孫佳賀，趙建偉，陳奎，吳春森，周星，金征宇

（1．江南大學(xué)食品學(xué)院，江蘇無錫214122；2．食品科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江南大學(xué)，江蘇無錫214122；3．江南大學(xué)食品安全與營(yíng)養(yǎng)協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇無錫214122；4．江蘇蘇美食品有限公司，江蘇淮安223400）

白湯醬油儲(chǔ)藏期間褐變與美拉德反應(yīng)的關(guān)系

孫佳賀1，3，趙建偉1，3，陳奎4，吳春森1，3，周星1，3，金征宇*1，2，3

（1．江南大學(xué)食品學(xué)院，江蘇無錫214122；2．食品科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江南大學(xué)，江蘇無錫214122；3．江南大學(xué)食品安全與營(yíng)養(yǎng)協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇無錫214122；4．江蘇蘇美食品有限公司，江蘇淮安223400）

白湯醬油在儲(chǔ)藏期間會(huì)發(fā)生褐變并引起品質(zhì)變化。以褐變指數(shù)為測(cè)定指標(biāo)考察了溫度、氧氣和光照條件對(duì)白湯醬油色變的影響，并進(jìn)一步分析了醬油褐變（褐變指數(shù)、色率、紅色指數(shù)、色差等）與美拉德反應(yīng)（氨基氮、總糖、還原糖和游離氨基酸等）的關(guān)系。結(jié)果表明：溫度和氧氣含量對(duì)白湯醬油的褐變反應(yīng)影響較大，而光照影響不明顯。褐變指數(shù)、色率和照度與儲(chǔ)藏時(shí)間之間符合指數(shù)擬合方程。在儲(chǔ)藏過程中，總氮基本不變，氨基氮、總糖和還原糖含量下降，pH、總酸升高；丙氨酸、甘氨酸、甲硫氨酸含量基本不變，酪氨酸含量增加，其他多數(shù)氨基酸含量呈下降趨勢(shì)；葡萄糖含量降低，其他還原糖類變化緩慢。白湯醬油中含量最多的氨基化合物谷氨酸和羰基化合物葡萄糖間的美拉德反應(yīng)對(duì)白湯醬油顏色影響最大。

白湯醬油；儲(chǔ)藏；褐變；美拉德反應(yīng)

醬油是我國(guó)的重要調(diào)味品，傳統(tǒng)醬油多以大豆、小麥為原料。蘇北一帶生產(chǎn)的白湯醬油主要以面粉為原料發(fā)酵而成，并在整個(gè)生產(chǎn)過程中抑制了醬油色澤的深化，制得的新鮮成品色澤較淺，呈淺黃色，清澈透明，味道偏甜，香氣和風(fēng)味獨(dú)特。然而白湯醬油在儲(chǔ)藏過程中，隨著儲(chǔ)藏時(shí)間延長(zhǎng)，顏色逐漸加深，從而影響了醬油的顏色穩(wěn)定性和可接受性，降低了食用及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，限制了其在食品工業(yè)中的應(yīng)用［1］。

醬油顏色的形成原因主要有美拉德反應(yīng)和多酚類物質(zhì)的酶促褐變兩種，前者是主因。美拉德反應(yīng)是羰基化合物（還原糖類）和氨基化合物（氨基酸和蛋白質(zhì)）經(jīng)過復(fù)雜的歷程最終生成棕色甚至黑色的大分子物質(zhì)類黑精的褐變反應(yīng)。目前對(duì)醬油顏色的研究多集中在發(fā)酵過程中醬油顏色的生成以及美拉德反應(yīng)的產(chǎn)物上。Sittiwat等［2［3］發(fā)現(xiàn)醬油發(fā)酵中3-脫氧葡萄糖醛酮（3-DG）和3-脫氧戊糖醛酮（3-DP）的含量和顏色強(qiáng)度具有相關(guān)性。李丹等［4］研究了高鹽稀態(tài)醬油在發(fā)酵期間的色澤變化，發(fā)現(xiàn)隨發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)，醬油的色率和色深物質(zhì)含量不斷增加，兩者有較好的相關(guān)性（R2=0.976，P＜0.01）；紅色指數(shù)和黃色指數(shù)先增加后緩慢下降；色差L值在前10 d波動(dòng)，后期下降，a值和b值先下降后上升再下降，但b值整體呈下降趨勢(shì)，L值變化與4個(gè)傳統(tǒng)指標(biāo)呈極顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系（P＜0.01）。關(guān)于成品醬油在儲(chǔ)藏過程中的色澤變化，陳敏等［5］發(fā)現(xiàn)采用內(nèi)襯黑色膜的聚乙烯包裝材料、添加L-抗壞血酸等措施可有效穩(wěn)定貯藏階段袋裝醬油的色澤。

白湯醬油在儲(chǔ)藏期間持續(xù)緩慢的發(fā)生著褐變反應(yīng)，對(duì)醬油品質(zhì)產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的影響。由于醬油變色主要?dú)w因于美拉德反應(yīng)的發(fā)生，因此與美拉德反應(yīng)密切相關(guān)的羰基化合物和氨基化合物的變化與醬油顏色密切相關(guān)。作者研究?jī)?chǔ)藏條件（溫度、氧氣、光照）對(duì)白湯醬油顏色的影響，以及儲(chǔ)藏過程中顏色（褐變指數(shù)、色率、紅色指數(shù)、色差）和各種成分（總氮、氨基氮、總糖、還原糖、總酸、pH、還原糖和游離氨基酸）變化的關(guān)系，為有效控制白湯醬油的色變提供參考。

1　材料與方法

1.1材料與設(shè)備

白湯醬油：江蘇蘇美食品有限公司產(chǎn)品；硫酸、氫氧化鈉、甲醛、3，5-二硝基水楊酸、苯酚、三氯乙酸等均為分析純：購(gòu)自國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司產(chǎn)品；TU-1900雙光束紫外可見分光光度計(jì)：北京普析通用儀器有限責(zé)任公司產(chǎn)品；高精度分光測(cè)色儀：美國(guó)HunterLab公司產(chǎn)品；ICS-5000離子色譜儀：美國(guó)Dionex公司產(chǎn)品；HP1100高效液相色譜儀：美國(guó)安捷倫有限公司產(chǎn)品。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1白湯醬油試樣的儲(chǔ)藏取45支25 mL具塞玻璃試管，將同一批次的新鮮白湯醬油倒入其中。試樣的5種儲(chǔ)藏條件如表1所示，每種條件包括溫度、光照、氧氣3個(gè)因素。儲(chǔ)藏溫度，分別置于4℃、25℃和40℃的恒溫培養(yǎng)箱中；光照，自然光照及避光保存（3層錫紙包覆）；氧氣，向25 mL試管中分別倒入25mL和5 mL醬油（無氧和有氧）。每種儲(chǔ)藏條件分別于0、10、20、30 d取3支試管（平行樣）測(cè)定褐變指數(shù)，取算術(shù)平均值為結(jié)果。

1.2.2白湯醬油在高溫儲(chǔ)藏條件下的顏色與成分變化取18支25 mL具塞玻璃試管，將同一批次的新鮮白湯醬油倒入其中，儲(chǔ)藏條件為40℃、避光、無氧。分別于0、5、10、15、20、25、30 d取3支試管進(jìn)行顏色與成分測(cè)定。

表1　白湯醬油的儲(chǔ)藏條件Table 1Storage conditions of white soy sauce

1.3理化指標(biāo)測(cè)定

褐變指數(shù)［6］、色率、紅色指數(shù)的測(cè)定［5］，取1 mL醬油樣品加水稀釋到10 mL，分別測(cè)定420、510、610 nm的吸光值，以A420nm為褐變指數(shù)，色率=A610nm×，紅色指數(shù)=10 Lg（L*，a*，b*）的測(cè)定：高精度分光測(cè)色儀；總氮和氨基氮的測(cè)定：GB 18186-2000；總酸的測(cè)定：GB/T 5009.39-2003；還原糖的測(cè)定，3，5-二硝基水楊酸法；總糖的測(cè)定，硫酸-苯酚法［7］；還原糖組成的測(cè)定，用離子色譜測(cè)定［8］；氨基酸組成的測(cè)定，用氨基酸自動(dòng)分析儀測(cè)定［9］。

1.4統(tǒng)計(jì)分析

采用Spss17.0和Excel 2013軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2　結(jié)果與討論

2.1儲(chǔ)藏條件對(duì)白湯醬油顏色變化的影響

白湯醬油在不同儲(chǔ)藏條件下褐變指數(shù)隨時(shí)間變化的趨勢(shì)見圖1，可以看出：溫度是影響白湯醬油褐變的主要因素，低溫儲(chǔ)藏能明顯抑制白湯醬油顏色變深。儲(chǔ)藏30 d時(shí)，無氧、避光下4℃儲(chǔ)藏的醬油的褐變指數(shù)值分別是25℃和40℃儲(chǔ)藏時(shí)的0.8倍和0.5倍，僅比儲(chǔ)藏前升高了10%。含氧量對(duì)白湯醬油褐變的影響比光照更加明顯，以40℃無氧避光儲(chǔ)藏30d時(shí)褐變指數(shù)0.690為參照，有氧時(shí)醬油的褐變指數(shù)達(dá)到了0.937，提高了35.8%，而光照樣品的褐變指數(shù)為0.72，僅提高了4.3%。降低醬油中氧氣濃度比避光貯藏對(duì)延緩醬油顏色加深更有效。因此，降低儲(chǔ)藏溫度并在灌裝時(shí)脫氣有利于減緩白湯醬油的褐變過程。

2.2白湯醬油儲(chǔ)藏過程中顏色的變化

為了縮短試驗(yàn)時(shí)間，作者將試樣在較高溫度40℃儲(chǔ)藏30 d。白湯醬油在無氧、避光下40℃儲(chǔ)藏過程中的顏色變化見表2。由表可知，隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)，白湯醬油的褐變指數(shù)和色率不斷增高；紅色指數(shù)在儲(chǔ)藏初期不斷增高，而后趨于穩(wěn)定。色率和紅色指數(shù)的變化規(guī)律與李丹［4］的發(fā)現(xiàn)有相似之處。而鄭海燕［10］指出當(dāng)醬油中的紅色物質(zhì)一定時(shí)，紅色指數(shù)與色率成反比，即紅色指數(shù)越高，色率越低?？赡茉趦?chǔ)藏后期隨著色率的進(jìn)一步增加，醬油中的紅色指數(shù)會(huì)緩慢下降［4］。色差中的明度L*不斷下降，而紅度a*和黃度b*則在前5 d增加，而后不斷下降。隨著大量深色物質(zhì)的生成，醬油顏色變深，從而引起L*、a*和b*的變化。

圖1　不同儲(chǔ)藏條件下白湯醬油褐變指數(shù)隨儲(chǔ)藏時(shí)間的變化Fig.1Browning index of white soy sauce under differentstorage conditions

由表3各種顏色指標(biāo)的相關(guān)性分析可知，褐變指數(shù)和醬油色率呈顯著正相關(guān)（R2=0.997），和L*、a*、b*均呈顯著負(fù)相關(guān)（R2=-0.974、-0.972和-0.960），由于褐變指數(shù)是美拉德反應(yīng)褐變程度進(jìn)行的重要指標(biāo)，因此美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的積累是引起醬油顏色不斷變化的根本原因。除紅色指數(shù)外，其余各指標(biāo)之間均呈顯著相關(guān)性。因此，色率、褐變指數(shù)及色差均能較好的反映醬油顏色在儲(chǔ)藏過程中的變化。

表2　白湯醬油儲(chǔ)藏過程中顏色的變化Table 2Changes in color of white soy sauce during storage

表3　白湯醬油顏色指標(biāo)間的相關(guān)性分析Table 3Analysis of correlation between color indexes of white soy sauce

圖2　白湯醬油顏色指標(biāo)與儲(chǔ)藏時(shí)間的關(guān)系Fig.2Relation between color indexes and storage time of white soy sauce

對(duì)褐變指數(shù)、色率和L*與儲(chǔ)藏時(shí)間之間做指數(shù)擬合，擬合方程分別為y=0.3392e0.0248x，y= 989.57e0.0215x，y=34.479e-0.008x，相關(guān)系數(shù)分別為0.985 4、0.979 1和0.947 3，均體現(xiàn)了較高的相關(guān)性。這為預(yù)測(cè)一定儲(chǔ)藏條件下醬油在貨架期內(nèi)的顏色變化提供了參考。

2.3白湯醬油儲(chǔ)藏過程中基本化學(xué)成分的變化

由表4白湯醬油儲(chǔ)藏過程中基本化學(xué)成分的變化可知，總氮含量基本不變，氨基氮下降，但變化較小；總糖在儲(chǔ)藏初期下降很快，之后逐漸變慢，還原糖含量不斷降低；pH下降，總酸含量增加。由表5各組分的相關(guān)性分析可以看出，總酸和pH值呈極顯著負(fù)相關(guān)（R2=-0.956，p＜0.01），pH值與氨基氮呈極顯著正相關(guān)（R2=0.945，p＜0.01），可能儲(chǔ)藏過程中白湯醬油內(nèi)部仍有氨基酸在不斷生成和溶出，或參與美拉德反應(yīng)而消耗，以及蛋白質(zhì)水解成含有羰基端的多肽等，從而影響體系pH值。氨基氮和還原糖呈極顯著正相關(guān)性（R2=0.962，p＜0.01），作為共同參與美拉德反應(yīng)的兩個(gè)不可或缺的組分，兩者間的相關(guān)性驗(yàn)證了儲(chǔ)藏過程中美拉德反應(yīng)的進(jìn)程。

表4　白湯醬油儲(chǔ)藏過程中基本化學(xué)成分的變化Table 4Changes in essential chemical composition of white soy sauce during storage

表5　白湯醬油中基本化學(xué)成分的相關(guān)性分析Table 5Analysis of correlation between essential chemical composition of white soy sauce

2.4白湯醬油儲(chǔ)藏過程中游離氨基酸的變化

0 d時(shí)白湯醬油中谷氨酸的含量是其他各種氨基酸含量的3.91倍，酸性氨基酸含量是堿性氨基酸含量的36.63倍。在所檢測(cè)出的17種氨基酸中，谷氨酸、脯氨酸、亮氨酸和天冬氨酸的含量較高，半胱氨酸、絲氨酸、組氨酸和甲硫氨酸的含量較少，這與白湯醬油的生產(chǎn)原料——面粉的氨基酸組成有關(guān)。小麥蛋白質(zhì)含有大量谷氨酸，脯氨酸及亮氨酸的含量均高，而包括賴氨酸在內(nèi)的親水性氨基酸較少，麥醇溶蛋白及谷蛋白的鹽基酸少［11］。儲(chǔ)藏過程中各種氨基酸的含量變化見表6和表7，可以看出，丙氨酸、甘氨酸、甲硫氨酸含量基本不變，酪氨酸含量增加，其余多數(shù)氨基酸含量隨儲(chǔ)藏時(shí)間的增加而波動(dòng)性下降。總氨基酸含量始終降低，說明氨基酸參與美拉德反應(yīng)導(dǎo)致其含量減少是不可逆的。而氨基酸含量的波動(dòng)變化可能是由于成品醬油中仍有蛋白質(zhì)或肽的進(jìn)一步水解。損失率較大的有脯氨酸、半胱氨酸、天冬氨酸等，損失含量較高的分別是谷氨酸、脯氨酸、天冬氨酸等。

一般認(rèn)為賴氨酸因具有兩個(gè)氨基基團(tuán)而容易發(fā)生美拉德反應(yīng)，而半胱氨酸等含硫氨基酸和肽類則抑制美拉德反應(yīng)的進(jìn)行。Kwak等［12］發(fā)現(xiàn)堿性氨基酸和非極性氨基酸最易發(fā)生美拉德反應(yīng)，酸性氨基酸次之，半胱氨酸最不易發(fā)生，但由于谷氨酸是豆瓣醬中含量最多的氨基化合物，因此賴氨酸和谷氨酸與葡萄糖之間的美拉德反應(yīng)對(duì)豆瓣醬顏色的影響最大。王春玲等［13］研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)醬醪色澤影響最大的是天冬氨酸和谷氨酸，影響最小的是精氨酸、賴氨酸和組氨酸，從而得出醬醪發(fā)酵過程中氨基酸對(duì)醬醪色澤影響的強(qiáng)弱次序?yàn)樗嵝园被幔局行园被幔緣A性氨基酸。在本試驗(yàn)中，由于酸性氨基酸的含量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于堿性氨基酸，參與美拉德反應(yīng)的損失率更高，因此對(duì)白湯醬油在儲(chǔ)藏中變色的影響更大。

表6　白湯醬油儲(chǔ)藏過程中游離氨基酸的質(zhì)量濃度的變化Table 6Changes in free amino acids content of white soy sauce during storage（μg/mL）

表7　白湯醬油儲(chǔ)藏過程中游離氨基酸的損失情況Table 7Loss of free amino acids of white soy sauce during storage

續(xù)表7

2.5白湯醬油儲(chǔ)藏過程中還原糖組成的變化

0 d時(shí)白湯醬油中葡萄糖的含量是其他各種還原糖含量的8.02倍。葡萄糖含量隨儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)而下降，其他還原糖類變化緩慢。從白湯醬油中檢出的五碳糖主要是木糖和阿拉伯糖，五碳糖的美拉德反應(yīng)速度約是六碳糖的10倍。相對(duì)于六碳糖來說，五碳糖的碳鏈較短，碳架空間位阻效應(yīng)小，故其活性大，因此濃色醬油生產(chǎn)中常利用富含五碳糖的麩皮作為原料。白湯醬油為保持淺色，采用五碳糖含量很低的面粉為原料。30 d時(shí)木糖和阿拉伯糖質(zhì)量濃度小于0.2 g/dL，因此葡萄糖的美拉德反應(yīng)對(duì)白湯醬油顏色的變化起主要作用。

圖3　白湯醬油儲(chǔ)藏過程中還原糖成分的變化Fig.3Changes in reducing sugar of white soy sauce during storage

3　結(jié)語

因素，而光照影響不明顯。灌裝時(shí)脫氣并盡可能降低儲(chǔ)藏溫度有利于保持白湯醬油的淺金黃色的顏色特征。儲(chǔ)藏期間，白湯醬油的褐變指數(shù)、色率和色差中的明度與儲(chǔ)藏時(shí)間之間符合指數(shù)擬合方程。

2）隨著白湯醬油顏色的加深，醬油中總氮含量基本不變，氨基氮、總糖和還原糖含量下降，pH、總酸升高；丙氨酸、甘氨酸、甲硫氨酸含量基本不變，酪氨酸含量增加，其他多數(shù)氨基酸的含量呈下降趨勢(shì)；葡萄糖含量降低，其他還原糖類變化緩慢。白湯醬油中含量最多的氨基化合物谷氨酸和羰基化合物葡萄糖間的美拉德反應(yīng)對(duì)白湯醬油顏色影響最大。

1）溫度和含氧量是影響白湯醬油褐變的主要

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Relation Between Browning of White Soy Sauce and Maillard Reaction During Storage

SUN Jiahe1，3，ZHAO Jianwei1，3，CHEN Kui4，WU Chunsen1，3，ZHOU Xing1，3，JIN Zhengyu*1，2，3
（1.School of Food Science and Technology，Jiangnan University，Wuxi 214122，China；2.State Key Laboratory of Food Science and Technology，Jiangnan University，Wuxi 214122，China；3.Synergetic Innovation Center of Food Safety and Nutrition，Jiangnan University，Wuxi 214122，China；4.Jiangsu Sumei Food Co.，Ltd，Huaian 223400，China）

The browning during storage is responsible for the quality deterioration of white soy sauce.The effects of temperature，oxygen and illumination on the color of white soy sauce based on browning index were investigated.The relation between the browning（browning index，coloration，red index etc.）and Maillard reaction（amino nitrogen，total sugar，reducing sugar and free amino acids etc.）was analyzed.Results indicated that the temperature and oxygen content significantly accelerated the browning of white soy sauce，while the effect of illumination was not distinct.The browning index，coloration and luminosity of white soy sauce were expressed as exponential regression equation with storage time.During storage，the total nitrogen content remained constant；the amino nitrogen，total sugar and reducing sugar decreased；pH and titratable organic acid increased.The content of alanine，glycine and methionine changed slightly and tyrosine increased significantly，while the other free amino acids showed a downward tendency.Glucose decreased，but the content of other reducing sugars changed slightly.It was concluded that browning would be mostly ascribable to the formation of melanoidins between glucose and glutamic，which were the dominant reducing sugar and amino acid in white soy sauce.

white soy sauce，storage，browning，Maillard reaction

TS 264.2

A

1673—1689（2015）10—1062—07

2014-09-17

江蘇省農(nóng)業(yè)支撐項(xiàng)目（蘇財(cái)教（2013）90號(hào)）。

金征宇（1960—），男，江蘇揚(yáng)州人，工學(xué)博士，教授，博士研究生導(dǎo)師，主要從事碳水化合物資源開發(fā)與利用研究。E-mail:jinlab2008@yahoo.com