高鹽稀態(tài)醬油中微生物的協(xié)同作用

□ 牛麗麗 何琳琳 天津市利民調(diào)料有限公司

醬油發(fā)酵過程實(shí)質(zhì)是微生物的代謝過程。原料中的蛋白質(zhì)原料、淀粉質(zhì)原料等在蛋白酶、糖化酶等各種酶作用下，經(jīng)過復(fù)雜的代謝過程，最終發(fā)酵成醬油。高鹽稀態(tài)醬油釀造過程中需要多種類微生物的協(xié)同作用。這些微生物包括米曲霉、酵母菌、乳酸菌及其他細(xì)菌。微生物通過自身正常代謝，能夠生成不同的代謝產(chǎn)物。與此同時(shí)，微生物的自溶作用也會(huì)釋放出來多種營養(yǎng)物質(zhì)，這些物質(zhì)經(jīng)過相互反應(yīng)和多級(jí)轉(zhuǎn)化，構(gòu)成了醬油的豐富內(nèi)容物。

1 霉菌類（Aspergillus）

1.1 米曲霉（Aspergillus oryzae）

米曲霉是醬油釀造中使用最廣泛的一種微生物。國內(nèi)醬油生產(chǎn)廠家普遍使用滬釀3.042菌株，其菌粉的制作也已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。米曲霉制作大曲的過程中，溫度應(yīng)控制在35～37℃，水分控制在45%～55%，濕度控制在90%～100%，此條件能夠保證菌絲生長良好，同時(shí)有利于菌體中酶的釋放[1]。

米曲霉在醬醪中通過復(fù)雜的酶系發(fā)揮作用。蛋白酶可將肽鍵水解，肽鍵水解后，蛋白質(zhì)分解為小分子的蛋白胨、肽或氨基酸[2]。米曲霉在制曲過程中會(huì)分泌中性蛋白酶和堿性蛋白酶[3]。中性蛋白酶有肽鏈內(nèi)切酶屬性，在水解蛋白質(zhì)時(shí)，可切斷8%～15%的肽鏈。在醬油發(fā)酵過程中，中性蛋白酶主要催化大豆蛋白水解[4]。

谷氨酰胺酶是一種胞內(nèi)酶，只有在菌體自溶后才可發(fā)揮作用。谷氨酰胺酶可催化谷氨酰胺，將其水解成谷氨酸，從而增加醬油呈鮮。

淀粉類原料經(jīng)蒸煮后被完全糊化。經(jīng)α-淀粉酶催化，淀粉類原料被分解成糊精和糖。這使得淀粉黏度降低，糖化酶可繼續(xù)作用于糊精，可使短分子的糊精全部變成麥芽糖或葡萄糖[5]。

1.2 黑曲霉（Aspergillus niger）

黑曲霉多用于與米曲霉混合制曲發(fā)酵醬油，可以使醬油中谷氨酸上升到全氮60 %左右。經(jīng)測定分析發(fā)現(xiàn)，黑曲霉中酸性蛋白酶含量比滬釀3.042增加16倍。其所含的纖維素酶、果膠酶都比滬釀3.042有明顯的增加。這類植物組織溶解酶能崩潰植物細(xì)胞壁，使蛋白質(zhì)和淀粉暴露出來對(duì)米曲酶的蛋白酶有互補(bǔ)作用[6]。

2 酵母菌（Zygosaccharomyces）

高鹽稀態(tài)釀造醬油工藝中，研究證明可以添加的酵母包括主發(fā)酵酵母和后熟發(fā)酵酵母。主發(fā)酵酵母主要指魯氏接合酵母，在發(fā)酵前期加入。后熟發(fā)酵酵母主要指多變假絲酵母、球擬酵母等[7]。

2.1 魯氏接合酵母（Zygosaccharomyces rouxii）

魯氏接合酵母耐滲透壓能力強(qiáng)，最適生長溫度30℃。可在含鹽量和含糖量很高的環(huán)境中生長，其最適耐鹽量5%～8%，在鹽量18%的情況下，仍能生長良好。因此可在發(fā)酵前期添加擴(kuò)大培養(yǎng)的酵母液，豐富醬油風(fēng)味。

魯氏接合酵母可代謝出乙醇、4-羥基-呋喃酮類、高級(jí)醇等物質(zhì)，這些物質(zhì)對(duì)醬油風(fēng)味的形成起到了關(guān)鍵性作用。葡萄糖或麥芽糖等糖類物質(zhì)，在魯氏接合酵母的糖酵解途經(jīng)中，被分解成丙酮酸。丙酮酸脫羧后可生成乙醇。魯氏接合酵母能夠通過生物合成途徑或者氨基酸分解代謝途徑，通過相應(yīng)α-酮酸的脫羧作用形成高級(jí)醇[8]。魯氏接合酵母還可以通過Ehrlich途徑從不同枝鏈氨基酸（亮氨酸、異亮氨酸、纈氨酸等）合成相對(duì)應(yīng)的芳香雜醇（異戊醇、活性戊醇、異丁醇等）。魯氏接合酵母合成的 4-羥基-呋喃酮類香味物質(zhì)有兩種：一種是 HEMF[4-羥基-2（或5）-乙基-5（或2）-甲基-3（2H）-呋喃酮]和，另一種是HDMF[4-羥基-2,5 二甲基 -3（2H）-呋喃酮 ]。HEMF和HDMF 能提高醬油的鮮味和焦糖型風(fēng)味[9]。

2.2 多變假絲酵母（Candida versatilis）

多變假絲酵母耐低水分活度、耐高鹽、耐低滲透壓和高離子濃度。其代謝產(chǎn)物中的酚類化合物（4-乙基愈創(chuàng)木酚和4-乙基酚），可以使醬油產(chǎn)生丁香香味和煙熏味。其生成原理是：炒小麥在微生物的作用下，生成阿魏酸和香豆酸，然后可通過多變假絲酵母轉(zhuǎn)化成4-乙基愈瘡木酚和4-乙基酚。而魯氏接合酵母則不能進(jìn)行這種轉(zhuǎn)化[10，11]。

2.3 球擬酵母（Torulop-sis）

在醬醪中分離的球擬酵母主要有易變球擬酵母、埃契氏球擬酵母及蒙奇球擬酵母等。球擬酵母主要作用在發(fā)酵中后期。在發(fā)酵中后期，醬醪糖濃度和pH值均降低，魯氏接合酵母開始自溶。此時(shí)球擬酵母代謝活躍。球擬酵母屬于酯香型酵母，關(guān)系著醬油的呈香水平。球擬酵母代謝產(chǎn)生的主要呈香物質(zhì)包括4-乙基苯酚、4-乙基愈創(chuàng)木酚、2-苯乙醇等。同時(shí)，在低pH的醬醪中，球擬酵母生成的酸性蛋白酶會(huì)對(duì)短肽進(jìn)行進(jìn)一步水解，進(jìn)一步提高醬油的呈香呈鮮。但是，球擬酵母不能過量添加，否則會(huì)產(chǎn)生過量醋酸、烷基苯酚等強(qiáng)刺激的香味物質(zhì)，導(dǎo)致醬醪香味惡化。

3 乳酸菌（Lactobacillus）

從醬油醬醪中分離出細(xì)菌有乳酸菌、芽孢桿菌等。細(xì)菌中對(duì)醬油發(fā)酵有幫助的主要是乳酸菌，其中包括四聯(lián)球菌、植物乳桿菌、嗜鹽片球菌等。而芽孢桿菌則會(huì)降低醬油原料利用率，還會(huì)大大敗壞醬油的風(fēng)味。

3.1 嗜鹽片球菌（Pediococcus halophilus）

嗜鹽片球菌最適生長溫度30℃，最適生長pH值為5～6，在高鹽分下能夠生長良好。嗜鹽片球菌在發(fā)酵前期生長繁殖，產(chǎn)生適量乳酸，降低醬醪pH，從而促進(jìn)魯氏接合酵母的生長。但當(dāng)醬醪pH值＜5時(shí)，嗜鹽片球菌停止繁殖。

3.2 四鏈球菌（Tetracoccussoyae）

四鏈球菌屬于嗜鹽性乳酸菌，可在20%鹽分下生長良好。四鏈球菌主要在發(fā)酵后期活躍。其主要作用和嗜鹽片球菌相似，也是產(chǎn)乳酸，降低醬醪pH。當(dāng)醬醪pH值＜5時(shí)，四鏈球菌也停止繁殖。

3.3 植物乳桿菌（Lactobacillus pantarum）

植物乳桿菌最適鹽度為8%～9%，最適生長溫度為32～35℃。植物乳桿菌能夠增加醬油香氣，保證醬油采用高鹽稀醪發(fā)酵工藝生產(chǎn)時(shí)能有更好的質(zhì)量和香味[12]。

總而言之，醬油發(fā)酵是一個(gè)漫長復(fù)雜的過程。在不同的發(fā)酵階段，各種微生物協(xié)同或抑制，產(chǎn)生一系列生化反應(yīng)，最終決定了醬油的品質(zhì)。因此研究醬油發(fā)酵微生物對(duì)于提高醬油品質(zhì)很有必要。