山西老陳醋熏醅工藝研究及發展現狀

馬玉敏，郎繁繁，閆裕峰

（山西紫林醋業股份有限公司，山西 太原 030400）

我國食醋釀造歷史悠久，最早的制醋工藝可追溯至西周[1]。眾多醋品中，山西老陳醋以其悠久的釀造歷史，精湛獨特的釀造工藝和綿、酸、香、甜、鮮的產品風格名列四大名醋之首，根據國標GB/T 19777—2013《地理標志產品山西老陳醋》的定義[2]，以高梁、麩皮為主要原料，以稻殼和谷殼為輔料，以大麥、豌豆為原料經自然發酵制作的大曲作為糖化發酵劑，經液態酒精發酵和固態醋酸發酵，再經熏醅、陳釀工藝釀造而成的食醋才被稱為山西老陳醋。

山西老陳醋有蒸、酵、熏、淋、陳五大工藝，熏醅工藝作為傳統工藝的精髓之一，賦予了老陳醋獨有的風味與色澤，對老陳醋的最終品質具有重要影響。本文對山西老陳醋的熏醅工藝及其發展現狀進行了總結概述，以期為山西老陳醋熏醅工藝的傳承創新、熏醅設備的研發提供新的思路。

1 山西老陳醋熏醅工藝及其作用

傳統的山西老陳醋熏醅工藝是取一半發酵成熟的醋醅放入甕缸中，采用地炕炭火文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，待醋醅顏色由黃轉褐變為棕黑色，色澤黑亮且富有濃郁的熏香味，即可結束熏醅，進行后續淋醋與陳釀[3]。

1.1 熏醅工藝的作用

1.1.1 原理

熏醅過程中發生的主要是水解反應和美拉德反應，對于老陳醋最終的色、香、味都有著重要影響。高溫熏制過程中，醋酸發酵時添加的輔料轉化為熟料，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、菌體等物質繼續水解，緩慢水解成為還原糖與氨基酸等，為美拉德反應提供大量的前體物質，熱環境下充分接觸，經羰氨縮合，Amadori分子重排及Strecker降解等[4]，生成大量副產物，賦予了山西老陳醋獨特的熏香味。

1.1.2 對色澤、風味的影響

山西老陳醋的原料主要為高梁、大麥和豌豆等，含有豐富的淀粉與蛋白質，經糖化及發酵后，會酶解產生大量的還原糖類物質和蛋白質分解物（如肽、胺、氨基酸等）。熏醅過程中，這些水解物經醇醛縮合、雜環化、醛氨聚合等多種反應，產生了大量類黑精物質[5]，醋醅色澤加深，最終陳醋呈令人愉悅的棕紅色或紅褐色，無需再人為添加調色劑。

熏醅也是促進山西老陳醋酯香、熏香、陳香有機融合的重要環節。高溫環境條件下，醋醅中產生大量的吡嗪、醛類、酮類等香氣物質，它們與發酵過程中產生的酯類物質相互作用，除掉了原有的生醅味道[6]，并賦予了山西老陳醋獨特的熏香味，使老陳醋嘗起來酸不澀口、醇厚綿長、口感柔和[7]。

1.1.3 滅菌與凈化

發酵結束后，大量菌體因環境pH降低，營養物質有限最終死亡，但仍會有一部分細菌和真菌殘存。長時間的高溫熏醅可以殺滅殘存菌系，防止雜菌的污染，一定程度上起到滅菌的作用。此外，在持續高溫熏烤的過程中，醋醅中的物料由于水分的缺失等因素會導致結構碳化、疏松，因而熏過的醋醅在淋醋過程中可好地吸附半成品醋中的懸浮顆粒，有效保證醋的澄清度[8]。

1.2 熏醅工藝對山西老陳醋中營養成分的貢獻

1.2.1 類黑精

熏醅產生的類黑精是經美拉德反應生成的一類呈棕褐色、聚合度不等的高分子聚合物，除了能夠賦予產品顏色，還具有一定的生物活性。類黑精能與羥自由基發生螯合，具有顯著的抗氧化活性，雖然活性機理尚不明確，確有研究表明，類黑精還能有效抑菌、降血壓、降血脂，增加了山西老陳醋的營養保健功效[9-11]。

1.2.2 香氣成分

熏醅為山西老陳醋獨特風味的形成提供了重要的輔助作用。據文獻報道[12]，山西老陳醋的香氣成分主要包括醇類、醛類、酸類、酯類、酮類和雜環類化合物等，隨著熏醅時間（1～5 d）的延長，熏醅中香氣成分的含量與種類會產生相應變化：酸類、酯類與醇類由于高溫揮發及其他反應，含量均有所降低，且酸類與酯類種類有所減少；醛類、酮類與雜環類化合物在熏醅過程中會大量增加，其中糠醛和吡嗪類化合物是熏醅后產生的特有香氣成分，糠醛類物質呈現出烤香和焦糖的香氣，是山西老陳醋的主要揮發性成分，對其獨有風味的形成起著重要作用；吡嗪類物質不僅具有低風味閾值，能夠提供咖啡香、堅果香和烘烤香氣，還因具有一定功效而成為關注點[13]。

1.2.3 總黃酮

黃酮類化合物是一類多酚類物質，具有抑菌抗毒、抗氧化防衰老、抗癌、抗心腦血管疾病、免疫調節等功效[14]。在國標GB/T 19777—2013《地理標志產品山西老陳醋》[2]中總黃酮也被列為特征成分，要求其含量不小于60 mg/100 g。閆霞等[15]實驗證實，黃酮類物質在酒精發酵初期即有，但含量相對較低，在醋酸發酵中急劇上升，熏醅過程中發現其含量繼續增加；陳樹俊等[16]的研究表明，熏醅階段山西老陳醋中總酚、總黃酮含量顯著增加，且總酚含量和總黃酮含量均與DPPH·清除率呈正相關，這一結論與閆霞等[17]的實驗結果相一致。

1.2.4 川芎嗪

四甲基吡嗪又稱川芎嗪，是中藥川芎中的主要功效成分，本質上是一種活性生物堿。研究表明，川芎嗪具有擴張血管、抑制血小板聚集、防止血栓形成、改善腦缺血等多種作用，臨床上被廣泛用于缺血性腦血管病的治療并取得較好療效[18]。國標GB/T 19777—2013《地理標志產品山西老陳醋》[2]中也將川芎嗪列為特征成分，要求其含量不低于30 mg/L。山西老陳醋釀造過程中，川芎嗪在醋酸發酵初期開始少量出現，并大量產生于熏醅過程中，近年來不少學者對山西老陳醋中川芎嗪的形成機理進行了大量研究，結果表明，其是由3-脫氧葡萄糖醛酮和氨基酸反應形成醛類和烯醇類后，又脫水環合形成[19]，不僅為老陳醋提供了獨特香氣，還賦予了老陳醋額外的保健價值。

朱麗等[20]利用高效液相色譜對地理標志保護產品山西老陳醋和非地理標志陳醋中的川芎嗪進行測定及比較，結果表明二者含量差異明顯；桂青[21]采用高效液相法對釀造過程中川芎嗪的含量進行了分析，在酒精發酵階段沒有檢出，從醋酸發酵第6天開始少量生成，到熏醅第3天便迅速增至4 μg/g以上，可見熏醅對川芎嗪影響十分明顯；許女等[22]研究了山西老陳醋發酵過程中香氣成分的動態變化，發現四甲基吡嗪在熏醅期間含量上升較快，從熏醅第1天的1.04%上升至第5天的10.83%；韓慶輝等[23]測定了涼州熏醋熏醅前、后揮發性物質的變化，證明了熏醅過程增加了獨特的揮發性物質，對涼州熏醋的揮發性風味物質形成產生了明顯的影響。

2 傳統熏醅工藝的局限性

傳統熏醅使用的是由磚砌成的熏醅灶（爐），內置有煙道，灶（爐）上放置熏醅缸，通過煙火的大小和走向控制熏醅過程。熏醅缸一般為甕缸，保溫性好，較其他容器更具透氣性，有助于空氣交換與熏烤氣味的滲入，經此工藝制得的醋品質量上佳。

但是，傳統工藝中，熏醅缸整體升溫慢，生產周期長達5～6 d，過程中高溫使得醋酸損失嚴重，工人倒缸勞動強度大，加之熏醅溫度受天氣、煤種、煤質等多因素影響，火候完全憑工人的經驗掌握，容易導致醋醅受熱不均勻產生焦糊或熏不到位的現象，批次間熏醅質量很難統一[24-25]。

更重要的，傳統熏醅采用明火煙熏，占地面積大，生產場地衛生條件較差，安全性低，廢氣未經任何除塵處理直接排放到大氣中，對大氣環境造成了持續污染。近年來我國環保政策保持高壓勢態，形成了制度化的嚴格治理體系，環保嚴監管成為新常態，《山西省大氣污染防治2017年行動計劃》中將太原市劃為“禁煤區”，2017年10月底前要求完成燃料煤炭“清零”任務，在《山西省大氣污染防治2018年行動計劃》中又將“禁煤區”擴大到11個城市。隨著國家對傳統產業環保及節能減排的高度重視和嚴格要求，傳統熏醅方式逐漸難以滿足現代化工業生產需求，尋找一種可代替煤炭的加熱方式和媒介，研究開發新型的熏醅裝備，在滿足環保要求的同時又能實現熏醅過程的自動準確控制，對生產企業而言迫在眉睫。

3 熏醅工藝創新的研究與應用現狀

究其根本，熏醅工藝是利用高溫條件下的美拉德反應使醋醅著色增香，加熱烘烤的溫度、時間對風味物質的形成起著決定性作用，溫度每升高10 ℃，美拉德反應速度可加快3～5倍[26]；故將加熱溫度與加熱時間控制在可調狀態下可以保證熏醅質量一致，并有目的地獲得對食醋風味有突出影響的香型成分。秉承著繼承傳統工藝基礎上的創新，目前企業對于熏醅工藝的創新改革經歷了兩個階段：第一階段的研究方向是在保留傳統炭火熏醅的基礎上進行改進，保留了燃燒炭火產生高溫煙氣的熏醅方式，加裝了煙氣凈化裝置以避免環境污染；第二階段開始積極研究開發新的加熱方式、媒介與設備，在保證風味與營養成分不變的基礎上，采用更加環保清潔高效的方式代替傳統熏醅。

3.1 改進炭火熏醅方式

在一種“消煙除塵熏醅系統”[27]中，煙氣經散熱管進入消煙除塵塔，其中部安裝有兩層堿性噴淋管隔板，使煙火中的二氧化碳和二氧化硫等污染物被堿性溶液吸收，大大提高了系統的除塵和減排效率，其中顆粒物降低了95.2%，二氧化硫降低了95.5%，氮氧化物減少了88.2%。在一種“生產老陳醋熏醅系統”[28]中，基礎四周建有外圍隔熱墻體，爐膛與熏醅池間隔有水槽，熏醅池外壁分布有連接水槽的蛇形管道，充分利用燃燒熱的同時保證了熏醅受熱均勻，高溫煙氣匯入總排煙管進入煙囪，通過大型吸塵器將在煙道中循環后的煙氣收集送至大型脫硫除塵器后排放，有效避免了環境污染。利用水的比熱容大，溫度波動較小，岳鵬秀[29]發明了一種設置有熏缸吊裝裝置的煤火水浴兩用釀醋用熏醅系統，多個熏缸依次串聯，每個熏缸由兩個缸體嵌套，外層缸體外壁與煤火直接接觸，內缸中的醋醅由缸體間流通的水介質加熱，各個熏缸的溫度均勻一且易于控制；其上的吊裝機構能將熏醅定點裝卸，減少了勞動強度。

3.2 新型加熱方式和熏醅裝備研究與應用

3.2.1 新型加熱方式的研究與應用

為提高加熱效率，減少污染排放，逐漸出現了利用蒸汽、電、導熱油、天然氣、微波加熱等方式代替了傳統的炭火熏醅，其中蒸汽加熱應用較為廣泛，可以將傳統5～6 d的熏醅時間縮短為十余個小時，極大提高了勞動生產率。環保的加熱方式與顯著提高的生產效率使得蒸汽熏醅發展前景廣闊，但該工藝的創新是否會造成產品的營養物質及香氣成分的改變，是決定蒸汽熏醅能否替代傳統熏醅工藝的關鍵所在。王旭蘋[30]的研究表明，經蒸汽熏醅后的醋品相較于傳統熏醅保留有更多的香氣成分，川芎嗪含量更是達到了傳統熏醅產品的4.4倍；李弘文等[31]對兩種不同熏醅方法得到的老陳醋進行了分析比較，結果顯示蒸汽熏醅能加快美拉德反應的速率，增加雜環類香氣物質的生成。

除了蒸汽加熱，其他加熱方式也多有應用。楊剛[32]在熏醅罐下安裝了電加熱盤作為熱源，與溫度傳感器、微處理器等構成控溫系統，實現了過程全部自動化；要愛龍[33]在熏醅池的下部夾層內裝入導熱油，通過加熱油管調節導熱油的溫度控制熏醅工藝參數的穩定。趙魁等[34]發明了一種新型釀醋燻醅燃氣烘烤爐，以天然氣為熱源，熱氣流經環形風盒分成若干股密集氣流噴射到盛料缸缸壁，與缸內的醋醅進行熱交換，實現均勻加熱烘烤，同時料缸上方裝有回收熱氣的余熱風盒將熱氣送回熱風爐，達到節能的目的。

微波能加快分子間碰撞頻率產生大量摩擦熱，短時間內使物料溫度迅速升高。為加快傳熱速率，出現了全自動罐式微波熏醅設備[35]，微波加熱裝置沿罐體周向均勻分布，改善了現有設備在熏醅時熱量從外向內傳導能耗較大的技術問題。

3.2.2 熏醅設備的研究與應用

為最大程度利用熱源，熏醅方式的更新與熏醅設備的改革通常是同步進行的，現今使用的熏醅設備多為熏醅池、自動化熏醅罐與一體機、熏醅機組等。熏醅池多為長條狀不銹鋼池，下置蒸汽、電、導熱油等不同加熱介質，與溫度傳感裝置共同實現熏醅溫度的可控。

蒸汽加熱配備密閉夾層熏醅罐是最為常見的，一般夾層熏醅罐內層為陶瓷罐體，裝有溫度傳感器，外層為不銹鋼套罐，蒸汽作為熱源通入夾層之中，熱量分布均勻，溫度穩定且易于準確控制。為避免加熱過程中物料的損失，成劍峰[36]在罐蓋內壁設置了冷水夾層，將揮發性氣體冷凝收集；此外，多數裝置還配有連軸罐體翻轉機械或內置攪拌槳裝置代替翻醅工序，有效節省了人力與物力，操作環境安全衛生，為企業效益最大化提供了有利條件。

為了更好地適應企業集約化、規模化生產，生產中還出現了全自動熏醅機組[37]，以蒸汽為熱源，若干內裝螺旋葉片的臥式熏醅轉筒縱向放置于支架上，醋醅每隔24 h更換至下層轉筒，實現了連續自動進出料，極大減輕了勞動強度。

4 展望

熏醅作為為山西老陳醋提供獨特風味的重要工序，是老陳醋釀造工藝的精華之一。隨著時代進步與科技發展，熏醅工藝也應順勢而變，積極尋找更加安全、環保、高效、質優的方法與設施。一方面，要加大對熏醅過程中生化反應機理的深入研究，為定向改進熏醅方法提供新的思路；另一方面，要逐步建立關于熏醅的統一評價標準體系，以數據為支撐，為設備投用的可行性與產品質量的評定提供權威標準。根據熏醅前后功能物質、香氣成分等的變化，要積極開發滿足工藝需要、保證熏醅質量、提高生產效率、符合環保要求的新設備，為企業最終實現自動化、智能化、集約化生產提供硬件基礎。