釀造醬油發(fā)酵過(guò)程及其相關(guān)酶系

馮緯 周利南 劉曄 俞振鋒 沈權(quán)鋒 沈海鋒 杜甫軍 韋希明

摘要： 本文首先介紹了醬油發(fā)酵的發(fā)展過(guò)程，概括了在醬油發(fā)酵過(guò)程中發(fā)生的一系列化學(xué)和生物學(xué)變化，并介紹了醬油發(fā)酵過(guò)程中的各種酶類(lèi)，為研究釀造醬油發(fā)酵過(guò)程中主要的酶對(duì)于提高產(chǎn)品品質(zhì)的重要作用奠定理論基礎(chǔ)。

Abstract： This paper firstly introduced the development process of soy sauce fermentation， analysed the chemical and biological changes occurring in soy sauce fermentation process， and introduced the various enzymes in the fermentation process of soy sauce， to lay the theoretical foundation for the study of the great significance of main enzyme in the fermentation process for the improvement of the product quality.

關(guān)鍵詞： 釀造醬油；發(fā)酵過(guò)程；酶系；作用

Key words： fermented soy sauce；fermentation progress；enzyme system；role

中圖分類(lèi)號(hào)：TS214.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）12-0165-02

0 引言

早在兩千多年前我國(guó)就始創(chuàng)了醬油。在長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐中先民智慧的創(chuàng)造了利用天然微生物群落釀造醬油的方法，由此方法獲得產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)良。唐朝天寶13年，即公元754年，唐朝高僧在東渡日本時(shí)將醬油釀造技術(shù)傳了過(guò)去，此后，該技術(shù)被逐漸傳播到東南亞一帶和世界各地，至今醬油已經(jīng)成為在國(guó)際上備受認(rèn)可的調(diào)味品[1]。新中國(guó)在成立初期，我國(guó)的醬油廠都是一些原始的家庭作坊手工生產(chǎn)，且這些廠多分布在沿海大城市和東北地區(qū)。這些醬油廠普遍存在操作笨重、設(shè)備簡(jiǎn)陋的問(wèn)題，如此不僅醬油生產(chǎn)效率較低，所生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量也不盡如人意，但即便如此，我國(guó)大部分的農(nóng)村地區(qū)的群眾依然無(wú)法經(jīng)常吃到醬油。因此，自新中國(guó)成立以來(lái)，我國(guó)政府積極采取措施改革傳統(tǒng)醬油生產(chǎn)工藝，大力扶持醬油工業(yè)發(fā)展。

1 釀造醬油的發(fā)酵過(guò)程

醬油的主要原料是脫脂豆粕和小麥麩皮，它是經(jīng)蒸料處理和米曲霉發(fā)酵后，用鹽水淋油而得[2-3]，是我國(guó)傳統(tǒng)調(diào)味品的一種。雖然我國(guó)關(guān)于醬油釀造工藝起步較早，但由于醬油最開(kāi)始被了解到時(shí)人類(lèi)對(duì)微生物還一無(wú)所知，因此，醬油釀造工藝的原理一直不為人所知。直到多年后微生物學(xué)成立后，人們才知道醬油釀造和微生物息息相關(guān)，但不可否認(rèn)，迄今為止人們對(duì)醬油傳統(tǒng)釀造工藝的認(rèn)知依然十分有限。關(guān)于醬油傳統(tǒng)釀造工藝我國(guó)多位學(xué)者進(jìn)行了相應(yīng)研究，取得了不錯(cuò)的效果。在此基礎(chǔ)上正確認(rèn)識(shí)傳統(tǒng)釀造工藝，透過(guò)天然制曲發(fā)酵的現(xiàn)象，抓住其“多菌種常溫混合發(fā)酵”[4]的本質(zhì)。

醬油通常選用豆、麥等糧食作為其原料，蒸煮原料后，淀粉適當(dāng)糊化，蛋白質(zhì)適度變形，之后將其制成醬醅，空氣中的微生物會(huì)和醬醅自然接觸并發(fā)酵，在溫度、時(shí)間等因素均適宜的情況下，微生物會(huì)大量繁殖，進(jìn)而分泌出各種酶，比如果膠酶、纖維素酶、淀粉酶、蛋白酶等。這些酶具有分解原料成分的作用，發(fā)酵前期，先依靠微生物產(chǎn)酶，然后酶再分解大分子物質(zhì)，期間溶出可溶性蛋白和糖，蛋白質(zhì)出現(xiàn)變形，為后期發(fā)酵階段提供必需營(yíng)養(yǎng)成分。淀粉分解成單糖、雙糖及多糖；然后氨基酸與糖類(lèi)進(jìn)行美拉德反應(yīng)，形成棕色色素；后酵階段，在乳酸菌及酵母菌的作用下會(huì)產(chǎn)生風(fēng)味物質(zhì)。糖被空氣中的耐鹽型酵母菌和細(xì)菌發(fā)酵形成醇類(lèi)及有機(jī)酸，并合成酯類(lèi)的綜合過(guò)程，從而形成醬、醬油獨(dú)特的色、香、味、體[5-6]。

1.1 單菌種曲和固態(tài)無(wú)鹽發(fā)酵

自新中國(guó)成立以來(lái)，我國(guó)人民的生活水平處于不斷提高的狀態(tài)，醬油消費(fèi)量也與日俱增。為滿足日益劇增的醬油需求量，同時(shí)本著盡量不提高成本的原則，應(yīng)采取有效措施改革和優(yōu)化傳統(tǒng)工藝，縮短生產(chǎn)周期?；诖?，固態(tài)無(wú)鹽發(fā)酵法被引進(jìn)我國(guó)，最早在北京試點(diǎn)，試驗(yàn)成功后開(kāi)始在上海大規(guī)模生產(chǎn)。原食品工業(yè)部在1958年制定了豆餅麩皮制曲操作法、種曲操作法和固態(tài)無(wú)鹽發(fā)酵醬油操作法，且被推廣到全國(guó)。每種操作法各有優(yōu)劣，豆餅麩皮制曲開(kāi)拓了原料來(lái)源，種曲便于常年生產(chǎn)，成曲蛋白酶活力高，其無(wú)鹽發(fā)酵曲的質(zhì)量更優(yōu)。在48～456h內(nèi)，固態(tài)無(wú)鹽發(fā)酵可將原料中的蛋白質(zhì)和淀粉降解成氨基酸和糖分，不僅生產(chǎn)周期大幅度縮短，還由于該生產(chǎn)工藝所需設(shè)備較為簡(jiǎn)單，操作容易，大大降低了生產(chǎn)成本，十分有利于我國(guó)醬油工業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)可持續(xù)發(fā)展。

我國(guó)的種曲是由蛋白酶活力高的米曲霉制成的，與天然曲相比，用其接種制成的大曲酶產(chǎn)量不足，因此其產(chǎn)品質(zhì)量和原料利用率均無(wú)法達(dá)到預(yù)期。傳統(tǒng)的大豆小麥釀造醬油與豆餅麩皮做原料釀造醬油相比，前者的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和風(fēng)味更好。導(dǎo)致兩者風(fēng)味存在一定差距的主要原因是大豆含有約20%的脂肪，而麩皮含淀粉少，脂肪經(jīng)發(fā)酵后可生成脂肪酸和脂肪酸酯，除了能夠?yàn)楫a(chǎn)品增添濃郁的風(fēng)味外，脂肪酸乙酯還有抗癌作用。固態(tài)無(wú)鹽發(fā)酵溫度高，抑制了有益微生物生長(zhǎng)，其產(chǎn)品風(fēng)味和傳統(tǒng)醬油相比大打折扣 [7]。因此，各地醬油廠自1959年后陸續(xù)改為低鹽固態(tài)發(fā)酵法。

1.2 低鹽固態(tài)發(fā)酵法是主導(dǎo)

低鹽固態(tài)發(fā)酵法結(jié)合日本的醬油固態(tài)堆積速釀法和我國(guó)的實(shí)際情況，以固態(tài)無(wú)鹽發(fā)酵法為基礎(chǔ)形成的。關(guān)于該方法早年我國(guó)相關(guān)部門(mén)曾做出過(guò)規(guī)定，要求發(fā)酵周期35d，發(fā)酵溫度35～50℃，水溫25～45℃。與固態(tài)無(wú)鹽法相比，該工藝的原料利用率較高，產(chǎn)品風(fēng)味良好。且由于該工藝設(shè)備投資少，發(fā)酵周期短，憑借這些特征該方法被廣泛應(yīng)用在醬油生產(chǎn)中，有資料顯示，我國(guó)醬油全國(guó)總產(chǎn)量的80%以上都是用該工藝生產(chǎn)的。該工藝的廣泛應(yīng)用有效解決了當(dāng)前社會(huì)中醬油的供需矛盾，且在生產(chǎn)過(guò)程中操作手段也由過(guò)去的手工轉(zhuǎn)變?yōu)榱税霗C(jī)械化。但不可否認(rèn)該工藝下生產(chǎn)的產(chǎn)品品質(zhì)和傳統(tǒng)工藝下的產(chǎn)品品質(zhì)存在一定差距，甚至有專家指出，該工藝下生產(chǎn)的產(chǎn)品只是醬油的代用品，并不是真正意義上的醬油。

高溫發(fā)酵羰基和氨基非酶褐變反應(yīng)加速，生成較多的類(lèi)黑素，此時(shí)生產(chǎn)的產(chǎn)品色澤較濃。在過(guò)去的很多年間我國(guó)市場(chǎng)上幾乎都是濃色醬油，雖然醬油的風(fēng)味不錯(cuò)，但由于其色澤過(guò)濃，既不宜蘸食，也不適合烹飪淺色菜肴，同時(shí)也不符合紅燒菜的呈色要求。在這種情況下，人們開(kāi)始用其他的東西替代醬油，比如用食鹽加味精作淺色菜等，久而久之，市場(chǎng)上對(duì)醬油的需求量越來(lái)越少，十分不利于醬油行業(yè)及相關(guān)企業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。為解決上述問(wèn)題，相關(guān)工作人員創(chuàng)造出多菌種制曲，先固后稀添加乳酸菌、酵母菌后發(fā)酵，高鹽稀醪淋澆發(fā)酵，原池浸出取油等工藝，一定程度上改善了上述問(wèn)題。

1.3 借鑒日本經(jīng)驗(yàn)發(fā)展傳統(tǒng)工藝

醬油自從被傳入日本后，日本人不斷運(yùn)用各種現(xiàn)代科技對(duì)其進(jìn)行改革，先后開(kāi)發(fā)了發(fā)酵溫度提高的保溫發(fā)酵法、液體曲釀造醬油法、醬油固態(tài)堆積速釀法、用固定化細(xì)胞發(fā)酵釀造醬油等方法，這些方法均一定程度上促進(jìn)了醬油工業(yè)的發(fā)展，但由于產(chǎn)品風(fēng)味問(wèn)題，均未實(shí)現(xiàn)大量生產(chǎn) [8-9]。日本現(xiàn)在采用的本釀造工藝：先用冷卻為0～5℃的食鹽水和冷卻后的曲料混合，在15℃發(fā)酵1個(gè)月，然后提高品溫至28～30℃主發(fā)酵3～4個(gè)月，再降至常溫后熟發(fā)酵1個(gè)月以上，發(fā)酵周期6～8個(gè)月。該發(fā)酵工藝本質(zhì)上是利用自然氣溫變化的規(guī)律將我國(guó)“春曲、夏醬、秋油”進(jìn)行科學(xué)總結(jié)，應(yīng)用現(xiàn)代控溫技術(shù)準(zhǔn)確地控溫發(fā)酵。

經(jīng)歷第二次世界大戰(zhàn)后日本經(jīng)濟(jì)瀕臨崩潰，醬油供應(yīng)嚴(yán)重不足，相關(guān)行業(yè)及企業(yè)發(fā)展更是舉步維艱，但就在這種情況下，只經(jīng)過(guò)了短短幾十年，日本醬油行業(yè)的生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品質(zhì)量等遠(yuǎn)超過(guò)我國(guó)，究其原因日本成功的經(jīng)驗(yàn)是重視產(chǎn)品質(zhì)量，堅(jiān)持繼承和發(fā)展傳統(tǒng)工藝。

2 醬油發(fā)酵過(guò)程中的酶

發(fā)酵過(guò)程中的酶按來(lái)源主要分為三大類(lèi)，分別是外源酶、內(nèi)源酶和大豆中固有的酶類(lèi)[10]。

醬油釀造過(guò)程中常見(jiàn)的酶類(lèi)有淀粉酶（α-淀粉酶和糖化酶）、蛋白酶、纖維素酶、果膠酶、乳酸脫氫酶、乙醇脫氫酶、多酚氧化酶、酯酶、谷氨酰胺酶等。不同酶類(lèi)起到不同的作用，他們的協(xié)同作用造就了醬油特有的香氣。

3 結(jié)語(yǔ)

在當(dāng)前我國(guó)釀造醬油生產(chǎn)中，高鹽稀態(tài)發(fā)酵工藝和低鹽固態(tài)發(fā)酵工藝并存。盡管低鹽固態(tài)釀制醬油的風(fēng)味不及高鹽稀態(tài)醬油，但由于該工藝設(shè)備投資少，發(fā)酵周期短，憑借這些特征其被廣泛應(yīng)用在醬油生產(chǎn)中，我國(guó)醬油全國(guó)總產(chǎn)量的80%以上都是用該工藝生產(chǎn)的，且近年來(lái)這種狀況并不會(huì)改變，為此采用新技術(shù)及有效措施改善醬油風(fēng)味才是當(dāng)務(wù)之急?？偠灾?，醬油發(fā)酵過(guò)程不僅漫長(zhǎng)，而且復(fù)雜，期間會(huì)發(fā)生一系列的化學(xué)和生物學(xué)變化，在此期間酶的作用至關(guān)重要，因此，研究發(fā)酵過(guò)程中主要的酶對(duì)于提高產(chǎn)品品質(zhì)的作用很有必要。

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