化活性也得到提升，作为增香剂在食品加工中应用具有更好的潜力。
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