磁场环境对酱油发酵及品质的影响

摘要 [目的]探究酱油酿造的新工艺。[方法]以豆粕和米曲霉混合制曲后，在不同磁场环境下培养发酵生产酱油。在不同磁场环境于42 ℃低盐固态发酵25 d后，通过测定酱油中氨基酸态氮、总氮、色率、红色指数、总氮利用率及总酸含量的变化，分析磁场对酱油发酵及其品质的影响。[结果]磁场环境发酵的酱油各指标均有不同程度的增加。20 mT磁场环境下，氨基酸态氮含量提高4.39倍，总氮含量增加4.87倍;酱油色率和红色指数分别提高171.4%和54.1%;总氮利用率高达89.7%;总酸含量是对照CK的3.44倍。[结论]磁场环境有利于后续发酵周期的缩短。该研究为酱油生产及风味品质的提升提供了一种新的技术路线。

关键词 磁场;酱油;发酵工艺;品质;氨基酸

中图分类号 TS 264.2+1  文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2022）06-0140-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.06.033

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Effect of Magnetic Field on Soy Sauce Fermentation and Quality

ZHANG Qing-yu1，ZHOU Yu-yi2，FU Jiang-yan1 et al （1.Guangdong Meiweixian Flavoring Foods Co.，Ltd.，Zhongshan，Guangdong 528437;2.INDUC Scientific Co.，Ltd.，Wuxi，Jiangsu 214035）

Abstract [Objective]In order to explore the new technology of soy sauce brewing.[Method]Soybean meal and  Aspergillus oryzae  were mixed to make koji and fermented in different magnetic fields to produce soy sauce.After 25 days of low salt solid-state fermentation at 42 ℃ in different magnetic fields，the effects of magnetic fields on the fermentation and quality of soy sauce were analyzed by measuring the changes of amino nitrogen，total nitrogen，color ratio，red index，total nitrogen utilization rate and total acid content in soy sauce.[Result]The results showed that the indexes of soy sauce fermented in magnetic field increased in varying degrees.Under 20 mT magnetic field，the content of amino nitrogen increased by 4.39 times and the content of total nitrogen increased by 4.87 times;the color percentage and red index of soy sauce increased by 171.4% and 54.1% respectively;the total nitrogen utilization rate was 89.7%;the total acid content was 3.44 times of the control group.[Conclusion]The magnetic field environment is beneficial to shorten the fermentation cycle.This study provides a new technical route for soy sauce production and flavor quality improvement.

Key words Magnetic field;Soy sauce;Fermentation technology;Quality;Amino acid

基金项目 江苏省农业科技自主创新项目[CX（19）3069];十三五重点研发计划项目（2017YFD0400404）;国家自然科学基金项目面上项目（32172353）;江苏省优秀青年基金项目（BK20211582）。

作者简介 张庆宇（1983—），男，吉林辽源人，工程师，从事食品发酵技术研究。*通信作者，副研究员，博士，从事食品非热加工技术研究。

收稿日期 2021-06-28

酱油是一种传统调味品，因独特风味及营养价值在亚洲国家备受欢迎[1]。酱油酿造主要通过高盐稀态和低盐固态发酵，酱油发酵菌种通常采用曲霉菌，部分添加酵母菌，发酵原料多为大豆和小麦[2]。高盐稀态发酵利用高浓度盐水和较低温度抑制微生物代谢，酱油经过充分后熟，其风味优于低盐固态发酵，但其发酵周期较长，生产成本较高[3]。低盐固态发酵，盐浓度低，温度较高，对霉菌的抑制作用小，蛋白质快速水解，发酵周期大大缩短，生产成本较低，是目前大多酱油企业酿造酱油的主要生产工艺，缺点是产品香气不足[4]。

发酵微生物的代谢活性对产品品质及其呈味物质具有重要影响。Guo等[5]采用常压室温等离子体诱变得到产生香气的耐盐鲁氏接合酵母 Zygosaccharomyces rouxii， 生产的酱油鲜味和关键香气化合物含量显著提高。诱变技术可有效改善菌株特性，但其诱变方向及表型通常不稳定，存在安全隐患。近年来，磁场作为一种物理场成为微生物培养研究的热点，大量研究表明，磁场可改变微生物的生长、代谢及酶活性。Wan等[6]采用1.6 mT静磁场对红曲霉进行液态培养，红曲色素和莫那可林K含量显著增加，而橘霉毒素含量下降46.7%。Tan等[7]采用95 mT静磁场培养热带假丝酵母，24 h后细胞浓度增加11.3%，酵母菌中木质素过氧化物酶和漆酶活性提高50%，细胞中高亲和钾离子转运蛋白基因提高2.77倍，酵母菌耐盐性也得到提高。孟晓玲等[8]采用95 mT静磁场辅助酵母菌进行乙醇发酵，酒精度提高7.87%，糖度无明显变化。何熙等[9]采用0.6 T磁场催熟腐乳，发现磁场处理后，毛霉蛋白酶活力增强，发酵期缩短25%。 笔者以豆粕为原料，采用米曲霉制曲并在磁场环境下混合培养发酵，通过测定不同磁场环境下酱油中的氨基酸态氮、总氮、色率、红色指数、总氮利用率及总酸含量的变化，分析磁场环境发酵对酱油品质的影响，旨在为酱油产业的生产及品质的提升提供新的技术路线。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

沪酿3.042米曲霉和豆粕由广东美味鲜调味食品有限公司提供;浓硫酸、硫酸铜、硫酸钾、氢氧化钠、硼酸、甲醛、甲基红、溴甲酚、酚酞、乙醇、邻苯二甲酸氢钾等试剂均为分析纯，购于国药集团化学试剂有限公司。

1.2 设备与仪器

磁场生化培养箱MFI-A2 ，英都斯特（无锡）感应科技有限公司;AL204分析天平和FE28 pH计，瑞士Mettler Toledo仪器有限公司;LDZX-50KBS立式蒸汽灭菌锅，上海申安医疗器械公司;DL-101-2鼓风干燥箱，天津中环实验电炉有限公司;C-MAG磁力搅拌器，德国IKA公司;V-1800紫外分光光度计，上海美谱达仪器有限公司;TGL-16B离心机，上海安亭科学仪器厂。

1.3 试验方法

将蒸煮冷却后的豆粕与米曲霉混合搅拌均匀，置于发酵罐内，加入12 °Bé盐水，密封后放入磁场生化培养箱发酵，于42 ℃下发酵25 d。发酵结束后，热水浸泡酱醅，酱醅压榨出油，121 ℃灭菌后得到酱油成品。研究0（CK）、4、8、12、16、20 mT恒稳磁场对发酵过程中酱油氨基酸态氮、总氮、色率、红色指数、总氮利用率及总酸含量的影响。

1.4 酱油产品理化指标测定

1.4.1 基本指标的测定。

氨基酸态氮含量按照GB/T 5009.235—2016测定，总氮含量按照GB/T 18186—2000测定，总酸含量按照GB/T 12456—2008测定。

1.4.2 酱油色率和红色指数的测定。

采用郑海燕[10]比色法测定，样品配成0.1%溶液，倒入1 cm比色皿中，于610 nm处测定吸光值，测定3次，取平均OD610值，按下式测定色率：

色率（EBC单位）=OD610×20 0000.076

上述溶液于510 nm处测定吸光值，测定3次，取平均OD510值，按下式计算红色指数：

红色指数=10×logOD510OD610

1.4.3 总氮利用率。

T=V ×TN M ×TN1×100%

式中， V 为发酵结束后酱油的总体积，mL;TN为发酵结束后酱油的总氮含量，g/L; M 为成曲的总质量，g;TN1为成曲的总氮含量，g/L。

1.5 数据分析

使用SPSS 22.0软件进行数据分析，用Origin 9.0 进行分析制图。每个样品重复测定3次，取平均值。

2 结果与分析

2.1 磁场对酱油中氨基酸态氮和总氮含量的影响

氨基酸态氮是酱油的重要组分，由酱油发酵过程中蛋白质水解产生，是判断酱油发酵程度的重要指标，氨基酸含量越高，酱油鲜味越浓郁[11]。从图1可以看出，酱油原料在0（CK）、4、8、12、16、20 mT 恒稳磁场，42 ℃下发酵25 d后，其氨基酸态氮含量分别为4.1、6.2、8.9、12.3、17.8和22.1 g/L，总氮含量分别为8.3、13.8、20.1、28.2、39.2和48.7 g/L，磁场处理后，氨基酸态氮及总氮含量显著增加，20 mT磁场环境下，氨基酸态氮含量较CK提高4.39倍，总氮含量增加4.87倍。磁场作用下，米曲霉中的蛋白酶活性增强，这与Tang等[12]研究结果相似，刺参幼参中的胰蛋白酶和胃蛋白酶活性随磁场强度增加而升高，与CK相比，其活性分别提高78.0%和63.1%。Prando等[13]采用静磁场处理后，南极假丝酵母脂肪酶B活性提高80%，稳定性增强。张庆华等[14]采用3.5 mT静磁场处理葡萄酒，葡萄酒中没食子酸、香草酸、丁香酸、咖啡酸、绿原酸、阿魏酸和芥子酸等酚酸含量随磁场处理时间的延长而增加。磁场环境下，豆粕中蛋白质更易分解为氨基酸，发酵速度加快。根据GB/T 18186—2000中酿造酱油的等级评判标准，CK氨基酸态氮含量为4.1 g/L，为三级酿造酱油，而磁场环境发酵后的氨基酸态氮含量最高为22.1 g/L，远超特级酿造酱油标准。可见，磁场辅助酱油发酵，有利于改善酱油品质。

2.2 磁场对酱油色率和红色指数的影响

酱油发酵过程中的非酶褐变和酶促褐变会产生呈色物质，赋予酱油独特的红棕色泽[15]。色率可表示产品颜色的深浅，红色指数则为样品中红色物质的含量。随着人们消费观念的转变，酱油色率及红色指数受到人们的日益关注，稳定的色泽有利于提高产品品质。从图2可以发现，在42 ℃下发酵25 d后，酱油色率和红色指数随磁场强度的增加而增大。与CK相比，20 mT恒稳磁场发酵后酱油色率和红色指数分别提高171.4%和54.1%。这是由于酱油发酵过程中还原糖与氨基酸、肽和蛋白质发生美拉德反应和酶促褐变，豆粕蒸煮过程中生成的褐色物质在发酵过程中缓慢析出[16]。Deamici等[17]采用静磁场培养钝顶节旋藻，磁场环境下生物质中藻蓝色素和碳水化合物含量分别提高18%和21%。陈碧娥等[18]采用磁场辅助红酵母菌RG-98生产类胡萝卜素，发现100 mT电磁场处理2 h后，色素产量提高25%。磁场环境下更多酶和多糖发生氧化应激，促进了微生物对糖的代谢，产生深色物质，从而增加酱油色率。磁场环境下发酵产生的色泽，在提高产品稳定性的同时，有利于减少焦糖色素的添加。

2.3 磁场对酱油发酵总氮利用率的影响

酱油的总氮利用率可有效表征发酵过程中含氮物质，包括蛋白质、氨基酸和多肽等的利用率。从图3可以发现，在42 ℃下发酵25 d，磁场环境下豆粕中含氮物质的利用率显著提高，酱油中总氮利用率增加。与CK相比，20 mT恒稳磁场环境下，发酵过程中总氮利用率高达89.7%，而CK仅为63.5%，说明磁场环境对提高豆粕中含氮物质利用率具有显著效果。崔颖等[19]采用2.33 mT磁场处理河套蜜瓜，10 min后河套蜜瓜可溶性蛋白含量增加。安燕等[20]研究发现，恒稳磁场可有效实现有机物降解，150 mT磁场处理60 min后，酪氨酸酶活性提高27.1%，邻苯二酚、苯酚和2，4-二氯酚等酚类有机物转化率提高。低盐固态发酵周期短，总氮利用率相对高盐稀态更高[21]，磁场环境下，样品中可溶性蛋白含量增加，米曲霉中蛋白酶活性增强，可有效促进微生物生长发酵，使总氮利用率提高。