金曼芹，羅 丹，薛文通*

（ 1.中國農(nóng)業(yè)大學 食品科學與營養(yǎng)工程學院，北京 100083；2.河北天順醬業(yè)有限公司，河北 滄州 062563）

豆醬又名黃豆醬、大醬，是以大豆、面粉為原料，經(jīng)過微生物發(fā)酵釀制而成的一種半流動狀態(tài)的調(diào)味品[1]，與腐乳、醬油、豆豉并稱為我國四大傳統(tǒng)發(fā)酵豆制品[2]。發(fā)酵過程中，微生物的代謝作用不僅會分解蛋白質(zhì)、碳水化合物、脂質(zhì)等大分子物質(zhì)，提高大豆蛋白質(zhì)、維生素、礦物質(zhì)和異黃酮的生物利用率[3]，還產(chǎn)生了新的活性成分，如類黑精素、纖溶酶等[4]，使豆醬具有獨特的生理功能，如降血脂、降血糖、降血壓、抗癌、抗氧化和抗炎等[5]。同時，發(fā)酵作為一種傳統(tǒng)的食物保藏技術(shù)，通過微生物的作用來降解生物胺[6]，從而保持豆醬的食用安全性。

豆醬的食用歷史悠久，各地依據(jù)環(huán)境條件和飲食文化形成了具有當?shù)靥厣亩贯u種類，如我國的東北大醬[7]、郫縣豆瓣醬[8]，韓國的Doenjang[9]，日本的Miso[10]等。不同種類的豆醬風味特征各異，主要與含有的風味物質(zhì)有關(guān)，包括氨基酸、單糖和寡糖、有機酸等滋味成分及酯類、醇類、酸類、醛酮類等氣味成分。豆醬特征風味的形成與微生物菌群利用原料進行的復(fù)雜代謝密切相關(guān)。微生物通過分泌不同種類和活性的酶來控制自身的代謝活動，原料中的大分子物質(zhì)在微生物豐富的酶系催化下生成了各種初級代謝產(chǎn)物（氨基酸、單糖、有機酸等）和次級代謝產(chǎn)物（揮發(fā)性物質(zhì)、異黃酮、生育酚、皂苷等）[11]。其次，微生物通過代謝活動改變了發(fā)酵體系的理化因子，而發(fā)酵體系的變化反過來會改變微生物的多樣性，因此發(fā)酵系統(tǒng)中菌群結(jié)構(gòu)的動態(tài)演替是風味代謝物變化的主要原因[12]，影響不同發(fā)酵階段風味物質(zhì)的種類和含量，從而決定了豆醬的風味特征。此外，合理的優(yōu)勢菌群還影響著豆醬的理化特性和食用安全[13-14]，是防止產(chǎn)品品質(zhì)下降甚至是釀造失敗的重要控制點。

目前，隨著人們對食物“色香味”要求的提高，探討豆醬風味物質(zhì)的產(chǎn)生機理和影響因素尤為重要。為了解析微生物對豆醬風味物質(zhì)形成的重要性，保證豆醬生產(chǎn)的質(zhì)量，本文綜述了豆醬的風味物質(zhì)、微生物的多樣性、風味物質(zhì)與微生物多樣性的相關(guān)性及影響微生物多樣性的因素，以期為高品質(zhì)豆醬的發(fā)展提供理論參考。

1 豆醬的風味物質(zhì)

1.1 風味物質(zhì)成分

1.1.1 滋味成分

豆醬發(fā)酵的原料有大豆和淀粉，可為微生物的代謝提供蛋白質(zhì)、淀粉、脂質(zhì)等大分子物質(zhì)，這些物質(zhì)被分解過程中產(chǎn)生了各種小分子物質(zhì)，隨后被微生物轉(zhuǎn)化成適合自身生長繁殖的中間代謝物。當原料充足和條件適宜時，小分子物質(zhì)可大量積累，構(gòu)成了豆醬咸甜可口，味道鮮美的滋味特征，主要包括氨基酸、核苷酸、單糖和寡糖、有機酸等，每一種物質(zhì)對豆醬整體的風味特征的影響見表1。

表1 豆醬中常見的滋味成分Table 1 Common flavor components in soybean paste

大豆蛋白在微生物及其酶的作用下被分解為肽和氨基酸，其種類和含量影響豆醬整體風味的變化，其中天冬氨酸和谷氨酸含量普遍都比較高，對產(chǎn)品的鮮味貢獻起著重要作用。除了鮮味氨基酸外，呈味核苷酸也是鮮味的重要來源，是發(fā)酵過程中酵母、霉菌等微生物自溶后核酸在核酸酶水解下的產(chǎn)物，主要有肌苷酸、鳥苷酸和尿苷酸。小分子糖主要來源于原料中多糖的分解或轉(zhuǎn)化。淀粉和大豆中的糖類被微生物分泌的淀粉酶降解為糊精、麥芽糖和葡萄糖等，從而呈現(xiàn)出甜味[19]。有機酸是豆醬酸味的主要來源，形成途徑包括脂肪的水解、氨基酸的降解和糖代謝。豆醬中的酸主要是檸檬酸、蘋果酸和乳酸，其中檸檬酸酸味溫和清爽，蘋果酸的酸味圓潤，乳酸的酸味較為柔和。大豆中含有0.3%的異黃酮，在豆醬中常見的種類是以苷元形式存在的大豆黃酮苷元和染料木素苷元，它們是重要的營養(yǎng)成分，但也是苦味的主要來源[23-24]。豆醬中的咸味主要來源于鹽類，含量一般為10%～12%，過高的鹽含量會抑制一些微生物的生長及大豆中生物活性物質(zhì)異黃酮含量的降低[22]；而過低的鹽含量會使咸味和鮮味的不足，導(dǎo)致豆醬口感變差[25]。

1.1.2 氣味成分

豆醬風味特征不同主要是由于其揮發(fā)性風味化合物的組成差別很大。趙建新等[26]使用頂空固相微萃?。╤eadspace solidphasemicroextraction，HS-SPME）和氣質(zhì)聯(lián)用（gaschromatography-mass spectrometry，GC-MS）方法鑒定了傳統(tǒng)豆醬中的揮發(fā)性風味成分，共檢出136種，包括酯類、醇類、酸類、醛酮類、酚類、呋喃、吡嗪、含硫化合物等。蒲靜等[27]采用GC-MS技術(shù)檢測了自然發(fā)酵、枯草芽孢桿菌和異常威克漢姆酵母菌純種制曲發(fā)酵豆醬中的揮發(fā)性風味物質(zhì)，分別共檢出了73種、50種和64種，主要風味物質(zhì)分別為醇類、酸類和烯烴類?？偟膩碚f，酯類、醇類、酸類、醛酮類、酚類、雜環(huán)類等化合物是豆醬中最常檢出的重要揮發(fā)性物質(zhì)，不同種類風味物質(zhì)具有不同的風味特征，一起決定了豆醬的香氣品質(zhì)，如表2所示。

表2 豆醬中常見的氣味成分Table 2 Common odor components in soybean paste

在豆醬中酯類含量相對較高，主要是乙基酯，如乙酸乙酯、苯甲酸乙酯、苯乙酸乙酯、亞油酸乙酯等，其中乙酸乙酯幾乎存在于豆醬中，可能與豆醬中乙醇和乙酸的相對含量較高有一定的關(guān)系，其香氣可描述為菠蘿和水果味[29]。

醇類在揮發(fā)性物質(zhì)中含量較高，在豆醬中，由于醇類物質(zhì)閾值較高，對整體風味貢獻不大，主要作為合成酯類的底物而影響豆醬的香氣。許多人工接種發(fā)酵醬油或豆醬的研究中都會在醬醪中添加酵母增香，其機理之一就是增加乙醇，提高乙基酯等風味化合物的含量，加強酒香、酯香[28，32]。酸類物質(zhì)在不同的豆醬中含量差異較大，大多種類的酸類對整體風味有負面影響，如乙酸、丁酸，由于其刺激性酸味，會與酯類一起構(gòu)成豆醬香而微臭的獨特風味。醛酮類物質(zhì)的閾值較低，具有堅果香、果香的芳香味[26]，對豆醬整體香氣貢獻較大。苯甲醛（苦杏仁）、苯乙醛（風信子花香和甜香）是醬類產(chǎn)品中常見的兩種醛類[30-31]。酮類物質(zhì)在豆醬中含量較低，但二氫-2（3H）-呋喃酮、3-辛酮在傳統(tǒng)豆醬的可揮發(fā)性化合物中占重要比例，影響其特征風味[26]。大部分酚類化合物具有香氣明顯、活性強的特點，對豆醬的風味有很大貢獻，如麥芽酚、愈創(chuàng)木酚、對乙基苯酚是發(fā)酵豆醬中最重要的酚類物質(zhì)，被認為是形成香氣的重要組成部分，雖然其含量很少，但由于其氣味閾值較低，對香氣的影響非常明顯[34-35]。豆醬中含有的雜環(huán)類化合物種類多，在發(fā)酵的各個時期含量均不高，但這些化合物閾值較低，是豆醬中烘培香氣的主要組成主體，如4-羥基-2-乙基-5-甲基-3（2H）-呋喃酮（4-hydroxy-2-ethyl-5-methyl-3（2H）-furanone，HEMF）、2,6-二甲基吡嗪等具有焦糖、咖啡似的香氣，氣味較強烈，是豆醬主要的呈香物質(zhì)[28]。

大多數(shù)含硫化合物，如二甲基二硫化物，會產(chǎn)生令人不快的氣味，通常由含硫氨基酸降解產(chǎn)生的硫醇形成，通常具有較低的閾值，對某種豆醬風味的貢獻很大[38]。

1.2 風味物質(zhì)產(chǎn)生途徑

在豆醬發(fā)酵過程中，原料中的大分子經(jīng)過微生物的代謝形成了各種小分子，這些物質(zhì)都是風味化合物的前體，在合適的環(huán)境條件下發(fā)生各種生化反應(yīng)，如美拉德反應(yīng)、酯化反應(yīng)、脂肪酸氧化等，最終形成豐富的風味化合物，這些風味物質(zhì)的產(chǎn)生途徑如圖1所示。

圖1 豆醬發(fā)酵過程中常見風味物質(zhì)的產(chǎn)生途徑Fig.1 Production pathways of common flavor substances in soybean paste during fermentation process

酯類主要由酵母菌產(chǎn)酶的催化或有機酸和醇通過非酶催化的酯化反應(yīng)生成。豆醬中的各種醇類和酸類物質(zhì)可分別由酵母菌和乳酸菌利用糖類代謝產(chǎn)生[26，39]，如乙醇、乙酸。除此之外，原料中的脂質(zhì)可被真菌脂肪酶解出各種游離的高分子質(zhì)量脂肪酸，與乙醇酯化成各種乙基酯[40-41]；某些脂肪酸還可氧化形成醇類，如己醇和1-辛烯-3-醇產(chǎn)生于亞油酸和亞麻酸的酶氧化[42]。羰基化合物是豆醬發(fā)酵溫度上升時不飽和脂肪酸脫羧基或碳鏈氧化形成，如己醛由大豆中脂氧合酶催化脂質(zhì)氧化的長鏈脂肪酸衍生而來[43]；也可由相應(yīng)的醇、酚氧化生成[44]，包括糠醛、苯乙醛等。酚類化合物被普遍認為是通過小麥中配糖體、木質(zhì)素等的降解物經(jīng)曲霉菌，球擬酵母的發(fā)酵作用生成的產(chǎn)物[26，45]，而揮發(fā)性酚如4-乙基愈創(chuàng)木酚也可通過過氧化物酶的反應(yīng)引起芳香族氨基酸的降解而形成[36]。雜環(huán)類化合物中主要的吡嗪類由還原糖與氨基酸的美拉德反應(yīng)形成，其含量可能會受大豆蒸煮條件、曲的比例、巴氏殺菌和豆醬陳化的影響[36，46]。含硫化合物則來源于含硫氨基酸的分解[38]，如二甲基二硫來源于半胱氨酸（cysteine，Cys）或蛋氨酸（methionine，Met）的轉(zhuǎn)化[36]。總的來說，風味物質(zhì)主要源自于微生物的代謝活動和各個物質(zhì)之間的生化反應(yīng)，各個風味物質(zhì)之間的關(guān)系錯綜復(fù)雜。

2 豆醬的微生物多樣性

豆醬中微生物的組成是決定其品質(zhì)的一個關(guān)鍵性因素。在發(fā)酵過程中，微生物的各種代謝活動產(chǎn)生了大量初級和次級代謝產(chǎn)物，不僅提升了豆醬的風味品質(zhì)，還影響了產(chǎn)品功能及抗氧化性能[11]。雖然不同種類豆醬的微生物多樣性因原料、產(chǎn)地、生產(chǎn)工藝等因素的影響而不同，但是不同發(fā)酵階段優(yōu)勢菌群主要由霉菌、酵母菌、乳酸菌和芽孢桿菌所構(gòu)成。這些微生物各具代謝功能，促進了豆醬中風味物質(zhì)的產(chǎn)生和品質(zhì)的提升。不同種類豆醬不同階段的優(yōu)勢菌群見表3。

表3 不同種類豆醬發(fā)酵不同階段的優(yōu)勢菌群Table 3 Predominant microbes of different kinds of soybean paste in different fermentation stages

2.1 霉菌

曲霉屬（Aspergillus）是豆醬中最常見的霉菌，特別是米曲霉，影響了原料的利用、發(fā)酵的快慢、顏色的變化和味道的鮮美[51]。在日本味噌和中式成熟豆醬中，米曲霉均是真菌的優(yōu)勢菌種[47]，可能是醬曲制作時使用了米曲霉作為發(fā)酵劑。采用相同原料、生產(chǎn)環(huán)境而制作工藝不同的韓式大醬和中式大醬中韓式大醬，霉菌種類更豐富，有根毛霉屬、青霉菌屬、毛霉屬、外瓶霉屬、曲霉屬等[48]，可能更適合環(huán)境中的霉菌生存。

2.2 酵母菌

酵母菌主要出現(xiàn)在發(fā)酵前期，中后期由于pH的降低而逐漸消失。主要的酵母菌種類包括接合酵母屬、威克漢姆酵母屬、假絲酵母屬、畢赤酵母屬、德巴利氏酵母菌屬（Debaryomyces）等。在市售的東北豆醬中，接合酵母屬（Zygosaccharomyces）比較豐富[52]。豆瓣醬中的魯氏接合酵母（Z.rouxii）有助于合成典型香味[49]。日本味噌發(fā)酵過程中通常會添加魯氏接合酵母，能夠促進味噌的成熟[53]。工業(yè)化大豆醬的后期，揮發(fā)性成分顯著富集，醇酯類化合物高產(chǎn)，這可能與接合酵母屬是發(fā)酵中后期優(yōu)勢真菌有關(guān)[39]。

2.3 乳酸菌

乳酸菌是豆醬中最常見的細菌，是產(chǎn)生有機酸的主要微生物。工業(yè)化大豆醬發(fā)酵初期，可滴定酸度含量最高，這是因為乳酸菌發(fā)酵代謝，促使大豆醬中的酸不斷積累[54]。乳酸菌代謝葡萄糖主要有兩種途徑：通過糖酵解途徑（embden-meyerhof-pathway，EMP）發(fā)酵只產(chǎn)生乳酸的同型乳酸發(fā)酵；通過磷酸戊糖途徑（hexose monophosphate pathway，HMP）發(fā)酵后除主要產(chǎn)生乳酸外，還產(chǎn)生乙醇、乙酸等的異型乳酸發(fā)酵[55]。HAN D M等[17]利用Spearman相關(guān)分析韓國傳統(tǒng)發(fā)酵豆醬中微生物類群與代謝物之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)異乳酸發(fā)酵是大醬發(fā)酵的主要過程。

2.4 芽孢桿菌

芽孢桿菌屬（Bacillus）在醬曲和豆醬中廣泛存在，對大豆發(fā)酵過程游離氨基酸及風味物質(zhì)的形成均發(fā)揮著重要的作用，如枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌和解淀粉芽孢桿菌等[48，56-58]，在發(fā)酵后期通常會因為體系總酸含量的上升，pH的下降而被抑制生長[59]?？莶菅挎邨U菌能夠降低或防止生物胺的生成[60]。地衣芽孢桿菌具有耐鹽性，可在豆醬發(fā)酵后期存活[61]。貝萊斯芽孢桿菌（B.velezensis）可被用來制取醬曲，風味物質(zhì)種類和含量都有所提升[62-63]。

3 豆醬的風味物質(zhì)與微生物組成的相關(guān)性

3.1 微生物代謝的偏好性

在豆醬的生產(chǎn)中，微生物利用原料進行代謝活動，風味物質(zhì)是代謝活動的各種產(chǎn)物，因此微生物的組成結(jié)構(gòu)會影響風味物質(zhì)的種類和含量。微生物的代謝較為復(fù)雜，相同的微生物可以產(chǎn)生不同的風味代謝物質(zhì)，而相同的風味物質(zhì)也可由不同的微生物產(chǎn)生。LEE S M等[64]比較了自然發(fā)酵和人工發(fā)酵產(chǎn)生的兩種豆醬代謝物譜，并將其與生產(chǎn)工藝中每一步的優(yōu)勢微生物群落相關(guān)聯(lián)，研究表明糖、脂肪酸和氨基酸的代謝主要分別與米曲霉、貝萊斯芽孢桿菌和魯氏接合酵母有關(guān)。此外，在郫縣豆瓣醬中魯氏接合酵母與10種均在深熟階段達到峰值的重要可揮發(fā)性化合物呈顯著正相關(guān)，說明了魯氏接合酵母在郫縣豆瓣醬的成熟期有助于合成典型氣味[49]。豆醬中的乳酸可以由各種各樣的產(chǎn)乳酸微生物通過生物途徑而產(chǎn)生，即乳酸菌通過同質(zhì)發(fā)酵途徑將葡萄糖轉(zhuǎn)化為乳酸，但SHULA S等[65]研究發(fā)現(xiàn)，韓國大醬中主要產(chǎn)乳酸的微生物是枯草芽孢桿菌。由此可以說明，微生物對不同代謝途徑的偏好性決定了代謝產(chǎn)物的種類，而豆醬中的各種微生物對不同代謝物的產(chǎn)出組成了豐富的風味物質(zhì)庫。

3.2 微生物的酶活性

微生物分泌的酶可以使風味物質(zhì)的生物合成高效進行，而不同酶的活性在菌種體內(nèi)表達程度的不同造成了風味物質(zhì)特征的差異[66]。HYEON H等[67]比較米曲霉和枯草芽孢桿菌對相同大豆原料的發(fā)酵結(jié)果表明，使用米曲霉發(fā)酵的大豆中谷氨酸脫羧酶和谷氨酰胺合成酶活性提高，所得到的γ-氨基丁酸（γ-aminobutyric acid，GABA）和谷氨酰胺含量也較高。而枯草芽孢桿菌發(fā)酵提高了大部分氨基酸和異黃酮的含量，表明蛋白酶和β-葡萄糖苷酶活性較高。KUM S等[43]分析了三種曲霉菌中不同酶（α-淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶和酯酶）的活性，探討了它們對豆醬揮發(fā)性化合物形成的影響。α-淀粉酶活性在米曲霉發(fā)酵早期較高，影響了2-甲基吡嗪、麥芽酚和糠醛的形成。而醬油曲霉（A.sojae）和白曲霉菌（A.kawachii）的蛋白酶活性與豆醬發(fā)酵后期風味形成密切相關(guān)。3-苯丙酸乙酯、2-乙酸苯乙酯、2-苯基-2-丁烯醛和苯乙醇等物質(zhì)可能受到蛋白酶活性的影響，其中3-苯丙酸乙酯和2-乙酸苯乙酯的形成可能同時受到蛋白酶和酯酶的作用。

3.3 微生物之間的相互作用

在豆醬發(fā)酵這一復(fù)雜系統(tǒng)中，不同種微生物群體之間存在各種相互作用，包括正相互作用和負相互作用。正相互作用使得微生物能更有效利用系統(tǒng)中的營養(yǎng)物質(zhì)，實現(xiàn)快速增長，群體密度增加，而負相互作用使得群體密度和代謝活動受到限制。豆醬中各種微生物在不同階段進行演替和代謝，微生物的多樣性使得群體之間的相互關(guān)系變得復(fù)雜，從而利用簡單的原料成分能夠代謝產(chǎn)生了各種風味物質(zhì)。

YANG M L等[21]研究發(fā)現(xiàn)，郫縣豆瓣醬的高鹽和辣椒素富集造成的極端環(huán)境中，微生物之間的相互作用非常簡單，其中接合酵母屬與芽孢桿菌屬表現(xiàn)出了正相關(guān)關(guān)系，這種相互作用促進了在高滲透壓環(huán)境中各種香氣化合物的形成。芽孢桿菌屬參與氨基酸的代謝，魯氏接合酵母（Zygosaccharomyces rouxii）能夠利用Maillard中間體作為前體生成揮發(fā)性風味物質(zhì)，因此氨基酸可能是兩種微生物相互作用的媒介。解夢汐等[68]認為，在遼寧省農(nóng)家自然發(fā)酵的豆醬中，四聯(lián)球菌屬與酵母菌的正相互作用可以通過提高產(chǎn)品中酯類物質(zhì)的含量來改善豆醬風味。酵母菌參加代謝反應(yīng)的產(chǎn)物主要為醇類和醛類，四聯(lián)球菌屬代謝的產(chǎn)物則主要是以乳酸為主要酸的多種有機酸類，可以與酵母菌代謝產(chǎn)生的醇類結(jié)合生成各種酯類化合物。在豆醬發(fā)酵后期，營養(yǎng)物質(zhì)的缺乏以及酸類物質(zhì)的積累，群落間發(fā)生競爭或者拮抗作用，微生物的多樣性下降，只有一些耐高滲透壓和耐酸的種群存在并成為優(yōu)勢菌群。XIE M等[69]通過高通量測序技術(shù)對大醬進行細菌群落分析后發(fā)現(xiàn)，微生物的多樣性隨著發(fā)酵時間的增加而降低，腸膜明串珠菌（Leuconostoc mesenteroides）是大醬發(fā)酵階段的優(yōu)勢菌種，可以通過產(chǎn)生細菌素抑制其他菌種的生長；同時，腸膜明串珠菌可以產(chǎn)酸，降低發(fā)酵環(huán)境pH，一些細菌難以適應(yīng)環(huán)境脅迫，在競爭中處于不利地位而慢慢消失。

4 影響豆醬微生物多樣性的因素

豆醬的微生物多樣性由多種因素決定，由于風味物質(zhì)的種類和含量與微生物的代謝活動密切相關(guān)，因此不同國家和地區(qū)的豆醬由于原料、加工工藝和環(huán)境的差異使得微生物組成結(jié)構(gòu)的不同，其口感和風味也各不相同。發(fā)酵過程中發(fā)生的物質(zhì)轉(zhuǎn)化是來自不同生態(tài)位的微生物代謝活動的結(jié)果。內(nèi)在基質(zhì)特性（pH、水活度、原材料等）和外在參數(shù)（溫度、滲透壓、濕度、好氧/厭氧條件等）是影響大豆醬發(fā)酵微生物生態(tài)位的重要因素[3]。這些因素主要通過改變豆醬中微生物的多樣性來改變風味物質(zhì)的種類和含量[70]，進而改變豆醬風味，如圖2所示。

圖2 影響豆醬微生物多樣性的因素Fig.2 Factors affecting microbial diversity in soybean paste

4.1 原料選擇

制作豆醬的原料一般是豆類和淀粉，不同豆類和淀粉的品種不同，分解后的氨基酸、單糖、脂肪酸的含量和種類也明顯不同，在微生物代謝下會形成不同的風味物質(zhì)，可直接影響豆醬風味。除此之外，原料也會影響微生物的組成。ZHOU X Y等[71]通過添加以氨基酸為主要成分的酵母抽提物來建立核心發(fā)酵菌群，從而提高醬油的風味。研究發(fā)現(xiàn)，堿性和中性氨基酸有利于產(chǎn)味菌的競爭優(yōu)勢，酸性氨基酸促進發(fā)酵菌群的抗應(yīng)激能力，尤其是乳酸菌，豐度增加后成為優(yōu)勢菌群。XIAO L Q等[72]制備了分別以苦蕎粉和小麥粉為淀粉原料的豆醬，對兩組樣品的微生物群落結(jié)構(gòu)進行了研究。結(jié)果表明，兩組細菌群落相似，均有克雷伯氏菌屬（Klebsiella）、unidentified_Chloroplast、芽孢桿菌屬、葡萄球菌屬、腸球菌屬、不動桿菌屬、魏斯氏菌屬。但兩組的真菌群落在醬醅發(fā)酵中有顯著差異，伊薩酵母屬（Issatchenkia）僅存在于蕎麥組，Stenocarpella和Gibberella是小麥粉組的特征真菌。生物多樣性和群落結(jié)構(gòu)的變化表明，兩類群微生物群落的演替模式不同。

4.2 制曲工藝

我國制作和食用豆醬的歷史悠久，最初的豆醬都是家庭依賴自然環(huán)境中微生物發(fā)酵的方式生產(chǎn)。隨著技術(shù)的發(fā)展，逐漸出現(xiàn)了利用人工接種生產(chǎn)的工業(yè)化豆醬。自然發(fā)酵豆醬和工業(yè)化豆醬的生產(chǎn)工藝流程如下：

兩種生產(chǎn)工藝主要的差別在于制曲階段。自然發(fā)酵的豆醬在制曲時完全依賴環(huán)境中的微生物，因此微生物比較豐富，酶系也比較復(fù)雜[73]。工業(yè)化生產(chǎn)的豆醬或味噌常常只接種了曲霉屬的菌種，酶系比較單一。兩種類型豆醬中風味代謝物種類和含量有所不同，主要與芽孢桿菌、屎腸球菌、嗜鹽四鏈球菌、米曲霉、青霉和釀酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）等相關(guān)微生物有關(guān)[74]。研究表明，不同生產(chǎn)方式的豆醬發(fā)酵前期優(yōu)勢細菌的組成不同，自然發(fā)酵醬醅樣品的優(yōu)勢菌屬為芽孢桿菌屬（Bacillus）和乳桿菌屬（Lactobacillus），工業(yè)發(fā)酵醬醅的優(yōu)勢菌屬為乳桿菌屬、枝芽孢桿菌屬（Virgibacillus）和短乳桿菌（Lactobacillus brevis），但隨著發(fā)酵的進行，四聯(lián)球菌含量上升成為優(yōu)勢菌，與自然發(fā)酵豆醬無明顯差異[59]。

4.3 生產(chǎn)周期

在豆醬發(fā)酵的不同階段，微生物的演替會伴隨著風味物質(zhì)的變化。中國傳統(tǒng)豆瓣醬的制作分為三個階段——甜瓣子發(fā)酵、辣椒坯發(fā)酵和混合后發(fā)酵，每個階段的細菌種類有所不同。這三個階段除了共有的核心功能細菌（四鏈球菌屬、乳桿菌屬和假單胞菌屬）外，辣椒坯發(fā)酵和混合后發(fā)酵階段特有的核心功能菌屬分別是芽孢桿菌和芽孢桿菌、片球菌屬。不同階段的總酸度、pH和NaCl是促進豆瓣醬細菌群落演替的重要內(nèi)源因子[75]。豆醬的成熟階段是風味形成的重要階段，而不同的熟化時間代表著微生物組成和代謝產(chǎn)物的不同。YANG M L等[21]研究發(fā)現(xiàn)，郫縣豆瓣醬的菌群因熟化時間而略有不同。以X生產(chǎn)商為例，熟化1年的郫縣豆瓣醬以貪銅菌屬（Cupriavidus）、Burkholderia-Caballeronia-Paraburkholderia為主要細菌群落，熟化2年后，貪銅菌屬的豐度下降，乳桿菌屬的豐度顯著上升；優(yōu)勢真菌由Issatchenkia轉(zhuǎn)變?yōu)榻湍妇浚⊿accharomycetales）。

4.4 地區(qū)環(huán)境

豆醬的生產(chǎn)會經(jīng)歷一個在開放的環(huán)境中發(fā)酵成熟的階段，因此，豆醬的微生物多樣性與環(huán)境條件密切相關(guān)。不同地區(qū)代表了溫度、濕度、光照等環(huán)境因子的差別，這些環(huán)境因素會影響著微生物的生長和代謝。ZHAO S等[76]探討了陽光、空氣和醬醅翻轉(zhuǎn)對豆瓣醬發(fā)酵過程中細菌和真菌動態(tài)的影響，密閉或黑暗條件下細菌和真菌的多樣性均較高，而醬醅翻轉(zhuǎn)對細菌豐富度無影響，說明在光照和通風環(huán)境下有利于保持穩(wěn)定的群落結(jié)構(gòu)。在發(fā)酵49 d后，光照且開放環(huán)境的兩個樣品中曲霉屬的絕對豐度顯著高于黑暗和密閉組，這是因為曲霉屬是需氧的，其生長受陽光照射的調(diào)節(jié)，空氣或陽光的阻隔會抑制曲霉菌的生長。通過進一步實驗發(fā)現(xiàn)，豆瓣醬中優(yōu)勢微生物之間的相互作用是由陽光和通風介導(dǎo)的，揭示了陽光和通風在調(diào)節(jié)豆瓣醬菌落結(jié)構(gòu)中的重要性[77]。

4.5 食鹽含量

食鹽含量可以直接或間接影響豆醬的風味和安全。在風味方面，食鹽含量會直接影響到豆醬的咸度。傳統(tǒng)自制的豆醬是人們根據(jù)生活經(jīng)驗來添加食鹽，東北醬中鹽含量較高，因此口味偏咸[78]。鹽含量還可通過影響豆醬發(fā)酵過程中的微生物多樣性來改變風味代謝物的種類和含量[79]。低鹽（9%和12%）大醬在發(fā)酵前期微生物豐度增加的速度更快，揮發(fā)性物質(zhì)含量較高，種類較多，與微生物生長密切相關(guān)，而高鹽（15%和18%）大醬的微生物豐度顯著低于低鹽大醬，說明微生物活性較低[80]，可能是由于高鹽環(huán)境下，大多數(shù)微生物的生存和代謝受到抑制。但是鹽度的降低會帶來食品安全的隱患，因為發(fā)酵食品的高鈉環(huán)境會抑制有害微生物的生長，一些耐鹽性微生物如魯氏接合酵母、地衣芽孢桿菌等優(yōu)勢菌群的建立還可通過對其他雜菌的競爭或拮抗作用來減少食物腐敗、致病菌和有害微生物產(chǎn)生有害代謝物污染的風險，如生物胺、亞硝胺、氨基甲酸乙酯和真菌毒素等[81]。

5 結(jié)論與展望

作為中國傳統(tǒng)發(fā)酵調(diào)味品，豆醬具有鮮咸可口，醬香濃郁的特點。大豆、淀粉等原料在各種微生物的作用下生成了風味物質(zhì)成分。微生物多樣性在豆醬發(fā)酵的過程中起著至關(guān)重要的作用，但是由于微生物代謝的偏好性、分泌的酶活性及微生物之間的相互作用，不同發(fā)酵階段的核心功能微生物難以確定。未來的研究中，應(yīng)監(jiān)測發(fā)酵過程中微生物的生態(tài)位及環(huán)境因子的變化以掌握整個發(fā)酵系統(tǒng)的發(fā)展進程，確保豆醬生產(chǎn)的穩(wěn)定性和可控性。此外，通過研究不同發(fā)酵階段的優(yōu)勢菌群并嘗試人工接種，以此來模擬自然發(fā)酵微生物的演替進程是豆醬工業(yè)化的重要途徑。同時，還要了解微生物多樣性與風味物質(zhì)的聯(lián)系，通過控制或接種相關(guān)風味微生物來生產(chǎn)出味道豐滿、圓潤，入口、回味俱佳的高品質(zhì)豆醬。