王宏霞，閆裕峰，郎繁繁，周景麗，陳旭峰，許 女*

（1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，山西 晉中 030801；2.山西紫林醋業(yè)股份有限公司，山西 太原 030400；3.山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 實驗教學(xué)中心，山西 晉中 030801）

熏醅是山西老陳醋這一中華民族瑰寶發(fā)酵工藝的精髓之一[1]，對山西老陳醋的風(fēng)味形成至關(guān)重要[2]。傳統(tǒng)熏醅工藝是取一半發(fā)酵成熟的醋醅放入甕缸中，采用地炕炭火文（溫）火加熱的方式熏烤醋醅，溫度為80～90 ℃，每天依次倒缸，5～6 d后，待色澤黑亮且富有濃郁的熏香味時即可結(jié)束熏醅[3]。熏醅過程主要發(fā)生了水解、美拉德、焦糖化等一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，對于老陳醋最終的色、香、味都有著重要影響[4]。高溫熏制過程中，在殘存酶系的作用下，原料中殘余的淀粉、半纖維素及蛋白質(zhì)、菌體等物質(zhì)緩慢水解成為還原糖與氨基酸等，經(jīng)羰氨縮合，Amadori分子重排及Strecker降解等，生成大量副產(chǎn)物，賦予山西老陳醋獨特的熏香味。另外，還原糖類物質(zhì)和蛋白質(zhì)水解物經(jīng)醇醛縮合、雜環(huán)化、醛氨聚合等多種反應(yīng)，產(chǎn)生了大量類黑精物質(zhì)，有增加山西老陳醋的營養(yǎng)保健功效的作用[5]。山西老陳醋的風(fēng)味主要由呈香和呈味兩類物質(zhì)組成，呈香物質(zhì)主要是酸類、酯類、醛類、酮類、雜環(huán)類等揮發(fā)性香氣成分[6-7]，呈味物質(zhì)主要是有機(jī)酸、氨基酸、糖類等不揮發(fā)物質(zhì)，這些不同的呈香、呈味物質(zhì)共同存在于山西老陳醋中并協(xié)同作用，形成了山西老陳醋特有的味覺和嗅覺效果。

李婷等[8]采用高效液相色譜法跟蹤檢測山西老陳醋熏醅階段乙酸、乳酸、琥珀酸等7種有機(jī)酸含量，結(jié)果表明乳酸和乙酸是熏醅階段主體有機(jī)酸，占總有機(jī)酸含量的90%，在整個熏醅階段7種有機(jī)酸的總含量逐漸增加，乙酸含量呈下降趨勢，其占比由熏醅初期的75.95%降至熏醅結(jié)束時的67.12%，而乳酸、琥珀酸、蘋果酸等不揮發(fā)性有機(jī)酸的含量逐漸上升，熏醅結(jié)束時其占比達(dá)到32.88%。陳濤等[9]采用氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）法對山西老陳醋熏醅樣品中的揮發(fā)性香氣成分進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)熏醅階段的樣品中共檢測到69種風(fēng)味物質(zhì)，包括酸類11種、醇類3種、酯類15種、醛類7種、酮類8種、酚類3種和雜環(huán)類22種，且熏蒸過程中大部分酯和酸的含量降低，熏蒸結(jié)束后僅檢測到3種酯類物質(zhì)。李江涌等[10]利用頂空固相微萃取結(jié)合氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)對山西老陳醋熏醅前后香氣物質(zhì)進(jìn)行分析，結(jié)果表明熏醅后增加了山西老陳醋特有的揮發(fā)性物質(zhì)—糠醛和吡嗪類化合物。張春杰等[11]研究了熏醅工藝裝備提升對山西老陳醋品質(zhì)及功能成分的作用，表明蒸汽熏醅保證了物料在90 ℃的有效時長高于傳統(tǒng)炭火熏醅，指出智能化熏醅裝備將成為未來熏醅工業(yè)化的發(fā)展方向。郎繁繁等[12]對山西老陳醋機(jī)械化釀造工藝標(biāo)準(zhǔn)化的研究中確定熏醅溫度120 ℃，添加量占熏醅罐比例70%，熏醅時間12 h。

傳統(tǒng)熏醅方式采用明火煙熏、手工倒醅，作業(yè)環(huán)境較差，且勞動強(qiáng)度大，成熟醋醅整體升溫慢，火候控制不當(dāng)容易導(dǎo)致熏醅品質(zhì)不穩(wěn)定。因而近年來出現(xiàn)了新型的蒸汽熏醅工藝，通過熏醅罐的旋轉(zhuǎn)翻醅代替人工翻醅，不僅明顯縮短熏醅時間、減少勞動力，而且有效地避免了使用明火的危險及污染問題[13-14]。然而關(guān)于二者數(shù)據(jù)對比鮮有報道，因此本研究對不同熏醅工藝過程中的風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行了分析，旨在比較兩種熏醅工藝對風(fēng)味物質(zhì)的影響，從而為山西老陳醋熏醅工藝的改善提供科學(xué)的數(shù)據(jù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

山西老陳醋熏醅樣品（傳統(tǒng)炭火熏醅第1天（X1）、傳統(tǒng)炭火熏醅第2天（X2）、傳統(tǒng)炭火熏醅第3天（X3）、傳統(tǒng)炭火熏醅第4天（X4）、傳統(tǒng)炭火熏醅第5天（X5）和現(xiàn)代蒸汽熏醅（XJ））：紫林醋業(yè)股份有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

TD-分析天平：北京賽多利斯天平有限公司；Eppendorf 5425R離心機(jī)：艾本德中國有限公司；U3000液相色譜儀、Trace1300氣相色譜儀、TraceISQ質(zhì)譜分析儀：賽默飛世爾科技（中國）有限公司。

1.3 方法

1.3.1 有機(jī)酸的測定

用超純水將熏醅樣品浸泡3 h后抽濾，12 000 r/min離心10 min后用0.22 μm的微孔濾膜過濾后進(jìn)樣。采用外標(biāo)法測定草酸、酒石酸、丙酮酸、蘋果酸、乳酸、乙酸、檸檬酸及琥珀酸8種有機(jī)酸的含量。

色譜測定條件為液相系統(tǒng)UItimate 3000；C18色譜柱（4.6mm×150mm，5μm）；流動相20mmol/LNaH2PO4（pH2.7）；進(jìn)樣量20 μL；流動速度0.8 mL/min；紫外檢測器（ultraviolet detector，UV）波長210 nm[15]；柱溫：室溫。

1.3.2 揮發(fā)性香氣物質(zhì)的測定

取熏醅樣品1 g，采用頂空固相微萃取法進(jìn)行揮發(fā)性香氣物質(zhì)的萃取，采用面積歸一化法測定其揮發(fā)性香氣的種類和含量。

色譜條件：色譜柱為VF-5MS（30 m×0.25 mm×0.25 μm），載氣氦氣（He），純度99.999%，流量1 mL/min，不分流；程序升溫：起始溫度40 ℃，保持3 min，以4 ℃/min的速度升至160 ℃，保持1 min；再以10 ℃/min的速度升至270 ℃，保持5 min。質(zhì)譜條件：接口溫度280 ℃，電子電離（electron ionization，EI）源，離子源溫度280 ℃，電子能量70 eV，掃描質(zhì)量范圍41～500 amu。鑒定結(jié)果由保留指數(shù)、美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所（national insititute of standards and technology，NIST）08譜庫檢索和人工圖譜解析共同確定。

2 結(jié)果與分析

2.1 山西老陳醋不同熏醅工藝有機(jī)酸含量動態(tài)變化

由圖1可知，傳統(tǒng)炭火熏醅前期樣品：第1天（X1）、第2天（X2）聚為1支，中后期樣品：第3天（X3）、第4天（X4）和第5天（X5）被聚類為第2支，而現(xiàn)代蒸汽熏醅的有機(jī)酸熱點圖譜與傳統(tǒng)熏醅樣品顯著不同，單獨成為1支。結(jié)合表1的具體數(shù)據(jù)顯示，熏醅第1天（X1）樣品中乙酸和酒石酸的含量較高，隨著熏醅過程的進(jìn)行，二者含量逐漸降低，分別由熏醅第1天的1.008 1 g/100 g和0.164 3 g/100 g降至熏醅末期的0.685 7 g/100 g和0.017 8 g/100 g。丙酮酸、乳酸、檸檬酸在熏醅過程中的上升幅度較大，分別由熏醅第1天（X1）的0.087 7 g/100 g，0.331 0 g/100 g和0.085 2 g/100 g升至熏醅第5天（X5）的0.238 3 g/100 g，0.410 1 g/100 g和0.140 2 g/100 g，升高比例分別為171.72%，23.90%和64.55%。其他有機(jī)酸如草酸、蘋果酸和琥珀酸的變化趨勢不明顯。

圖1 山西老陳醋不同熏醅工藝有機(jī)酸熱圖Fig.1 Heat map of organic acids during the fumigation process of Shanxi aged vinegar

現(xiàn)代封閉式的蒸汽熏醅罐與傳統(tǒng)開放式的炭火熏醅工藝相比，有效防止了風(fēng)味物質(zhì)損失、污染環(huán)境等問題[16]。由表1可見，現(xiàn)代蒸汽熏醅罐樣品中的有機(jī)酸總量（2.8257g/100g）顯著高于傳統(tǒng)炭火熏醅工藝（1.7600g/100g），但丙酮酸（0.055 2 g/100 g）和檸檬酸（0.068 6 g/100 g）的含量卻顯著低于傳統(tǒng)炭火熏醅樣品。乙酸爽口帶酸微甜，帶刺激，可以為食醋提供醋酸氣味；乳酸入口微酸、甜，帶澀、增加食醋濃厚感；酒石酸和草酸都稍有澀感，酒石酸酸味強(qiáng)烈且呈味快，可以增加食醋酸味；丙酮酸和琥珀酸有酸、咸味，豐富食醋的風(fēng)味；檸檬酸酸味清爽，可賦予食醋新鮮感的酸味[17]；蘋果酸酸度柔和、滯留時間長可以緩沖食醋刺激的酸味，從而導(dǎo)致蒸汽熏醅罐感官風(fēng)味稍遜于傳統(tǒng)炭火熏醅。

表1 山西老陳醋不同熏醅工藝有機(jī)酸含量動態(tài)變化Table 1 Dynamic changes of organic acids content in different fumigation processes of Shanxi aged vinegar

2.2 山西老陳醋不同熏醅工藝揮發(fā)性香氣成分的變化

熏醅過程中發(fā)生著復(fù)雜的物理、化學(xué)變化過程，涉及蒸發(fā)、濃縮、酯化、縮合等復(fù)雜的大分子合成和降解反應(yīng)，不僅是形成山西老醋特有的味-“熏香”和色-“棕紅”的重要步驟，更是形成重要要功能成分如川芎嗪、類黑精、多酚、黃酮等的關(guān)鍵工藝[18]。

現(xiàn)代蒸汽熏醅罐樣品中共檢測出53種香氣成分，其中包含29種酯類，7種醇類，4種酸類，6種醛類，3種酮類和4種其他化合物成分。遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)炭火熏醅池樣品中檢測出的74種揮發(fā)性香氣成分。

選取兩種工藝中共有的49種香氣成分繪制heatmap圖（圖2），結(jié)果顯示所有熏醅樣品被明顯聚為兩大支，熏醅前期第1天（X1）、第2天（X2）被聚為1支，此階段呈花香的乙酸乙酯[19]、奶油香的十六烷酸乙酯和乙偶姻、呈椰香的十四烷酸乙酯、蕉香味的乙酸異戊酯[20]等酯類，玫瑰香的苯乙醇[21]、白蘭地香的3-甲基丁醇等醇類含量較高。隨著熏醅過程的進(jìn)行，香氣物質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生轉(zhuǎn)變，X3、X4和X5被聚類為第2支，呈蜂蜜香的乙酸苯乙酯、具有醋香的壬醛、呈杏仁香的苯乙醛、2-丙酸呋喃酮、呈烘焙香的四甲基吡嗪等物質(zhì)在此階段大量生成，在熏醅末期濃度達(dá)到最高。值得注意的是，現(xiàn)代蒸汽熏醅罐樣品（XJ）與傳統(tǒng)炭火熏醅X3樣品的揮發(fā)性香氣圖譜最為相似，說明現(xiàn)代蒸汽熏醅工藝相當(dāng)于傳統(tǒng)炭火熏醅熏3 d的效果。

圖2 山西老陳醋不同熏醅工藝揮發(fā)性香氣成分熱圖Fig.2 Heat map of volatile aroma components of Shanxi aged vinegar by different fumigation processes

由表2可知，隨著熏醅的進(jìn)行，酯、酸、醇、酮等各類揮發(fā)性香氣物質(zhì)的種類和總量都呈現(xiàn)下降趨勢，傳統(tǒng)炭火熏醅樣品中的酯類物質(zhì)是由酯酶催化酸類和醇類化合物而生成[22]，其總相對含量從熏醅第1天的47.82%降至第5天的25.18%，比現(xiàn)代蒸汽熏醅罐樣品低4.35%，主要的酯類物質(zhì)，如乙酸乙酯、乙酸異戊酯、2-羥基-4-甲酸異戊酯、辛酸乙酯、丁二酸二乙酯和乳酸異戊酯分別從熏醅第1天的5.71%、7.81%、6.94%、3.67%、1.96%、1.10%降至熏醅末期的1.16%、0.27%、1.66%、2.46%、0.61%、0.25%。并且酯類揮發(fā)性香氣物質(zhì)種類數(shù)量整體也呈下降趨勢，到熏醅末期下降至30種，這是由于在倒缸翻醅過程中導(dǎo)致酯類揮發(fā)性香氣成分的損失所致，但其仍比現(xiàn)代蒸汽熏醅罐樣品多1種。

表2 山西老陳醋不同熏醅工藝揮發(fā)性香氣成分動態(tài)變化Table 2 Dynamic changes in volatile aroma components of different fumigation processes of Shanxi aged vinegar

續(xù)表

相似地，酮類揮發(fā)性香氣物質(zhì)總相對含量在總體上也呈現(xiàn)下降趨勢，傳統(tǒng)炭火熏醅第1天樣品中酮類揮發(fā)性香氣成分相對含量最高，達(dá)9.85%，熏醅結(jié)束時為2.79%比現(xiàn)代蒸汽熏醅罐樣品低1.14%。其中3-羥基-2-丁酮從熏醅第1天的8.84%降至第5天的0.75%。酯類揮發(fā)性香氣物質(zhì)種類熏醅末期為4種，比現(xiàn)代蒸汽熏醅罐樣品多1種。

醇類揮發(fā)性香氣物質(zhì)總相對含量總體上呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢，傳統(tǒng)炭火熏醅第1天樣品中醇類揮發(fā)性香氣成分的相對含量最高達(dá)18.85%，在0～4天迅速降至9.76%，到熏醅末期醇類揮傳發(fā)性香氣成分的相對含量為12.43%，比現(xiàn)代蒸汽熏醅罐樣品高2.59%。其中苯乙醇、3-甲基丁醇分別從熏醅第1天的的16.60%、1.28%降至熏醅末期的10.51%和0.07%，2,3-丁二醇從0.55%上升至熏醅末期的0.73%等。醇類揮發(fā)性香氣物質(zhì)種類熏醅末期為8種比現(xiàn)代蒸汽熏醅罐樣品多1種。

由微生物代謝糖類而產(chǎn)生酸類揮發(fā)性物質(zhì)在傳統(tǒng)炭火熏醅第1天樣品中揮發(fā)性香氣成分相對含量最高為9.80%，在熏醅1～3 d呈先下降后上升的趨勢，在熏醅第3天之后迅速下降至熏醅末期酸類揮發(fā)性香氣成分相對含量為5.19%，比現(xiàn)代蒸汽熏醅罐樣品低2.79%。另外，酸類揮發(fā)性香氣物質(zhì)種類熏醅末期為6種比現(xiàn)代蒸汽熏醅罐樣品多2種。

醛類揮發(fā)性香氣物質(zhì)總相對含量則在總體上呈現(xiàn)上升的趨勢。熏醅第1天樣品中醛類揮發(fā)性香氣成分相對含量最低，為1.53%，在第0～4天迅速上升至8.56%，到熏醅末期醛類揮發(fā)性香氣成分相對含量為8.36%，比現(xiàn)代蒸汽熏醅罐樣品高3.2%。

同樣地，雜環(huán)類揮發(fā)性香氣成分總相對含量整體上呈現(xiàn)上升趨勢，有咖啡香的四甲基吡嗪[23]和有堅果味和杏仁味的糠醛[24]在熏醅中相對含量上升顯著，到熏醅末期分別達(dá)10.83%和20.73%，比現(xiàn)代蒸汽熏醅罐樣品分別高3.93%和3.24%，這可能是傳統(tǒng)炭火熏醅的持續(xù)高溫促進(jìn)極其復(fù)雜的羰氨反應(yīng)發(fā)生而導(dǎo)致四甲基吡嗪和糠醛等物質(zhì)的相對含量上升[25]。

3 結(jié)論

熏醅工藝對山西老陳醋的色澤和風(fēng)味形成至關(guān)重要，是通過美拉德、焦糖化等一系列化學(xué)反應(yīng)的影響而形成風(fēng)味物質(zhì)的過程。本研究主要是對山西老陳醋不同熏醅工藝對風(fēng)味物質(zhì)的影響進(jìn)行研究，對改善山西老陳醋熏醅工藝有重要意義。通過結(jié)果表明現(xiàn)代蒸汽熏醅罐共檢測出53種香氣物質(zhì)，低于傳統(tǒng)炭火熏醅池所檢測的香氣物質(zhì)。隨著熏醅時間的延長，現(xiàn)代蒸汽熏醅罐的酯類、酸類和酮類揮發(fā)性香氣成分的總相對含量高于傳統(tǒng)炭火熏醅池熏醅末期的相對含量，但醇類和醛類和其他類物質(zhì)等物質(zhì)低于傳統(tǒng)炭火熏醅池熏醅末期的相對含量?，F(xiàn)代蒸汽熏醅罐相比于傳統(tǒng)炭火熏醅池能有效縮短熏醅時間，但有機(jī)酸比例并不均衡，且四甲基吡嗪和糠醛等雜環(huán)類含量低于傳統(tǒng)炭火熏醅池工藝，影響老陳醋口感和其營養(yǎng)價值。今后需要對現(xiàn)代蒸汽熏醅罐工藝進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化改進(jìn)。