Key technology upgrade and application development of Guizhou red sour soup industry
贵州红酸汤是贵州苗族、侗族等少数民族拥有千年食用历史的传统发酵食品，是黔菜中独具特色的酸味调味品[1]。红酸汤不仅营养丰富，还具有调味、去腥、解油腻、健脾开胃、增进食欲等功能，而且含有番茄红素、辣椒素、黄酮、多酚等多种生理活性物质[2]，具有抗氧化[3]、调节血脂[4-6]、调节机体免疫[7]等功效。
红酸汤的制作方式有很多种，传统方法是以鲜辣椒、西红柿为主要原料，经过清洗、密封发酵等多道工序制作而成。2009年，红酸汤被中国食品协会认定为贵州特色火锅底料，与内蒙古的涮羊肉火锅底料和重庆火锅底料被列为中国三大特色火锅底料。2015年，贵州凯里红酸汤正式被列入《中国地理标志产品大典》，凯里苗族酸汤鱼制作技艺也早已被列入贵州省级非物质文化遗产[8]。红酸汤因食用地域性较强，在除贵州省以外的餐饮行业应用中并不多见，随着贵州少数民族特色饮食的开发及贵州旅游业的发展与推广，红酸汤已经“走出黔山”。贵州省不仅成立酸汤产业协会，还发布了团体标准T/CNFIA 117—2020《酸汤调味料》、贵州省地方标准DBS52/056—2021《酸汤》。目前酸汤行业作坊式小企业占比较高，生产技术水平参差不齐，行业规模产能为调味品各子行业中较低水平，大部分生产企业都分布在贵州，小作坊仍然采用传统的自然发酵工艺，在发酵容器方面基本沿袭传统的陶缸和陶坛，不但生产周期长，受外界气候环境影响较大，生产过程中容易受到杂菌污染，导致酸汤风味差异较大、稳定性不足甚至发生腐败变质现象[1]，从而制约了红酸汤的产业发展。随着酸汤工业化的发展与在全国认知度的进一步提升，酸汤的生产技术及品牌化建设也在不断增强，酸汤产品种类呈现多样化，满足不同人群的消费需求。该文从酸汤产业发展状况、酸汤的标准化、机械化、数智化集成技术升级、酸汤应用发展等方面加以分析，着重从原辅料预处理、微生物群落结构、强化发酵技术、数智化技术、杀菌技术等方面进行阐述；指出红酸汤产业化应用发展重在从扩大酸汤应用场景、品牌化建设等方面加以推动，旨在为酸汤产业的发展和壮大提供借鉴思路。
《贵州省国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标纲要》中重点提到大力发展特色调味品产业，支持酸汤等特色调味品开发。从“三天不吃酸，走路打蹿蹿”的流传民谣，形成了“一汤兴三业，三产绕一汤”的产业格局[9]。“十三五”期末，贵州省酸汤在黔东南州加工及餐饮企业已超过400家，成立了黔东南州“凯里酸汤”产业发展协会，吸纳会员32家。黔东南州生产的酸汤产品主要为红酸汤、白酸汤、鱼酱酸，年加工酸汤产品4.65万t，产值4.18亿元。预计“十四五”期末将达到10亿元[8，10]。黔东南州政府成立黔东南州凯里酸汤产业发展工作领导小组，相继出台《黔东南州“凯里酸汤”产业发展规划（2021-2025）》、《黔东南州“凯里酸汤”产业发展工作实施方案（2022-2025）》等系列文件，将凯里酸汤标准化、品牌化纳入发展战略[10]。
酸汤生产企业规模较小，产能达1万t以上的企业较少，规模以上企业主要集中在贵州黔东南和安顺地区，同时企业在酸汤研发投入不足，对技术升级缺乏系统性应用。生产原料基地较为分散，原料品质参差不齐，同时生产过程缺乏较为系统成熟的管理体系，难以满足酸汤生产标准化要求。因此需要积极将危害分析和关键环节控制点（hazard analysis and critical control point，HACCP）体系、食品安全管理体系等系统化的管理体系应用到生产过程中，切实降低食品安全危害，通过数字化管理平台帮助企业实现食品链的全过程质量管理，提高贵州红酸汤的品质和质量安全[11-12]。
红酸汤的大部分生产企业仍然采用陶缸和陶坛自然发酵工艺，不但生产周期长，受外界气候环境影响较大，导致酸汤风味差异较大、稳定性不足，而且在生产中缺乏可靠性和可控性，使产品质量难以统一。缺乏新型杀菌技术的应用，产品风味及安全性也得不到保证。目前对酸汤发酵菌种、发酵关键技术等尚缺乏系统性研究，从而制约了红酸汤的产业发展。
酸汤相关技术研究成果仅限于实验室阶段，未能在生产企业进行推广应用；智能化设备在酸汤行业缺乏深入研究和应用；而一些酸汤企业固守传统发酵工艺的守旧理念，对现代生物发酵技术、数智化等技术和设备的应用存在一定认知不足，存在产学研脱节现象。另外产业化应用需要反复多次的试验验证方可规模化生产，离“向科技要产能”还有一定差距。因此，系统研究发酵菌种、关键发酵技术、智能化设备，应用现代生物技术与工业智能化技术，进一步加强产学研结合及相关技术成果的推广应用来提升酸汤品质是亟需解决的问题。
酸汤的消费市场范围主要局限于西南地区，相对于酱油、食醋等调味品，属于小众调味品。酸汤知名品牌少、宣传力度不够、消费场景缺乏打造，消费者对酸汤认知度不足。因此加大酸汤的应用拓展及消费场景的打造，对酸汤走向全国具有十分重要的意义。
红酸汤是以西红柿（加或不加）鲜红辣椒为主要原料，添加或不添加姜、食用盐、白酒、香辛料等辅料，经接发酵菌种或自然发酵，灭菌或不灭菌等工艺加工而成的复合调味料[13]。从市场上众多酸汤产品来看，有些产品以西红柿为主，有些产品以辣椒为主，满足市场多重口味需求。
酸汤的主料为西红柿和辣椒，同时也是酸汤发酵产生酸味和红酸汤色泽的主要来源。西红柿优选红果西红柿，粉果西红柿酿制的酸汤颜色偏淡；所用西红柿要在8分成熟度以上，成熟度不够的西红柿酿制酸汤风味不够，酸度也不够。同时红色品种的西红柿的番茄红素要远高于黄色品种的西红柿。
西红柿果实酸甜多汁、营养丰富，除含有碳水化合物、维生素C（vitamin C，VC）、胡萝卜素、有机酸、果胶质、脂肪以及钙、铁、磷、钠、钾、镁等矿物质外，还含有番茄红素，且含量居各种果蔬之首[14]。番茄红素是一种天然类胡萝卜素，具有抗氧化、延缓衰老、抑制肿瘤、降低血脂、提高人体免疫力、预防心血管疾病、延缓骨质疏松等多种功效，在发酵过程中有机酸会引起番茄红素的异构化，酸对顺式番茄红素的增加呈显著相关[15-17]。顺式构型比反式构型的番茄红素更容易吸收利用。
可以根据酸汤辣度的不同，可选择不同品种的新鲜红辣椒，常用的包括二荆条辣椒、灯笼椒、北京红辣椒、红菜椒等多种辣度的辣椒。西红柿和辣椒比例不同，发酵酸汤风味截然不同，从食用习惯和市场反馈来看，西南地区消费者因偏爱吃辣所以习惯于食用辣椒含量较高的酸汤，北方地区消费者一般偏重于西红柿含量较高的酸汤。辣椒中富含维持人体正常生理机能和增强人体抵抗力的多种化学物质，如蛋白质、辣椒碱、二氢辣椒碱、辣椒红素、碳水化合物、矿物质钙、磷、钾等，还含有一定的硫胺素、核黄素、尼克酸等，辣椒中起到辣度的主要物质是辣椒素，二氢辣椒素位居第二。辣椒中的辣椒素还具有抗炎及抗氧化作用，预防心血管疾病等生理功能[18-19]。
打造西红柿和辣椒的原料基地，保证原料质量对于酸汤品质的稳定性具有至关重要的作用。据了解黔东南州和安顺地区种植的西红柿、辣椒基本可以满足当地酸汤生产企业的原料需求，其中贵州黔东南州大力推进酸汤原料产业标准化试点示范建设，先后建成凯里市辣椒种植标准化示范区、台江西红柿标准化种植示范项目等国家或省级农业标准化示范区8个，示范带动明显，促进产业提质增效[8]。在安顺旧州等多地建立有西红柿、辣椒的示范种植基地。从而为充分发挥示范区带动作用，保证原料质量稳定安全，实现农业增效、农民增收奠定了基础。
姜是众多菜肴中必不可少的香辛料，笔者研究综合分析姜加入酸汤中对提升酸汤香气有一定作用，在生姜添加量为1%～5%时[6]，对酸汤产酸的影响不大。
食盐浓度是影响发酵酸汤发酵速度和品质的重要因素[16]。食盐浓度过低时，腐败微生物容易生长，西红柿浆料、辣椒浆料或混合浆料质量难以保证，且产品风味欠佳；食盐浓度过高抑制了乳酸菌的生长，发酵速度较慢，发酵周期长，不利于产酸，失去了酸汤作为酸性调味品应有的意义。
研究发现，黔东南地区苗族人民在制作红酸汤时会适当添加糯米饭，可在一定程度上增加红酸汤的酸度。添加了糯米饭的实验组经过微生物的分解代谢后，可为乳酸菌的生长代谢提供更多的碳源和能源物质，有利于产酸[20]。另外糯米对红酸汤独特风味和组织状态的形成起着重要的作用，但糯米加量太大会影响酸汤的色泽。
传统酸汤生产中会加入木姜子或木姜子油，作为发酵辅料或炒制酸汤加入，可为酸汤带来类似柠檬与姜的香气。木姜子作为一种药食两用的香辛料，具有较强的抗菌、抗炎、抗癌等功效，其强烈的柠檬香气，可以去腥增香提味，萜类化合物是木姜子的主要香气成分，以柠檬醛为代表的萜类化合物具有显著的生物活性[21]。从市场反馈，部分地区的消费者不习惯于木姜子的味道，目前市场上有不加木姜子油的酸汤可满足不同消费者需求。
酸汤生产工艺主要包括原料预处理（挑选、清洗、破碎、拌料）、发酵、炒制（加木姜子油炒制）、灌装、杀菌等主要工序。
从主要原料的投料方式，酸汤发酵包括分料发酵和混料发酵。分料发酵一般为先将辣椒和西红柿分别发酵，制备得到番茄发酵浆料和辣椒发酵浆料，然后按照一定比例将两者混合进行二次发酵制得。混料发酵为直接将西红柿和辣椒粉碎，添加或不添加白酒、糯米、食盐等混合一起入坛发酵[13]。
a分料发酵工艺
b混料发酵工艺
从发酵次数上又分为一次发酵和二次发酵。传统凯里酸汤发酵的一次发酵采取入窖发酵的方式，然后将地窖中的酸汤（辣椒酸汤和番茄酸汤）分坛入发酵坛进行二次发酵。入窖发酵优点是地温较为恒定，菌群环境相对稳定，缺点是不易清洗，滋生有害微生物不易清洗消毒。发酵坛发酵也面临同样的问题，清洗不方便，效率较低。
自然发酵酸汤的微生物来源包括原辅料自带、发酵容器存留、原物料在入坛前工器具等接触带入。从众多研究可见，酸汤传统发酵中起作用的主要为乳酸菌和酵母菌[22-27]，其中乳酸菌以乳酸杆菌属（Lactobacillus）为主，是发酵红酸汤中的主要优势细菌，酵母菌以毕赤酵母（Pichia pastoris）和酒香酵母属（Brettanomyces）为优势菌属[28-29]。
王婵[25]利用高通量测序技术对贵州传统酸汤微生物群落结构进行分析，结果表明，酸汤绝对优势细菌属为乳酸杆菌属；红酸汤优势真菌属以毕赤酵母、假丝酵母、哈萨克斯坦酵母为主。李娟[26]采用高通量测序分析传统红酸汤微生物多样性，结果表明，在细菌属水平上，传统老酸汤以乳杆菌属为绝对优势菌属。在真菌属水平上，以毕赤酵母和酒香酵母属为优势菌属。张璇[27]应用微生物形态学和生理生化鉴定方法对红酸汤中的优势菌群进行了初步鉴定，结果表明，红酸汤中的优势微生物以乳酸杆菌属（Lactobacillus）为主，其次是芽孢杆菌属（Bacillus），同时还有少量片球菌属（Pediococcus）的细菌：优势酵母菌分别属于酵母属（Saccharomyces）、汉逊氏酵母属（Hansenula）和酒香酵母属（Brettanomyces）。其中酵母属、汉逊氏酵母属和酒香酵母属对红酸汤在后熟阶段发生化反应和生成芳香物质是非常重要的。
综上，了解自然发酵红酸汤中的微生物菌群量，为进一步筛选优良红酸汤发酵菌种，缩短发酵周期和实现智能化控制的强化接种生产提供了理论依据。鉴于传统酸汤品质不稳定，发酵周期长等缺点，使用多菌种复合强化发酵提高酸汤品质是未来酸汤产业的发展方向。
从发酵方式来看，酸汤发酵分为自然发酵和菌种强化发酵技术。与自然发酵相比，乳酸菌强化发酵，缩短了红酸汤发酵周期[29-30]。选育具有功能性的菌种是酸汤发酵的发展趋势，筛选发酵性能强、产酸产香能力强、安全性能强（如亚硝酸盐降解能力）、抗氧化能力强的菌种尤为关键。强化乳酸菌、酵母菌多菌种复合发酵是酸汤产业化、规模化发展的重要关键技术。据了解南山婆、亮欢寨、明洋等多个酸汤生产企业积极与设备厂家合作研究并采取先进的前处理机械化设备、现代智能化发酵罐应用于生产，并与科研院所合作通过现代菌种发酵技术的应用来解决产品不稳定等弊端问题，并取得了较为良好的效果，目前南山婆食品公司处于规模化应用阶段。
筛选并应用具有抑菌作用的乳酸菌发酵，应用生物抑菌方式防止酸汤腐败变质产生不良风味延长红酸汤的货架期也可以大大改善酸汤品质不稳定的现象。李厚强[32]筛选具有抑菌作用的乳酸菌并研究其在红酸汤的加工和保藏中的应用，植物乳杆菌（Lactobacillus plantarum）SHPC-35和耐酸乳杆菌（Lactobacillus acetotolerans）SHC-17可有效抑制热带假丝酵母（Candida tropicalis）CT-1和白色假丝酵母（Candida albicans）CU-3腐败菌，可有效延长产品的货架期至10 d。
积极推动产品和生产规范标准化建设。黔东南州委州政府高度重视，成立黔东南州凯里酸汤产业发展工作领导小组及办公室，相关行业和协议主动领衔制定凯里酸汤有关省级地方标准、团体标准14项。其中主导和参与编制省级地方标准《地理标志产品凯里红酸汤》、《发酵辣椒酸汤加工技术规程》、《食品安全地方标准酸汤》等。参与中国食品工业协会制定团体标准《酸汤调味料》，参与贵州省食品工业协会制定团体标准《贵州酸汤调味料》，参与贵州旅游协会制定团体标准《传统黔菜红酸汤鱼烹饪技术规范》、《传统黔菜白酸汤鱼烹饪技术规范》等，主导制定发布团体标准《凯里酸汤红酸汤》、《凯里酸汤红酸汤加工技术规范》。酸汤标准体系逐步形成，在全州酸汤企业推广实施与运用，推进凯里酸汤标准化、品牌化发展，有效支撑凯里酸汤产业高质量发展[8]。
加快危害分析和关键环节控制点（hazard analysis and critical control point，HACCP）体系、食品安全管理体系等系统化的管理体系的导入和成熟应用，制定HACCP计划，规范贵州红酸汤的生产操作，控制食品安全显著危害；可有效避免酸汤存在风味不稳定、致病微生物和防腐剂易超标等问题，稳定提高产品的品质[11]。
酸汤生产设备主要包括原料处理的分拣挑选台、清洗机、烘干机、破碎机、搅拌机、混料机、破碎机、发酵容器（坛/罐）、杀菌设备等。要想实现酸汤的规模化和产业化生产，设备的升级迭代是关键。
预处理包括挑选、清洗消毒和破碎步骤。将西红柿、辣椒等倾倒在分选操作台上挑选，然后进入清洗机清洗消毒，然后风干和破碎。对生产企业来讲，人工挑选费时费力，因此开发应用挑选辣椒的蔬菜分选机和去蒂机[33]，对辣椒去蒂去把、挑选破损变质辣椒，提高生产效率至关重要。
关于西红柿、辣椒的清洗可借鉴净菜加工设备、辣椒清洗设备等，常用的辣椒清洗设备具备高效率以及洗净率高等优点，主要应用高压喷淋技术、气泡清洗技术以及翻浪清洗技术等多项技术[33-34]。例如鼓泡清洗机通过水槽底部的气管产生的气泡在物料表面溃灭时产生巨大的瞬时压强和高速的微射流，连续不断的气泡溃灭对物料表面产生很强的破坏和气蚀作用，使蔬菜表面的杂质脱落[34]，自动化设备的应用克服了小作坊式人工清洗不干净的弊端，清洗效果较好，减轻了交叉污染及带来的污染杂菌的可能性。
破碎工序中，如果西红柿、辣椒的破碎粗细不一致，会导致发酵容器中酸汤发酵浆的密度和上下层溶氧不同，发酵菌群生长及分布也会不一致，所呈现出的酸汤风味也各不一致。搅拌不均匀导致物料分布不均，也会影响发酵周期，最终也会影响酸汤的品质。因此酸汤产业化发展必须考虑合适破碎机和混料机的应用。
传统的食品生产方式容易受到环境和人为因素的干扰，造成生产效率低下、产品质量不稳定等问题。而智能化监控和控制技术可以通过自动化控制、数据采集和分析等手段，实现对生产过程的实时监测和控制，在线智能化快速检测技术和智能化自动化技术发展，对提高生产效率和产品质量、降低生产成本和风险，对推动整个行业的发展具有非常重要的意义[35-38]。目前贵州酸汤行业陆续进行产业升级，使用智能化发酵罐，通过酸度传感器、温度传感器、pH传感器进行对发酵过程中酸度、温度、pH进行实时监测，全程掌握发酵进程；根据显示的实时监测数据，快速反应，确保发酵顺利进行。对酸汤的进料、出料以及清洗都实现了自动化控制，更好的控制了因清洗不及时导致发酵系统交叉污染，进而造成发酵品质不稳定等难题。发酵罐的应用及智能化控制可降低人工搅拌和输送料液的劳动强度，提高生产效率，对发酵过程控制更加精准化，降低安全风险。
酸汤的传统生产企业，有些无杀菌工艺，导致酸汤在贮存过程中容易产生“霉花”、胀气等现象存在，因此酸汤生产使用杀菌技术非常有必要，可以延长酸汤保质期。杀菌方式常见的有巴氏杀菌和超高温瞬时杀菌技术两种。酸汤杀菌温度控制在60～95 ℃，时间控制在1 h之内即可达到杀菌效果。杀菌时间过长，温度过高容易导致维生素等营养物质损失加大。采取超高温瞬时杀菌技术，一般杀菌温度为120～135 ℃，杀菌时间为6～12 s即可达到杀菌效果。
为保证营养成分损失较小，还需要进一步创新使用先进的冷杀菌工艺技术加以优化。可尝试将超高压杀菌、脉冲电场杀菌、辐照杀菌、超声波、微波杀菌等杀菌技术和植物抑菌剂应用在酸汤生产中，更好地保持食品品质和风味，保证食品质量安全[39-42]，以降低热杀菌技术对酸汤的营养成分和风味造成的丧失。魏丽娜等[41]指出，冷杀菌技术与植物源抑菌剂的联合应用不仅能降低冷杀菌技术的处理强度和植物源抑菌剂的使用浓度，而且增强了抗菌效果。
酸汤的应用场景及用途极为广泛，要逐步引导消费者的食用习惯。第一，酸汤可以作为调味料包使用搭配方便米粉、干米粉、方便面、生干面等米面主食，主要有酸汤米粉、酸汤面产品。第二，酸汤可作为预制菜和火锅底料，可用来烹饪或组合预制酸汤鱼、酸汤排骨、酸汤肥牛、酸汤猪脚、酸汤炖鸡、酸汤海鲜火锅、酸汤豆腐鱼丸火锅等菜品。第三，酸汤作为一般调味料可以作为酸汤炒饭、拌饭、酸汤水饺、酸汤鸡蛋汤的调料。第四，酸汤作为调味蘸料，可蘸食薯条、馒头、烧饼等主食食用。第五，将酸汤制成粉剂或颗粒制剂或液体饮料作为饮品售卖，可满足不同用途和不同人群需求，方便携带。
从全国饮食行业来看，火锅底料的国内市场几乎一直被麻辣和清汤两种口味垄断，麻辣火锅以川渝地区的四川火锅、重庆火锅为代表：清汤火锅则以北京、内蒙地区的涮羊肉为代表[1]。近年来，贵州酸汤异军突起，被列为全国三大特色火锅调味料之一。
贵州酸汤行业涌现出一大批著名商标和知名企业，不仅有“南山婆、玉梦、冠香坊、亮欢寨”等酸汤加工企业，还有“老凯俚、西江传说、苗岭侗寨”等知名度较高的酸汤餐饮企业。餐饮企业以“苗家酸汤鱼”、“酸汤火锅”、“酸辣烫”为招牌的公众品类品牌酸汤火锅店和小吃店逐步走向全国市场。酸汤作为预制菜的菜单菜谱，将会有更广阔的前景。通过酸汤鱼等系列菜品提升全国知名度，成为一流知名餐饮品牌赋能，增进消费者对品牌的感知质量。同时进一步延伸带动上游酸汤企业的品质提升与菜品的持续创新[43]。品牌化助推消费市场是酸汤行业有待进一步提升的空间。
加快产学研结合，依托科研院所和设备制造商商的技术力量帮助酸汤企业提高酸汤生产技术水平，满足市场消费升级需求；打造酸汤龙头企业，推动酸汤生产企业标准化规模化发展，政府方面提供专项资金来支持酸汤产业，才能把这个产业做得更大。加大推广主打品牌酸汤风味的餐饮火锅店进入全国各大城市餐饮市场，同时扩宽酸汤的应用场景和品牌化建设，是扩展消费市场和实现企业销售规模的重要方式。促进酸汤的产业升级，带动酸汤的消费升级，也是贵州地方特色调味料酸汤走向全国乃至全世界的必由之路。
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