醬油的感官特性及其提升技術研究進展

蔣孟如，劉昌樹，王賽

(佳格投資(中國)有限公司，上海，201103)

醬油是一種以大豆(或脫脂大豆)、小麥(或面粉或麩皮)為原料，經微生物發(fā)酵制成的具有特殊色、香、味的液體調味料。醬油的感官特性直接影響消費者的購買欲，目前，對醬油的感官特性多側重于風味物質的萃取和成分的鑒定[1-3]，發(fā)酵工藝及其過程中風味的變化[4-5]，以及營養(yǎng)特性[6]和功能性[7]。但缺乏系統(tǒng)性的全面闡述提升醬油感官特性的研究。

本文主要介紹了醬油感官特性成分的主要來源和產生的機理以及品質提升的相應手段。

1 影響感官的成分分析

1.1 色澤來源及成分

醬油的顏色多為紅褐色或紅棕色，主要來源于醬油發(fā)酵過程中的美拉德反應，主要是指醬醪或醬醅中的蛋白質和淀粉原料以及其分解產物氨基酸和糖類在一定的條件下反應生成呈色物質的過程。醬油中的氨基與羰基縮合生成席夫堿，席夫堿經環(huán)化、Amadori重排形成Amadori化合物，Amadori化合物在酸性條件下發(fā)生1,2-烯醇化反應，生成的活性中間體與氨基化合物經過如環(huán)合、脫氫、ret ro-Aldol反應、重排、異構化等反應，進一步縮合形成含氮聚合物或共聚物類黑素[8]。

其次色澤的來源也可通過酶促褐變產生。低鹽固態(tài)發(fā)酵醬醅中的蛋白質經酶解生成氨基酸，在有氧的環(huán)境中及酚羥基和多酚氧化酶的催化作用下，其中酪氨酸經過氧化、環(huán)合、重排及聚合等一系列反應，最后生成棕色和黑色素[9]。

色澤還有少部分是在發(fā)酵過程或者殺菌過程中發(fā)生的焦糖化反應產生，主要是糖類在無水及無氨基化合物條件下加熱或高濃度時以稀酸處理，可發(fā)生焦糖化反應。采用低鹽固態(tài)發(fā)酵法的發(fā)酵溫度一般為40～45 ℃，有部分糖類脫水生成焦糖色。另外，發(fā)酵后的醬油需要經過高溫滅菌處理，部分糖類在高溫下也會發(fā)生焦糖化反應生成焦糖色。

1.2 氣味來源及成分

醬油中的氣味主要來源于原料成分、菌種的代謝產物以及非酶化學反應。由于醬油釀造過程中原料配比、選用菌種及發(fā)酵工藝的不同，所產生的氣味也會有差異。但大體上可分為醇、酯、酸、醛、酚、有機酸和呋喃酮類。

乙醇等醇類物質是由六碳糖經酵母菌發(fā)酵產生的，具有酒香味。戊醇和異戊醇是由酵母分解亮氨酸和異亮氨酸生成的。其中1-辛烯-3-醇具有蘑菇香味，且?guī)в刑鸬乃幉菸?。苯乙醇帶有清淡的玫瑰花的香氣?/p>

醛類是在發(fā)酵中由糖及相應的醇類氧化而成的。醬油中常見的醛類物質有乙醛、丙醛、異丁醛、異戊醛、苯乙醛(花香)、癸醛、3-甲基丁醛(麥芽香)、甲硫基丙醛(土豆香)等。

酯類是由酸與相應的醇類在發(fā)酵過程中由曲霉和酵母菌的酯化酶酯化而成的，主要為芳香氣味。如乙酸乙酯、乳酸乙酯、丁二酸二乙酯、苯乙酸乙酯、乙酸苯乙酯等。

酚類主要是由小麥及其胚芽、麩皮在加熱處理及制曲過程中產生的酚類物質(香草酸、阿魏酸等)，經曲霉及球似酵母轉化而成。其中4-乙基愈創(chuàng)木酚具有醬香和煙熏氣味，并具有中和鹽分的作用。

有機酸類是在發(fā)酵中由醇類和醛類氧化而成的。如甲酸、乙酸、丙酸、異戊酸、香草酸、琥珀酸等，具有刺激性氣味。

呋喃酮類主要有4-羥基-2(5)-乙基-5(2)-甲基-3(2H)呋喃酮)(HEMF)、4-羥基-2,5-二甲基-3(2H)-呋喃酮(HDMF)及4-羥基-5-甲基-3(2H)-呋喃酮(HMMF)。其中HEMF(焦糖香)是酵母的代謝產物，HDMF和HMMF是非酶促褐變的產物。

姬曉悅[2]研究了市售4種醬油中的揮發(fā)性成分，結果表明，4種醬油中均含有醇類、酯類、酸類、醛類、酮類、酚類，此外還含有烷烴類和雜環(huán)類化合物，其中乙醇和苯乙醇含量最高，但含量差異較大。李楊等[10]研究了不同發(fā)酵階段中醬油的揮發(fā)性成分，結果表明，發(fā)酵5 ～42 d，以 1-辛烯-3-醇，乙酸及4-乙烯基愈創(chuàng)木酚為特征組分，而發(fā)酵42～59 d時，以苯乙醛為主要組分。由此可知，醬油風味是由不同的化合物組成的，且不同的發(fā)酵階段不同種類的醬油揮發(fā)性成分不同。

1.3 滋味來源及成分

醬油的滋味主要由咸味、鮮味、酸味、甜味和苦味組成。其中以鮮味為主，其他4味與其互補，形成醬油獨特的滋味。

醬油的鮮味主要來源于蛋白質分解產生的氨基酸，其中主要是谷氨酸，一般純釀造醬油中谷氨酸含量占總氨基酸含量的18%～25%，若超出此范圍，則認為其配料中額外添加谷氨酸鈉來增鮮。梁寒峭等[11]研究了市售的3種醬油，其3個樣品的氨基酸種類分布基本一致，亮氨酸、賴氨酸、脯氨酸、纈氨酸和異亮氨酸含量分布在9%～11%，是釀造醬油中的主要氨基酸；丙氨酸、苯丙氨酸、絲氨酸和蘇氨酸、甘氨酸含量分別分布在6%～9%和3%～6%；胱氨酸、組氨酸、蛋氨酸、酪氨酸和精氨酸含量較少。

醬油中的甜味主要來源于淀粉經酶解而成的葡萄糖、雙糖及五碳糖等多糖。郭壯等[12]選取了市售醬油17個品牌共33個樣品，其還原糖含量差異較大，可能是因為選用原料及工藝不同所致。

醬油中的酸性成分由揮發(fā)性有機酸和不揮發(fā)性有機酸組成。不揮發(fā)性有機酸以乳酸為主，其次是琥珀酸。乳酸味緩和而柔長，部分乳酸還可以與醇類物質結合成酯類，產生香味。揮發(fā)性有機酸有乙酸、甲酸、丙酸等，其含量甚微，新的國標將取消對總酸的要求。王丹丹等[13]研究了25個生抽醬油，發(fā)現(xiàn)醬油中草酸對其滋味產生負面影響，因此，醬油中應該降低草酸的含量。醬油中的咸味主要來源于發(fā)酵過程和后續(xù)調配中添加的NaCl，適量的咸味和甜味結合，可以凸顯出鮮味。

1.4 醬油的體態(tài)

醬油的體態(tài)首先以澄清、無沉淀為先，但企業(yè)在生產時由于生產工藝等原因使產品會有少量沉淀，產生沉淀的原因有很多種，主要有原料蒸煮不徹底，蛋白質沒有達到適度變性而產生的不溶性蛋白質、制曲條件控制不當使得原料分解不完全、制曲時大量的細菌污染造成細菌性渾濁以及醬油后續(xù)加熱過程中產生的沉淀。

2 生產工藝的優(yōu)化

生產工藝的優(yōu)化主要從原輔料、發(fā)酵工藝、菌種的選擇等方面加以分析，探究改善醬油色、香、味、體的方法。

2.1 對色澤的調節(jié)

從原料選擇上，五碳糖上色較快，呈棕褐色，六碳糖上色呈紅褐色，而麩皮中含有較多的五碳糖，淀粉中含有較多的六碳糖，若想生產顏色較深的醬油(如老抽)，在原料配比上麩皮含量應多一些，若生產淺色(如生抽)醬油，小麥含量應較多。王春玲等[14]比較了單糖對醬油褐變的影響，研究發(fā)現(xiàn)，不同單糖不同濃度對醬醪褐變程度不同，且木糖的反應強度大于阿拉伯糖。

從發(fā)酵工藝選擇上，低鹽固態(tài)發(fā)酵工藝的顏色較高鹽稀態(tài)深。發(fā)酵溫度及時間通過影響美拉德反應來影響色澤，提高溫度和延長發(fā)酵時間均可以增加醬油的色澤，但是一味的增加溫度又會造成氨基酸損失，因此企業(yè)應根據(jù)產品的需求來調整發(fā)酵工藝。發(fā)酵過程其實就是酶解過程，因此在該過程中，水是必不可少的，水分越多，蛋白酶解程度越高，氨基酸溶出越多，全氮利用率高，但美拉德反應的速度隨水分的增加而降低，因此，水分越多，醬油顏色越淺，在實際生產中應綜合考慮醬油的品質來選取合適的工藝。趙娜等[15]研究表明，當成熟發(fā)酵液的pH值約為6.5時，醬油的紅色指數(shù)和黃色指數(shù)分別提高9.76%和7.25%(較發(fā)酵液pH值約為5.4時)。

從殺菌和調配上考慮，在后續(xù)的殺菌上由于發(fā)生美拉德反應會使醬油顏色加深；另外，若想讓醬油上色較好，一般會加入焦糖色。因此，企業(yè)需根據(jù)產品特點及需求合理的控制生產工藝。

2.2 對氣味和滋味的調節(jié)

醬油的氣味和滋味一般都與原料種類及配比、菌種和發(fā)酵工藝有關，因此兩者是相輔相成的。

從原料選擇上，可以采用全大豆與面粉、小麥或者麩皮結合，也可以在發(fā)酵過程中外加糖源等來提高醬油的風味。此外，也可對原料進行特殊處理。

李學偉等[16]對全大豆與脫脂大豆釀造出來的醬油進行差異分析，結果表明，全大豆釀造醬油較脫脂大豆整體滋味協(xié)調，醇香、醬香濃郁，酸味較低。凌紅妹等[17]研究了以不同發(fā)芽天數(shù)的豆芽為原料釀造醬油對醬油品質的影響，結果表明，使用豆芽較大豆釀造的醬油全氮和氨基酸態(tài)氮含量高，鮮味和甜味明顯增加，苦味明顯降低；使用發(fā)芽4 d的豆芽為原料在發(fā)酵60 d時，呈味肽比相同發(fā)酵條件下以大豆為原料的醬油增加了10%。

趙謀明等[18]利用頂空-固相微萃取(HS-SPME)和液液萃取(LLE)結合氣相色譜-質譜聯(lián)用儀(GC-MS)對比了不同淀粉質原料(面粉、麩皮)對高鹽稀態(tài)醬油香氣的影響，其中采用面粉為淀粉基質釀造的醬油中酸類、醛類、醇類、含硫化合物類的比例較高，酸香、麥芽香、土豆香也較明顯，而采用麩皮釀造的醬油較弱；采用麩皮為淀粉基質釀造的醬油中酮類、酚類、呋喃(酮)類、雜環(huán)類化合物為主，焦糖香、焦烤香、煙熏香較強。許瑜[19]研究了在發(fā)酵過程中額外添加木糖和葡萄糖對醬油風味的影響，實驗表明，添加木糖可以提升醬油的焦糖香和煙熏香，提高醬油的咸味；添加葡萄糖則可以增強醬油的麥芽香和土豆香，提高醬油的鮮味，酸味和甜味較弱，此外，葡萄糖的添加可顯著提高醬油中總氮、總酸、氨基酸態(tài)氮和游離氨基酸的含量以及醬醪中乳酸菌數(shù)量和細菌數(shù)量。TOMINA等[20]和KIJIMA等[21]分別進行了谷氨酰胺酶添加物對醬油發(fā)酵體系影響的研究。實驗組醬油中的谷氨酸和含谷氨?；碾呐c對照相比明顯提高，同時谷氨酸鹽和聚谷氨酸含量減少，明顯提高了醬油的鮮味。邢冠五等[22]通過對豆粕進行膨化處理，當豆粕加水量為25%，膨化溫度前區(qū)110 ℃、中區(qū)130 ℃、后區(qū)150 ℃，產品與對照相比具有醬香濃郁、口感純正，鮮咸適口，且原料蛋白質利用率提高13%，氨基酸態(tài)氮提高了0.1 g/100mL。

從菌種選擇上，可以選擇多菌種釀造工藝和對菌種進行改良以提升醬油的品質。耿娜[23]采用米曲霉和黑曲霉以3∶1的比例添加，然后在醬坯入罐7 d時添加1%乳酸菌，10 d時添加0.5%球擬酵母，然后在醬坯pH為5.1～5.2時加入0.5%的魯氏酵母，該發(fā)酵工藝較對照組品質較高，風味和色澤得到提升，揮發(fā)性物質較豐富。李荔等[24]采用米曲霉AS3.042 和醬油曲霉Aspergillussojae2以4∶1的比例結合，所得氨基酸態(tài)氮生成率較采用米曲霉AS3.042菌株單獨制曲提高了5.37%，L-谷氨酸生成率提高了25.41%，醬油風味得到明顯提升。周傳云等[25]對醬油用菌粉經分離、純化、紫外誘變及控溫處理后的菌株進行發(fā)酵生產，所得醬油的風味明顯優(yōu)于變異前菌株釀造的醬油。

從發(fā)酵工藝上，發(fā)酵溫度和時間對醬油的香氣和滋味有重要的影響。一般來說，發(fā)酵時間越長，酶解越充分，醬油的風味越好，但顏色也會較深。發(fā)酵溫度與所用菌種的最適溫度有關，因此需根據(jù)所選用的菌種合理設置發(fā)酵溫度。NGUYEN等[26]通過單因素和響應面實驗研究了發(fā)酵時間、發(fā)酵溫度和鹽水濃度對醬油品質的影響。隨著發(fā)酵時間和發(fā)酵溫度的增加，總氮、氨基酸態(tài)氮、總酸、還原糖增加，pH值降低，隨著鹽水濃度的增加，總氮、氨基酸態(tài)氮無明顯變化，總酸和還原糖升高，通過響應面實驗得出：當溫度為40.6 ℃，發(fā)酵時間為4.6 d，鹽水濃度為10%時，可達到臺灣一級醬油的標準。尹文穎等[27]研究表明,醬油在25 ℃下發(fā)酵較35 ℃下氨基酸態(tài)氮含量高，可能是低溫有利于氨基酸的積累。趙謀明等[28]分別研究了發(fā)酵池與發(fā)酵罐不同醅層揮發(fā)性物質的區(qū)別，結果表明對于發(fā)酵池而言，醬油部分優(yōu)勢的關鍵香氣活性物質，如 2-甲基丙醇，3-甲基丁醇，2-甲基丁醇，苯乙醇，苯乙醛，3-甲基丁酸，2-甲基丁酸，4-乙基苯酚，4-乙基愈創(chuàng)木酚和愈創(chuàng)木酚在表層醬醅含量高于下層醬醅，而對于發(fā)酵罐醬油的優(yōu)勢香氣物質 1-辛烯-3-醇和 3-甲硫基丙醛在下層醬醅含量高于表層醬醅，這些物質的差異表明，醬醅表面積會影響醬油香氣物質形成，而表層醬醅美拉德反應程度更強烈、下層醬醅酵母菌和乳酸菌更加活躍是引起表層醬醅和下層醬醅香氣物質差異的重要原因。醬油的發(fā)酵過程其實就是一個生物轉化的過程，米曲霉在發(fā)酵體系中通過分泌多種酶，如蛋白酶、淀粉酶等，將蛋白質、葡萄糖等進一步酶解，從而形成醬油原有的風味。而這些酶的作用條件與pH值密切相關，因此，發(fā)酵液的pH值對醬油的風味也有影響。趙娜等[15]研究了pH值對成熟期小麥醬油理化指標的影響，結果表明，醬油發(fā)酵過程中pH值穩(wěn)定在6.5左右，谷氨酰胺酶酶活力提高約30%，當發(fā)酵70 d后，小麥醬油中游離谷氨酸含量升高38.56%，但總氮和氨基酸態(tài)氮含量略有降低，醬油品評后，鮮味和苦味增強，甜味和酸味下降。因此，工業(yè)化生產時需根據(jù)需求合理調整pH值。

在發(fā)酵過程中若添加其他原料和改變固形物濃度也可改善醬油的風味。楊明泉[29]研究了在醬油發(fā)酵過程中添加酵母抽提物對發(fā)酵原油的影響，當添加量為0.05%時可顯著提高醬醪中蛋白酶的活力，原油中氨基酸態(tài)氮含量的增加，其中鮮味氨基酸和苦味氨基酸會增加，甜味氨基酸減少，感官品評原油鮮味和甜味增加，苦味和咸味降低。詹超群等[30]研究表明,添加適量魷魚骨粉對微生物生長及酶系分泌有一定促進效應，實驗組中酵母數(shù)量、孢子數(shù)量、蛋白酶及淀粉酶活力及固形物含量等均高于對照組，其中魷魚骨粉添加量為1.3%的實驗組在36 h時曲料外觀、色澤、香氣較好；且成曲中揮發(fā)性成分達到36.31%，顯著高于對照組的32.73%。尹文穎[31]研究表明，通過降低鹽水的添加量，提高固形物濃度對醬油中關鍵滋味成分的形成具有促進作用，使醬油香氣更加均衡。

從殺菌工藝上，殺菌的溫度及時間對醬油的風味具有重要的影響。加熱可以調和醬油的香氣，破壞酶類，使醬油的風味趨于穩(wěn)定；另外，加熱可以達到殺菌的目的，使醬油符合國家的標準。若滅菌不夠則會使醬油微生物不達標，若滅菌過度則會使醬油氨基酸態(tài)氮損失嚴重，色澤加深，甚至產生焦糊味[32]。因此，灌裝前的殺菌溫度及時間尤為重要。謝媛利等[33]研究了殺菌設備及殺菌條件對醬油品質的影響，確定了最佳醬油滅菌操作是采用板式滅菌器加熱至70～80 ℃,保溫30 min?？滴柠惖萚34]采用高溫瞬時殺菌即在120 ℃條件下維持15 s，比較殺菌前后醬油風味物質的變化，結果表明，殺菌后的醬油頭香中豆的青香和甜香，以及體香和基香中的醬香與焦甜均較未滅菌樣品的強，且留存時間較長。劉文鵬等[35]研究表明，當殺菌溫度為90 ℃，維持10～20 min時，醬油既可以達到衛(wèi)生標準，又可以防止色澤加深，減少香氣的流失。鄧岳等[36]研究表明，醬油在加熱后風味物質數(shù)量減少，但揮發(fā)性物質中醇、醛、酮、吡嗪、呋喃、含硫化合物含量顯著上升，酸與其他類化合物含量顯著下降，表明殺菌過程對先市醬油的整體香味物質結構影響較大，并且使得醬油的香味物質結構變得更加均勻。此外，也可通過后面外加原料進行調配，如甜味劑(三氯蔗糖，甜菊糖苷)、增味劑(谷氨酸鈉，呈味核苷酸二鈉)，酸水解植物蛋白、酵母抽提物等。

2.3 對體態(tài)的調節(jié)

醬油的體態(tài)是指醬油的整體外觀狀態(tài)，主要是以無沉淀、澄清較好。而澄清度又與醬油的生產工藝(如原料處理、制曲、發(fā)酵、消毒和添加劑等)有關。

原料蛋白質若變性不夠，會產生未變性蛋白，在醬油中是1種不溶性蛋白，這種醬油用水稀釋后就會出現(xiàn)渾濁并產生沉淀，因此在原料處理階段要控制好蒸煮壓力、時間以及潤水量，使原料達到適度變性。

制曲的目的是通過培養(yǎng)微生物而獲得以蛋白酶為主的各類酶系，蛋白酶將蛋白質分解成多肽，然后肽酶將多肽分解成氨基酸，正常醬油含有4%～15%的高級肽，而部分高級肽在醬油加熱后會產生沉淀。因此，如果成曲沒有長好而過早的下池，不僅原料利用率低且原料分解不完全，會造成醬油渾濁，產生沉淀，因此，要等成曲長好后再下池發(fā)酵。

若在制曲時被大量的細菌污染，會造成醬油細菌性渾濁，因此在制曲時要注意保持清潔衛(wèi)生。對于沉淀一般企業(yè)多采用硅藻土過濾和板框過濾機進行過濾。

3 總結

本文主要對醬油的感官來源，尤其是風味物質(氣味和滋味)進行了歸納、總結，從中分析出對醬油感官影響重要的成分。感官特性的形成受原料、發(fā)酵菌種、發(fā)酵工藝及后期調配過程的影響，因此從以上方面進行工藝的優(yōu)化。醬油的香氣主要通過提高酯、醇、酚、呋喃酮類化合物的含量來提升醬油香氣。醬油滋味上的優(yōu)化主要是為了使其更加鮮美，而咸、甜、酸適中，主要是提高產品中氨基酸態(tài)氮的含量。

因此，可在此基礎上建立醬油的提升品質體系，控制醬油產品品質，為醬油產品的生產及質量控制提供依據(jù)，為醬油行業(yè)的健康發(fā)展提供借鑒意義。