中國(guó)傳統(tǒng)固態(tài)發(fā)酵食醋主要特征風(fēng)味物質(zhì)組成分析

鄭 宇 程 程 劉 靜 劉小菁 謝曉琳 徐 迎 宋 佳 王 敏

（食品營(yíng)養(yǎng)與安全國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 工業(yè)發(fā)酵微生物教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室天津市微生物代謝與發(fā)酵過(guò)程控制技術(shù)工程中心 天津科技大學(xué)生物工程學(xué)院 天津300457）

中國(guó)傳統(tǒng)食醋主要以高粱、 糯米等谷物為主要原料發(fā)酵生產(chǎn)，是深受人們喜愛(ài)的酸性調(diào)味品。根據(jù)發(fā)酵工藝， 我國(guó)傳統(tǒng)食醋主要分為液態(tài)發(fā)酵食醋（如福建永春老醋、浙江玫瑰醋等）和固態(tài)發(fā)酵食醋，如山西老陳醋（Shanxi Extra Aged Vinegar，SEAV）、鎮(zhèn)江香醋（Zhenjiang Aromatic Vinegar，ZAV）和四川保寧麩醋 （Sichuan Bran Vinegar，SBV）等[1]。其中，山西老陳醋、鎮(zhèn)江香醋等傳統(tǒng)食醋先后被評(píng)為國(guó)家地理標(biāo)志性產(chǎn)品[2-3]。

食醋不僅是調(diào)味食品，還具有緩解疲勞、促進(jìn)食欲、軟化血管等保健功效[4]。 食醋的風(fēng)味與營(yíng)養(yǎng)價(jià)值與其豐富的有機(jī)酸、 氨基酸和糖類物質(zhì)密切相關(guān)[5]，是衡量食醋品質(zhì)的主要指標(biāo)[2-3]。 有機(jī)酸是食醋酸味的主要來(lái)源， 大部分有機(jī)酸是在發(fā)酵過(guò)程中由微生物產(chǎn)生，也有一小部分來(lái)源于原料。食醋中的有機(jī)酸由揮發(fā)性和不揮發(fā)性有機(jī)酸組成，揮發(fā)性有機(jī)酸主要為乙酸， 不揮發(fā)性有機(jī)酸包括乳酸、蘋(píng)果酸、檸檬酸和酒石酸等[6]。有機(jī)酸的組成與含量對(duì)食醋的酸味質(zhì)量及產(chǎn)品特色有重大影響，乳酸、乙酸在釀造食醋和配制食醋中相對(duì)含量差異較大， 釀造食醋和配制食醋中乳酸和乙酸分別占到總有機(jī)酸含量的14.28%和84.11%， 以及4.31%和95.02%[7]。通過(guò)測(cè)定食醋有機(jī)酸中碳的穩(wěn)定同位素比例，發(fā)現(xiàn)不同產(chǎn)地、不同釀造原料食醋中乳酸和蘋(píng)果酸的δ13C 具有顯著性差異[8]。有機(jī)酸對(duì)食醋的口感具有重要影響[9]，如琥珀酸可增強(qiáng)醋的鮮味，乳酸、蘋(píng)果酸、檸檬酸、琥珀酸等可緩沖乙酸的刺激性，使醋液酸味柔和、醇厚[10]。 食醋中含有豐富的氨基酸，可產(chǎn)生鮮、甜、苦不同的風(fēng)味，調(diào)和了食醋的刺激口感。 氨基酸主要來(lái)源于原料中蛋白的水解以及微生物代謝產(chǎn)生[11]。 不同種類釀造食醋中氨基酸的種類及含量均存在差異， 這可能與其釀造原料、發(fā)酵方式、菌種、陳釀時(shí)間等有關(guān)， 通過(guò)測(cè)定不同食醋的氨基酸含量并結(jié)合指紋圖譜可對(duì)不同種類的食醋進(jìn)行區(qū)分[12]。 食醋中的糖類物質(zhì)為食醋帶來(lái)甜味，使食醋酸味更加柔和。糖類物質(zhì)主要來(lái)源于發(fā)酵原料， 不僅為發(fā)酵過(guò)程微生物的生長(zhǎng)提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)， 還是風(fēng)味物質(zhì)形成的前提。 同時(shí)， 由于醋醅中氨基酸和還原糖的存在，在食醋釀造過(guò)程中還會(huì)發(fā)生美拉德反應(yīng)，其產(chǎn)物如類黑精、糠醛和吡嗪類化合物對(duì)食醋的風(fēng)味、顏色和稠度等都起到很大作用[13]。

食醋的整體風(fēng)味主要由氣味和滋味， 即揮發(fā)性成分和不揮發(fā)性成分兩部分組成。其中，不揮發(fā)性成分主要由有機(jī)酸、氨基酸和糖類物質(zhì)組成。在食醋感官分析中，不同物質(zhì)的感官閾值差異很大[14]，對(duì)食醋整體風(fēng)味的貢獻(xiàn)是由其在食醋風(fēng)味體系中的濃度和感覺(jué)閾值共同決定的[15-16]。 滋味活度值（Taste activity value，TAV）被計(jì)算為食物基質(zhì)中單個(gè)化合物的濃度與其相應(yīng)的味覺(jué)閾值的比率。雖然滋味活度值法沒(méi)有考慮食物基質(zhì)中化合物之間掩蔽，增強(qiáng)或加合作用的影響，但是滋味活度值法仍可為評(píng)價(jià)特征風(fēng)味活性化合物提供有效的參考[17]。 應(yīng)用滋味活度值法評(píng)價(jià)食醋中的特征風(fēng)味物質(zhì)的優(yōu)勢(shì)在于可以將化學(xué)信息和感官描述信息有效地結(jié)合起來(lái)， 使得所篩選的食醋中特征風(fēng)味物質(zhì)更科學(xué)、客觀。

我國(guó)傳統(tǒng)固態(tài)食醋工藝獨(dú)特， 營(yíng)養(yǎng)與風(fēng)味物質(zhì)組成豐富， 目前對(duì)不同地區(qū)食醋的風(fēng)味物質(zhì)組成特征仍不清晰。本文主要對(duì)山西老陳醋、鎮(zhèn)江香醋、 四川麩醋3 種著名固態(tài)食醋風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)， 重點(diǎn)結(jié)合發(fā)酵原料及工藝對(duì)其風(fēng)味物質(zhì)組成特征進(jìn)行分析， 利用滋味活度值法和因子分析方法確定主要的特征風(fēng)味物質(zhì)， 并建立區(qū)分不同地區(qū)食醋的聚類分析模型， 有利于進(jìn)一步加深對(duì)我國(guó)傳統(tǒng)食醋的認(rèn)識(shí)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器、設(shè)備

1.1.1 樣品采集 共采購(gòu)37 個(gè)用固態(tài)發(fā)酵技術(shù)生產(chǎn)的食醋樣品，分別產(chǎn)自山西太原、山西晉中、江蘇鎮(zhèn)江和四川南充，共包括21 個(gè)山西老陳醋樣品，12 個(gè)鎮(zhèn)江香醋樣品和4 個(gè)四川麩醋樣品。 采購(gòu)的山西老陳醋和鎮(zhèn)江香醋產(chǎn)品分別符合GB/T 19777-2013《地理標(biāo)志產(chǎn)品山西老陳醋》和GB/T 18623-2011《地理標(biāo)志產(chǎn)品鎮(zhèn)江香醋》。 由于山西老陳醋生產(chǎn)企業(yè)較多，為體現(xiàn)代表性，選購(gòu)的樣品數(shù)量也較多，產(chǎn)品相關(guān)信息見(jiàn)表1。

1.1.2 儀器與設(shè)備 Agilent1200 高效液相色譜儀（紫外檢測(cè)器）， 美國(guó)安捷倫儀器有限公司；Agilent1260 高效液相色譜儀（蒸發(fā)光檢測(cè)器），美國(guó)安捷倫儀器有限公司；S-433 D 氨基酸自動(dòng)分析儀，德國(guó)賽卡姆公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 固態(tài)發(fā)酵食醋主要風(fēng)味物質(zhì)組成分析 分析3 個(gè)地區(qū)37 種食醋樣品的有機(jī)酸、氨基酸和糖類物質(zhì)組成。 不同食醋樣品之間的總酸含量存在差異，為在同一水平比較食醋的差異及共性，將食醋中有機(jī)酸、 氨基酸和糖類物質(zhì)的含量換算為單位酸度下的濃度進(jìn)行比較分析。 食醋樣品的酸度為其滴定酸度（以乙酸計(jì)），每1 g/L 滴定酸度為1個(gè)酸度單位（Titer）。

1）有機(jī)酸和氨基酸風(fēng)味分析 計(jì)算單位酸度下有機(jī)酸、氨基酸滋味強(qiáng)度值（TAV），即單位酸度下各呈味物質(zhì)的含量與其閾值的比。 采用滋味活度值法分析固態(tài)發(fā)酵食醋中主要有機(jī)酸和氨基酸對(duì)食醋滋味的貢獻(xiàn)度。

食醋中有機(jī)酸閾值見(jiàn)表2。 由于目前沒(méi)有關(guān)于食醋中蘋(píng)果酸的閾值描述， 所以本文選擇8 名食品專業(yè)人員進(jìn)行風(fēng)味品評(píng)培訓(xùn)， 采用感官品評(píng)方法確定食醋中蘋(píng)果酸的閾值。 食醋本身含有蘋(píng)果酸，本試驗(yàn)測(cè)定閾值的類型為差別閾值。有機(jī)酸的差別閾值為添加到食醋中使食醋酸感增強(qiáng)的濃度。 根據(jù)表3，在測(cè)試食醋中加入不同濃度的蘋(píng)果酸， 被測(cè)樣品所添加蘋(píng)果酸濃度按照固定常數(shù)（0.01 g/L）依次增加。 采用三點(diǎn)檢驗(yàn)法，品評(píng)人員從3 個(gè)樣品中確定其中唯一的差異樣品。 對(duì)于每個(gè)品評(píng)員， 其個(gè)體閾值是最后一個(gè)判斷不正確的濃度值和下一個(gè)判斷正確的濃度值的幾何平均數(shù)。 小組閾值是個(gè)體閾值的幾何平均數(shù)。

食醋中氨基酸閾值見(jiàn)表4。

2）糖類物質(zhì)風(fēng)味分析 由于糖類物質(zhì)滋味強(qiáng)度以相對(duì)甜度值來(lái)表述，主觀性較強(qiáng)，因此評(píng)價(jià)食醋中特征糖類物質(zhì)時(shí)， 采用因子分析方法對(duì)單位酸度下糖類物質(zhì)的濃度進(jìn)行綜合打分。 因子分析將具有錯(cuò)綜復(fù)雜關(guān)系的變量降維成少數(shù)幾個(gè)因子以再現(xiàn)原始變量與因子之間的相互關(guān)系， 并給予不同變量相應(yīng)得分。 根據(jù)本研究中對(duì)不同地區(qū)傳統(tǒng)食醋樣品風(fēng)味物質(zhì)的分析，綜合得分的高、低排名， 解釋為該化合物對(duì)食醋樣品風(fēng)味貢獻(xiàn)率的排名。

1.2.2 固態(tài)發(fā)酵食醋風(fēng)味物質(zhì)特征分析

1）固態(tài)發(fā)酵食醋特征風(fēng)味物質(zhì)組成分析及樣品聚類分析 由于不同食醋樣品總酸濃度各不相同， 并且食醋中有機(jī)酸和氨基酸的含量和閾值有較大差異，因此分別選擇單位酸度下TAV 較高的有機(jī)酸和氨基酸，以及綜合得分≧50 的單糖化合物進(jìn)行綜合分析， 解析單位酸度下固態(tài)發(fā)酵食醋中貢獻(xiàn)較大的風(fēng)味物質(zhì)組成。

表1 食醋樣品信息Table 1 The information of vinegar samples

表2 有機(jī)酸風(fēng)味描述及閾值Table 2 The flavor description and threshold of organic acid

表3 蘋(píng)果酸閾值的測(cè)定Table 3 Determination of citric acid threshold in vinegar

表4 氨基酸風(fēng)味描述及閾值Table 4 The flavor description and threshold of amino acid

對(duì)篩選出的主要風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行分析、 組合，采用聚類分析方法比較不同組合下3 類樣品類內(nèi)相似性及類間相似性， 選擇類內(nèi)相似性值最高，同時(shí)類間相似值最小組合，認(rèn)為是固態(tài)發(fā)酵食醋特征風(fēng)味物質(zhì)組成。 為得到更可靠和相對(duì)全面的分析結(jié)果，所選組合的指標(biāo)個(gè)數(shù)不少于8。當(dāng)類內(nèi)相似性大于85%時(shí)，認(rèn)為同種樣品具有良好的相似性；當(dāng)類間相似性小于75%時(shí)，認(rèn)為可以區(qū)分不同地區(qū)的樣品。

2）固態(tài)發(fā)酵食醋聚類分析方法的驗(yàn)證 重新購(gòu)買(mǎi)不同地區(qū)的食醋樣品（各2 個(gè)），分別測(cè)定其特征有機(jī)酸、氨基酸和單糖，進(jìn)行聚類分析，驗(yàn)證特征風(fēng)味物質(zhì)的有效性以及聚類模型的可靠性。

1.3 分析方法

1.3.1 有機(jī)酸的測(cè)定

1）紫外-HPLC 檢測(cè)條件 色譜柱：Aminex HPX-87H 離子排斥色譜柱（7.8 mm×300 mm）；柱溫：30 ℃；流速：0.6 mL/min；紫外檢測(cè)器波長(zhǎng)：215 nm；流動(dòng)相：5 mmol/mL 硫酸；運(yùn)行時(shí)間：30 min。

2）食醋樣品預(yù)處理方法 將食醋樣品稀釋10 倍，取2 mL 稀釋液于2 mL EP 管內(nèi)，以12 000 r/min 轉(zhuǎn)速離心5 min，取上清液，濾液經(jīng)0.45 μm濾膜過(guò)濾后進(jìn)行HPLC 檢測(cè)，每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)定3次。

3）定性、定量方法 以保留時(shí)間和樣品加標(biāo)定性， 將所測(cè)有機(jī)酸標(biāo)準(zhǔn)溶液在同樣的色譜條件下進(jìn)樣，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，采用外標(biāo)法定量。

1.3.2 游離氨基酸的測(cè)定

1）氨基酸自動(dòng)分析儀檢測(cè)條件 檢測(cè)柱：Na+型陽(yáng)離子分離柱（LCA K06）；柱溫：30～70 ℃；紫外檢測(cè)器波長(zhǎng)：570，440 nm；緩沖液：鈉鹽緩沖液，流速0.45 mL/min，梯度洗脫；衍生試劑：茚三酮溶液，流速0.25 mL/min；進(jìn)樣量：50 μL；分析時(shí)間：60 min；反應(yīng)溫度：130 ℃。

2）食醋樣品預(yù)處理方法 將醋樣稀釋20倍，取200 μL 稀釋樣品，加入800 μL 2%水楊酸，靜置30 min，13 000 r/min 離心15 min， 取離心后的上清液，經(jīng)0.22 μm 微孔濾膜過(guò)濾，待測(cè)。

3）定性定量方法 將SYKAM 公司原裝H 型氨基酸標(biāo)準(zhǔn)溶液稀釋成一系列不同濃度的溶液，分別進(jìn)樣確定保留時(shí)間，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，采用外標(biāo)法定量。

1.3.3 單糖的測(cè)定

1）蒸發(fā)光-HPLC 檢測(cè)條件 色譜柱：ES 糖分析柱（250 mm×4.6 mm，5 μ）；柱溫：30 ℃；流速：1.0 mL/min；蒸發(fā)溫度：90 ℃；載氣：空氣；載氣流速：2.2 L/min；流動(dòng)相：乙腈-水（體積比75∶25）。

2）食醋樣品預(yù)處理方法 將樣品適當(dāng)稀釋，取2 mL 稀釋液于2 mL EP 管內(nèi)， 以12 000 r/min轉(zhuǎn)速離心5 min，取上清液，濾液經(jīng)0.45 μm 濾膜過(guò)濾后進(jìn)行HPLC 檢測(cè)。 每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)定3 次。

3）定性定量方法 將各單糖標(biāo)準(zhǔn)品儲(chǔ)存液稀釋成一系列不同濃度的溶液， 分別進(jìn)樣確定保留時(shí)間， 并將不同的糖類物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)品以一定比例混合后進(jìn)樣，得到糖類物質(zhì)混合標(biāo)準(zhǔn)曲線，采用外標(biāo)法定量。

1.3.4 數(shù)據(jù)處理與分析方法 采用OriginPro 9.1進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)處理， 食醋樣品中糖類物質(zhì)因子分析采用IBM SPSS Statistics 軟件。 采用Minitab 16.0 軟件進(jìn)行聚類分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 固態(tài)發(fā)酵食醋中有機(jī)酸、氨基酸和單糖組成分析

2.1.1 有機(jī)酸組成分析 食醋是世界上使用最廣泛的酸性調(diào)味品，不同食醋的酸味各具特色，主要與其釀造原料、工藝和氣候相關(guān)[19]。 為了比較不同固態(tài)發(fā)酵食醋中有機(jī)酸組成的差異， 對(duì)來(lái)自不同地區(qū)的典型固態(tài)發(fā)酵食醋樣品中的有機(jī)酸進(jìn)行測(cè)定。為便于分析比較，以單位酸度下有機(jī)酸濃度表示，如圖1 所示。從山西老陳醋和鎮(zhèn)江香醋中均檢測(cè)到8 種有機(jī)酸， 含量較高的有機(jī)酸依次為乙酸（0.89～0.91 g/L/Titer ）、乳酸（0.47～0.56 g/L/Titer）和檸檬酸（0.037～0.046 g/L/Titer）。 從四川麩醋中共檢測(cè)到6 種有機(jī)酸， 其中乙酸占總有機(jī)酸的比例低于其它樣品，乳酸所占比例則高于其它樣品。食醋中的大部分有機(jī)酸是在制曲和發(fā)酵過(guò)程中由醋酸菌、乳酸菌、酵母菌等微生物產(chǎn)生的。另外，還有部分有機(jī)酸來(lái)源于原料。 大米中有機(jī)酸至少有15 種， 大曲中有機(jī)酸含量約為大米中的2 倍多[20-22]。山西老陳醋的釀造原料以高粱為主，屬于C3 植物；而鎮(zhèn)江香醋大多為糯米、大米等，屬于C4 植物[8-23]。 不同的釀造原料中含有的有機(jī)酸不同， 更為重要的是釀造工藝對(duì)微生物的組成及演替有重要影響， 從而導(dǎo)致不同地區(qū)固態(tài)食醋中有機(jī)酸組成的差異。 有研究發(fā)現(xiàn)四川麩醋的生產(chǎn)工藝更有利于乳酸菌的生長(zhǎng)， 從而積累了大量的乳酸[24]。

固態(tài)發(fā)酵食醋中乙酸和乳酸占總有機(jī)酸含量的80%以上，是食醋中濃度最高的有機(jī)酸，且分別屬于揮發(fā)性和不揮發(fā)性有機(jī)酸，說(shuō)明乙酸/乳酸值對(duì)食醋的風(fēng)味有重要影響。由圖1 可知，在3 個(gè)地區(qū)的食醋樣品中，四川麩醋乙酸/乳酸值最?。?.19± 0.15），山西老陳醋的最高（1.88±0.06），鎮(zhèn)江香醋的次之（1.62±0.07）。 氣候差異、釀造原料和釀造工藝的不同使得不同品牌食醋的乙酸/乳酸值產(chǎn)生差異， 形成各具特色的食醋風(fēng)味及口感。 乙酸/乳酸值可作為潛在的特征指標(biāo)用于評(píng)價(jià)不同地區(qū)食醋之間的差異。

圖1 食醋樣品單位酸度下有機(jī)酸含量Fig.1 The organic acid content per titer of vinegar samples

有機(jī)酸組成及含量是導(dǎo)致食醋各具特色的重要原因。 根據(jù)單位酸度下每種有機(jī)酸含量及對(duì)應(yīng)的味覺(jué)閾值， 來(lái)評(píng)價(jià)每種有機(jī)酸對(duì)食醋的整體酸味貢獻(xiàn)情況，比單獨(dú)用有機(jī)酸絕對(duì)濃度更有意義。因缺少蘋(píng)果酸在食醋中的閾值， 故本文首先分析了食醋中蘋(píng)果酸的閾值，結(jié)果見(jiàn)表4。 食醋樣品單位酸度下有機(jī)酸的TAV 如表5 所示，乙酸和乳酸的味覺(jué)強(qiáng)度分別占總酸味強(qiáng)度的52.35%～63.35%和31.90%～41.53%，檸檬酸、酒石酸、琥珀酸、草酸和蘋(píng)果酸的味覺(jué)強(qiáng)度分別占總酸味強(qiáng)度的1.10%～2.07%，0.32%～0.52%，0.68%～1.35%，0.24%～0.25%和0.38%～2.22%。 在3 類食醋樣品中，乙酸和乳酸仍是呈味的主體有機(jī)酸， 其它有機(jī)酸輔助協(xié)同形成各具特色的酸味口感。 綜上，乙酸、乳酸以及乙酸/乳酸值可作為潛在的特征指標(biāo)來(lái)分析不同地區(qū)食醋之間的差異。

2.1.2 氨基酸組成分析 氨基酸能增強(qiáng)食醋的緩沖能力，緩和食醋的刺激酸味。 同時(shí)，氨基酸參與的美拉德反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生更多的香氣物質(zhì)， 對(duì)食醋的風(fēng)味有重要影響。共檢測(cè)食醋樣品中的16 種游離氨基酸，單位酸度下這些氨基酸的濃度見(jiàn)表6。

鎮(zhèn)江香醋和四川麩醋中含量較高的3 種氨基酸分別為丙氨酸（0.034～0.064 g/L/Titer）、亮氨酸（0.026～0.036 g/L/Titer）和胱氨酸（0.023～0.034 g/L/Titer）， 而山西老陳醋中胱氨酸濃度則較低（0.0019±0.0003 g/L/Titer），3 個(gè)地區(qū)食醋樣品中含量最高的氨基酸均為丙氨酸。 高粱中胱氨酸含量為0.03 g/100 g，麩皮中胱氨酸含量為0.19 g/100 g，大米中胱氨酸含量為0.55 g/100 g[25-26]，說(shuō)明麩皮、大米中的胱氨酸含量要高于高粱中的含量。山西老陳醋的釀造原料主要是高粱，其次是麩皮，還有由大麥和豌豆制得的大曲； 鎮(zhèn)江香醋的釀造原料主要是大米和大曲； 四川麩醋主要以麩皮為釀造原料。 釀造原料的差異可能是不同固態(tài)發(fā)酵食醋中氨基酸組成差異的主要原因。此外，四川麩醋中的總氨基酸含量最高（0.34±0.038）g/L，使四川麩醋具有酸而不澀，香而微甜的獨(dú)特口感，這一方面是因其原料麩皮中各氨基酸含量較高； 另一方面與四川麩醋采用藥曲作為發(fā)酵劑有關(guān)[27]。

表5 食醋樣品單位酸度下有機(jī)酸滋味活度值Table 5 TAV of the organic acids per titer of vinegar samples

表6 食醋樣品單位酸度下氨基酸含量Table 6 The amino acid content per titer of vinegar samples

根據(jù)游離氨基酸的風(fēng)味強(qiáng)度， 將對(duì)風(fēng)味有貢獻(xiàn)的氨基酸分為鮮味氨基酸、 甜味氨基酸和苦味氨基酸[28]。 計(jì)算各氨基酸在單位酸度下的TAV，結(jié)果見(jiàn)表7。 3 個(gè)地區(qū)食醋樣品中谷氨酸（0.035～0.078）、丙氨酸（0.044～0.110）和組氨酸（0.039～0.110）的TAV 均最高，說(shuō)明這3 種氨基酸對(duì)食醋滋味的貢獻(xiàn)較大。食醋中甜味和鮮味明顯，苦味不明顯，其原因可能是苦味被甜味掩蓋[29]。 綜上所述，選擇谷氨酸、丙氨酸、組氨酸和胱氨酸作為特征氨基酸用于后續(xù)食醋的聚類分析。

表7 食醋樣品單位酸度下氨基酸滋味活度值Table 7 The TAV of amino acids per titer of vinegar samples

2.1.3 單糖分析 糖類物質(zhì)是食醋甜味的主要來(lái)源。 釀醋原料要先糖化， 之后酒精發(fā)酵和醋酸發(fā)酵。發(fā)酵過(guò)程中會(huì)有一部分糖殘留下來(lái)，進(jìn)入成品醋中。由于個(gè)別產(chǎn)品出廠前用蔗糖調(diào)整甜度，所以本文檢測(cè)食醋樣品中有5 種主要的單糖。 單位酸度下糖類物質(zhì)濃度如圖2 所示，3 個(gè)地區(qū)食醋樣品中含量較高的單糖分別為葡萄糖（0.15～0.65 g/L/Titer）、果糖（0.067 ～0.27 g/L/Titer）和甘露糖（0.089～0.38 g/L/Titer）。 其中，四川保寧麩醋中的單糖濃度較高，山西老陳醋的最低。發(fā)酵制品中糖類物質(zhì)的種類及含量是反映原材料、 微生物環(huán)境與產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標(biāo)，其來(lái)源比較復(fù)雜，葡萄糖在食醋發(fā)酵過(guò)程中被微生物生長(zhǎng)代謝并利用，部分醋酸菌還可將葡萄糖氧化為葡萄糖酸[6]。甘露糖廣泛存在于植物以及微生物體內(nèi)， 存在的形式有游離狀態(tài)、化合狀態(tài)。部分學(xué)者認(rèn)為甘露糖是在微生物發(fā)酵的過(guò)程中形成的， 也有學(xué)者提出甘露糖是果糖經(jīng)多元醇氧化還原酶轉(zhuǎn)化而成的[5]。 肌醇、甘露糖均屬于六元醇， 主要來(lái)源于原料與微生物代謝[19]。 雖然這些糖類的甜度和含量各不相同，但是它們共同構(gòu)成了食醋的甜味， 對(duì)食醋風(fēng)味有著重要的影響。

食醋的甜味不僅取決于糖的種類和含量，還受酸影響， 二者的適宜比例對(duì)于食醋的風(fēng)味品質(zhì)極為關(guān)鍵。 因子分析重點(diǎn)解釋了各變量之間的協(xié)方差， 可在復(fù)雜的原始數(shù)據(jù)中得到少數(shù)幾個(gè)因子去描述眾多指標(biāo)之間的聯(lián)系， 即以較少因子反映原始數(shù)據(jù)的大部分信息。 單位酸度下5 種單糖的因子分析綜合打分結(jié)果見(jiàn)表8。 葡萄糖和甘露糖的得分大于0， 說(shuō)明它們的貢獻(xiàn)率大于平均水平且對(duì)不同食醋樣品風(fēng)味影響較大。 甘露糖和葡萄糖二者具有較高的甜度，是食醋甜味的主要來(lái)源，易于吸收，并直接參與機(jī)體新陳代謝過(guò)程。選擇葡萄糖和甘露糖作為潛在的特征風(fēng)味物質(zhì)組成用于后續(xù)聚類分析。

2.2 固態(tài)發(fā)酵食醋有機(jī)酸、氨基酸、糖類組成特征分析結(jié)果

2.2.1 固態(tài)發(fā)酵食醋特征風(fēng)味物質(zhì)組成 我國(guó)傳統(tǒng)固態(tài)食醋營(yíng)養(yǎng)與風(fēng)味物質(zhì)組成豐富，然而，不同地區(qū)食醋的化合物組成特征仍不清晰。 聚類分析是將物理或抽象對(duì)象的集合分為由類似的對(duì)象組成的多個(gè)類別的分析過(guò)程， 其實(shí)質(zhì)是按照距離的遠(yuǎn)近將數(shù)據(jù)分為若干個(gè)類別， 使得類別內(nèi)數(shù)據(jù)的差異盡可能小，類別間差異盡可能大。通過(guò)對(duì)食醋樣品中有機(jī)酸、氨基酸、糖類等主要風(fēng)味物質(zhì)的分析，發(fā)現(xiàn)單位酸度下乳酸、乙酸/乳酸、谷氨酸、丙氨酸、組氨酸、胱氨酸、葡萄糖和甘露糖共9 個(gè)指標(biāo)對(duì)食醋風(fēng)味品質(zhì)影響最大。 本文選擇這9 個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行聚類分析， 希望找出同地區(qū)食醋的共同特點(diǎn)，以及不同地區(qū)食醋之間的差異，解析我國(guó)固態(tài)發(fā)酵食醋的潛在特征風(fēng)味物質(zhì)組成。 對(duì)篩選出的9 種潛在指標(biāo)進(jìn)行組合， 比較不同組合下樣品類內(nèi)相似性數(shù)值與類間相似性數(shù)值， 得到最優(yōu)的組合，即類內(nèi)相似性值最高、同時(shí)類間相似值最小組合。 為得到全面、準(zhǔn)確的分析結(jié)果，所選組合的指標(biāo)個(gè)數(shù)不少于8，共試驗(yàn)10 種組合方法。 首先對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，消除不同指標(biāo)、不同綱量帶來(lái)的影響，而后進(jìn)行聚類分析，結(jié)果見(jiàn)表9。

比較不同組合的類間相似性和類內(nèi)相似性，結(jié)果第2 號(hào)組合得到最優(yōu)的聚類分析結(jié)果， 即乳酸、乙酸/乳酸、谷氨酸、丙氨酸、組氨酸、胱氨酸、葡萄糖和甘露糖作為特征性指標(biāo)時(shí)能夠有效區(qū)分不同地區(qū)的食醋，3 種固態(tài)發(fā)酵食醋的類內(nèi)相似性高于90%，類間相似性小于70%，聚類分析結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖2 食醋樣品單位酸度下糖類物質(zhì)含量Fig.2 The carbohydrate content per titer of vinegar samples

表8 食醋樣品單位酸度下糖類物質(zhì)主成分綜合得分Table 8 Comprehensive scores of carbohydrate per titer of vinegar samples

2.2.2 固態(tài)發(fā)酵食醋樣品聚類分析結(jié)果的驗(yàn)證

驗(yàn)證這8 個(gè)指標(biāo)區(qū)分固態(tài)發(fā)酵食醋的有效性，重新購(gòu)買(mǎi)來(lái)自3 個(gè)地區(qū)的6 種樣品，對(duì)其中的有機(jī)酸、氨基酸和糖類等指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，采用所建立的方法進(jìn)行聚類分析，結(jié)果如圖4 所示。

由圖4 可知，用于驗(yàn)證的6 個(gè)食醋樣品中，1，2 為山西老陳醋樣品；3，4 為鎮(zhèn)江香醋樣品；5，6為四川麩醋樣品。 聚類分析結(jié)果顯示3 個(gè)地區(qū)的食醋樣品被分為3 類， 驗(yàn)證了該方法用于我國(guó)固態(tài)發(fā)酵食醋區(qū)分的準(zhǔn)確性與重復(fù)性。 乙酸、乳酸、乙酸/乳酸、谷氨酸、丙氨酸、組氨酸、胱氨酸和甘露糖8 個(gè)指標(biāo)可作為主要的特征風(fēng)味指標(biāo)， 用于區(qū)分我國(guó)固態(tài)發(fā)酵食醋。

表9 不同風(fēng)味物質(zhì)組合聚類分析結(jié)果Table 9 Results of cluster analysis of different combinations

圖3 食醋樣品主要特征風(fēng)味物質(zhì)的聚類分析Fig.3 Cluster analysis of vinegar samples based on main flavor substance

3 結(jié)論

圖4 固態(tài)發(fā)酵食醋樣品聚類分析方法驗(yàn)證Fig.4 Verify of the cluster analysis of solid-state fermented vinegars

總酸、 氨基態(tài)氮和還原糖是衡量我國(guó)食醋品質(zhì)的主要指標(biāo)，釀造原料、工藝等對(duì)我國(guó)固態(tài)發(fā)酵食醋中有機(jī)酸、 氨基酸和單糖等主要營(yíng)養(yǎng)與風(fēng)味物質(zhì)組成有較大影響。 不同食醋產(chǎn)品的酸度值各不相同， 常規(guī)的化合物濃度分析難以真實(shí)反映不同食醋的風(fēng)味特征。 本文通過(guò)分析比較單位酸度下有機(jī)酸、 氨基酸以及糖類化合物的滋味活度值（TAV），篩選獲得乙酸、乳酸、乙酸/乳酸、谷氨酸、丙氨酸、組氨酸、胱氨酸和甘露糖等8 種特征性風(fēng)味指標(biāo)，對(duì)這些指標(biāo)進(jìn)行聚類分析，其最優(yōu)聚類模型能夠有效區(qū)分山西老陳醋、 鎮(zhèn)江香醋和四川麩醋3 種固態(tài)發(fā)酵食醋。