13 種市售原釀本味醬油品質(zhì)分析

鐘小廷，李 可 ，呂 杰，張任虎，吳 茜，周煜栢，鄔應(yīng)龍

（1.四川新希望味業(yè)有限公司，四川成都 610000；2.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)，四川雅安 625014；3.四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，四川成都 610000）

醬油主要是以大豆和/或脫脂大豆、小麥和/或小麥粉或麥麩為主要原料，經(jīng)微生物發(fā)酵制成的具有特殊色、香、味的液體調(diào)味品。在加工和食用過程中提升或增加食品色香味等質(zhì)量、滿足消費者感官和營養(yǎng)需求，增進(jìn)人體健康是醬油最基本、最主要的功能屬性。因此，醬油的風(fēng)味是醬油最重要的品質(zhì)，科學(xué)、深入地探究我國釀造醬油風(fēng)味物質(zhì)組成是了解醬油產(chǎn)品質(zhì)量，指導(dǎo)提升醬油品質(zhì)的基礎(chǔ)與關(guān)鍵[1?4]。

醬油的風(fēng)味包括氣味和味道兩個方面[5?6]，醬油的氣味主要包括醇、酯、醛、酮、酸及吡嗪等類物質(zhì)[7?10]，賦予醬油醬香、酯香等風(fēng)味特征；醬油的味道主要由氯化鈉、氨基酸、有機酸、糖、醇等構(gòu)成的咸、鮮、酸、甜、苦等滋味特征[5,11?12]。目前研究普遍認(rèn)為風(fēng)味產(chǎn)生是由醬油發(fā)酵過程中的微生物代謝活動、酶促反應(yīng)和非酶促反應(yīng)等共同作用產(chǎn)生，受原料[13]、菌種[14?16]、生產(chǎn)工藝條件[17?18]及管理技術(shù)水平等影響[19?20]。因此，醬油風(fēng)味物質(zhì)的研究不僅有助于補充和完善醬油風(fēng)味物質(zhì)圖譜、指導(dǎo)建立醬油品質(zhì)優(yōu)劣評判標(biāo)準(zhǔn)，還可以用于追溯評估生產(chǎn)工藝技術(shù)條件及指導(dǎo)實際生產(chǎn)。

原釀本味醬油即以非轉(zhuǎn)基因的大豆和（或）非轉(zhuǎn)基因的脫脂大豆（食用豆粕）、小麥和（或）小麥粉和或（麥麩）為主要原料，不添加味精、食品添加劑（食品工業(yè)用加工助劑外），經(jīng)微生物發(fā)酵制成的具有特殊色、香、味的液體調(diào)味品[21]，是在綠色天然化、營養(yǎng)健康化總體發(fā)展趨勢背景下的主流高端醬油產(chǎn)品，具有零添加的特點，其風(fēng)味物質(zhì)組成能夠較真實地反應(yīng)釀造醬油本味。本文以我國市場上主要的13 種原釀本味醬油為研究對象，采用電子鼻、GC-MS、氨基酸分析儀等對醬油常規(guī)理化指標(biāo)、揮發(fā)性物質(zhì)及氨基酸組成等風(fēng)味指標(biāo)進(jìn)行解析，并結(jié)合感官評定，對比分析評判不同產(chǎn)品風(fēng)味物質(zhì)組成及差異性，為了解醬油風(fēng)味、指導(dǎo)實際生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

13 種高鹽稀態(tài)原釀本味醬油樣品 均購自于超市，樣品具體信息如表1；2.5 μmol/mL 氨基酸標(biāo)準(zhǔn)品、緩沖液B1、B2、B3、B4、B5 及茚三酮顯色液 日本日立公司；其他化學(xué)試劑 均為分析純，成都市科龍化工試劑廠。

表1 13 種市售原釀本味醬油信息表Table 1 Information table of thirteen kinds of high salt soy sauce

L-8900 氨基酸自動分析儀 日本日立公司；Agilent Intuvo 9000 氣相色譜儀、5977B 質(zhì)譜儀、DB-WAX 毛細(xì)管柱（50 m×0.25 mm×0.2 μm） 美國安捷倫科技有限公司；PEN 3 電子鼻 德國AIRSENSE 公司；855 型機器人全自動樣品滴定系統(tǒng) 瑞士萬通中國有限公司；FE28-Standard 型pH 計 瑞士梅特勒；722N 型分光光度計 天津特魯斯科技有限公司；FA2004B 型電子天平 盛美達(dá)生物科技（海豐）有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 感官和常規(guī)理化指標(biāo) 感官、總酸、氨基酸態(tài)氮、氯化鈉、全氮參照GB 18186-2000 進(jìn)行測定；總糖參照GB 5009.8-2016 第二法進(jìn)行測定；乙醇采用分光光度法測定[22]。

1.2.2 電子鼻樣品準(zhǔn)備及測定方法 準(zhǔn)確吸取5 g樣品于40 mL 樣品瓶中，室溫下靜置30 min 后，采用頂空抽樣的方法用電子鼻進(jìn)行檢測。電子鼻參數(shù)設(shè)置：樣品準(zhǔn)備時間5 s，自動調(diào)零時間為5 s，樣品測定檢測1 s，測定時間120 s，清洗時間150 s，內(nèi)部空氣流速300 mL/min，進(jìn)樣流量300 mL/min。電子鼻不同傳感器對應(yīng)物質(zhì)種類見表2。

表2 電子鼻不同傳感器對應(yīng)物質(zhì)種類Table 2 Corresponding aroma types of different sensors of electronic nose

1.2.3 揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)檢測方法 樣品準(zhǔn)備：準(zhǔn)確吸取5 mL 樣品于20 mL 頂空固相微萃取瓶中，40 ℃平衡20 min，50 μm CAR/DVB/PDMS 萃取頭萃取30 min。

GC 條件：柱子型號DB-5MS UI（30 m×0.25 mm×0.25 μm），載氣為高純氦氣，載氣流速為1 mL/min，進(jìn)樣口溫度250 ℃，不分流進(jìn)樣，解吸時間5 min。升溫程序：40 ℃保持3 min，以10 ℃/min 速率上升至180 ℃，以4 ℃/min 升溫至220 ℃保持5 min，以4 ℃/min 速率升溫至240 ℃保持3 min，最后以10 ℃/min 速率升溫至250 ℃保持5 min。

MS 條件：接口溫度280 ℃，EI 離子源，電離能量70 eV，離子源溫度230 ℃，質(zhì)量掃描范圍m/z 35～500 u。

1.2.4 氨基酸樣品前處理及測定方法 參照范霞等[9]的方法進(jìn)行氨基酸樣品前處理和測定。

樣品前處理：吸取醬油樣品2.00 mL，用1 mL 10%的磺基水楊酸沉淀蛋白，最后用水定容至25.00 mL的容量瓶中。取5 mL 搖勻的醬油溶液，在轉(zhuǎn)速為10000 r/min 的條件下，離心10 min。然后吸取1 mL，用水稀釋至25.00 mL 的容量瓶中，最后吸取1 mL經(jīng)過膜過濾的溶液進(jìn)樣。

L-8900 氨基酸自動分析儀測定條件：日立鈉離子交接樹脂4.6 mm×60 mm；泵1 流速0.4 mL/min，泵2 流速0.35 mL/min，進(jìn)樣體積20 μL；柱溫57 ℃，反應(yīng)溫度135 ℃；檢測波長570 和440 nm。

1.3 數(shù)據(jù)分析

2 結(jié)果與分析

2.1 常規(guī)理化指標(biāo)分析

原釀本味醬油的理化指標(biāo)在一定程度和范圍內(nèi)反映了醬油的發(fā)酵水平，例如總酸、氨基酸態(tài)氮和全氮。總酸含量的高低反映了生產(chǎn)過程中微生物的控制水平，氨基酸態(tài)氮和全氮含量則反映了菌種性能、發(fā)酵工藝的水平[23?25]。

由表3 可知，13 個醬油樣品基本理化指標(biāo)除氨基酸態(tài)氮含量與全氮含量變化趨勢較為一致外，其它各指標(biāo)之間無規(guī)律性。13 個醬油產(chǎn)品中總酸含量在1.56～2.22 g/100 mL 之間，氨基酸態(tài)氮含量在0.82～1.25 g/100 mL 之間，全氮含量在1.53～2.00 g/100 mL之間，無鹽固形物含量在17.88～21.54 g/100 mL，銨鹽含量在0.19～0.30 g/100 mL（對應(yīng)氨基酸態(tài)氮的百分占比為18.4%～25.5%）均達(dá)到GB18186-2000 國家一級醬油標(biāo)準(zhǔn)和T/CNFIA 114-2019 團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)要求。總糖和乙醇含量差異較大，總糖含量在4.75～12.20 g/100 mL 之間，乙醇含量在0.65%～4.10%。

表3 13 種原釀本味醬油的常規(guī)理化指標(biāo)（g/100 mL）Table 3 Routine indexes of thirteen kinds of natural plain fermented soy sauce (g/100 mL)

2.2 電子鼻分析

根據(jù)電子鼻測定的醬油氣味信息，建立醬油PCA 識別模式，解析13 種醬油風(fēng)味變化特征。由圖1 可知PC1 和PC2 貢獻(xiàn)率分別為98.87%和0.63%，合計貢獻(xiàn)率為99.50%。所以這兩個成分能夠較好代表樣品風(fēng)味的主要信息特征。

由圖1A 中可知，13 個醬油樣品風(fēng)味變化較大，根據(jù)不同醬油在PC1 軸上的分布，可大致分為三個區(qū)域即三種不同風(fēng)味類型。S1 和S3 位于最左側(cè)，兩者95%置信區(qū)間略有重疊，但與其它11 個樣品之間均能完全區(qū)分開。說明S1 和S3 樣品風(fēng)味較為接近，但與其它樣品風(fēng)味差異較大。S4、S5、S7、S9、S10、S11、S12 等7 個樣品分布于中間位置，其中S4 與S7、S9、S12 之間風(fēng)味差異較大，能被電子鼻區(qū)分，S5、S10、S11 與S4、S7、S12、S9 均有交叉，三者風(fēng)味介于S4 和S7、S9、S12 之間。S2、S6、S8、S13 四個樣品位于PC1 的最右側(cè)，其中S6、S2 兩個樣品風(fēng)味特征最為相似，S13 與S2、S6 及S8 之間均由重疊，風(fēng)味介于二者之間，而S8 與S2、S6 差異較大，分布無重疊。由此可以看出，受原料、發(fā)酵菌種、發(fā)酵工藝等的影響，我國醬油產(chǎn)品風(fēng)味存在著較大的差異性。

PCA 分析結(jié)果顯示PC1 的貢獻(xiàn)率為98.87%，而對PC1 影響較大的因子由載荷分析圖1B 可知，W5S、W2S、W1W 三個傳感器所捕獲的信息與PC1 相關(guān)性較高，這三個傳感器所對應(yīng)的物質(zhì)類型分別為對氮氧化合物、醇類及無機硫化物。對主成分2 貢獻(xiàn)率較大的是W2S 和W1C，這兩個傳感器對應(yīng)的分別為醇類和苯類芳香化合物。綜合以上分析可知，乙醇等醇類物質(zhì)、無機硫化物等是區(qū)分不同醬油產(chǎn)品之間的關(guān)鍵物質(zhì)。

圖1 13 個醬油樣品電子鼻PCA 圖及載荷圖Fig.1 PCA analysis of electronic nose and load analysis of thirteen kinds of soy sauce

2.3 醬油中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)分析

采用GC-MS 對醬油揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行進(jìn)一步解析，并通過HEMI 軟件繪制熱圖，根據(jù)歐氏距離相似度，按照Maximum-linkage 法進(jìn)行聚類分析，以明確影響醬油風(fēng)味的物質(zhì)基礎(chǔ)，結(jié)果如圖2。

圖2 13 個醬油樣品揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)組成及聚類分析Fig.2 Composition and cluster analysis of volatile flavor substances of thirteen kinds of soy sauce

由圖2 可知，13 個樣品聚類結(jié)果為在第一和第二分類水平上，同一產(chǎn)品能夠聚集在同一分支，而第三分類水平上，樣品之間即存在一定交叉，因此這13 種樣品大致聚為3 類。S8 與S13 聚為第一類，從物質(zhì)結(jié)構(gòu)上看，與其他樣品相比較，該類樣品特點為乙醇含量高。與之相對應(yīng)的第二類產(chǎn)品包括1 個樣品S1，該樣品特點為與其他樣品相比較乙醇含量最低，同時通過比較S1 與S8、S13 之間物質(zhì)組成發(fā)現(xiàn)，相較與S8 和S13，S1 樣品特點還表現(xiàn)為呋喃甲醇含量高，異戊醇、環(huán)氧丙烷、4-甲基戊酸烯丙酯、2,3,5-三甲基-2-乙基吡嗪、丁二酸二乙酯、4-乙基愈創(chuàng)木酚、2-苯基-2-丁烯醛等物質(zhì)含量低，其中4-乙基愈創(chuàng)木酚等為醬油重要的特征風(fēng)味物質(zhì)[26]。S2、S3、S4、S5、S6、S7、S9、S10、S11、S12 等10 個樣品聚為一支，該支樣品乙醇含量在第一類和第三類之間，且與第一、第二類有顯著差異，而其他各指標(biāo)無顯差異。由此可知，乙醇是影響醬油風(fēng)味差異性的主要物質(zhì)，其次為醬油特征風(fēng)味物質(zhì)如4-乙基愈創(chuàng)木酚等，這兩種物質(zhì)的生成均主要受酵母菌種及發(fā)酵過程的影響[27?29]。因此，篩選和應(yīng)用發(fā)酵性能優(yōu)良的耐鹽酵母是提升醬油風(fēng)味品質(zhì)的關(guān)鍵[30?32]。

結(jié)合電子鼻分析結(jié)果可知，基于物質(zhì)組成的分類結(jié)果與電子鼻分析結(jié)果較為一致，兩種分析結(jié)果均表明乙醇是影響醬油風(fēng)味差異的主要因素。基于物質(zhì)的結(jié)果與電子鼻結(jié)果略有差異，這種差異主要是由于醬油的風(fēng)味形成依賴與物質(zhì)的組成和含量。一方面是由于乙醇含量較高，本身具有較強的氣味，同時乙醇揮發(fā)過程中也會使醬油中風(fēng)味物質(zhì)帶出，從而間接影響醬油的風(fēng)味特征。

2.4 醬油中游離氨基酸含量和組成分析

由表4 可知，13 種醬油中游離氨基酸總量以S4 樣品含量最高為87.98，以S13 最低37.29，分布范圍較廣，多數(shù)分布在55%～75%之間。通過分析氨基酸組成可知，谷氨酸為不同產(chǎn)品中變化最為顯著的游離氨基酸。S4 樣品游離氨基酸組成較其他12 個樣品差異最大，谷氨酸和脯氨酸均顯著高于其它12 個樣品，天冬氨酸等其它13 種游離氨基酸含量均低于其它12 個樣品。結(jié)合表1 原料信息表可知，S4 氨基酸組成受原料影響較大。同樣，S7 樣品受玉米發(fā)酵醬添加的影響，谷氨酸的含量也較高，僅次于S4，且明顯高于其它11 個樣品。S5、S6 和S9 為同一廠家不同系列產(chǎn)品，三者谷氨酸含量較為接近，其余8 個樣品谷氨酸含量均低于15 mg/mL，S13 谷氨酸含量最低為5.37 mg/mL。

表4 13 種醬油的游離氨基酸含量及呈味氨基酸TAV（mg/mL）Table 4 Contents of free amino acids and TAV of 13 kinds of soy sauce (mg/mL)

一般認(rèn)為釀造醬油谷氨酸在18%～25%之間[9]，通過分析可知，S4、S5、S6、S7、S9 谷氨酸相對百分含量占比在31%～45%之間，而S3、S8、S10、S12、S13 谷氨酸相對百分含量在14%～17%之間，這些樣品谷氨酸含量與傳統(tǒng)釀造醬油有一定差異，與原料配比、發(fā)酵工藝及酵母抽提物的添加（原料中添加酵母抽提物的醬油為非添加醬油）等有關(guān)。通過分析可知，由于谷氨酸含量較大且呈味閾值低，谷氨酸對醬油鮮味具有非常重要的貢獻(xiàn)，鮮味TAV 值與谷氨酸含量較為一致，S4 鮮味TAV 值最高為135.85，S13鮮味TAV 值最低為21.94。通過分析鮮、甜、苦TAV 值相對百分比可知，S4 樣品甜味和苦味TAV最低，S5、S6、S7、S9 四個樣品甜味和苦味TAV 略高于S4，其余8 個樣品甜味和苦味TAV 值均比較高。

2.5 感官品評分析

原釀本味類產(chǎn)品不添加味精和食品添加劑（食品工業(yè)用加工助劑除外），所以其香氣、口味主要依賴于其自身的發(fā)酵工藝和發(fā)酵水平，也就是原油質(zhì)量在口味和香氣上的貢獻(xiàn)是最大的。

通過感官品評結(jié)果表5 可知，13 種醬油風(fēng)味品質(zhì)存在較大差異，大致可分為五組。S1 和S3 樣品風(fēng)味較差，主要為酯香、醇香等香氣較弱的物質(zhì)，該結(jié)果與電子鼻結(jié)果較為一致（圖1），且乙醇含量較低（表3）。其余11 個樣品可分為4 種類型，其中S4、S7、S10 三個樣品醬香突出，S2、S11、S12 兼具酯香和醬香風(fēng)味，S5、S6、S9 三個樣品酯香突出且兼具醇香，而8 和13 主要以醇香突出。結(jié)合電子鼻和電子舌結(jié)果可知，13 個醬油樣品感官評價結(jié)果與電子舌和揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)分析結(jié)果較為一致（圖1 和圖2）。

表5 13 種原味本釀醬油感官品評表Table 5 Sensory evaluation form of thirteen kinds of natural plain fermented soy sauce

通過表5 中滋味感官評價結(jié)果可知，S2～S12 等11 個樣品滋味均比較好，S1 和S13 樣品滋味品質(zhì)較差，主要特征為咸酸味較明顯，鮮甜味差。由這兩個樣品氨基酸組成（表4）和常規(guī)理化指標(biāo)（表3）可知，S1 和S13 樣品中鮮味和甜味氨基酸含量均低于其他樣品，且S1 樣品糖/酸值也最小。同時，雖然S1 和S13 樣品含鹽含量與其它樣品較為接近，但由于鮮、甜味氨基酸含量少，咸味也就相對較為突出。結(jié)合其余12 個樣品理化指標(biāo)和氨基酸組成可知，當(dāng)樣品氨基酸態(tài)氮≥1.00 g/100 mL，全氮≥1.80 g/100 mL，糖含量≥6.20 g/100 mL，糖/酸比值在3.40～5.80，游離氨基酸含量≥60 mg/mL，醬油風(fēng)味品質(zhì)最佳（不考慮氨基酸與其他物質(zhì)之間的相互作用）。

3 結(jié)論

本研究系統(tǒng)比較了國內(nèi)主要的原釀醬油非揮發(fā)性和揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，并進(jìn)行感官評價。結(jié)果表明我國醬油風(fēng)味存在著較大差異，受原料和發(fā)酵工藝等的影響，品質(zhì)參差不齊。綜上可知，各項理化指標(biāo)之間無顯著相關(guān)性，不同產(chǎn)品乙醇和總糖含量變化最為明顯。乙醇、氮氧化合物及無機硫化物是造成醬油風(fēng)味差異的主要物質(zhì)基礎(chǔ)。醬油游離氨基酸組成不僅對醬油鮮味特征有顯著影響，同時直接或間接與糖、酸、全氮等共同影響醬油鮮、咸、甜、酸等滋味特征。綜合比較認(rèn)為：當(dāng)樣品的氨基酸態(tài)氮≥1.00 g/100 mL，全氮≥1.80 g/100 mL，糖含量≥6.0 g/100 mL，糖/酸比值在3.40～5.80，游離氨基酸含量≥60 mg/mL，時，醬油風(fēng)味品質(zhì)最佳。但是對于額外添加的酵母抽提、口蘑等物質(zhì)對醬油品質(zhì)（口感、風(fēng)味）的影響需要進(jìn)一步研究其作用機理。