傳統(tǒng)釀造醬及醬油中酶系的作用

韋曉東

（廣東珠江橋生物科技股份有限公司，廣東 中山 528415）

醬和醬油是重要的豆制品食物之一。醬最早起源于我國(guó)，可以追溯到數(shù)千年前。自醬出現(xiàn)以來(lái)，便取得人們的青睞，常見于百姓日常生活中。俗話說(shuō)“北方人不能沒(méi)有醬，南方人不能沒(méi)有豆豉”。早在周朝（大約2900 年前），它的生產(chǎn)就已經(jīng)相對(duì)發(fā)達(dá)，然后被引進(jìn)越南，日本和其他國(guó)家。醬不僅是調(diào)味料，而且還是美味佳肴。

1 釀造醬及醬油中淀粉酶系的作用

1.1 α－淀粉酶

α－淀粉酶（EC3.2.1.1），可切斷淀粉鏈的α-1、4 糖苷鍵。從功能特性的角度來(lái)看，盡管該類酶不能水解和反應(yīng)木薯淀粉，但可在碳鍵內(nèi)的α-1 上起作用。從來(lái)源途徑的角度來(lái)看，諸如枯草芽孢桿菌微生物可產(chǎn)生α－淀粉酶。

1.2 糖化酶

糖化酶又稱之為葡萄糖淀粉酶，學(xué)名為α-1，4。這種酶在木薯淀粉分子結(jié)構(gòu)的末端起作用。它又是一種外切糖酶，依次從木薯淀粉的非氧化端切割α-1 和4 個(gè)糖苷鍵，切斷每個(gè)葡萄糖水模塊，然后進(jìn)行轉(zhuǎn)化，生成葡萄糖淀粉酶。與β－胃蛋白酶一樣，水解反應(yīng)產(chǎn)生的葡萄糖水也會(huì)發(fā)生構(gòu)象變化，從而生成β-D－葡萄糖水。它們也可以作用于支鏈淀粉的α-1、6 鍵，但是速度相對(duì)較慢。

葡萄糖淀粉酶代謝的關(guān)鍵是產(chǎn)生葡萄糖水，提供充足的碳營(yíng)養(yǎng)，以促進(jìn)葡萄糖淀粉酶、酵母及相關(guān)微生物菌株的生長(zhǎng)，并且該類產(chǎn)物也是多種類型發(fā)酵中的基礎(chǔ)物質(zhì)，例如其會(huì)參與到酒精發(fā)酵、乳酸發(fā)酵中。而在與碳水化合物接觸后，將產(chǎn)生有色板化學(xué)物質(zhì)。可以發(fā)現(xiàn)，木薯淀粉的糖化水平嚴(yán)重影響了醬和醬油的顏色和香氣。若葡萄糖淀粉酶作用徹底，清醬油甜度好，顏色深，無(wú)鹽固體含量高，可以提高清醬油的質(zhì)量。醬油釀造微生物主要以葡萄糖淀粉酶為“主材”，其次是酵母菌和細(xì)菌。在醬和醬油的產(chǎn)生過(guò)程中，葡萄糖淀粉酶起到重要的促進(jìn)作用，是原料降解的關(guān)鍵物質(zhì)，對(duì)于提高醬和醬油質(zhì)量具有積極意義。此外，諸如多肽、氨基酸等降解產(chǎn)物均會(huì)在一定程度上影響酵母菌及乳酸菌的發(fā)酵水平，不同狀態(tài)下的醬油風(fēng)味也有所不同。醬和醬油在釀造過(guò)程中，蛋白質(zhì)持續(xù)分解，依托于葡萄糖淀粉酶，實(shí)現(xiàn)對(duì)蛋白質(zhì)的降解處理（產(chǎn)生肽），為原料的利用提供促進(jìn)作用，并增強(qiáng)著色效果，此階段屬于醬油原料分解的第一步。而后，葡萄糖淀粉酶分解小分子的肽，產(chǎn)生豐富的氨基酸，進(jìn)而增強(qiáng)醬油的風(fēng)味，調(diào)節(jié)色澤；葡萄糖淀粉酶的形式多樣，各自均會(huì)使醬油帶有獨(dú)特的風(fēng)味。在葡萄糖淀粉酶的作用下，使葡萄糖淀粉酶被分解為谷氨酸，其作為醬油中的重要材料，對(duì)產(chǎn)品風(fēng)味有深遠(yuǎn)的影響。在現(xiàn)階段以醬油葡萄糖淀粉酶為對(duì)象的研究中，研究方向趨于多樣化，例如誘變菌株提高酶活力、蛋白酶的分離純化均頗具代表性，并且在影響酶活的因素、葡萄糖淀粉酶組成等方面的研究力度也在逐步加大，相繼產(chǎn)生一系列的研究成果，為醬油釀造的理論研究以及實(shí)際生產(chǎn)提供了重要參考。

2 釀造醬及醬油中蛋白酶系的作用

（1）米曲霉蛋白酶具有典型的核酸內(nèi)切酶特性。通常來(lái)說(shuō)，當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)被消化和吸收時(shí)，有8%～15%的肽鏈斷裂，反應(yīng)停止。在醬料的釀造中，其關(guān)鍵功能是促進(jìn)大豆蛋白質(zhì)的融化。如果將米曲霉蛋白酶制成酶制劑并用于醬和醬油的生產(chǎn)，則可以進(jìn)一步提高其生產(chǎn)數(shù)量。例如我國(guó)無(wú)錫市輕工業(yè)學(xué)院無(wú)錫太湖醬制品，就將米曲霉用于生產(chǎn)胰蛋白酶，并用于生產(chǎn)輕質(zhì)醬油，取得了成功。

對(duì)于醬油釀造階段的米曲霉而言，其含有兩種胰蛋白酶，即中性蛋白酶、堿性蛋白酶，通過(guò)兩者的共同作用，促進(jìn)原料中蛋白質(zhì)的水解，產(chǎn)物為肽。使用黑曲霉（Aspergillus niger）中包含的酸性胰蛋白酶作為酒精醬油體系的填充劑是提高碳水化合物含量的有效方法。黑曲霉還含有較高的谷氨酰胺酶，這反過(guò)來(lái)又提高了磷酸鹽的轉(zhuǎn)化率，磷酸鹽是一種增香的化學(xué)物質(zhì)，并且在改善醬油的味道中起到一定的作用。

（2）胰蛋白酶的主要作用是溶解在醬油生產(chǎn)中的大豆蛋白粉，為了更好地溶解大豆蛋白粉并改善輕質(zhì)醬油的味道，首先是在輕質(zhì)醬油釀造中增強(qiáng)胰蛋白酶的作用。其次，為了更好地從組織中分離出大豆蛋白質(zhì)，必須破壞原料植物細(xì)胞。纖維素酶可以釋放植物細(xì)胞中包封的蛋白質(zhì)和淀粉，運(yùn)用纖維素酶時(shí)原材料的反應(yīng)條件良好，原料的利用率較高。

3 釀造醬及醬油中果膠酶系的作用

果膠酶是溶解阿拉伯樹膠的酶的總稱，也是一種一氧化氮合酶。它通常包含三種酶：預(yù)酶、阿拉伯樹膠甲基核糖核苷酸和阿拉伯糖酶，在彼此的共同作用下，可以完全溶解水果膠原纖維。純天然膠原纖維在蛋白酶的作用下轉(zhuǎn)化為水溶性阿拉伯樹膠；阿拉伯樹膠被阿拉伯樹膠的甲基核糖核苷酸（PE）催化，以除去甲酯基并將其轉(zhuǎn)化為阿拉伯酸；阿拉伯膠苷酶破壞阿拉伯樹膠中的α-1，4－糖苷鍵并將其轉(zhuǎn)化為半乳糖醛酸，從而進(jìn)入糖酵解模式。

果膠酶的作用是將水果膠原蛋白纖維的酯化，裂解和水解，產(chǎn)生半乳糖醛酸，低聚半乳糖醛酸或不飽和脂肪糖醛酸，在低聚半乳糖醛酸和其他化學(xué)物質(zhì)中定量的醛基具有一定的氧化性質(zhì)，可以產(chǎn)生果膠酶菌，主要是黃曲霉，以及文氏曲霉，蘋果青霉，黑曲霉，米曲霉，酵母菌等。

4 釀造醬及醬油中乳酸脫氫酶系的作用

乳酸脫氫酶（LDH，EC1.1.1.27）可以催化丙酮酸，是乳酸菌飲料中生產(chǎn)過(guò)程中的一種重要的酶。此外，它還可以基于氧化作用將還原型輔酶I（NADH）轉(zhuǎn)化為輔酶II（NAD）。乳酸脫氫酶屬于寡聚酶，其包含4 個(gè)亞基，相對(duì)組成為約36，000 道爾頓。每個(gè)亞基具有相同的功能，并具有5 個(gè)同工酶。其作用反映了乳酸菌飲料的催化反應(yīng)。大多數(shù)D-乳酸脫氫酶催化是可逆反應(yīng)，極少數(shù)不可逆。對(duì)于可逆的D-乳酸脫氫酶來(lái)說(shuō)，只有環(huán)境中乳酸濃度較高時(shí)才催化逆反應(yīng)，即催化乳酸合成丙酮酸，來(lái)參與細(xì)菌的代謝。

該酶屬于細(xì)胞內(nèi)酶，當(dāng)細(xì)菌細(xì)胞分裂時(shí)從體細(xì)胞中釋放出來(lái)。L－乳酸脫氫酶通常存在于動(dòng)物、綠色植物和微生物菌株中。D－乳酸脫氫酶具有與L 型不同的結(jié)構(gòu)特征，但具有一些油酸脫氫酶的特性。當(dāng)乳酸脫氫酶不活躍時(shí)，丙酮酸可以用多種方式重建NADH，然后再進(jìn)行發(fā)酵。在該階段，將逐步強(qiáng)化發(fā)酵食品獨(dú)有的風(fēng)味，賦予食品特有的“味覺(jué)標(biāo)簽”。

5 釀造醬及醬油中乙醇脫氫酶系的作用

乙醇脫氫酶（ADH）屬于立體定向的含鐵金屬酶，此類酶在非蛋白物質(zhì)融合后開始顯現(xiàn)出酶活性。乙醇脫氫酶在很大程度上影響了酶的特性，其中（NAD）屬于轉(zhuǎn)移基團(tuán)輔酶因子。從結(jié)構(gòu)組成的角度看待乙醇脫氫酶，其由兩個(gè)結(jié)構(gòu)域共同組成，一處作為催化反應(yīng)，具有結(jié)構(gòu)易揮發(fā)的顯著特征；另一處作為融合多肽鏈區(qū)域，在該部位發(fā)生特定的反應(yīng)后，將產(chǎn)生多肽鏈折疊結(jié)構(gòu)。輔酶以動(dòng)態(tài)延伸的開放形式與酶融合。磷酸化的葡萄糖水通過(guò)ED 生成丙酮酸，然后通過(guò)丙酮酸脫羧酶脫羧反應(yīng)轉(zhuǎn)化為溴化氫，進(jìn)而依托于乙醇脫氫酶的作用，還原生成醇。一些細(xì)菌、酵母也可以代謝麥芽糖醇以產(chǎn)生乙醇。

6 釀造醬及醬油中谷氨酰胺酶系的作用

谷氨酰胺酶（EC3.5.1.2）在影響發(fā)酵食品風(fēng)味方面具有顯著的作用，會(huì)在很大程度上決定豆醬的風(fēng)味。該酶可促進(jìn)谷氨酰胺的分解，產(chǎn)物為谷氨酸和氨。但并非在任何條件下谷氨酰胺酶均可發(fā)揮出作用，只有自溶后方可生效（與該酶屬于胞內(nèi)酶的特點(diǎn)有關(guān)）。催化反應(yīng)見式（1）：

在豆醬原料的組成中，部分谷氨酸以谷氨酰胺的形式存在（占比達(dá)到46%），而其本身并無(wú)鮮味，若要有效凸顯鮮味，則需得到谷氨酰胺酶的催化水解，經(jīng)此途徑的轉(zhuǎn)化后，生成谷氨酸，從而使豆醬呈現(xiàn)獨(dú)有的鮮味。谷氨酸的形成并非一蹴而就，其具有階段性的特征：首先，在蛋白酶和肽酶的聯(lián)合下，水解原料；隨后，依托于谷氨酰胺酶的催化作用，產(chǎn)生豐富的游離態(tài)谷氨酸。

谷氨酰胺酶遇食用鹽可快速產(chǎn)生變化，酒精中食用鹽的濃度較高會(huì)抑制該酶的活性。Kazuaki Yoshimune 等人進(jìn)行了黃色微球的化學(xué)誘變?cè)囼?yàn)，由此顯著提升該酶的高耐鹽性能。有學(xué)者曾選取日本某醬油廠的種子曲，對(duì)其做分離處理后，獲得一株曲霉，并將其與米曲霉A3.042（在我國(guó)的醬油釀造中取得廣泛的應(yīng)用）做釀造對(duì)比實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)前者釀造的成品醬油具有相似的氨基氮含量，但前者釀造的醬油比后者更美味、更香。因此在醬油的釀造過(guò)程中，可適當(dāng)提升谷氨酰胺酶的活性，除此之外適量增加谷氨酰胺酶也是可行的方法，此類措施均有利于提升釀造醬油的品質(zhì)。

7 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，醬及醬油的釀造屬于一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程，在此期間伴有豐富的化學(xué)變化和生物學(xué)變化，其中各類酶的催化反應(yīng)較為關(guān)鍵，合理的催化是保證醬及醬油品質(zhì)的重要前提，因此加強(qiáng)對(duì)酶的研究以及有效調(diào)控至關(guān)重要，相關(guān)技術(shù)人員須給予高度的重視，在此方面做持續(xù)性的探索。