酱油中香气成分的研究进展

作者: 吴相佚

摘 要:酱油的香气是影响酱油品质的重要因素,但由于发酵体系的复杂性,香气的调控逐步成为酱油行业的难点。目前针对酱油中香气物质以及调控方法的报道不多,且大多数集中在理论阶段。本文综述了酱油中的香气物质成分、酱油香气成分的影响因素及香气强化的理论研究,旨在为酱油香气调控技术开发和行业应用提供借鉴。

关键词:酱油;酿造;香气成分;风味特征

Research Process of Aroma Compounds and the Enhancement Method of Soy Sauce

WU Xiangyi

(Foshan Haitian (Gaoming) Flavoring Food Co., Ltd., Foshan 528000, China)

Abstract: The aroma of soy sauce is an important factor that affects the quality of soy sauce, but due to the complexity of the fermentation system, the regulation of aroma has gradually become a difficulty in the industry. There are only few articles about aroma substances and the regulation methods, and most of them focus on the theoretical stage. In this paper, the theoretical research on the aroma components in soy sauce, the influencing factors of soy sauce aroma components and aroma enhancement is reviewed, aiming to provide a theoretical reference for the development of soy sauce aroma control technology and industrial application.

Keywords: soy sauce; brewing; aroma compounds; flavor characteristics

酱油是一种历史悠久的调味品,主要由大豆等蛋白原料和小麦等淀粉原料经微生物发酵酿造而成,具有丰富的氨基酸、有机酸、小分子肽和挥发性香气物质等风味成分[1]。作为调味品,酱油的风味是影响其品质的重要影响因素,而香气的调控又是酱油生产技术上的难关[2]。酱油中的香气物质综合形成酱油独特的香气特征,香气物质由酱油原料在发酵过程中逐步形成。目前,我国酱油的生产工艺主要分为高盐稀态发酵、低盐固态发酵和天然晒露3种方法,将大豆和小麦制曲后混合盐水,经过微生物发酵不同时间,产出风味独特的酱油产品。其中,高盐稀态发酵法发酵酿造的酱油香气较好,品质更佳,已逐步成为我国酱油的主要生产方法[3]。

近年来,随着消费水平的不断提升,消费者对于酱油的品质也提出了更多的要求,尤其是酱油的香气,往往影响着消费者对酱油的第一印象。因此,改善酱油产品的香气至关重要。本文综述了酱油中的香气成分,并且对其影响因素进行了综述,旨在为提升酱油香气品质,满足消费者需求提供一定的理论参考。

1 酱油中的香气物质

酱油中的香气物质主要形成于酱醪发酵阶段,在发酵过程中,酱醪中原料的分解、微生物的代谢及非酶促反应均能产生不同的挥发性香气物质[4]。目前酱油中一共检测出了1 000种以上的挥发性风味物质,其对酱油的香气起到决定性的作用,可划分为醇类、酸类、酚类、醛类、酮类、酯类、吡嗪等

13大类化合物,其中以醇类、酸类、酯类和醛酮类等物质含量最为丰富[5-6]。

酱油中酸类化合物能够为酱油提供酸香风味,主要有乙酸、丁酸、3-甲基丁酸、苯甲酸和苯乙酸等挥发性酸类物质[7]。其中苯乙酸能够赋予酱油蜜甜香气;丁酸、3-甲基丁酸等具有较刺激的气味;而乙酸呈现强烈的酸香,对酱油的风味贡献较强,能够增强酱油的头香[8]。除了提供香气风味,在酱油发酵过程中,微生物代谢产生乙酸等酸类化合物,还使得酱油的pH值逐渐降低,降低了酱油被其他微生物污染的风险,并通过该类化合物调节酱油的香气与口感[9]。

醇类化合物在酱油发酵初期开始形成,主要包含乙醇、苯乙醇、2-甲基丁醇、异戊醇和1-辛烯-3-醇等[10]。醇类物质主要呈现醇香、花香或者麦芽香等具有甜香特征的香气,比如苯乙醇具有花草和水果香,而乙醇主要赋予酱油醇香风味。在酱油发酵过程中,酵母菌是醇类化合物的主要来源,酵母通过代谢将酱醪中的糖分解成乙醇,并通过Ehrlich途径和α-酮酸脱羧等途径产生其他的高级醇和芳香醇[11]。

酱油中还具有果香和花香等令人愉悦的香气特征,花果香通常来自酱油中的酯类化合物。酱油中常见的脂类物质为乳酸乙酯、乙酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯等[12]。酯类化合物主要来源于酱油发酵中期,酵母菌代谢生成酸类和醇类,并在后续发酵过程中发生酯化反应生成各种酯类化合物,为酱油提供花果香气的同时,抑制酱油中的其他不愉悦的气味[13]。

醛酮类化合物主要呈现麦芽香气、青草香和甜香等风味[14],酱油中的醛酮类化合物主要为苯甲醛、苯乙醛、2-甲基丁醛等,是由酱油发酵中微生物代谢或者由酱油中产生的氨基酸经过美拉德反应生成[15]。

另外,除了以上几种化合物,酱油中存在的呋喃酮类物质、酚类物质对于酱油的香气特征也具有明显的影响。比如2,5-二甲基-4-羟基-3(2H)-呋喃酮(HDMF)和5(2)-甲基-2(5)-乙基-4-羟基-3(2H)-呋喃酮(HEMF)具有强烈的焦糖香气[16],其水溶液呈现典型的酱油风味,又被称为酱油酮。酚类物质尤其是愈创木酚、4-乙基愈创木酚(4-EG)具有典型的烟熏风味,是酱油中常见的重要风味物质[17]。

2 酱油香气成分的影响因素

目前我国常见的酱油发酵工艺为高盐稀态发酵,该工艺使得酱醪在高盐浓度下进行连续封闭式发酵,有效降低了有害微生物污染风险,但是也影响了部分风味菌种的生长代谢,使得酱油产品存在风味不足的问题[18]。近年来,随着消费者对于酱油综合品质需求的不断提升,酱油中香气成分的增香技术研究也逐步成为热点。

2.1 发酵微生物对酱油香气成分的影响

微生物在酱油发酵过程中起着至关重要的作用。微生物通过生长代谢,产生各种风味物质,形成了酱油独特的香气物质。酱油中常用的微生物主要包括以米曲霉为主的曲霉,以嗜盐四联球菌和片球菌为主的乳酸菌,以鲁氏接合酵母、易变球拟酵母和埃切假丝酵母为主的酵母菌[3]。随着菌种选育技术的发展,有较多研究发现在酱醪发酵过程中添加其他微生物后,酱油风味得到明显提升。比如4-EG具有强烈的烟熏风味,对酱油的风味具有明显影响。从酱醪中定向选育出产4-EG的枯草芽孢杆菌(JLB30-2)[19]、拟威克酵母(JLY60-1)[20]、类肠膜魏斯氏菌[21],并将以上菌种添加到酱醪中发酵后,酱油中的4-EG含量较对照组均有明显提升,同时醇类、酯类风味物质含量也有明显提升。酯类化合物具有明显的花果香,对酱油的风味也具有良好的促进作用。通过在酱油中添加葡萄球菌(JL40)[22]或定向诱变选育的葡萄牙棒状酵母(YJST34)[23]后进行发酵,酱油中的酯类化合物分别提升了116.9%和473.2%。针对酱油中特征性风味物质HDMF和HEMF两种物质,研究发现在酱醪发酵过程中将发酵乳杆菌同鲁氏酵母协同发酵后,酱油中的HDMF和HEMF相对含量较对照组提升1.70倍和1.89倍[24]。

2.2 发酵原料对酱油香气成分的影响

酱油的香气成分主要来自发酵过程中微生物的代谢以及酱醪体系发生的美拉德反应等物理化学反应,因此发酵体系对于酱油的香气至关重要。研究发现,改变酱油的发酵体系可以在一定程度上影响酱油的香气特征。当发酵体系中蛋白含量增加、总糖含量降低时,酱油的焦糖香、烤土豆香、花果香、麦芽香等香气特征更加明显,其中2,3-二甲基丁醇、苯乙醇、乙酸乙酯、HDMF和HEMF含量更高[25]。许瑜[26]通过在酱油发酵过程中外源添加糖源,发现木糖可显著提升酱油中HDMF、HEMF和4-EG的气味活度值。

除了外源添加底物,发酵原料本身的差异对酱油也有较大的影响,武倩宇等[27]发现提升发酵体系中的麸皮占比能够显著提升酱油中的醛类、酸类化合物的种类和含量。另外,脂肪对发酵酱油的风味也有明显影响。大豆中的脂肪能够在发酵过程中降解形成多种风味物质,并影响其他反应途径,因此也成为酱油发酵过程中重要的反应和代谢底物[7]。李学伟等[28]研究发现,大豆酿造酱油滋味整体协调,醇香和酱香较脱脂大豆酿造酱油更浓郁,这可能是由于全大豆酿造酱油中的吡嗪、醛类、吡喃酮和呋喃酮类物质含量更高[29]。

2.3 后处理工艺对酱油香气成分的影响

酱油产品在生产过程中涉及多种加工处理,其中热处理是酱油最常见且至关重要的加工工艺之一。酱醪压榨后得到的酱油,经过热处理后,其中的挥发性香气物质发生了显著变化,香气风格同未加热的酱油有着显著的区别。酱油经过热处理时,发生美拉德反应或酯化反应,其中吡嗪类和酯类化合物含量升高,比如十五酸乙酯、十二酸乙酯和2-乙烯基-6-甲基-吡嗪等,使得酱油的焦糖香气、水果香气有所增加[30]。另外,KANEKO等[31]通过香气提取物稀释分析发现,未经热处理的酱油中风味稀释因子为128~512,而热处理后酱油中的HDMF的风味稀释因子达到2 048,表明热处理显著提升了酱油中HDMF的含量。

酱油在储存过程中香气风格也会发生变化,由新鲜的花果香转变为成熟的烘焙香气[32],从而得到部分消费者青睐。研究发现,相较于加热或者货架期中发生的美拉德反应,超声波处理可显著提升美拉德反应体系中的醇醛缩合反应,并且能够加速美拉德反应中葡萄糖的裂解,生成二羰基化合物,从而促进酱油中的吡嗪类化合物显著提升,加快酱油的熟化过程,使得酱油更具风味[33]。GAO等[34]也发现,低强度超声处理能够加速酱油香气的形成并缩短发酵时间,经过超声处理后,酱油中的焦糖香、果香、醇香、麦芽香和烟熏味等风味特征较对照提升了5%以上,且发酵90~180 d酱油的感官评分高于发酵180 d的酱油。静态高压也具有相似的功能,通过正向调节酱油中的美拉德反应、氧化和水解反应,使得酱油中的麦芽香、花香、焦糖香的气味活度值提升30%以上[35]。

3 结语

酱油既能为食物提供诱人的口感与色泽,也能增加食物的香气风味,已成为亚洲甚至全球不可或缺的调味品之一。随着消费水平的提升,人们对于酱油品质的需求也在不断增加,而由于酱油发酵体系的复杂性,如何提升酱油的香气强度、调控酱油的香气特征逐渐成为待解决的难题。目前,已有区别传统生产工艺的技术在酱油香气提升方面得到了验证,但仍处于初步阶段,尚未得到广泛应用。如何将新工艺新方法应用在酱油行业内,生产出香气强度高或者定向调控香气的酱油还有待进一步研究,以满足市场需求。

参考文献

[1]王靖雯.高盐稀态酱油风味功能酵母菌的筛选和应用研究[D].广州:华南理工大学,2022.

[2]包启安.酱油科学与酿造技术[M].北京:中国轻工业出版社,2011.

[3]熊忠飞.酱油酿造工艺技术研究进展[J].食品安全导刊,2023(26):184-186.

[4]邓冲,常煦,刘广新.本酿造酱油香气物质的研究进展[J].酿酒科技,2015(11):106-109.

[5]周婷.酱油中香气-滋味交互作用对其风味影响的研究[D].广州:华南理工大学,2021.

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