响应面法优化酸浆发酵工艺及其点制豆腐工艺

黄浆水是豆腐、豆干与千张等豆制品加工过程中产生的主要副产物，加工1 kg大豆可产生约8.95 kg黄浆水[1]，其富含蛋白质、游离氨基酸及可溶性碳水化合物等营养成分，同时含有大豆寡糖及异黄酮等活性物质[2]。对于一定规模的豆制品加工企业产生的黄浆水必须经过污废处理方能排放，这导致处理成本增加；而部分中小型或作坊式生产单位缺乏完善的处理设施，黄浆水未经有效利用即直接排放，造成营养资源浪费并加重环境负荷。针对黄浆水资源化利用及工艺成本控制等产业需求，利用微生物发酵黄浆水制备酸浆并作为豆腐生产的酸性凝固剂，被认为是降低黄浆水排放、促进其资源化利用的可行技术途径之一[3]。然而，现有商业酸浆制备多依赖自然发酵，过程难以控制，菌群结构复杂且品质波动较大，进而导致点制豆腐的质量和口感稳定性不足，限制了其产业化推广。

为提高酸浆体系的可控性与产品一致性，已有研究利用高通量测序、分离纯化等技术解析自然发酵酸浆中的优势菌群，并构建单一菌株发酵体系以优化酸浆与豆腐制备工艺。Xu Yunhe等[4]研究发现，自然酸浆中的优势菌群主要包括干酪乳杆菌（Lacticaseibacillus casei）和植物乳植杆菌（Lactiplantibacillus plantarum），其中L. casei产酸较快且凝乳能力较强，可用于替代传统自然发酵体系以稳定酸浆的品质。吕博等[5]研究发现，在黄浆水中接种3%的L. plantarum，在37 ℃条件下发酵24 h后可得到pH值约为4.2的酸浆。张影[6]、 Wu Han[7]等研究发现，乳酸菌发酵黄浆水用于点浆能够加速豆浆蛋白凝聚、增强凝胶结构致密性，使豆腐硬度、弹性及保水性优于自然酸浆点制的豆腐。现有关于应用酸浆点浆的工艺优化研究多以pH值作为主要评价指标以表征点浆效果，但pH值主要反映氢离子活度；相较之下，可滴定酸度（titrable acidity，TA）更能表征酸浆总酸水平[8]，可能与蛋白质等电凝聚过程及凝胶网络形成具有更直接的关联[9]。 总体来看，相关研究多聚焦于发酵条件或点浆条件等单环节参数优化。尽管单一菌株发酵可提升酸浆理化性质稳定性并改善豆腐品质，但酸浆发酵条件与后续点浆、压制等环节之间的耦合规律尚不清晰，尚难实现以酸浆理化特性为核心的豆腐定量表征与过程调控，从而限制了可控发酵体系在酸浆豆腐标准化生产中的应用拓展。

基于产业化的需求，前期研究从自然发酵酸浆中筛选获得一株产酸速度快且耐受性较强的L. plantarum SJL-1。本研究在此基础上构建“黄浆水→酸浆→酸浆豆腐”的技术链条，以TA及出品率为响应值，采用单因素及响应面试验优化酸浆发酵工艺及酸浆豆腐制备工艺，以期为酸浆豆腐的规模化与标准化生产提供工艺参数与理论支撑，并为黄浆水的高值化利用提供可行路径[3,10]。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

中黄301大豆 市售；黄浆水（pH为4.2，TA为 0.01 g/L） 实验室自制；L. plantarum SJL-1分离自自然发酵酸浆中，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为CGMCC No. 34829；96孔细胞培养板 康宁生命科学（吴江）有限公司；消泡剂句容众瑞食品科技有限公司；0.1 mol/L HCl标准溶液、0.1 mol/L NaOH标准溶液 国药集团化学试剂有限公司；MRS肉汤、MRS琼脂培养基 北京奥博星生物技术有限责任公司。其他试剂均为国产分析纯。

1.2 仪器与设备

ZHJH-011128超净工作台 上海智诚分析仪器制造有限公司；LHS-150SC恒温培养箱 上海天呈实验仪器制造有限公司；5424R低温高速离心机 德国Eppendorf公司；Spark®酶标仪 瑞士Tecan公司；OLK-01-12液体加热器 广东立时电器科技有限公司；P1-Plus破壁机杭州九阳豆业有限公司；TA-XT2i质构仪 英国Stable Micro Systems公司；FiveEasy P1 FE28 pH计 梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；EXACT折光仪 沃戈耳（上海）科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 酸浆制备

将L. plantarum SJL-1划线接种至MRS固体培养基，置于30 ℃条件下恒温培养24 h，挑取单一菌落接种到MRS液体培养基中，置于30 ℃恒温培养箱静置培养24 h，得到种子液。

将L. plantarum SJL-1种子液于4 000×g、4 ℃条件下离心10 min，弃上清液，收获菌体，采用0.9%无菌生理盐水重悬，调整菌液浓度至108 CFU/mL。采用0.1 mol/L HCl将黄浆水的pH值调整为5.0，黄浆水于105 ℃高压灭菌30 min，冷却至室温后，接种2% L. plantarum SJL-1菌悬液，30 ℃条件下恒温静置培养48 h。

1.3.2 酸浆发酵工艺优化

单因素试验：分别考察L. plantarum SJL-1接种量（2%、3%、4%、5%、6%）、黄浆水初始pH值（4.0、4.5、5.0、5.5、6.0）、发酵温度（20、25、30、35、40、45 ℃）、发酵时间（12、24、36、48、60、72、84、96 h）对酸浆的菌体浓度（OD600 nm）和TA的影响。

响应面试验：结合单因素试验结果，选择对结果影响较大的因素接种量（A）、初始pH值（B）、发酵温度（C）3个因素为自变量，以TA（Y1）为响应值，采用Design-Expert 13.0.1设计3因素3水平的Box-Behnken响应面试验，试验因素与水平见表1。

1.3.3 酸浆豆腐制作工艺流程

挑选色泽鲜亮、饱满无杂质的大豆，清洗干净后按质量体积比1∶4加入水，室温浸泡10 h，沥干。磨浆时总加水量为干豆质量的8倍。首次磨浆时加入总加水量的5/8，使用破壁机打浆，单层100目豆腐滤布过滤得到浓豆浆。豆渣再加剩余水量磨浆，过滤得淡豆浆。将淡豆浆加热至沸腾，分批加入浓豆浆，混合液再次沸腾后加热5 min，以钝化脂氧合酶，变性蛋白质[11-13]。采用折光仪测定豆浆中可溶性固形物含量为8.0 °Brix。豆浆温度降至85 ℃时，加入20%（V/V）的酸浆（TA为3.8 g/L），点浆后蹲脑20 min，放入豆腐模具中，1 000 Pa压制30 min，得酸浆豆腐。

1.3.4 酸浆豆腐制备工艺优化

单因素试验：分别考察酸浆TA（2.5、2.8、3.8、4.9、5.8 g/L）、酸浆添加量（10%、15%、20%、25%、30%，V/V）、点浆温度（75、80、85、90、95 ℃）、蹲脑时间（10、15、20、25、30 min）、压制强度（600、800、1 000、1 200、1 400 Pa）、压制时间（10、20、30、40、50 min）对酸浆豆腐出品率的影响。

响应面试验：结合单因素试验结果，选择对结果影响较大的因素酸浆TA（A）、酸浆添加量为（B）、点浆温度（C）、蹲脑时间（D）4个因素为自变量，以出品率（Y2）为响应值，采用Design-Expert 13.0.1软件设计 4因素3水平的Box-Behnken响应面试验，试验因素与水平见表2。

1.3.5 菌体浓度、pH值及豆腐品质指标测定

菌体浓度的测定：将酸浆样品加入96孔板中，每孔加样体积为200 μL，以未接种的无菌黄浆水作为空白对照。使用酶标仪在波长600 nm条件下测定OD600 nm值。

pH值和可滴定酸度的测定：取10 mL酸浆，采用pH计测定pH值；参考GB 5009.239—2016《食品安全国家标准 食品酸度的测定》，采用pH计电位滴定法测定TA。

酸浆豆腐出品率[14]：制作酸浆豆腐前，称取干豆质量（ma）。在室温条件下，称取压制完静置5 min的酸浆豆腐质量（mb），按下式计算出品率：

酸浆豆腐质构的测定[15]：将酸浆豆腐切成1.5 cm× 1.5 cm×1.5 cm的小块，采用质构仪测定。探头型号为P/36R，测前速率为1.5 mm/s，测试速率为1 mm/s，测后速率为1.5 mm/s，测定距离为40 mm，触发力5 g，触发类型为下压，压缩形变量为40%，停留时间为5.0 s。

1.4 数据处理与统计分析

实验均重复测定3次，结果用-表示。采用单因素方差分析和Duncan多重比较法分析不同处理之间的显著性差异（P＜0.05）。分别采用Excel 2021、Minitab软件、Graphpad Prism 10.1.2软件和Design-Expert 13.0.1软件对数据进行统计分析和绘图。

2 结果与分析

2.1 酸浆发酵工艺优化

2.1.1 单因素试验结果

由图1A可知，随着初始pH值的升高，酸浆的TA和OD600 nm值均呈先升高后下降的趋势。当初始pH值为5.0时，TA和OD600 nm值均达到最高，分别为（3.72±0.05） g/L和0.84；当pH值低于或高于5.0时，二者均明显下降，可能与初始pH值影响微生物代谢能力和酶活性有关[16]。因此，确定最佳初始pH值为5.0。

由图1B可知，随着接种量的增加，酸浆的TA和OD600 nm值均呈先升高后趋于稳定的趋势。当接种量为4%时，TA达到最高，为（4.09±0.05）g/L，OD600 nm值较高，为0.83；当接种量大于5%之后，二者未明显提高，可能与营养限制或代谢产物抑制有关[17]。因此，确定最佳接种量为4%。

由图1C可知，随着发酵温度的升高，酸浆的TA和OD600 nm值均呈先升高后下降的趋势。当发酵温度为30 ℃时，TA和OD600 nm值均达到最高，分别为（4.10±0.05）g/L和0.84；当发酵温度继续升高时，二者均明显下降，可能是由于高温致使微生物酶活性降低和细胞代谢受损[18]。因此，确定最佳发酵温度为30 ℃。

由图1D可知，随发酵时间的延长，酸浆的TA和OD600 nm值均呈先升高后下降的趋势。当发酵时间为48 h时，酸浆的TA达到最高，为（4.19±0.07）g/L， OD600 nm值较高，为0.82；继续延长发酵时间，TA和 OD600 nm值均明显下降，可能是因为进入衰亡期，乳酸菌自溶导致菌体量减少[19]，同时底物耗竭及酸胁迫抑制生长与代谢[20]。因此，确定最佳发酵时间为48 h。

2.1.2 响应面试验

结合单因素试验结果，固定发酵时间为48 h，选择对结果影响较大的因素接种量（A）、初始pH值（B）、发酵温度（C）3个因素为自变量，以TA（Y1）为响应值，采用Design-Expert 13.0.1软件设计3因素3水平的Box-Behnken响应面试验，试验设计及结果见表3，方差分析见表4。

采用Design-Expert 13.0.1软件对表3数据进行多元二次回归拟合，得到TA的回归方程为：Y1＝4.28＋0.146 8A-0.034 3B＋0.041 6C＋0.030 4AB-0.036 0AC-0.018 0BC-0.249 9A2-0.342 1B2-0.251 0C2。由表4可知，回归模型极显著（P＜0.000 1），失拟项不显著（P＞0.05），变异系数（coefficient of variation，CV）＝0.84%＜5%，说明模型可重复性高、可靠。决定系数 R2＝0.994 4，调整决定系数，表明该模型中98.73%的酸浆TA变异来自于自变量；信噪比为31.95，表明该模型适用于预测酸浆最佳发酵工艺。由P值可知，一次项A、C，二次项A2、B2、C2对酸浆TA的影响极显著（P＜0.01），一次项B对酸浆TA的影响显著（P＜0.05），其他项对酸浆TA影响不显著（P＞0.05）；由 F值可知，3个因素对酸浆TA的影响主次顺序为：A＞C＞B，即接种量＞发酵温度＞初始pH值，这与陈斌等[21]的研究结果基本一致。

采用Design-Expert 13.0.1软件对回归模型进行最优求解，得到酸浆的最佳发酵条件为接种量4.29%、初始pH值4.98、发酵温度30.32 ℃。在此优化条件下，酸浆TA的预测值为4.31 g/L。为考虑实际操作可行性，将最优发酵条件修正为接种量4%、初始pH 5.0、发酵温度30 ℃，在此优化条件下进行3次平行验证实验，其TA实际值为 4.27 g/L，与模型预测值接近，说明该模型可用于酸浆的发酵工艺优化。

2.2 酸浆豆腐制备工艺优化单因素试验结果

2.2.1 酸浆TA对酸浆豆腐出品率及质构的影响

由图2可知，随着酸浆TA的升高，酸浆豆腐出品率呈先升高后下降趋势，当TA为3.8 g/L时，酸浆豆腐出品率达到最高，为（311.53±0.86）%，表明该条件下形成的蛋白质凝胶网络具有较强的持水能力。由表5可知，随着酸浆TA的升高，各质构指标整体呈先升高后降低再升高的波动趋势，主要与酸诱导凝固速率、凝胶网络致密程度及保水性（出品率）之间的平衡有关[22]。当TA为3.8 g/L时，酸浆豆腐的弹性为（90.80±1.76）%，内聚性为0.68±0.00，两者与其他处理组无显著差异（P＞0.05）；而当TA为5.8 g/L时，酸浆豆腐的硬度、咀嚼性和胶着性均显著升高（P＜0.05），过高硬度通常伴随凝胶网络过度收缩及释水量增加，导致口感趋于老化、回弹性下降和组织细腻性降低，该现象与高TA条件下出品率降低的结果一致，Geng Yuhan等[10]也研究发现，增加盐类凝固剂浓度会显著提高豆腐凝胶强度，降低出品率和持水率。综上，确定酸浆的最佳TA为3.8 g/L。

2.2.2 酸浆添加量对酸浆豆腐出品率及质构的影响

由图3可知，随着酸浆添加量的升高，酸浆豆腐出品率呈先升高后下降的趋势，当酸浆添加量为20%时，出品率最高，为（311.06±1.81）%，分析原因可能是酸浆添加过量可能导致局部凝固过快，网络收缩，持水能力下降[10]。由表6可知，随着酸浆添加量的升高，酸浆豆腐的各质构指标整体均呈升高的趋势，分析原因可能是酸浆增多可促进蛋白质分子交联，使凝胶网络结构结构更为致密；但酸浆过多会导致网络过度收缩和析水，质地过硬、出品率下降[23]。综上，确定酸浆的最佳添加量为20%。

2.2.3 点浆温度对酸浆豆腐出品率及质构的影响

由图4可知，随着点浆温度的升高，豆腐出品率呈先升高后下降的趋势，当点浆温度为85 ℃时，出品率达到最高，为（310.05±1.44）%。这是由于在特定的温度下蛋白质部分变性自组装为有序的三维网状结构，从而有效增强体系保水性；而温度过高则可能导致蛋白质过度变性聚集，网络结构收缩，持水能力下降[24]。由表7可知，随着点浆温度的升高，豆腐的硬度、咀嚼性和胶着性均呈升高趋势，说明温度升高使凝固过程加快，并使蛋白质之间的键合更加紧密，从而获得质构更为坚实的凝胶结构[25]；但点浆温度超过85 ℃之后，弹性及内聚性略有下降，可能因过度热变性影响了网络结构的变形能力。综上，确定最佳点浆温度为85 ℃。

2.2.4 蹲脑时间对酸浆豆腐出品率及质构的影响

由图5可知，随蹲脑时间的延长，豆腐出品率呈先逐步升高后下降的趋势，当蹲脑时间为25 min时，出品率达到最高，为（320.50±2.04）%，分析原因可能是蹲脑时间过长导致网络结构过度收缩，持水能力下降，出品率下降。由表8可知，随着蹲脑时间的延长，酸浆豆腐的各项质构指标均呈升高的趋势，说明蹲脑时间过长会导致酸浆豆腐质构过硬、出品率下降。综上，确定最佳蹲脑时间为25 min。

2.2.5 压制强度对酸浆豆腐出品率及质构的影响

由图6可知，随着压制强度的增大，豆腐出品率呈先升高后下降的趋势，当压制强度为800 Pa时，出品率达到最高，为（325.16±2.87）%。适当提高压制强度有助于促进豆腐内部水分排出和结构紧实，但强度过高则可能导致水分流失，反而降低酸浆豆腐的出品率。由表9可知，随着压制强度的升高，酸浆豆腐的硬度、咀嚼性和胶着性均呈升高趋势，说明增加压制强度有助于蛋白质网络进一步致密，从而提升酸浆豆腐的机械性能，但压制强度过高会导致酸浆豆腐质构过硬、出品率下降。然而弹性和内聚性随着压制强度的升高均呈先升高后下降的趋势，但无显著差异（P＞0.05）。当压制强度为800 Pa时，整体质构表现为硬度适中、咀嚼性与胶着性较低、弹性与内聚性稳定。综上，确定最佳压制强度为800 Pa。

2.2.6 压制时间对酸浆豆腐出品率及质构的影响

由图7可知，随着压制时间的延长，酸浆豆腐出品率整体呈先升高后下降的趋势，当压制时间为10 min时，豆腐不成形；当压制时间为20 min时，出品率最高，达到（326.28±3.10）%。分析原因可能是适当压制时间有助于豆腐压制多余水分、稳定豆腐形态，但时间过长则可能导致水分过度流失，降低出品率。由表10可知，随着压制时间的延长，各项质构指标均呈升高趋势，说明较持久的压制作用可以提高豆腐的坚实度和咀嚼性，但压制时间过长会导致酸浆豆腐质地过硬、出品率下降。综上，确定最佳压制时间为20 min。

2.3 酸浆豆腐制备工艺条件优化响应面试验结果

结合单因素试验结果，固定压制强度800 Pa、压制时间20 min，选择对出品率影响较大的因素酸浆TA（A）、酸浆添加量（B）、点浆温度（C）、蹲脑时间（D）4个因素为自变量，以出品率（Y2）为响应值，采用Design-Expert 13.0.1软件设计4因素3水平的Box-Behnken响应面试验，试验设计及结果见表11，方差分析结果见表12。

采用Design-Expert 13.0.1软件对表11数据进行多元二次回归拟合分析，得到酸浆豆腐出品率的回归方程为：Y2＝324.75-0.009 2A＋0.055 8B＋0.114 2C＋0.092 5D＋0.225 0AB＋0.460 0AC-0.097 5AD-0.092 5BC＋0.135 0BD＋0.070 0CD-2.12A2-2.54B2-2.15C2-2.82D2。由表12可知，回归模型极显著（P＜0.000 1），失拟项不显著（P＞0.05），CV＝0.10%＜5%，说明模型可靠。决定系数R2＝0.987 1，调整决定系数，表明该模型中97.43%的出品率变异来自自变量；信噪比为25.72，表明该模型适用于预测酸浆豆腐最佳制备工艺。由P值可知，交互项AC及二次项A2、B2、C2、D2对结果影响极显著（P＜0.01），其他项对结果影响不显著（P＞0.05）；由 F值可知，4个因素对酸浆豆腐出品率的影响主次顺序为：C＞D＞B＞A，即点浆温度＞蹲脑时间＞酸浆添加量＞酸浆TA。该结果与许壮等[26]关于点浆条件对酸浆豆腐品质影响的研究结论一致，即点浆温度和蹲脑条件是影响豆腐得率和保水性关键因子[27]，也与豆清发酵液点浆工艺优化研究结论一致，即在一定点浆温度和蹲脑时间范围内，豆腐品质及得率呈现先升高后降低[28-29]。交互项AC对出品率影响的响应面见图8。响应面呈凸面，存在最高点，说明交互项AC对出品率影响较大，这与方差分析结果一致。

采用Design-Expert 13.0.1软件对回归模型进行最优求解，得到酸浆豆腐的最佳制备工艺条件为酸浆 TA 3.849 g/L、酸浆添加量19.68%、点浆温度85.92 ℃、蹲脑时间25.45 min。在此条件下，酸浆豆腐出品率预测值为323.89%，考虑到实际操作可行性，将酸浆豆腐制备工艺条件修正为酸浆TA 3.8 g/L、酸浆添加量20%、点浆温度85 ℃、蹲脑时间25 min，在此条件下进行3次平行验证试验，出品率实际值为325.92%，与模型预测值接近，酸浆豆腐在色泽、香气、口感、组织状态等品质方面表现良好，说明该模型可用于酸浆豆腐的工艺优化。

3 结 论

本研究通过对黄浆水酸浆制备工艺及酸浆豆腐点浆工艺进行系统优化。结果表明，酸浆发酵的最佳工艺条件为：接种量4%、初始pH 5.0、发酵温度30 ℃、发酵时间48 h，此时酸浆的TA为4.27 g/L。进一步优化酸浆豆腐的制作工艺条件为：酸浆TA 3.8 g/L、酸浆添加量20%、点浆温度85 ℃、蹲脑时间25 min、压制强度800 Pa、压制时间20 min，在此条件下酸浆豆腐的出品率可达325.92%。研究结果为酸浆豆腐生产中关键工艺参数的确定提供了试验依据，提高了酸浆豆腐的出品率和工艺稳定性，并为酸浆豆腐的规模化、标准化生产及黄浆水的高值化利用提供了可行的工艺方案和技术支撑。

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Optimization of Suanjiang Fermentation Process and Tofu Preparation Process by Response Surface Methodology

ZHANG Shuang1, ZHANG Min1, HU Miao2, WANG Jiao2, YUAN Zifan2, LI Shuying2,*

(1. College of Food Science, Northeast Agricultural University, Harbin 150030, China;2. Institute of Food Science and Technology, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100193, China)

Abstract: Suanjiang (fermented soy whey) was prepared with Huangjiangshui (soy whey) by Lactiplantibacillus plantarum SJL-1 fermentation, and it was used as the raw material to prepare Suanjiang tofu. Using titratable acidity (TA) and yield as response values, the fermentation process of Suanjiang and the preparation process of Suanjiang tofu were optimized by single-factor experiments combined with response surface methodology. The results indicated that the optimal fermentation conditions were inoculum 4%, initial pH 5.0, fermentation temperature 30 ℃, and time 48 h. Under the conditions, the TA of Suanjiang was 4.27 g/L. The optimal preparation conditions for Suanjiang tofu were TA of Suanjiang 3.8 g/L, Suanjiang addition 20%, addition temperature 85 ℃, curd time 25 min, pressing strength 800 Pa, and time 20 min. Under the conditions, the yield was 325.92%. These findings provided a reference for the high-value utilization of Huangjiangshui and for the standardized production of Suanjiang tofu.

Keywords: Huangjiangshui; Suanjiang; Suanjiang tofu; fermentation process; response surface methodology

DOI: 10.11882/j.issn.0254-5071.2026.04.030

中图分类号：TS201.3

文献标志码：A

文章编号：0254-5071（2026）04-0220-09

引文格式：张爽, 张敏, 胡淼, 等. 响应面法优化酸浆发酵工艺及其点制豆腐工艺[J]. 中国酿造, 2026, 45(4): 220-228. DOI:10.11882/j.issn.0254-5071.2026.04.030. https://www.chinabrewing.net.cn

ZHANG Shuang, ZHANG Min, HU Miao, et al. Optimization of Suanjiang fermentation process and tofu preparation process by response surface methodology[J]. China Brewing, 2026, 45(4): 220-228. (in Chinese with English abstract)DOI:10.11882/j.issn.0254-5071.2026.04.030. https://www.chinabrewing.net.cn

收稿日期：2026-01-04

基金项目：“十四五”国家重点研发计划重点专项（2024YFF1106805）

第一作者简介：张爽（1983—），女，副教授，博士，研究方向为粮食、油脂及植物蛋白工程。E-mail: szhang@neau.edu.cn

*通信作者简介：李淑英（1979—），女，研究员，博士，研究方向为食品功能因子挖掘与利用。E-mail: lishuying2000@163.com