酱油是以大豆(或豆粕)、小麦(或麸皮)为主 要原料,以米曲霉制曲,加食盐发酵而成的一种 调味品。 早期,酱油生产以天然混菌发酵为主。 上 世纪 60~70 年代,为了提高氨态氮得率等指标,逐 步过渡到米曲霉纯种发酵。 上世纪末,酱油企业为 了改善酱油的风味,又纷纷尝试添加鲁氏酵母菌、 球拟酵母和乳酸菌发酵来提高酱油品质。
1 材料与设备
1.1 材料与试剂
豆粕、麸皮、AS3.042 米曲霉,老恒河酿造有限 公司;AS2.180 鲁氏酵母、 沪酿 2.14 球拟酵母、沪 酿 1.08 乳酸菌, 上海迪发有限公司; 氢氧化钠, 天津市科密欧化学试剂开发中心;浓盐酸(36%~ 38%),衢州恒化试剂有限公司;浓硫酸,衢州恒化 试剂有限公司; 葡萄糖, 广东光华化学厂有限公 司;硫酸钾,上海振新试剂厂;乙酸、3-甲基丁醛、 丁醇、乙酸乙酯、3-辛醇(内标),Alfa aecer 公司; 甲 醛(36%),杭州高晶精细化工有限公司;氯 化 钠,天津市科密欧化学试剂开发中心。
1.2 仪器与设备
HH-4 数显恒温水浴锅,上海九州网址;8HW-1 型 恒温磁力搅拌器,科大创新;pHS-3C 型酸度计,上海雷磁仪器厂;电子天平,上海精科;电子分析天 平,上海精科;721 可见分光光度计,上海精密科 学仪器有限公司;TN303-4 恒温培养箱,南京市江 宁电器仪器厂;3-Octanol(内标),Alfa aecer 公司; 30 m ×0.25 mm ×0.25 μm 毛 细 管 色 谱 柱 ;75 μm Carboxen/PDMS 萃 取 头 ;Agilient 5975C 气 相 色 谱-质谱联用仪,美国安捷伦公司;手动 SPME 进 样器。
1.3 方法
以 6∶4(w/w)的比例把原料豆粕与麸 皮均匀混合。 然后经过润水、蒸煮、冷却三个步骤 后, 按接种量为 0.3%接种沪酿 3.042 米曲霉单菌 种制曲。 在 35~37 ℃下,制曲 46 h。 1.3.2 酱油发酵 设置 4 个组,Ⅰ组为对照组,其 余Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ 3 组为试验组。 每组称取成曲 10 kg, 然后与浓度为 19 °Bé 的盐水按照 1 ∶ 2 (曲 ∶ 盐水 w/w)的比例混合,进行发酵,温度为室温。 按照 表 1 的试验设计进行试验。 发酵开始的当天设为 0 d 开始取样,之后每隔 10 d 取样一次,测定在不 同时间段酱油发酵过程中理化指标的变化。 到 90 d 结束取样。
2 结果与讨论
对酱油中的氨基酸态氮含量、 糖化酶含量、 pH 值、还原糖含量与发酵天数的关系用 Origin 8 软件进行拟合, 可以得到酱油的理化指标与发酵 时间的函数。 酱油的 pH 等理化指标与发酵时间 的拟合曲线见图 1~图 3。
由图 1 可知, 发酵 90 d, Ⅳ组添加了鲁氏酵 母、 球拟酵母和乳酸菌制曲的酱油氨基酸态氮含 量最高,可达到 1.38 g/100 mL,Ⅰ组最低。 在发酵 过程中氨基酸态氮的含量趋势呈现先增加后平 稳。 在 50 d 以前,对照组高于试验组,50 d 后对照 组中的氨基酸态氮含量基本趋于平稳。 而试验组 中的氨基酸态氮在前 60 d 一直保持上升趋势,直 至 60 d 时才趋于平稳。 这是由于添加鲁氏酵母与 球拟酵母后,在前期酵母大量繁殖,消耗较多氨基 酸。 因此在 30~50 d 时,试验组中的氨基酸态氮低 于对照组。 而 50 d 后,由于对照组中的氨基酸与 糖类发生美拉德反应消耗氨基酸, 而试验组中的 这一过程发生在 60 d 后。由图 2 可知,pH 呈现出不断下降的趋势,这 是由于在发酵过程中, 由于酱油中有机酸的不断 产生。明显可以看出,pH 下降最快的为Ⅳ组。这是 由于Ⅳ组添加了乳酸菌,乳酸菌可以利用糖类、柠 檬酸生成乳酸和醋酸, 从而产生以上现象。 并且pH 下降至 5 附近, 抑制了非耐酸杂菌的生长,同 时促进酵母的繁殖与发酵。 另外,酸性物质赋予了 酱油爽适的风味,改善酱油的口感。 并且酸性物质 的生成抑制了非耐酸微生物的繁殖, 但可以促进 酱油酵母的生长与繁殖,以及酒精发酵。由图 3 可知,在发酵过程中,还原糖的含量呈 现先增加后减少的现象。 这是由于制曲时积累的 淀粉酶作用下,还原糖含量上升,和可利用多糖的 释放。 而后期,由于美拉德反应以及微生物代谢 消耗还原糖,导致还原糖含量下降。
3 结论
通过对添加不同菌种组合发酵所得酱油的理 化指标以及风味物质的测定, 发现多菌种制曲高盐稀态发酵的酱油特征风味物质含量更高, 品质 更好。 发酵过程中:(1)4 组的氨基酸态氮、 还原 糖、pH 等理化指标基本相似, 第Ⅳ组的氨基酸态 氮的值(1.378 g/100 mL)略 高 于 其 他 3 组;(2)鲁 氏酵母促进了酱油中高级醇及芳香杂醇的生成, 球拟酵母促进了酱油中 4-EG、4-VG 的 生 成,使 酱油具有特殊的香气, 乳酸菌发酵赋予了酱油爽 适的口感, 各组风味物质含量和种类差异非常显 著;(3)对特征性风味物质含量与发酵时间进行曲 线拟 合,可得到数学关系式(如 y=-230.83+21.7 t-0.136 t 2 +1.27×10-4 t 3 ,第Ⅰ组),从关系式算出Ⅰ 组特征性风味物质最大值分别为:648.96 μg/L(Ⅰ 组,发酵周期 92 d)、852.90 μg/L(Ⅱ组,发酵周期 98 d)、982.51 μg/L(Ⅲ组,发酵周期 99 d)、1 897.55 μg/L(Ⅳ组,发酵周期 102 d)。 多菌种发酵的酱油 获得了较高的特征性风味物质含量。 以上结果,对 酱油的多菌混合制曲发酵实践生产中有一定指导意义。