雷錦成，常煦*

（安琪酵母股份有限公司釀造與生物能源事業(yè)部，釀造與生物能源研究所，湖北宜昌443003）

關(guān)于醬油快速發(fā)酵的探討

雷錦成，常煦*

（安琪酵母股份有限公司釀造與生物能源事業(yè)部，釀造與生物能源研究所，湖北宜昌443003）

從醬油發(fā)酵的本質(zhì)出發(fā)，結(jié)合現(xiàn)階段國內(nèi)醬油工廠實(shí)際生產(chǎn)情況，對(duì)醬油快速發(fā)酵方法進(jìn)行了深入探討。從蛋白質(zhì)、淀粉類物質(zhì)快速水解和通過對(duì)酵母等產(chǎn)香微生物的發(fā)酵調(diào)控使香氣物質(zhì)快速生成這兩個(gè)方面進(jìn)行了分別論述，并就相關(guān)發(fā)酵工藝改進(jìn)進(jìn)行了細(xì)致討論，為縮短釀造高品質(zhì)醬油的發(fā)酵工藝提供了改進(jìn)思路。

醬油；快速發(fā)酵；酵母；生產(chǎn)；產(chǎn)香

醬油在我國已有兩千多年的歷史，如今醬油不但是中國乃至東南亞國家人民不可缺少的調(diào)味品，而且隨著飲食文化不斷傳播和融合，也越來越多的走上歐美家庭的餐桌，成為一種國際化的調(diào)味佳品。

中國最傳統(tǒng)的醬油釀造是利用天氣氣溫的自然變化規(guī)律進(jìn)行，一般按照“春曲、夏醬、秋油”的生產(chǎn)時(shí)序，充分利用適宜的養(yǎng)分、溫度、濕度等條件，結(jié)合自然界各種微生物的生命規(guī)律進(jìn)行釀制，最終得到醬油佳品[1-2]。通過中國傳統(tǒng)方法所釀制的醬油，誠然為上品之作，然而漫長的釀造時(shí)間、低下的出油率以及釀造失敗的潛在風(fēng)險(xiǎn)是傳統(tǒng)醬油無法回避的客觀缺陷。因此，在中國漫長的醬油釀造歷史中，人們不斷改進(jìn)醬油釀造生產(chǎn)工藝，以達(dá)到快速、穩(wěn)定生產(chǎn)醬油的目的?！暗望}固態(tài)醬油發(fā)酵工藝”是在新中國建立早期的特殊時(shí)期為了解決當(dāng)時(shí)廣大人民群眾能吃到醬油的問題而開發(fā)建立的一種醬油快速發(fā)酵工藝。然而對(duì)于醬油發(fā)酵時(shí)間與醬油品質(zhì)的關(guān)系“時(shí)短則差、時(shí)長則優(yōu)”，仍然是醬油釀造過程一個(gè)主旋律。隨著人們生活水平的提高，要求吃優(yōu)良風(fēng)味、高品質(zhì)醬油的人越來越多[3-4]。為了滿足這個(gè)龐大的市場(chǎng)需求，通過尋求一些工藝改進(jìn)和工藝參數(shù)控制改進(jìn)，快速釀造出高品質(zhì)醬油就成為很多醬油企業(yè)的生產(chǎn)目標(biāo)，中國許多高校和科研院所也在其中做了很多的工作，并取得一些卓有成效的成果。

本文以醬油快速發(fā)酵釀造高品質(zhì)醬油這個(gè)整體思路，從“蛋白質(zhì)、淀粉類物質(zhì)快速水解”和“醬油快速增香”兩個(gè)方面進(jìn)行探討。

1 醬油蛋白質(zhì)、淀粉類物質(zhì)快速水解

全氮、氨氮是國標(biāo)GB 18186—2000《釀造醬油》中規(guī)定判定醬油等級(jí)好壞的關(guān)鍵指標(biāo)。因此，快速將醬醪中的全氮、氨氮提升的到一個(gè)較高水平是完成醬油快速發(fā)酵的一個(gè)前提條件。

醬油蛋白質(zhì)、淀粉類物質(zhì)的水解主要依靠的是在制曲過程中曲霉類細(xì)菌分泌的一些蛋白酶類、淀粉酶和糖化酶等酶物質(zhì)，經(jīng)過這些一系列的酶的生物酶解過程實(shí)現(xiàn)的[5]。除了進(jìn)行正常的曲霉培養(yǎng)外，通過工藝參數(shù)控制以達(dá)到酶的高效性和持久性是實(shí)現(xiàn)蛋白類、淀粉類物質(zhì)快速分解的最有效和最直接的途徑[6]。眾多科研機(jī)構(gòu)和與醬油類相關(guān)的企業(yè)在這方面都做了很多研究，而且“低鹽固態(tài)”醬油發(fā)酵工藝就是通過工藝參數(shù)控制達(dá)到蛋白類、淀粉類物質(zhì)快速水解的最直接體現(xiàn)[7]。下面就關(guān)于影響快速水解醬醪中的蛋白類、淀粉類物質(zhì)的因素及其控制條件進(jìn)行一個(gè)整體總結(jié)性探討。

1.1 發(fā)酵pH的影響

以現(xiàn)在醬油工廠廣泛使用的米曲霉3.042為例，于超[8]對(duì)米曲霉3.042的酶系做了分析，結(jié)果如表1所示。

表1 滬釀3.042米曲霉固體曲酶系Table 1 Enzyme system of solid koji withAspergillus oryzae3.024 U/mL

從表1可知，在米曲霉3.042分泌的蛋白酶系中，中性蛋白酶和堿性蛋白酶占蛋白酶系的90%以上，酸性蛋白酶所占比例很小，因此在發(fā)酵前期控制中，合適的pH值是保證蛋白酶活的一種有效措施，李秀婷等[9]對(duì)米曲霉酶系的影響條件也進(jìn)行了細(xì)致討論，其中對(duì)pH值對(duì)米曲霉系的影響分析與于超相同。一般情況下，在前期醬醪的pH值隨發(fā)酵延長而慢慢降低，在后期的pH值已經(jīng)不適合蛋白酶系保持高效的酶活，因此在前發(fā)酵期，通過檢測(cè)pH值并通過NaOH等物質(zhì)人工控制pH值而達(dá)到蛋白類物質(zhì)快速分解是比較好的方法。

1.2 溫度的控制

溫度對(duì)蛋白質(zhì)類快速水解的影響是非常明顯的，“低鹽固態(tài)”以及后期衍生出來的淋澆醬油發(fā)酵工藝中，比較明顯的特點(diǎn)就是在（部分）發(fā)酵過程中有一個(gè)比較高發(fā)酵溫度的過程。

在米曲霉所分泌的酶系中，蛋白酶的最佳酶活溫度在40～45℃，而淀粉酶的最佳酶活溫度更高，在50～55℃。童永增[10]對(duì)早先對(duì)發(fā)酵溫度與最終蛋白分解的關(guān)系進(jìn)行較系統(tǒng)的對(duì)比，結(jié)果如表2所示。

表2 發(fā)酵溫度對(duì)蛋白質(zhì)水解的影響Table 2 Effects of fermentation temperature on protein hydrolysis

從表2的結(jié)果可以看到，在蛋白酶最佳酶活溫度范圍內(nèi)，蛋白質(zhì)水解情況最好。

從現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)情況看，醬油發(fā)酵中蛋白質(zhì)的快速水解還與原料破碎、水分等諸多因素相關(guān)，一些工廠甚至通過嘗試外源添加蛋白酶、淀粉糖化酶來達(dá)到蛋白質(zhì)類、淀粉類物質(zhì)的水解[11]。但總體來說，pH值的良好控制以及前期溫度參數(shù)的良好調(diào)控均可快速達(dá)到蛋白水解的目的，該方法已經(jīng)在很多區(qū)域得到了實(shí)際應(yīng)用效果。陶文沂等[12]在發(fā)酵溫度與酶活性及醬油風(fēng)味（主要是氨基酸風(fēng)味）的研究中，最終得到了前高溫、后低溫的發(fā)酵工藝在對(duì)鮮味氨基酸增加、苦味氨基酸減少都得到了很好的效果。

2 醬油快速增香

通過對(duì)工藝參數(shù)控制等方法，達(dá)到蛋白質(zhì)類、淀粉類物質(zhì)的快速水解，目前在很多醬油工廠中都得到了很好的應(yīng)用。然而，高品質(zhì)醬油不但要求其全氮、氨氮等物質(zhì)達(dá)到一定的含量，醬油中濃郁的香氣也是評(píng)判醬油質(zhì)量的非常重要的指標(biāo)。良好的濃郁的香氣的醬油不但可以增加食材的口感，更是可以給食者帶來一種絕佳的享受[13-14]。

對(duì)于快速的增加醬油的香氣，國內(nèi)外眾多學(xué)者也做了不少工作，但就國內(nèi)現(xiàn)況而言，醬油的香氣還是與醬油釀造時(shí)間密切相關(guān)，所謂“時(shí)短則差、時(shí)長則優(yōu)”在這里主要說的就是在醬油釀造過程中，釀造時(shí)間短，則香氣、香味不足；釀造時(shí)間長，則香氣芬芳濃郁。所以在蛋白質(zhì)類、淀粉質(zhì)類物質(zhì)快速分解的基礎(chǔ)上，使醬油快速增香，達(dá)到長時(shí)間釀造醬油的效果，才是醬油快速發(fā)酵工藝的真正目的所在。

醬油的香氣總體上說來源是多方面的，原料種類、配合比例、原料處理方法、制曲、發(fā)酵過程控制、微生物等都與醬油香氣有關(guān)。從細(xì)微上說，醬油香氣是由于曲霉、酵母菌、細(xì)菌等的微妙生理作用相互協(xié)調(diào)的效果，不僅是物理的和化學(xué)的，而且是一種復(fù)雜生物化學(xué)的綜合作用的結(jié)果。醬油工廠往往通過經(jīng)過長時(shí)間的發(fā)酵，占據(jù)了大量的生產(chǎn)設(shè)備和流動(dòng)資金，為的就是增加醬油的香和味[15]。

2.1 適宜的香氣產(chǎn)生發(fā)酵條件

國內(nèi)醬油工藝的發(fā)展與中國近現(xiàn)代歷史發(fā)展有比較直接的關(guān)系，在新中國建立初期的一段時(shí)期，當(dāng)時(shí)為了滿足國內(nèi)人民群眾食用醬油的需要，國家開發(fā)并推廣了“低鹽固態(tài)”醬油發(fā)酵工藝，該醬油工藝可以在非常短的時(shí)間內(nèi)釀出醬油，但其高溫特性使這種工藝所釀的醬油在香氣表現(xiàn)上不佳，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國內(nèi)生活水品的提高。越來越多的工廠通過工藝改進(jìn)，來解決醬油香氣不足的缺陷，“固稀淋澆”醬油工藝應(yīng)運(yùn)而生，為了在香氣產(chǎn)生方面提供一定的條件。在20世紀(jì)末期，隨著國內(nèi)需求的進(jìn)一步提升，以日式醬油工藝為基礎(chǔ)的高鹽稀工藝進(jìn)入中國，高鹽稀態(tài)工藝在釀造條件下更適合微生物的生長，目前國內(nèi)的高檔醬油基本上都是通過高鹽稀態(tài)工藝長時(shí)間釀造得到的[16-17]。

醬油釀造的本質(zhì)是以多菌種混合發(fā)酵為基礎(chǔ)的，通過物理、化學(xué)、生化等共同作用結(jié)果的綜合產(chǎn)物。為了達(dá)到多菌種混合發(fā)酵的目的，首先就是要?jiǎng)?chuàng)造適合微生物生長作用的環(huán)境。醬油發(fā)酵工藝歷程大致經(jīng)歷了“低鹽固”、“固稀澆淋”、“高鹽稀”三個(gè)階段，其中固稀工藝和高鹽稀工藝是具備多菌種發(fā)酵條件的，避開“高鹽稀”工藝不談，目前我國絕大多數(shù)企業(yè)還是采用“固稀澆淋”工藝，該工藝發(fā)酵時(shí)間比高稀短，出油快而且在品質(zhì)上要優(yōu)于“低鹽固”工藝。然而，在很多固稀工藝中，由于受到幾十年來整體發(fā)酵思路的影響，很多工廠在發(fā)酵過程中還是采用比較高的溫度進(jìn)行控制發(fā)酵，因此，雖然可以使一些耐熱型微生物進(jìn)行繁殖作用，但更多的常規(guī)香氣產(chǎn)生微生物（主要以酵母、乳酸菌為主），都無法進(jìn)行相應(yīng)的菌體繁殖，導(dǎo)致最終的產(chǎn)品品質(zhì)提升有限。因此，以“固稀澆淋”工藝為例，在保證蛋白分解的條件下，控制pH值、溫度等相關(guān)參數(shù)，達(dá)到適合微生物代謝的條件對(duì)提高最終醬油品質(zhì)有一定的幫助[18]。

李幼筠等[19]詳細(xì)的論述了我國發(fā)酵調(diào)味品與釀造微生物的關(guān)系，其依據(jù)中國現(xiàn)有醬油發(fā)酵工藝的現(xiàn)狀對(duì)“低鹽固態(tài)發(fā)酵移位淋油”“低鹽固態(tài)發(fā)酵原池淋油”“前固后稀淋澆發(fā)酵原池淋油”3種工藝進(jìn)行了比較和探討，其認(rèn)為在3種工藝中，第3種工藝最為科學(xué)合理，前期可以在短時(shí)間內(nèi)，充分利用固態(tài)基質(zhì)熱傳遞耐受性強(qiáng)的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)短期蛋白、淀粉酶解、呈味、增色；中期使用澆淋方式不但可以調(diào)節(jié)品溫、輸入氧氣、排除有害氣體，以利于微生物生長，而且在澆淋過程中可以適時(shí)補(bǔ)充食鹽，外源添加生香微生物，以利于香氣快速、穩(wěn)定生成。整個(gè)過程方便管理，產(chǎn)品品質(zhì)整體達(dá)到提升。

2.2 外源添加生香微生物快速生香

關(guān)于醬油用微生物，國內(nèi)外的學(xué)者機(jī)構(gòu)已經(jīng)做了很多研究，WAH TT等[20-21]對(duì)醬油用微生物的作用過程和影響因素做了詳細(xì)的論述。日本是目前公認(rèn)的醬油生產(chǎn)工藝水平和醬油產(chǎn)品品質(zhì)最高的國家，也是對(duì)產(chǎn)香微生物研究較早而且較深入的國家[22-23]。

與微生物相關(guān)的兩類香氣主要來源：一是通過微生物本身發(fā)酵得到的一類香型物質(zhì)；二是以前一類物質(zhì)為前體，通過復(fù)雜化學(xué)或者生化作用合成的其他香類物質(zhì)。

在醬油漫長的后期發(fā)酵過程中，全氮、氨氮等很多指標(biāo)都趨于平衡，后續(xù)的這個(gè)過程主要是微生物生長繁殖代謝產(chǎn)生香型物質(zhì)的過程，是醬油產(chǎn)香的主要階段。在一般醬油釀造過程中，尤其在產(chǎn)香過程如，如果不進(jìn)行外源性產(chǎn)香微生物添加，這個(gè)過程都會(huì)是緩慢而且不確定的，這是由于環(huán)境因素對(duì)生物生長的不確定性造成的。而外源性添加微生物首先在生物量上可以直接達(dá)到一個(gè)較高水平，使其在短時(shí)間范圍內(nèi)開始產(chǎn)香生物過程。目前以日式醬油為代表的醬油釀造工藝普遍添加2種微生物，耐鹽型乳酸菌和耐鹽型酵母菌。乳酸菌主要用于前期產(chǎn)酸及醬油pH值優(yōu)化，對(duì)優(yōu)化醬油口感有輔助作用[24]。而關(guān)于外源添加微生物產(chǎn)香，最具代表性的就是耐鹽酵母菌的添加。

耐鹽性酵母是在整個(gè)醬油釀造中對(duì)于香氣貢獻(xiàn)最大而且最突出的一類微生物，國內(nèi)外對(duì)于耐鹽性酵母對(duì)于醬油釀造香氣的貢獻(xiàn)做了大量的研究和報(bào)道。日式高鹽稀態(tài)工藝中主要就是以精確的發(fā)酵參數(shù)控制以及外源性產(chǎn)香微生物添加，來最終發(fā)酵獲得優(yōu)質(zhì)醬油的。趙謀明等[25]在有關(guān)耐鹽性酵母對(duì)醬油香氣的產(chǎn)生中，明確了醬油酵母在諸多香氣物質(zhì)如乙醇、苯乙醇、3-甲基丁醇等的貢獻(xiàn)。魯緋等[26-27]非常系統(tǒng)的闡述了耐鹽酵母菌對(duì)發(fā)酵醬油風(fēng)味作用及其應(yīng)用，并對(duì)耐鹽性酵母的產(chǎn)香物質(zhì)進(jìn)行了比較詳細(xì)的介紹。JANSEN M等[28]對(duì)影響魯氏酵母生長已經(jīng)發(fā)酵的因素作了詳細(xì)的討論。

添加外源生香微生物對(duì)于其他香型合成也具有非常明顯的促進(jìn)作用。其原理以添加耐鹽性酵母為例，耐鹽性酵母不但本身經(jīng)過生物作用合成了大量的香氣物質(zhì)，而且這些香氣物質(zhì)也會(huì)成為其他香型物質(zhì)合成的前體，根據(jù)勒夏特列原理，前體反應(yīng)物增多，則加速反應(yīng)進(jìn)行，因此其他香型物質(zhì)的產(chǎn)生速率也會(huì)隨之加快。如在醬油釀造過程中加入耐鹽性酵母后，醬醪中的乙醇含量在短時(shí)間內(nèi)有比較高的提升，而乙醇正是很多香型物質(zhì)（包括非生物酶反應(yīng)和生物酶反應(yīng)）的合成前體，乙醇含量的提高可以促進(jìn)這些反應(yīng)進(jìn)行，從而達(dá)到香型物質(zhì)的整體提升。目前在醬油釀造過程中已被公認(rèn)的通過添加魯氏酵母和球擬酵母可以有效的提高醬油品質(zhì)。

除了在快速提高香氣上面有明確的貢獻(xiàn)以外，外源性添加生香微生物在改善口感、穩(wěn)定生產(chǎn)等諸多方面都有比較大的貢獻(xiàn)。如現(xiàn)在在許多工廠外源性添加耐鹽酵母，一是在醬油產(chǎn)香方面具有很好的效果；二是酵母菌在生命活動(dòng)中產(chǎn)生的甘油等物質(zhì)可以改善醬油口感；三是優(yōu)勢(shì)微生物現(xiàn)象可以很大程度上避免醬油長時(shí)間釀造中的染菌危險(xiǎn)。因此，外源添加產(chǎn)香微生物是實(shí)現(xiàn)醬油快速發(fā)酵的一個(gè)非常好的方法[29]。

2.3 針對(duì)低鹽固態(tài)工藝增香

對(duì)于某些醬油廠，其已經(jīng)有低鹽固態(tài)工藝車間，對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)有提升需求而又無法進(jìn)行大范圍設(shè)備改造的可以使用此方法。

李琴等[30]在這方面做了一些探索，通過在低鹽固態(tài)發(fā)酵工藝生產(chǎn)的二油、三油中外源添加魯氏酵母和球擬酵母，通過對(duì)二油和三油進(jìn)行二次發(fā)酵對(duì)二油和三油中的香型物質(zhì)進(jìn)行提升，之后將二油、三油的二次發(fā)酵油與頭油進(jìn)行配兌，已達(dá)到提升產(chǎn)品品質(zhì)的作用。通過這種方法可以在一定程度上提升醬油的品質(zhì)。

3 結(jié)語

醬油是中國飲食文化的結(jié)晶，無論從過去、現(xiàn)在還是未來，醬油都會(huì)伴隨一代代人繼續(xù)隨著中國的歷史繼續(xù)走下去，作為現(xiàn)代的“民以食為天”，通過合理的工藝改進(jìn)，充分利用醬油釀造微生物快速釀造出高品質(zhì)的醬油，讓人民群眾獲得高質(zhì)量的飲食體驗(yàn)，是義不容辭的義務(wù)和責(zé)任。

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Discussion of soy sauce fast-fermentation

LEI Jincheng,CHANG Xu*
(Institution of Brewing&Bioenergy Research,Division of Brewing&Bioenergy Business,Angel Yeast Co.,Ltd.,Yichang 443003,China)

Based on the essence of soy sauce fermentation,combining with the actual production conditions in China,the method of soy sauce fast-fermentation was discussed.The aspects of fast-hydrolysis of proteins and starch material,fast-generation of flavor and aroma were separately discussed, and some related fermentation process was carefully discussed.The method provided some improved ideas to shorten fermentation process of high quality soy sauce.

soy sauce;fast-fermentation;yeast;production;aroma generation

TS264.21

A

0254-5071（2014）03-0117-04

10.3969/j.issn.0254-5071.2014.03.028

2013-12-21

安琪酵母股份有限公司內(nèi)部項(xiàng)目（2013）

雷錦成（1978-），男，高級(jí)工程師，本科，主要從事釀造微生物研究及相關(guān)產(chǎn)品開發(fā)工作。

*通訊作者：常煦（1985-），男，工程師，碩士研究生，主要從事釀造微生物研究及相關(guān)產(chǎn)品開發(fā)工作。