釀造醬油發(fā)酵過程及其相關酶系

馮緯 周利南 劉曄 俞振鋒 沈權鋒 沈海鋒 杜甫軍 韋希明

摘要： 本文首先介紹了醬油發(fā)酵的發(fā)展過程，概括了在醬油發(fā)酵過程中發(fā)生的一系列化學和生物學變化，并介紹了醬油發(fā)酵過程中的各種酶類，為研究釀造醬油發(fā)酵過程中主要的酶對于提高產品品質的重要作用奠定理論基礎。

Abstract： This paper firstly introduced the development process of soy sauce fermentation， analysed the chemical and biological changes occurring in soy sauce fermentation process， and introduced the various enzymes in the fermentation process of soy sauce， to lay the theoretical foundation for the study of the great significance of main enzyme in the fermentation process for the improvement of the product quality.

關鍵詞： 釀造醬油；發(fā)酵過程；酶系；作用

Key words： fermented soy sauce；fermentation progress；enzyme system；role

中圖分類號：TS214.2 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）12-0165-02

0 引言

早在兩千多年前我國就始創(chuàng)了醬油。在長期的生產實踐中先民智慧的創(chuàng)造了利用天然微生物群落釀造醬油的方法，由此方法獲得產品質量優(yōu)良。唐朝天寶13年，即公元754年，唐朝高僧在東渡日本時將醬油釀造技術傳了過去，此后，該技術被逐漸傳播到東南亞一帶和世界各地，至今醬油已經成為在國際上備受認可的調味品[1]。新中國在成立初期，我國的醬油廠都是一些原始的家庭作坊手工生產，且這些廠多分布在沿海大城市和東北地區(qū)。這些醬油廠普遍存在操作笨重、設備簡陋的問題，如此不僅醬油生產效率較低，所生產的產品質量也不盡如人意，但即便如此，我國大部分的農村地區(qū)的群眾依然無法經常吃到醬油。因此，自新中國成立以來，我國政府積極采取措施改革傳統醬油生產工藝，大力扶持醬油工業(yè)發(fā)展。

1 釀造醬油的發(fā)酵過程

醬油的主要原料是脫脂豆粕和小麥麩皮，它是經蒸料處理和米曲霉發(fā)酵后，用鹽水淋油而得[2-3]，是我國傳統調味品的一種。雖然我國關于醬油釀造工藝起步較早，但由于醬油最開始被了解到時人類對微生物還一無所知，因此，醬油釀造工藝的原理一直不為人所知。直到多年后微生物學成立后，人們才知道醬油釀造和微生物息息相關，但不可否認，迄今為止人們對醬油傳統釀造工藝的認知依然十分有限。關于醬油傳統釀造工藝我國多位學者進行了相應研究，取得了不錯的效果。在此基礎上正確認識傳統釀造工藝，透過天然制曲發(fā)酵的現象，抓住其“多菌種常溫混合發(fā)酵”[4]的本質。

醬油通常選用豆、麥等糧食作為其原料，蒸煮原料后，淀粉適當糊化，蛋白質適度變形，之后將其制成醬醅，空氣中的微生物會和醬醅自然接觸并發(fā)酵，在溫度、時間等因素均適宜的情況下，微生物會大量繁殖，進而分泌出各種酶，比如果膠酶、纖維素酶、淀粉酶、蛋白酶等。這些酶具有分解原料成分的作用，發(fā)酵前期，先依靠微生物產酶，然后酶再分解大分子物質，期間溶出可溶性蛋白和糖，蛋白質出現變形，為后期發(fā)酵階段提供必需營養(yǎng)成分。淀粉分解成單糖、雙糖及多糖；然后氨基酸與糖類進行美拉德反應，形成棕色色素；后酵階段，在乳酸菌及酵母菌的作用下會產生風味物質。糖被空氣中的耐鹽型酵母菌和細菌發(fā)酵形成醇類及有機酸，并合成酯類的綜合過程，從而形成醬、醬油獨特的色、香、味、體[5-6]。

1.1 單菌種曲和固態(tài)無鹽發(fā)酵

自新中國成立以來，我國人民的生活水平處于不斷提高的狀態(tài)，醬油消費量也與日俱增。為滿足日益劇增的醬油需求量，同時本著盡量不提高成本的原則，應采取有效措施改革和優(yōu)化傳統工藝，縮短生產周期?；诖?，固態(tài)無鹽發(fā)酵法被引進我國，最早在北京試點，試驗成功后開始在上海大規(guī)模生產。原食品工業(yè)部在1958年制定了豆餅麩皮制曲操作法、種曲操作法和固態(tài)無鹽發(fā)酵醬油操作法，且被推廣到全國。每種操作法各有優(yōu)劣，豆餅麩皮制曲開拓了原料來源，種曲便于常年生產，成曲蛋白酶活力高，其無鹽發(fā)酵曲的質量更優(yōu)。在48～456h內，固態(tài)無鹽發(fā)酵可將原料中的蛋白質和淀粉降解成氨基酸和糖分，不僅生產周期大幅度縮短，還由于該生產工藝所需設備較為簡單，操作容易，大大降低了生產成本，十分有利于我國醬油工業(yè)的長遠可持續(xù)發(fā)展。

我國的種曲是由蛋白酶活力高的米曲霉制成的，與天然曲相比，用其接種制成的大曲酶產量不足，因此其產品質量和原料利用率均無法達到預期。傳統的大豆小麥釀造醬油與豆餅麩皮做原料釀造醬油相比，前者的營養(yǎng)價值和風味更好。導致兩者風味存在一定差距的主要原因是大豆含有約20%的脂肪，而麩皮含淀粉少，脂肪經發(fā)酵后可生成脂肪酸和脂肪酸酯，除了能夠為產品增添濃郁的風味外，脂肪酸乙酯還有抗癌作用。固態(tài)無鹽發(fā)酵溫度高，抑制了有益微生物生長，其產品風味和傳統醬油相比大打折扣 [7]。因此，各地醬油廠自1959年后陸續(xù)改為低鹽固態(tài)發(fā)酵法。

1.2 低鹽固態(tài)發(fā)酵法是主導

低鹽固態(tài)發(fā)酵法結合日本的醬油固態(tài)堆積速釀法和我國的實際情況，以固態(tài)無鹽發(fā)酵法為基礎形成的。關于該方法早年我國相關部門曾做出過規(guī)定，要求發(fā)酵周期35d，發(fā)酵溫度35～50℃，水溫25～45℃。與固態(tài)無鹽法相比，該工藝的原料利用率較高，產品風味良好。且由于該工藝設備投資少，發(fā)酵周期短，憑借這些特征該方法被廣泛應用在醬油生產中，有資料顯示，我國醬油全國總產量的80%以上都是用該工藝生產的。該工藝的廣泛應用有效解決了當前社會中醬油的供需矛盾，且在生產過程中操作手段也由過去的手工轉變?yōu)榱税霗C械化。但不可否認該工藝下生產的產品品質和傳統工藝下的產品品質存在一定差距，甚至有專家指出，該工藝下生產的產品只是醬油的代用品，并不是真正意義上的醬油。

高溫發(fā)酵羰基和氨基非酶褐變反應加速，生成較多的類黑素，此時生產的產品色澤較濃。在過去的很多年間我國市場上幾乎都是濃色醬油，雖然醬油的風味不錯，但由于其色澤過濃，既不宜蘸食，也不適合烹飪淺色菜肴，同時也不符合紅燒菜的呈色要求。在這種情況下，人們開始用其他的東西替代醬油，比如用食鹽加味精作淺色菜等，久而久之，市場上對醬油的需求量越來越少，十分不利于醬油行業(yè)及相關企業(yè)的長遠發(fā)展。為解決上述問題，相關工作人員創(chuàng)造出多菌種制曲，先固后稀添加乳酸菌、酵母菌后發(fā)酵，高鹽稀醪淋澆發(fā)酵，原池浸出取油等工藝，一定程度上改善了上述問題。

1.3 借鑒日本經驗發(fā)展傳統工藝

醬油自從被傳入日本后，日本人不斷運用各種現代科技對其進行改革，先后開發(fā)了發(fā)酵溫度提高的保溫發(fā)酵法、液體曲釀造醬油法、醬油固態(tài)堆積速釀法、用固定化細胞發(fā)酵釀造醬油等方法，這些方法均一定程度上促進了醬油工業(yè)的發(fā)展，但由于產品風味問題，均未實現大量生產 [8-9]。日本現在采用的本釀造工藝：先用冷卻為0～5℃的食鹽水和冷卻后的曲料混合，在15℃發(fā)酵1個月，然后提高品溫至28～30℃主發(fā)酵3～4個月，再降至常溫后熟發(fā)酵1個月以上，發(fā)酵周期6～8個月。該發(fā)酵工藝本質上是利用自然氣溫變化的規(guī)律將我國“春曲、夏醬、秋油”進行科學總結，應用現代控溫技術準確地控溫發(fā)酵。

經歷第二次世界大戰(zhàn)后日本經濟瀕臨崩潰，醬油供應嚴重不足，相關行業(yè)及企業(yè)發(fā)展更是舉步維艱，但就在這種情況下，只經過了短短幾十年，日本醬油行業(yè)的生產工藝、產品質量等遠超過我國，究其原因日本成功的經驗是重視產品質量，堅持繼承和發(fā)展傳統工藝。

2 醬油發(fā)酵過程中的酶

發(fā)酵過程中的酶按來源主要分為三大類，分別是外源酶、內源酶和大豆中固有的酶類[10]。

醬油釀造過程中常見的酶類有淀粉酶（α-淀粉酶和糖化酶）、蛋白酶、纖維素酶、果膠酶、乳酸脫氫酶、乙醇脫氫酶、多酚氧化酶、酯酶、谷氨酰胺酶等。不同酶類起到不同的作用，他們的協同作用造就了醬油特有的香氣。

3 結語

在當前我國釀造醬油生產中，高鹽稀態(tài)發(fā)酵工藝和低鹽固態(tài)發(fā)酵工藝并存。盡管低鹽固態(tài)釀制醬油的風味不及高鹽稀態(tài)醬油，但由于該工藝設備投資少，發(fā)酵周期短，憑借這些特征其被廣泛應用在醬油生產中，我國醬油全國總產量的80%以上都是用該工藝生產的，且近年來這種狀況并不會改變，為此采用新技術及有效措施改善醬油風味才是當務之急。總而言之，醬油發(fā)酵過程不僅漫長，而且復雜，期間會發(fā)生一系列的化學和生物學變化，在此期間酶的作用至關重要，因此，研究發(fā)酵過程中主要的酶對于提高產品品質的作用很有必要。

參考文獻：

[1]尹文穎，崔春，陳玲，林宗毅，趙謀明.發(fā)酵溫度對高鹽稀態(tài)醬油原油品質的影響[J].食品工業(yè)科技，2014（02）.

[2]陳蘊.固稀發(fā)酵及多菌種混合發(fā)酵法生產醬油技術的研究[D].無錫：江南大學，2001.

[3]董勝利.釀造調味品生產技術[M].北京：化學工業(yè)出版社， 2003.

[4]趙德安.醬油傳統釀造工藝與提高產品質量的探討[J].中國調味品，2009，34（8）： 22-24.

[5]李里特.大豆加工與利用[M].北京：化學工業(yè)出版社，2003.

[6]Use of GC-headspace and “electronic nose” for the detection of volatile compounds from glucose╞glycine Maillard reaction[J]. Food Control . 2001（1）.

[7]劉恩福.我國醬油釀造技術的現狀和展望[J].中國調味品，1980（6）：3-7.

[8]趙德安.酶制劑應用于大豆發(fā)酵食品的探討[J].中國釀造，2007，26（4）：58-61.

[9]趙德安.醬油的質量[J].中國釀造，2005，24（3）：1-4.

[10]李丹，李瑩，趙謀明.醬油生產中的頭油、二油和三油組分分析及抗氧化活性評價的研究[J].中國調味品，2009（09）.

[11]馮云子，崔春，高獻禮，羅龍娟，鄒繼勁，趙謀明.中式醬油與日式醬油非揮發(fā)性成分的比較[J].食品與發(fā)酵工業(yè)，2010（07）.

[12]孫常雁，李德海，孫莉潔.傳統釀造醬及醬油中酶系的作用[J].中國食品添加劑，2009（03）.

[13]陳彬，魯緋，王夫杰，劉歡，程永強，殷麗君.醬油增香發(fā)酵用耐鹽酵母菌的生理生化特性分析及菌種鑒定[J].中國釀造，2010（11）.