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大型发酵酱油酿造过程中风味物质的动态变化分

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酱油是我国经久不衰的传统调味品,流传历史长达两千余年,至今在人们日常饮食中仍占据着无可取代的地位。它的精髓源自于其独一无二的风味,即香味和滋味等方面,主要是由一系列微生物在酿造过程中共同作用所形成复杂的物质组分。由于风味成分含量会随着酱醪发酵过程中原料和微生物菌群的变化以及某些成分间的相互反应而有所改变,酱油的品质与发酵时间息息相关。其中颇具代表性的是高盐稀态酱油,耐盐微生物能够充分发挥作用,产生大量醇类、酯类和有机酸等风味物质,因此其醇厚的口感和浓郁的酯香深受大众青睐,但不足之处是酿造周期长和成本高。
 
 
 
为了更好地指导高档酱油的生产以及提高我国酱油的国际竞争力,仲恺农业工程学院轻工食品学院的刘晓艳、叶月华、白卫东*等人率先采用气相色谱-飞行时间质谱(GC-TOF-MS)技术对高盐稀态酱油在机械化酿造过程中风味物质的动态变化进行更全面有效的分析,并获得酱油在酿造过程中的重要风味组分,以期为今后该领域的相关科研工作者和酱油生产企业提供更充足的理论依据及数据支持。
 
1、酱油酿造过程中风味化合物的鉴定
 
 
 
如图1所示,本次实验中共检出523 个峰。通过相似度检索,从酱油样品中共鉴定出了210 种成分。根据化学结构的差异,可将它们分为12 类,分别为氨基酸及其衍生物、有机酸、糖类及其衍生物、醇类、胺类、酚类、酮类、酯类、醛类、烃类、盐类及其他。其中氨基酸及其衍生物有49 种,有机酸有47 种,糖类及其衍生物有30 种,醇类有19 种,胺类有18 种,酯类有9 种,酮类有4 种,醛类有3 种,烃类有3 种,酚类有1 种,盐类2 种,其他25 种。以下把含量甚微且种类少的挥发性化合物归为其他类物质,由此得到氨基酸及其衍生物、有机酸、糖类及其衍生物、醇类、胺类和其他类共7 大类物质。
 
2、酱油酿造过程中风味物质的组成
 
 
 
由图2可知,在发酵初期,检测出的风味物质的种类有175 种;第11~32天,风味化合物的种类变化有所上升,最高有198 种;第32~52天时,其风味化合物的种类稍有下降,有189 种,此时各风味物质的总相对含量持平,变化不大;但到第62天化合物种类急剧下降至54 种。酱油酿造过程中风味物质的种类前中期呈现上升趋势,末期持续下降。说明在酱油酿造期间,其主要风味物质的形成是在酿造前中期产生的。发酵末期风味化合物种类的减少,可能是这个阶段又有酵母菌参与赋香发酵,在增加风味成分的同时难免会抑制某些化合物之间的反应,从而导致成品中化合物的种类有所减少。
 
3、酱油酿造过程中风味物质的热图分析及PCA
 
酱油酿造过程中风味物质的热图分析
 
丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、甘氨酸、脯氨酸、乳酸、L-苹果酸、3-氨基异丁酸、鸟氨酸、核糖和果糖这13 种化合物在酿造过程中含量的变化是比较明显的,说明这13 种化合物对酱油的风味有着至关重要的影响。丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸和苯丙氨酸在整个酿造过程中的含量不断增加,甘氨酸的含量在酿造前期有所增加,中期开始减少,但在末期时增加到最大值。丙氨酸和甘氨酸能够为酱油提供甜味和鲜味,能增强酱油的调味效果,还能改善酱油中有机酸的酸味,使酱油风味变得柔和,起到味感缓冲作用;而缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸呈苦味,微量的苦味能给酱油增添醇厚感,赋予酱油独特的风味。脯氨酸、乳酸、L-苹果酸、核糖和果糖的含量则在整个酿造过程中呈现下降的状态,但L-苹果酸相对含量最高,L-苹果酸酸度比柠檬酸大,酸味大却柔和,具有持久性;核糖和果糖等糖类及其衍生物主要由淀粉酶解生成,是酱油甜味的主要来源,能对酱油滋味有一定的缓冲作用,还能与氨基酸等一同起风味协调作用。而3-氨基异丁酸和鸟氨酸在酿造前期含量不断增加,到酿造后期开始持续减少。其他氨基酸及其衍生物、有机酸和糖类及其衍生物等含量在酿造过程中增加和减少的趋势与这13 种化合物相比则较为缓慢。
 
此外,酯类、醇类、胺类等物质中,2-羟基吡啶、1,5-脱水葡萄糖醇、肌醇、乙醇胺和尿嘧啶这5 种化合物在酿造过程中含量的变化比较明显,其中,2-羟基吡啶在酿造前期含量先减少,随着酿造时间的延长,到酿造后期又逐渐增加。1,5-脱水葡萄糖醇在酿造前期变化大,但在酿造后期含量大幅减少。肌醇、乙醇胺和尿嘧啶在整个酿造过程中含量不断增加,增加的速度与其他化合物相比较为迅速。醇类和酯类物质明显能赋予酱油浓郁的醇香和酯香,还可抑制发酵必然产生的胺类化合物所带来的刺激感和苦味,因此挥发性物质的作用不可小觑。
 
不同酿造时期酱油风味物质的PCA
 
 
如图4A所示,在PC1轴上,氨基酸及其衍生物、醇类及酯类物质呈正相关,而糖类及其衍生物呈负相关,氨基酸及其衍生物及糖类物质是酱油中鲜味及甜味的主要来源,说明PC1反映了酱油主要特征风味化合物在酿造过程的影响;PC2轴显示,有机酸、胺类、酯类及其他类物质的相关性系数较大,因此可用PC2解释这4 类物质,主要反映酱油中起修饰性的酸味及香味化合物在酿造过程的影响。
 
从图4B可以看出,所有样品在横轴上的投影较远,说明发酵过程对于酱油的鲜甜味有较强相关性。对于同一酿造阶段的样品在PC1上投影距离大于在PC2的投影距离,说明PC1对同一酿造阶段的样品有更好的解释能力,发酵过程对氨基酸及其衍生物和糖类及其衍生物的影响较大。
 
结论
 
氨基酸及其衍生物是酱油中含量最多的风味化合物;不同酿造时间段酱醪样品中的化合物种类不断减少,其相对含量变化也较明显。发酵前11 d,氨基酸及其衍生物的相对含量迅速增加,而糖类及其衍生物、有机酸的相对含量快速减少;之后,氨基酸及其衍生物、糖类及其衍生物、有机酸的变化趋势变缓。醇类、酯类、胺类物质和其他类物质的相对含量在发酵过程中变化不大。热图分析表明,丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、甘氨酸、脯氨酸、乳酸、L-苹果酸、3-氨基异丁酸、鸟氨酸、核糖、果糖、2-羟基吡啶、1,5-脱水葡萄糖醇、肌醇、乙醇胺和尿嘧啶在酿造过程中含量的变化始终比较明显,说明这18 种化合物对酱油风味有至关重要的影响。从不同酿造时间酱醪样品的风味物质中提取的2 个PC的累计贡献率达到90.86%,结果显示所有样品与PC1呈较好的相关性,表明发酵过程对贡献酱油鲜甜味的氨基酸及其衍生物和糖类及其衍生物影响较大。第1天样品与PC2呈较好的相关性,表明第1天样品对贡献修饰风味的有机酸、胺类、酯类其他类物质影响也较为显著。
 
本文《大型发酵酱油酿造过程中风味物质的动态变化分析》来源于《食品科学》2021年42卷12期242-247页,作者:刘晓艳,叶月华,钱敏,白卫东,黄汉聪,杨红,何一龙。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20200514-167。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。
 
修改/编辑:袁艺;责任编辑:张睿梅
 
图片来源于文章原文及摄图网
 
 
 
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