酿造酱油呈味物质及其来源分析研究进展

钟斌 徐雅芫 万娅琼 刘坤 荆丰雪 李梅青 程江华

摘要：酱油是中国传统的调味品，酱香独特，滋味鲜美，是中式菜肴中最主要的调味佐料之一，其具有丰富饱满的鲜、甜、咸、酸等口感。随着现代科技的发展，人们对酿造酱油中的营养成分和呈味物质进行了大量的研究，文章主要综述了酿造酱油的呈味物质及其来源分析等，为后续研究酿造酱油呈味物质和品质提升提供了一定的理论基础。

关键词：发酵工艺；酿造酱油；呈味物质；来源分析；研究进展

中图分类号：TS264.21      文献标志码：A     文章编号：1000-9973（2023）04-0200-05

Abstract： Soy sauce is a traditional condiment in China with unique flavor and delicious taste. It is one of the most important condiments in Chinese cuisine， and has rich and full tastes of umami， sweetness， saltiness and sourness. With the development of modern science and technology， people have done a lot of research on the nutrients and flavoring substances in brewed soy sauce. In this paper， the analysis of flavoring substances of brewed soy sauce and their sources is mainly reviewed， which has provided a certain theoretical basis for the subsequent research on flavoring substances and quality improvement of brewed soy sauce.

Key words： fermentation process; brewed soy sauce; flavoring substances; source analysis; research progress

醬油是由微生物对大豆、小麦或脱脂大豆、麸皮发酵而成的产物，其主要由酸、甜、苦、咸、鲜等味道综合而成，酱油的味道鲜美，在菜肴的烹饪过程中加入酱油能够提高食物的鲜美度，丰富食物的口感，且其色泽红润，可以改善菜肴的颜色，增加人们的食欲。因此，在国内酱油已经成为家家户户必不可少的调味品之一[1]。在酱油的酿造过程中，从原材料到最终的酱油成品必须经过一定的加工工序，不同的发酵工艺有着不同的特点，酿造出来的酱油也会呈现出不同的味道和风味。本文依据酱油发酵工艺、不同原料添加等，分别介绍了酿造酱油的酸、甜、苦、鲜、咸等呈味物质研究方法，并系统地阐述了呈味物质及其主要的来源。

1 酿造酱油的分类与特点

1.1 发酵工艺和方式

根据国标GB/T 18186—2000《酿造酱油》[2]，中国国内传统酿制酱油工艺大致分为高盐稀态发酵工艺与低盐固态发酵工艺。实际上，还有一些企业在生产过程中采用固态和稀态混合发酵的方式进行生产。不同的工艺其风味和呈味也会呈现出一定的差异，比如低盐固态发酵时间过长，且风味不如高盐稀态工艺，但是其具有生产成本低、周期短等特点，两者总体过程步骤和加工基本原理是一致的，但是在发酵温度、时间和盐浓度等方面存在一定的差异。酱油发酵后微生物系统能够在不同盐浓度、温度范围以及蛋白水解酶和淀粉酶的作用下，将蛋白质、淀粉等水解为多种肽、氨基酸和小分子糖类等，以及在此过程中产生的其他风味物质和呈味物质[3－4]。

1.1.1 低盐固态发酵工艺

低盐固态发酵意味着其所要求添加的食盐浓度较低，盐用量在10%～12%，发酵温度在42 ℃左右，发酵时间20～30 d，水和盐也需保持较低水平，在这样可以相对增加发酵反应物的浓度，使其迅速成熟。目前此工艺生产的酱油色度往往较低，口味偏单一，并且酱油大多表现出一种较浓重的干焦味；故在实际的发酵生产过程中，需要适量添加天然糖类物质来增加风味，或通过适量增加淋洒次数、降低发酵温度范围或延长发酵生产周期等方法，有效改善酱油的风味[5]。

1.1.2 高盐稀态发酵工艺

高盐稀态发酵是在酱油制作的过程中加入大量高浓度盐水，形成半固态或者流状酱醪的发酵方式，盐水浓度为18%～22%，高浓度盐可以有效防止发酵过程中由杂菌和病原体造成的酱醪腐败变质问题；在盐水的发酵过程中，添加了大量的乳酸菌和耐盐的酵母，有效溶解基质，以保证其中的养分含量和风味物质，并达到使酱油风味醇厚、味道鲜美的目的，其主要原因是乳酸菌与酵母的发酵产生丰富的次生代谢产物。总的来说，高盐稀态酱油的优点是品质高、香味浓、口感好，但此工艺的缺点是所需生长周期长、工艺复杂、成本较高。

1.1.3 混合发酵工艺

目前，国内酱油生产公司部分采取单一米曲霉菌种的低盐固态发酵工艺，风味品质较为一般。为了提高产品的质量和风味，采用复合菌剂的方式，可以使多种微生物、多酶系协同作用，或者采用混合发酵工艺，先低盐固态发酵、后高盐稀态发酵相结合的方式发酵，可以使风味物质含量增加，大大改善酱油风味。王亚威等[6]通过研究发现，为了提高原料利用率，改善酱油味道，利用黑曲霉、米曲霉以不同比例接种，将混合菌种制曲技术应用于酱油发酵中，可以得到互补型多核菌体共生的酶系；结果表明，最佳酱油发酵生产的工艺标准是米曲霉和黑曲霉接种率配比为17∶3，这样将会使发酵酱油成品中氨基酸态氮生成率相比于单独使用米曲霉菌种增加大约13.46%。

1.1.4 不同工艺的理化指标

田子薇[7]测定了低盐固态发酵工艺与高盐稀态发酵工艺（固稀发酵法）产品的各项理化指标，两种工艺都是以豆粕麸皮为原料进行发酵。耿娜[8]提出混合工艺，该研究以高盐稀态发酵工艺为基础，采用对理化指标与质量指标对比的方法综合考虑，其整体最优的方案是采用米曲霉和黑曲霉按3∶1的配比混合，通过添加酵母等方法，可大大改善酱油的风味。3种不同工艺的产品理化指标对比见表1。

由表1可知，混合工艺酱油中氨基酸态氮、全氮含量高于高盐稀态（固稀发酵法）和低盐固态工艺产品，说明混合工艺更有利于蛋白质的分解和利用，味道上鲜度更大。在还原糖含量上，混合工艺的更高，说明此工艺的产品滋味较甜。

1.2 酱油产品的分类

1.2.1 日本酱油分类

日本酱油起源于中国，但又在中国酱油的基础上进一步发展，口感、风味和质量相对较高，所以作为国外酱油具有一定的代表性，在国际市场上具有较强的竞争力和影响力[9]。日本相关标准表明[10]，根据酱油质量、生产原料、酿造工艺，可分为浓口酱油、淡口酱油、本酿酱油和混合酱油等。

1.2.2 中国酱油分类

中国酱油按照产品蛋白质中含有的游离氨基酸态氮含量等作为理化质量分类与判定的标准，可大致分为特级、一级、二级、三级酱油标准共4个等级；根据市场产品的定位目标和主要特点，以及产品的一些功能属性进行分类，可分为儿童酱油、凉拌酱油、火锅酱油、鲜味酱油、低盐酱油等。

1.2.3 中国、日本酱油理化指标对比

赵佳豪等[11]采用氨基酸分析仪等分析中、日两国酱油各项理化指标，中、日酱油常规理化指标见表2。

由表2可知，中国酱油氨基酸态氮含量明显超过了日本酱油（P<0.05），而在盐浓度、pH、总酸含量、全氮含量和还原糖含量方面，两国酱油没有明显差别。

2 酱油中呈味物质检测方法研究

2.1 HPLC

高效液相色谱法（HPLC）是当前应用较为广泛的一种分析方法[12]。陈杰等[13]利用HPLC等方法提取了酱油中丰富的活性氨基酸类和多种有机酸类以及其他风味物质，通过分析与研究发现谷氨酸类对提升酱油滋味活度值（TAV）的贡献最大，显著高于其他鲜味氨基酸，其次是丙氨酸、缬氨酸与赖氨酸等；酱油滋味活度值（TAV）的贡献系数较低的主要是柠檬酸，贡献系数最大的有机酸主要是丁二酸。

2.2 电子舌技术

电子舌（electronic tongue）又称为味觉传感器系统或人工味觉系统等，李露芳等[14]使用电子舌等技术，可以快速鉴别各种不同品牌的酱油的滋味。实验数据还表明，电子舌的响应信号可以帮助我们直接区分不同种类的酱油，并且可以分析和检测不同酱油产品中各种呈味组分含量的相对变化，包括苦味和甜味氨基酸、总酸、总糖等。

2.3 UPLC-MS/MS

超高效液相色谱-串联质谱法在风味物质和小分子检测中更加精确。杨晓璇[15]采用 UPLC-MS/MS 对酱油中的非挥发性组分进行分析检测，检测出的物质主要有氨基酸及其衍生物等。汪卓等[16]采用UPLC-MS/MS等方法对几种不同pH值发酵酱油的酸性成分进行了分离、鉴定检测和呈味特性分析，结果表明，自然pH值发酵酱油中含有12种呈味肽，鉴定分析出可调控pH值发酵的酱油中含有14种呈味肽，其中8种为共有的呈味肽。

2.4 GC-MS

气相色谱-质谱联用分析法（GC-MS）适用于检测酱油中的糖、糖醇、有机酸等初级代谢物和风味物质，此方法的应用可以在酱油中检测并鉴定出糖类和糖类化合物14～23种[17]。邓岳等[18]采用GC-MS法对多种传统工艺酱油挥发性风味成分含量指标进行了定量、定性分析，系统分析了中国传统调味品制作的工艺特点，以及各种酱油特有的风味成分，检测并鉴定出了各种醇类、酯类、醛类、酸类、酮类、吡嗪类、呋喃类、含硫化合物、酚类等。

2.5 氨基酸分析仪

氨基酸分析仪通常能检测出酱油中的15～18种氨基酸及7～10种糖类物质[19－20]。冯志强等[21]对酱油中含有的各种氨基酸组分进行了检测，发现酿造和配制酱油产品中均含有丰富的氨基酸，但是在丝氨酸、脯氨酸、天冬氨酸、甘氨酸等含量上差异显著，还发现只有配制酱油可能含羟脯氨酸。范霞等[22]利用全自动氨基酸分析仪可定量分析酿造酱油中是否已加入了谷氨酸钠等。

3 酿造酱油的呈味特征分析

呈味物质一般是指摄入口腔的物质中所含有的使感觉器官产生感觉印象的物质，主要包括鲜、酸、甜、苦和咸5种基本的味觉。品尝者往往依靠主观味觉经验来区分各类食物中含有的各类调味活性物质，一般来说，大多数酱油滋味以咸、鲜味为主，兼具甜、酸、苦味五味而成，这是因为酱油在制作时加入了食盐，并且发酵过程中有一些成分（如蛋白质、淀粉等）会在微生物及其酶系的作用下，形成各种复杂小分子化合物和多种代谢转化产物组成的呈味物质[23]。其中，酱油咸味的主要来源是食盐，而鲜味、甜味、苦味主要来源于酱油酿造过程中产生的各种氨基酸，其具体呈味特性见表3[19]。

3.1 酸味呈味特征

酸味一般是由酸敏感离子而引起的，肽类中的氨基酸残基会被电离出H+，当达到一定量后，便会与味觉细胞互相作用，呈现出酸味[24]。一般认为磷脂类是产生酸味物质主要的受体通道，肽类的分子结构特性可能会显著影响酸味，其所电离出的离子中H+为定味基，阴离子 A－为助味基[25]。酱油是一种微带酸味的调味品，酱油滋味中酸味的主要贡献者是有机酸类，包括可挥发性酸類和非挥发性的乳酸、琥珀酸、酒石酸和柠檬酸等，有机酸通常能够非常直接有效地调和酱油本身独特的味道，乳酸则通常可以直接有效地赋予酱油一种圆润和绵长的口感，并减轻酱油的咸味。Kong等[26]经研究分析发现，焦谷氨酸和乳酸能更好地调节酱油味感。Lee等[27]研究发现，酱油的酸度取决于挥发性有机酸和其他固形物组成的比例，当其中总酸含量比例过高时酸味太明显，但是当总酸含量比例过低时酸味不明显。

3.2 甜味呈味特征

由蔗糖、果糖、葡萄糖和某些特殊糖类而引起的独特味觉反应被称为甜味，主要受味觉受体GPCRs、TIR2和TIR3的调节。优质的酱油具有明显的鲜甜口感，一般来自于淀粉类物质分解的糖类、呈甜味的氨基酸和肽类物质。甜味物质主要包括通过还原酶水解淀粉类原料时形成的各种甜味的小、中分子糖类蛋白，包括果糖、阿拉伯糖、木糖、葡萄糖、麦芽糖等，均是酿造酱油主要天然甜味来源，对应的还原糖含量越高，其甜味感觉越明顯。同时大豆蛋白在发酵过程中会分解形成呈甜味的氨基酸，如丙氨酸、甘氨酸、苏氨酸等，某些小分子甜味肽类对酿造酱油产品的甜味也呈现出促进效果[23]。

3.3 苦味呈味特征

苦味通常不被人们所接受，由于酱油含有部分形成苦味的氨基酸、蛋白质、食盐、镁离子、异黄酮、酚类物质等，在酱油制作过程中也会出现一小部分苦味成分。肽中的疏水性氨基酸（如Arg、Ile、Leu、Pro和Phe等）是造成多肽苦味的重要原因之一，一般认为当疏水性氨基酸位于多肽链末端时，多肽可能会具有苦味，这是由于其疏水残基是苦味肽的结合位点[28]。当蛋白质氨基酸呈现强疏水性时，可以保持淡淡的苦味，如组氨酸、缬氨酸、精氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸等；除此之外，还有一些多酚、异黄酮化合物和部分肽类也呈苦味[29]。Kim等[30]记载了一项关于苦味不明显的原因，通过分析研究发现，酱油中的鲜味活性成分会影响人们的苦味感受，从而导致人们可忽略品尝酱油时感受到的苦味。

3.4 鲜味呈味特征

鲜味是酱油调味品中最重要的呈味物质，一般是在发酵过程中，蛋白质类物质在微生物作用下，分解产生的多种氨基酸类、肽类等成分综合呈现的味道。酱油鲜味与其他基本味的感知途径相似，直接刺激人口腔中味蕾上皮细胞，通过味觉神经系统把信息传递至大脑，然后进行对人脑综合神经系统感觉中枢的分析，最终形成味觉感受[31]。墨淑敏等[32]使用高效的阴离子交换色谱-电化学检测器分离方法进行分析，发现酱油样品中除游离谷氨酸外，脯氨酸、亮氨酸、丙氨酸、甘氨酸和酪氨酸对酱油鲜味也起到了作用。Shiga等[33]在酱油成品中发现了一种美拉德反应生成的N-（1-脱氧果糖-1-基）谷氨酸（Fru-Glu），其鲜味强度远高于在其相应浓度状态下形成的谷氨酸。此外，鲜味呈味物质如Fru-pGlu、Fru-Val、pGlu-Gln、pGlu-Val、Lac-pGlu、Lac-Leu等氨基酸类衍生物，是今后酱油风味研究的新方向。

3.5 咸味呈味特征

咸味主要是由阳离子引起的，是阳离子与味觉受体接触后而呈现的味道，呈咸味肽的味觉受体主要是脂类物质，咸味感知与氨基解离程度和对应的阴、阳离子有关[34]。酱油咸味主要来源于酱油酿造过程中高浓度食盐中的氯离子、镁离子等。但是酱油中含有丰富的氨基酸、有机酸以及糖、微量元素等物质，使得酱油原有的咸味口感变得不那么突出，并显得很温和。

4 酱油中呈味物质来源分析

4.1 鲜味物质来源

鲜味物质主要来源于一些优质氨基酸，包括天冬氨酸、谷氨酸和核苷酸等，给酱油带来了独有的鲜味特色。酱油中含有的极少量的鲜味肽能够显著增强其鲜味值，其肽链分子结构中还含有微量的天冬氨酸、谷氨酸等，也可以显著提高酱油及菜肴的鲜度和滋味，例如总量高达770 mg/L的焦谷氨酰二肽。酱油发酵过程中，在多种微生物和酶的综合作用下，同样会产生鲜味物质，如鸟苷酸（GMP）、肌苷酸（IMP）等。目前酱油生产过程中，会添加谷氨酸钠（MSG）、呈味核苷酸（IMP+GMP，一般称为I+G）等，呈现出更加明显的鲜味[35]。MSG通常和呈味核苷酸I+G等混合使用，可以将鲜味提高几倍甚至10倍。

4.2 咸味物质来源

酱油的咸味主要来源于其酿造加工过程中加入的食用盐，食盐是酱油酿造过程中重要的原料之一，不但可以改善酱油的口感，提高酱油的品质，还能有效抑制杂菌的生长。虽然酱油中的氨基酸、有机酸、糖类物质等能有效地调节酱油自身的咸味[36] ，但是过量摄入食盐会影响健康，因此，必须严格控制食盐用量。如何在保证酱油品质、安全的情况下有效降低食盐用量将是未来的研究热点。

4.3 甜味物质来源

酱油的甜味物质主要来源于以下几个方面[37]：酱油原料分子中对淀粉、葡萄糖类等多种大分子糖类原料发生的淀粉水解化作用，生成麦芽糖、葡萄糖、木糖等，呈现出强烈的甜味；蛋白质原料经分解后形成的一些甜味氨基酸，包括丝氨酸、苏氨酸、甘氨酸、丙氨酸等；甘油类也带有一点儿甜味，因为酱油发酵的过程中，由大豆等油脂物质中的脂肪酶水解产生脂肪酸和甘油；最后，酱油成品处理过程中，为了保证更丰富而鲜甜的口感，会添加一些蔗糖或甜味剂，直接提高了甜度。

4.4 酸味物质来源

酱油酸味物质中的有机酸来源于微生物发酵过程中产生的酸性代谢有机产物，如乳酸、乙酸、柠檬酸、酒石酸等，以及通过氧化酶进行氧化降解作用生成的酸性化合物。适当的酸味可使酱油拥有柔和、绵长的滋味。当总酸浓度小于或约小于1.0 g/dL时，酱油酸味不突出，总酸浓度大于2.0 g/dL时，会呈现出较大的酸味，直接影响了酱油品质[38]。

4.5 苦味物质来源

酱油苦味物质主要来源于有苦味肽类功能的氨基酸，包括酪氨酸、亮氨酸、甲硫氨酸、精氨酸等，含疏水性物质的苦味氨基酸单体或与其残基结合而组成蛋白质的苦味多肽，酱油发酵过程中通过美拉德反应产生的不易分解的含硫化合物，以及大豆异黄酮和酚类物质等。另外，食盐中微量的氯化镁、硫酸钠等也是苦味物质的来源之一。酱油本身的苦味一般比较寡淡，而轻微的苦味可以带来口感上的层次感和醇厚感。但是如果苦味过于明显，将降低酱油的口感和品质[39]。因此，在酱油酿造过程中要尽可能消除苦味物质。

5 总结与展望

国内外对酱油呈味物质的研究结果表明，通过现代仪器对酱油进行相应的检测分析，已经对酱油呈味组分有了一些深入的了解与认识，可以将其分为鲜味、酸味、甜味、苦味、咸味，而其来源主要是酿造过程中形成的一些氨基酸、肽类等代谢产物，以及原料或添加物本身的呈味物质。

展望未来，如何提升酱油的呈味品质，首先在选料、配料比例方面要做到严谨细致，选择合适的米曲霉菌种进行多菌种结合发酵，降低食盐的使用量，延长发酵时间，综合协调、科学配制以改善发酵酱油的风味。本文对近年来国内外相关研究进行了梳理与总结，以期为提升我国酱油产品质量提供新的思路。

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