朱莉，許長華

(上海海洋大學(xué) 食品學(xué)院，上海水產(chǎn)品加工及貯藏工程技術(shù)研究中心，農(nóng)業(yè)部水產(chǎn)品貯藏保鮮質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評估實(shí)驗(yàn)室(上海)，國家淡水水產(chǎn)品加工技術(shù)研發(fā)分中心(上海)，上海，201306)

隨著餐飲業(yè)的發(fā)展，醬油的人均消費(fèi)量逐漸提升，高品質(zhì)的醬油市場需求逐漸增大[1]，這就加快了醬油的升級(jí)速度，并加快了對醬油更進(jìn)一步的科學(xué)研究速度。

醬油俗稱豉油，主要由大豆、小麥、食鹽經(jīng)制曲、發(fā)酵等程序釀制而成。醬油的成分比較復(fù)雜，除食鹽外，還有多種氨基酸、有機(jī)酸、糖類、香料及色素等成分[2]，不同的成分具有其獨(dú)特的功能。

對醬油研究較為深入的國家是韓國、日本等亞洲發(fā)達(dá)國家[3]。同時(shí)，中國各大品牌的醬油研發(fā)人員也在不斷改善和優(yōu)化醬油風(fēng)味，本文綜述了醬油發(fā)酵工藝，并且對醬油關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)研究進(jìn)展以及醬油的功能進(jìn)行了綜述，以期為后期醬油的相關(guān)研究提供參考。

1 醬油發(fā)酵工藝

1.1 高鹽稀態(tài)發(fā)酵

高鹽稀態(tài)發(fā)酵指從日本引進(jìn)的釀造工藝，具有水分含量多、鹽分高、溫度適中、發(fā)酵周期長等特點(diǎn)。現(xiàn)采用高鹽稀態(tài)發(fā)酵工藝的企業(yè)有和田寬、石家莊珍極、紹興至味、日本龜甲萬等。高鹽稀態(tài)發(fā)酵工藝的關(guān)鍵點(diǎn)在于發(fā)酵狀態(tài)，即高鹽度稀醪狀態(tài)，高鹽指鹽水19～20 °P，鹽度高于低鹽固態(tài)發(fā)酵，稀醪指加入鹽水的體積是原料體積的1.1～1.2倍，即醬醪較稀。高鹽稀態(tài)發(fā)酵由于鹽分含量高，即使發(fā)酵溫度降低，多種耐鹽微生物生存發(fā)酵也會(huì)產(chǎn)生較多的風(fēng)味物質(zhì)。此發(fā)酵工藝發(fā)酵周期長，通常180 d以上，有利于發(fā)酵更徹底，風(fēng)味物質(zhì)更豐富。同時(shí)高鹽稀態(tài)發(fā)酵經(jīng)常添加乳酸菌、耐鹽酵母菌等能產(chǎn)生有機(jī)酸、醇、酯等改善醬油風(fēng)味物質(zhì)的菌株，這些菌株促成了高鹽稀態(tài)發(fā)酵醬油300多種香氣物質(zhì)的生成[4]。高鹽稀態(tài)發(fā)酵醬油方法又分為浸出法和壓濾法，兩法成熟醬醪提取醬油的方法不同，浸出法發(fā)酵容器型式不限，發(fā)酵池、發(fā)酵缸均可，但使用材質(zhì)應(yīng)能防止腐蝕；壓濾法生產(chǎn)設(shè)備的投資很大，且發(fā)酵期長(一般 5～6 個(gè)月)，所以目前采用這種技術(shù)發(fā)酵的企業(yè)不多[5-6]。

1.2 低鹽固態(tài)發(fā)酵

低鹽固態(tài)發(fā)酵是我國20世紀(jì)70年代普遍推行的一種工藝，國內(nèi)很多企業(yè)一直延用至今。此工藝通常以脫脂大豆及麩皮為原料，經(jīng)蒸煮、冷卻，米曲霉制曲后與鹽水混合成固態(tài)醬醅，42 ℃保溫發(fā)酵。該工藝是在無鹽發(fā)酵基礎(chǔ)上改進(jìn)而成，由于其拌曲鹽水濃度在12 °P左右，較低，故稱為低鹽。而其加水量與原料比例為 1∶1，為固態(tài)醬醅，發(fā)酵溫度在42 ℃以上，故稱為低鹽固態(tài)發(fā)酵。因?yàn)榘l(fā)酵鹽分低、水量少，反應(yīng)物濃度變大，菌種繁殖代謝加快，發(fā)酵速度快，故成熟期縮短[7]。

低鹽固態(tài)發(fā)酵由于工藝簡單，相比于高鹽稀態(tài)發(fā)酵工藝其原料成本較低，需要的投資少，所以20世紀(jì)70年代后在全國很快推廣開來。但該工藝又存在產(chǎn)品口味單一、色澤暗淡、焦煳味重等缺陷，目前已經(jīng)開發(fā)了一些其他改進(jìn)工藝來降低發(fā)酵溫度，延長發(fā)酵周期，最普遍的是淋澆發(fā)酵工藝。

1.3 淋澆發(fā)酵

目前，很多醬油發(fā)酵工廠還采用醬缸發(fā)酵，但是醬缸中的溫度、氧濃度、酸堿度都不能很好的控制。于是南方就產(chǎn)生了一種普遍流行的大罐淋澆工藝，即在發(fā)酵前期或后期進(jìn)行淋澆，這樣不僅能夠?qū)囟冗M(jìn)行調(diào)節(jié)，還能夠使微生物得到氧氣，并且后期出油時(shí)，直接從淋澆的設(shè)備中抽出醬油即可，并且還可以避免壓榨設(shè)備對醬油發(fā)酵的影響。目前很多以低鹽固態(tài)工藝發(fā)酵生產(chǎn)醬油的企業(yè)在發(fā)酵初期就開始進(jìn)行淋澆，即不降低溫度也不改變鹽度、pH、糖度等進(jìn)行發(fā)酵，這種工藝對醬醅里的成分、溫度的均勻度都有好處，之后淋油也會(huì)暢通，且淋澆出來的醬油色澤光亮，沒有焦煳味，相比低鹽固態(tài)發(fā)酵醬油其風(fēng)味可以大大改善[8-10]。

但是淋澆發(fā)酵工藝較易染菌，需要較高標(biāo)準(zhǔn)的衛(wèi)生環(huán)境，同時(shí)要有實(shí)時(shí)控制好發(fā)酵溫度、pH、糖度等參數(shù)的設(shè)備。

1.4 傳統(tǒng)發(fā)酵

傳統(tǒng)醬缸發(fā)酵也被稱為純天然發(fā)酵，主要原料是小麥、黃豆、黑豆或脫脂大豆，也有原料全部為面粉的傳統(tǒng)發(fā)酵，比如甜油[11]。發(fā)酵方式有液態(tài)和固態(tài)兩種。液態(tài)發(fā)酵需加入2倍多的鹽水，醬油以稀醪狀呈現(xiàn)，而固態(tài)發(fā)酵即只加入比原料多1倍的鹽水，以半固態(tài)狀呈現(xiàn)[12]，大缸露天發(fā)酵具有一般傳統(tǒng)發(fā)酵的共同特征。發(fā)酵過程中，晴天將醬缸蓋打開，日曬夜露，一般一個(gè)夏季的時(shí)間讓其充分發(fā)酵，秋季末榨出油。傳統(tǒng)醬缸發(fā)酵在曬醬時(shí)的溫度很高，酵母等其他低溫生長菌株難以生長，但其他菌種特別是耐高溫菌種的生長繁殖加快，這些菌種的代謝會(huì)產(chǎn)生大量的香味物質(zhì)，這些香味物質(zhì)往往促成了傳統(tǒng)發(fā)酵醬油獨(dú)特且不可替代的風(fēng)味[13]。

表1 比較了不同發(fā)酵工藝的特點(diǎn)，可以發(fā)現(xiàn)不同醬油發(fā)酵工藝有自己的優(yōu)勢和不足，不同企業(yè)根據(jù)其不同需求選擇相應(yīng)工藝。

表1 醬油工藝對比表Table 1 The correlation table of soy sauce process

2 醬油中關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)研究進(jìn)展

近些年來，醬油作為一種有著悠久歷史的調(diào)味品，其獨(dú)特的風(fēng)味也是科學(xué)家們研究的重點(diǎn)。CHOI[16]等人基于42個(gè)大麥麩皮釀造的醬汁樣品，通過多元回歸分析(NfRA)法研究了醬油的氣相色譜(GC)圖譜與醬油感官分析中各香氣成分排列順序之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)9，12-十八烷酸甲酯的含量最高，其次是2-呋喃甲醇和2-呋喃甲醛。YOSHIKAWA[17]等認(rèn)為2-苯基乙醇(2-PE)和4-羥基-2(5)-乙基-5(2)-甲基-3(2H)呋喃酮(HEMF)和醬油發(fā)酵中產(chǎn)生4-乙基愈創(chuàng)木酚(4-EG)是醬油中的特征性風(fēng)味化合物。ZHENG[18]等人比較了不同發(fā)酵過程(低溫固態(tài)發(fā)酵(LSSF)，高鹽稀釋態(tài)發(fā)酵(HSDF)和高鹽恒溫發(fā)酵(HSCT))培養(yǎng)的中國醬油中的揮發(fā)性香氣化合物，發(fā)現(xiàn)LSSF醪液中揮發(fā)性香氣化合物總濃度是最高的，LSSF醪液中還存在高含量的2，3-丁二醇和2，6-二甲基吡嗪；但亞油酸乙酯和油酸乙酯主要在HSCT醪液中，LSSF醪液中很少。LEE，SM[19]等人通過溶劑萃取和固相微萃取的分析方法，分別分離了發(fā)酵醬油和酸水解醬油中的揮發(fā)性化合物，總結(jié)發(fā)現(xiàn)發(fā)酵醬油的主要?dú)馕痘钚曰衔锸且宜?，糠醇?-甲氧基苯酚，苯乙醇，苯甲酸，丁酸，2-乙基-4-羥基-5-甲基-3(2H)呋喃酮和2-2-甲基丁醛，而酸水解醬油的主要?dú)馕痘钚曰衔锸且宜幔?-甲氧基苯酚，甲酸，苯甲酸，2，5-二甲基吡嗪，2，6-二甲基吡嗪，丁酸，2，6-二甲氧基苯酚，3-羥基-2-甲基-4H-吡喃-4 - 酮，2-乙?；?5-甲基呋喃，2，5-二甲基-3-乙基吡嗪和2-甲基丁醛。SONG[20]等人通過GC-MS分析了醬油發(fā)酵過程中62種揮發(fā)性化合物的變化，發(fā)酵初期，醇、酮和吡嗪是主要的風(fēng)味貢獻(xiàn)者，而隨著發(fā)酵的進(jìn)行，酸與醛的豐度逐漸增加。KANEKO[21]等人通過芳香提取物稀釋分析技術(shù)(AEDA)，以日本醬油的香味濃縮物為研究對象，研究結(jié)果揭示了日本醬油中40種關(guān)鍵芳香化合物，其中包括7種新鑒定的化合物，其中，5(或2)-乙基-4-羥基-2(或5 -甲基-3(2H)-呋喃酮和3-羥基-4，5-二甲基-2 - 呋喃酮對醬油香氣貢獻(xiàn)度最高，(FD)因子為2048，3-(甲硫基)丙醛；4-乙基-2-甲氧基苯酚和4-羥基-2，5-二甲基-3(2H) - 呋喃酮貢獻(xiàn)度次之。KURODA[22]等人通過HPLC-MS和串聯(lián)質(zhì)譜(LC / MS / MS)等方法，以6種商業(yè)品牌的深色醬油，2種品牌的淺色醬油和一種品牌的白色醬油為研究對象，研究了各醬油γ-Glu-Val-Gly的含量，結(jié)果表明所有研究的大豆醬中都存在γ-Glu-Val-Gly，且質(zhì)量濃度范圍為0.15～0.61 mg/dL。

不同原料以及不同發(fā)酵工藝所生產(chǎn)出來的醬油，其風(fēng)味物質(zhì)的種類和數(shù)量不盡相同，并且采用不同的提取方法和分析儀器分析風(fēng)味物質(zhì)時(shí)，最終鑒定出的風(fēng)味物質(zhì)數(shù)量和種類也有較大差別，但無論在何種工藝發(fā)酵的醬油中，也無論采用何種分析方法，對醬油風(fēng)味起著關(guān)鍵作用且貢獻(xiàn)較大的特征性香氣成分卻大致相同，如4-乙基愈創(chuàng)木酚、4-羥基-2(或5)-乙基-5(或2)-甲基-3(2H)-呋喃酮(HEMF)等[23]。

3 醬油的功能特性

3.1 殺菌作用與多種營養(yǎng)物質(zhì)

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)p3羥基苯甲酸在醬油中有殺死病原菌的作用[12]。目前能解釋醬油殺菌機(jī)理的相關(guān)報(bào)道表明：NaCl、酒精、防腐劑的存在有助于殺菌，特定的溫度、pH值加強(qiáng)了殺菌的作用。對食物中易引起食物中毒的微生物有一定的殺菌效果。除此之外，醬油可能還存在其他具有抗菌作用的成分，有待進(jìn)一步鑒定[24]。醬油不僅僅含有豐富的蛋白質(zhì)，多種人體所必須的氨基酸，糖分和VB12、VB1、VB2、VE，鋅、鈣、鐵、錳等微量元素也可以在醬油中找到[25]。

3.2 抗氧化作用

WANG[26]等發(fā)現(xiàn)，醬油中甲氨基酚、類黑精素等在體外抗氧化活性很高；KATAOKA等[35]實(shí)驗(yàn)表明，HEMF, HDMF和HMF，Leu-Leu-Pro-His-His多肽對醬油抗氧化活性具有一定貢獻(xiàn)。醬油發(fā)酵中的美拉德反應(yīng)是一類很重要的反應(yīng)，而美拉德反應(yīng)經(jīng)常產(chǎn)生類黑精等一系列含N、S的棕褐色揮發(fā)性雜環(huán)化合物，這些物質(zhì)的等電點(diǎn)一般在 pH 2～3范圍內(nèi)，呈青色熒光，是酸性的高分子。這些揮發(fā)性雜環(huán)化合物的游離基比較穩(wěn)定，不易被水解酶水解且不易自己降解，所以這種物質(zhì)能穩(wěn)定存在并能消除活性氧，提高過氧化物酶、過氧化氫酶等活性。這就是醬油具有一定的抗誘變、抗氧化和消除活性氧等功能的機(jī)理[27]，這些物質(zhì)的抗氧化的功效有的甚至比VC和VE高十幾倍[24]。

3.3 抗癌作用

早在1991年，BENJAMIN等在醬油抗癌性動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)醬油中的呋喃酮類，包括HEMF[(4-羥基-2(5)-乙基-5(2)-甲基-3(2H)呋喃酮] 、(HMF)4-羥基-5-甲基-3(2H)-呋喃酮和(HDMF) 4-羥基-2,5-二甲基-3(2H)-呋喃酮等，都能降低人多形核白細(xì)胞中的H2O2濃度，特別是HEMF[(4-羥基-2(5)-乙基-5(2)-甲基-3(2H)呋喃酮]，HEMF已經(jīng)多次被證實(shí)為一種重要的，且具有較強(qiáng)的抗癌作用的風(fēng)味物質(zhì)，其抗氧化性強(qiáng)于VC，也有抑制腫瘤的效果[12, 24]。此外，醬油中有檢測到異黃酮類物質(zhì)，比如黃豆苷和大豆苷，此類異黃酮苷類物質(zhì)抗氧化活性也很高，并且在臨床中發(fā)現(xiàn)能預(yù)防前列腺癌、乳癌等疾病[28-29]，美國癌癥治療中心已經(jīng)把諸如此類的異黃酮作為治療乳腺癌疾病的藥物[30]。

3.4 促進(jìn)胃液分泌

KOJIMA等[32-33]將25 mL日式醬油加入300 mL熱水中，制成醬油稀釋液，讓15個(gè)人服用，他們的胃液分泌量平均為46.8 mL，對照組將25 mL咖啡因(常用于誘導(dǎo)胃液分泌)加入300 mL熱水，制成咖啡因稀釋液，讓15個(gè)人服用，他們的胃液分泌量平均為44.0 mL。因此醬油稀釋液誘導(dǎo)產(chǎn)生的胃液比咖啡因稀釋液還多。此項(xiàng)研究證明了醬油中可能存在某些特殊的生物活性物質(zhì),能起到促進(jìn)胃液分泌的作用[31]。

3.5 其他功能

SASAKI等[38]發(fā)現(xiàn),HEMF, HDMF和HMF除了具有抗癌和抗腫瘤作用外，還具有一定的反癬作用。TSUCHIYA通過高效液相色譜分析醬油，發(fā)現(xiàn)醬油中含有能抗血小板產(chǎn)生的功能物質(zhì)。表2將醬油的各種功能總結(jié)，顯示出醬油還有抗過敏，治療貧血等作用。

4 展望與總結(jié)

綜上所述，醬油工藝的發(fā)展速度逐漸加快，工藝種類也越來越多，但具體哪種發(fā)酵方式最受歡迎，風(fēng)味最好，還受多方面因素影響。研究醬油關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)的科學(xué)家雖然已經(jīng)通過多種方法檢測出了多種風(fēng)味物質(zhì)成分，但每種成分的具體作用，以及它們之間的相互作用的相關(guān)報(bào)道太少，其機(jī)理有待進(jìn)一步探索，并且根據(jù)各企業(yè)醬油的關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)及其相互作用，開發(fā)或改善其發(fā)酵工藝是一件非常有意義的研究工作。

表2 醬油功能研究總結(jié)表Table 2 The conclusive table of the function of soy sauce

注：ABTS，2，2′-氮雜雙(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)； DPPH，1,1-二苯基-2-苦基肼； HDMF，4-羥基-2,5-二甲基-3(2H)-呋喃酮； HEMF，4-羥基-2(或5)- 乙基-5(或2)-甲基-3(2H)-呋喃酮； HMF，4-羥基-5-甲基-3(2H)-呋喃酮

醬油的眾多功能中抗氧化作用和抗癌作用是比較顯著的，值得注意的是HEMF, HDMF和HMF不僅僅在風(fēng)味上有很大的貢獻(xiàn)，功能上還具備抗氧化作用和抗癌作用，然而其作用機(jī)制還有待研究。