酱油的风味物质1

葛金鑫1，2，李永凯2，曾斌2*

（1.江西科技师范大学药学院，江西南昌330013；2.江西科技师范大学生命科学学院，江西南昌330013）

酱油是起源于我国的传统调味品，它是中国以及亚洲其他国家如日本、韩国、泰国乃至世界上比较重要的调味品之一[1]，与其他豆类调味品一样，酱油的主要原料为蛋白质（如大豆、脱脂大豆等），与其他不同的地方则在于酱油酿造还要加入淀粉质辅料（如小麦、麸皮等）。在酱油的酿造过程中，复合微生物会在生命活动中产生的各种酶类，而原辅料中各种有机物经由这些酶类催化、水解、发酵等一系列反应后生成各种小分子物质，这些小分子物质之间再经过复杂的相互反应、多级转化以及微生物的自溶等作用进而形成液体状调味品酱油[2-3]。由于酱油的风味主要来源于其中微生物和复合生物酶的协同作用所产生的可溶性小分子物质，所以酱油生产过程中从原料到生产工艺每一步的不同，都会导致酱油风味和香气的改变[4]。

酱油因其风味的独特而愈加受欢迎的体现，不仅仅在于酱油种类的增加，更凸显在其消费市场从东南亚国家扩张到西方欧美国家，并逐渐在世界各地广泛使用[5]。酱油人均产量已超过台湾地区，预计未来增速维持低位。由于国内缺乏酱油行业销量数据，我们借助产量反映行业趋势。数据显示，我国酱油产量从04年的169万t迅速增长到11年的662万t，呈现出放量式的高速增长。但从2012年开始，随着酱油的人均产量超过5 L，产量同比增速下滑，酱油行业逐渐告别粗放增长的时代。2016年大陆酱油人均产量达7.2L/人，高于台湾地区。人均产量趋于饱和，但受益餐饮行业的略微复苏，未来产量增速将维持在低位[6]。但目前，对酱油进行深入研究的地区主要集中于日本、韩国和台湾等地区。特别是日本，经过对中国酱油技术的系统理论研究，再结合现代科技，总结出了酱油生产的关键工艺即低温、高盐、长周期、动态稀醪发酵、加压过滤工艺，使得日本酱油全球市场上的份额处于领先地位[7]。为使得中国酱油在国际市场上的份额以及经济效益的提高，必须对酱油的风味和生产工艺进行深入的研究，不断改善提高酱油的品质和风味[8]。国内对酱油风味物质的研究主要研究了原料或原料配比、原料特殊处理、菌种改造（如诱变的米曲霉、酱油曲霉、酵母菌和乳酸菌等）、添加物（酵母抽提物等）、酱油中的总氮、氨基酸态氮和有机酸等对酱油感官风味的影响[9]。新加坡的BULL S M[10]研究了大曲质量对酱油风味物质的影响；CHOU C C[11]等研究了经过挤压处理的原料对酱油风味的影响；WANAKCHAHORNKRA P等[12]研究了真空同时蒸气一溶剂萃取、直接溶剂萃取和顶空萃取三种萃取方法对泰式酱油风味成分分析结果的异同；LEE S M等[13]将酸水解酱油和发酵酱油的风味成分进行比较研究。本综述从国内外对酱油风味物质的研究进行综合分析阐述了酱油的呈味物质及风味物质，探讨了这些呈味物质的来源，并对这些香味物质的鉴定检测及它们所产生的生理活性。旨在深入了解酱油酿造的生化反应过程和工艺机理，对于改善酱油的风味和提高酱油品质具有重要的意义。

1 酱油的呈味物质

味觉是指食物在人的口腔内对味觉器官化学感受系统的刺激并产生的一种感觉，是人民在品尝食品的过程中产生的一种味感、嗅感和三叉神经感的复合感觉，最基本的味觉有鲜、酸、甜、苦、咸五种。人依靠味觉对食物中所含的呈味物质进行辨别，也因此食品中的呈味物质也被分为也就被分为鲜、酸、甜、苦、咸五种。酱油的口感为咸而鲜，稍甜味而醇厚，略带苦味，酱油中有着复杂多样的呈味物质，主要是原料中的蛋白质、淀粉、脂肪等成分经过微生物发酵后生成的各种小分子化合物和微生物自身产生的代谢产物，这些组分在微生物发酵过程中相互作用并发生复杂的化学反应后生成各类滋味物质[14]。

1.1 鲜味

酱油之所以能够得到越来越多人的喜爱，这与酱油鲜味之间的关系密不可分，鲜味是酱油中最主要的风味，它主要是由原辅料中蛋白质被分解所产生的氨基酸及多肽呈现，酱油的鲜味和营养价值取决于氨基酸态氮的含量高低，一般来说氨基酸态氮越高，酱油的等级就越高，也就是说品质越好[15]。更因为鲜味是酱油中最突出的味道，所以酱油中各种氨基酸的含量直接影响酱油的风味，也使得总氨基酸态氮成为了判断一种酱油品质好坏的标志性物质。氨基酸是由酱油酿造过程中原料经高温后蛋白质变性，分子结构发生改变，再经微生物分泌的蛋白酶作用后被降解所得到[16]。目前，分析酱油中氨基酸的最主要的方法有柱前衍生高效液相色谱法、毛细管电泳法等，但是这些方法都面临着样品衍生化操作所带来的由于衍生化试剂或操作所带来的问题。墨淑敏等[17]利用高效阴离子交换色谱-积分脉冲安培法，该方法只需通过使用一定浓度的氢氧化钠（NaOH）和醋酸钠（NaAc）作淋洗液，梯度淋洗便可将酱油中常见的18种氨基酸实现分离并被检测，既避免了衍生化所带来的问题，同时也对酱油中所产生的氨基酸进行了分析，可以发现酱油中除了鲜味的主要贡献者谷氨酸外，丙氨酸、甘氨酸、脯氨酸、亮氨酸、酪氨酸等氨基酸的含量也很大，它们也会对酱油的鲜味产生重要的影响。

1.2 酸味

酱油中的酸味来自于有机酸类物质，其中最主要的是乙酸、乳酸、以及苹果酸等，且这部分的有机酸来源于三羧酸循环中醇、醛等物质的氧化。当前，测定有机酸的方法中最主要的为高效液相色谱法，该方法相较于其他方法不仅前处理简洁方便而且其试验结果精确性非常高，因此现已广泛用于检测酱油中机酸种类和含量[18]。根据SONG Y等[19]研究发现，在酱油发酵的过程中，有机酸类物质不断增加，总酸度也呈现增长趋势，而固形物的量则呈现先增长后保持不变的趋势，由此可以推断酱油的酸味主要取决于酱油的有机酸物质和其他固形物的比例，当总酸过低时，鲜味不突出；而总酸过高时，会使得酸味过于突出，使酱油的风味恶化。

1.3 甜味

通过酶水解淀粉原料形成的小分子糖类（葡萄糖、果糖、阿拉伯糖、木糖、麦芽糖等）是酱油的主要甜味来源，若还原糖含量越高，则甜味越显著，而蛋白质发酵后产生的甜味氨基酸如甘氨酸、丙氨酸、苏氨酸等及小分子甜味肽对酱油的甜味也呈现促进作用[20]。

1.4 苦味

通常在品尝酱油的时候，不会感受到苦味的存在，但实际上在酱油中确实含有苦味物质，但含量十分微少，但正是这微量的苦味增添了酱油滋味的厚重感以及连续感。酱油中的苦味物质来源有两个，一是来自酿造过程中所必须添加的食盐会带来氯化镁，硫酸镁及硫酸钠等一系列物质，这些物质会产生苦味。二是原料分解会得到的一些带有苦味的氨基酸如酪氨酸、色氨酸、亮氨酸、精氨酸、甲硫氨酸、谷氨酸-酪氨酸等以及含硫氨基酸残基的肽[20]。根据KIM Y等[21]将人类的苦味受体Htas2Rs、htas2r46的表达质粒克隆到peak10载体中进行实验，可以发现酱油中的鲜味活性成分会对人的苦味受体产生拮抗作用，因此也会使得酱油中的苦味不明显。

1.5 咸味

酱油的咸味主要来源于酿造过程中所添加的食盐，大多数的酱油中会添加18%左右的氯化钠（NaCl），适度的盐能增加人的食欲，除此以外，酱油中存在的大量氨基酸、有机酸以及糖、醇等物质，同样使得酱油的咸味不仅不突出，而且还很温和[22]。

2 酱油的风味物质

酱油在酿造过程中会产生一系列带有特殊香气的挥发性物质，这些香气物质在成品酱油中的含量极其微少，但种类繁多，且成香机理极为复杂，对于酱油的风味影响非常重要[23]。根据朱志鑫[24]等利用气相色谱-质谱法（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）分析方法对酱油中的挥发性香气成分进行的研究发现，酱油中的挥发性风味物质主要包含酮类、醇类、酯类、酚类、醛类和含硫化合物等，其中最为重要的两个成分分别是酚类中的4-乙基愈创木酚（4-ethylguaiacol，4-EG）和呋喃酮化合物中4-羟基-2（5）-乙基-5（2）-甲基-3（2H）-呋喃酮（4-hydroxy-2-methyl-5-ethyl-3-oxo-2H-furan，HEMF）[25]。酱油拥有较为复杂的成香物质来源，原因可归纳总结为以下四类：①是由原料成分产生；②是由曲霉产酶的分解代谢产物生成；③是由耐盐酵母、细菌的代谢产物生成；④是由非酶化学反应生成[26]。

2.1 酮类化合物

4-羟基-2（5）-乙基-5（2）-甲基-3（2H）-呋喃酮（HEMF）是一种较为特殊的成分，能使酱油具有焦糖香气，它是一种能够呈现出独特的酱油香气的实体物质[27]。同时它的抗癌作用显著，具有明显的抑制肿瘤效果，因此是酱油中重要的天然活性物质[28]。4-羟基-2,5-二甲基-3（2H）-呋喃酮（4-hydroxy-2，5-dimethyl-3（2h）-furanone，HDMF）和5-甲基-2-糠醛（5-Methyl-2-Furfural，HMF）是HEMF的两个同族化合物，这两者的抗癌活性与HEMF大致相同，除此以外，这两种物质也拥有独特香气，HDMF具有成熟萝卜香气，而HMF的味道与炒栗子焦糖相类似[29]。

2.2 醇类化合物

酱油中醇类物质主要是由糖以及氨基酸在耐盐酵母发酵代谢产生的，其中含量比较多的几种醇类为1-辛烯-3-醇、苯乙醇、5-甲基-2-（1-甲基乙基）环己醇和乙醇。醇类物质为酱油带来了醇和的酒香气味和一种类似于玫瑰的香气，更重要的是，醇类物质还属于酱油中成酯的基本物质[30]。

2.3 酯类化合物

酯类化合物是酱油中最丰富且最复杂的成分，大多数的酯是由醇类物质和蛋白质水解生成的有机酸经过酯化酶的酯化作用所生成，其中以乳酸乙酯、乙酸乙酯为代表，具有香味清、散逸速度快、距离远、易感觉到等特点，能够有效缓和酱油中的咸味，并同时能使酱油的风味变得更为醇厚[1]。油酸乙酯、亚油酸乙酯、十六酸乙酯等物质都是豆类等在发酵过程中所产生的高级脂肪酸酯，具有明显果香味，能使酿造酱油的香气变得更加浓郁与协调[24]。除此以外，FENG Y等[31]研究表明，在酱油曲发酵过程中产生的而甘酯，单酰甘油和游离脂肪酸等物质也是酱油风味和香味的典型前体，为酱油独特风味的形成提供了物质基础。

2.4 酚类化合物

酱油中的酚类香气物质主要挥发性酚类，羟基酚类的主要是以麦麸皮，经制曲作用，再经特定酵母的发酵作用生成。它们的代表性成分是4-乙基愈创木酚（4-EG）和4-乙基苯酚。其香气是酱油中是主要香气成分之一，并且与丁香和烟熏的气味相类似。酚类化合物在酿造过程中作用显著，首先这类物质能够调节酱油中的咸味，其次在口感上会产生发酵酱油独有的滋味，因此增加了酱油的圆润与饱满的感觉[28]。

2.5 醛类化合物

酱油在酿造过程中能够产生醛类物质的途径主要有两种，一是对亮氨酸和异亮氨酸进行降解，二是微生物利用游离氨基酸的转氨和去羰基作用。2-甲基丁醛是醛类物质中含量最高的物质，其次分别是3-甲基丁醛、2-甲基丙醛，这三种物质为酱油贡献着麦芽香[32]。除了这三种物质以外，酱油还包括甲醛、乙醛、异戊醛与苯乙醛等醛类化合物，其中乙醛的气味较为辛辣，可以起到调和香气的作用。

2.6 含硫化合物

酱油发酵中存在一类非常重要的反应被称为美拉德反应，在这个反应中会产生一系列含N、S的棕褐色挥发性杂环化合物，例如类黑精等。这些杂环化合物的游离基由于其具有不易被水解以及大多数情况下不会进行自我降解的性质，因此这种物质能够稳定地存在并能够消除活性氧，提高过氧化物酶、过氧化氢酶等酶系的活性，以此发挥其抗氧化作用。这些含硫化合物在风味上的影响则主要体现在它们会使得酱油呈现苦涩的气味[29，33]。

3 提高和改善酱油风味的方法

3.1 选择适宜的原料、配比及原料处理方式

酱油在原料的选择上，既要保证蛋白质原料满足酿造需求又要使淀粉质辅料的充分，这要才有利于满足产生呈香物质的物料基础，由于麸皮中淀粉含量较少，戊糖含量较多，在发酵过程中戊糖不能被利用，经高温发酵后会使得产品发乌无光泽，所以增加少量的小麦或者在发酵过程中添加淀粉原料制成的糖化醪，以改善酱油口感其次，原料的处理方式也会对酱油的风味产生重要的影响，所以对于处理原料的设备、水分、温度、加热方式等方面进行改善，找到最适宜的方法[34]，有研究发现目前淀粉质原料处理效果较好的是将小麦焙烤后制曲或者直接参与发酵作用。

3.2 选择合适的曲霉菌种

酱油主要是由不同种类的曲霉来进行酿造的，其会对酱油的风味产生一定的影响，主要表现在以下两个方面：①是曲霉在代谢活动中产生的各种蛋白水解酶和谷氨酰胺酶将淀粉原料中的蛋白分解成谷氨酸及多种小分子氨基酸，形成各种味道物质，香味物质的前体物质。②是曲霉在发酵过程中发生的自溶作用，能够将曲霉体内的蛋白质、糖类、核酸等进行分解，从而产生相应的物质。正因如此，曲霉菌种的好坏直接关系着酱油风味的好坏，选择合适的菌种对改善酱油的风味极为重要。中国酱油生产主要使用米曲霉，在生长过程中可以得到丰富的蛋白酶系，其中较为典型的是沪酿3.042米曲霉，该菌株的优点较多，例如生长速度快、酶系较全、产孢子能力特强、分生孢子形状大等，且使用该菌株发酵的酱油香气较好，遗传性能更稳定，所以可以将其作为主要菌种来酿造中式酱油酿造[35]。

3.3 多菌种发酵

天然发酵所造成的酶活力较低，发酵周期长以及产品质量不稳定等弊端虽然已被纯种发酵克服，但同时它也导致了一系列由于酶系简单而带来的原料中各种成分不能很好地分解为有效成分的问题。因此采用多菌种发酵有利于底物更充分的分解以提高酱油的风味[36]。HARADA R等[37]研究了在酱油发酵过程中加入酵母菌以及乳酸菌对其成分的影响，发现在酿造过程中加入酵母菌后可产生乙醇，乙醇作为一种呈味物质，不仅自身存在酒香味，还可以氧化成醛、酸，更进一步还可以和酸形成酯；而加入乳酸菌后酱油中呈现马铃薯香味的甲基化产物明显增加。除了这两种酶以外，还可以加入淀粉酶、果胶酶等酶同样也可以起到改善酱油风味的作用[38]。

3.4 利用米曲霉的自溶现象

米曲霉菌丝体破碎自溶液中溶出大量的酶，多肽、氨基酸、糖类等营养物质和核酸等风味物质。米曲霉菌丝体在有机溶剂中以及好氧条件下的会产生抑制作用，但在高温、低pH的厌氧条件则有利于诱导米曲霉自溶。XU N等[39]在研究米曲霉自溶物种物质的组成时发现，当在35℃、pH7、无盐、无氧的条件下，自溶6 d最有利于米曲霉菌丝体自溶物溶出，其菌丝体中含有50%的蛋白质、16%的糖、11%的氨基酸、6%的核酸和6%的脂肪，且酱油中一系列挥发性的风味物质也因为米曲霉的自溶现象使得其含量有所增加。所以有效的利用米曲霉的自溶作用，可以更好地了解酱油中风味物质组分的形成机制，对提高酱油的风味有着重要的影响。

3.5 加强后熟处理

目前，大多数厂家是用纯种低盐固态发酵法酿造酱油，且该过程实在在高温下进行的，这样虽然能够加快酶促反应的速度使得发酵时间变短，但同时也使得大部分的酶系以及微生物不能够与底物充分作用，因此就抑制了各种微量成分如醇、酚、醛等物质的形成，使得酱油中的香气成分积累过少，并因此影响酱油的风味。因此，后熟有利于酱醅中各种酶系的充分作用，后熟处理是指在原料中的成分基本上充分分解后，在经过一系列长时间的化学反应让所酿造的调味品拥有更好的风味[40-41]。

3.6 浸出液的露晒

在酱油酿造过程中，酱醅一般要经历浸泡过程，这个过程的温度大概控制在80～90℃之间，但这样的就会使得大部分的酶以及各种微生物基本失活，所以就导致了浸淋液中酶与微生物无法起到应有的作用。但有研究发现高温的浸淋液经露晒以后，由于浸出液的水分活度降低，因此防止了细菌对其的污染，同时露晒过程中也可以使浸淋液中残存的酶系发挥作用，以此使酶的作用效果得到提升，产品的体态更为澄清，酱油风味得到改善[40，42-43]。

3.7 利用生物反应器

传统的酱油发酵过程中可能会面对酶活性不稳定、微生物渗透、生成物浓度过低等问题，生物反应器的原理是将与发酵相关微生物固定在固体或液体的载体上，来完成发酵这个过程。利用生物反应器来进行酱油发酵过程不仅可以很好的解决以上提到的问题，而且还具有高效率、高特异性等优点。陈酿酱油的生物反应器通常使用采用固定化微生物，固定化微生物的种类应该根据影响酱油后熟菌种来选择，这种方法相对比较简单[40]。

3.8 通过调配改善风味

虽然在酱油制备过程中，会产生许多风味物质，但这些物质的含量极其微量，为了改善风味，可以向其中加入适当的甜味剂和助鲜剂以及一些其他东西的香辛料。根据KIJIMA K等[44]向酱油中加入γ-谷氨酰转肽酶发现该物质可以催化γ-谷氨酰化合物的水解及其γ-谷氨酰基转移至氨基酸和多肽，以提高酱油的纤维。除此以外5'-鸟苷酸和5'-肌苷酸这两种物质也同样具有强烈助鲜作用。也就是说通过添加这些物质，不仅可以增加酱油的品种以满足更多人的需求，同时还能够进一步提升酱油的风味。

4 展望

越来越多的物质被发现与酱油的呈味以及风味有关，所以，对于酱油内与呈味以及风味有关物质更加深入的研究，它有助于提高中式酱油在国际市场上的地位。从酱油的呈味来看主要分为鲜、酸、甜、苦、咸，鲜味主要由氨基酸产生，最主要的鲜味贡献者是谷氨酸，此外酱油中丙氨酸、甘氨酸、脯氨酸、亮氨酸、酪氨酸的含量也很多；酸味则主要来源于酱油发酵过程中产生的有机酸类，其中主要表现酸味的是乳酸、乙酸以及苹果酸；甜味主要来源于一些小分子糖类物质例如葡萄糖、果糖、阿拉伯糖、木糖、麦芽糖等，这些糖类大部分都是由原料经淀粉酶酶解后产生的；酱油中所添加的食盐则会带来咸味和苦味。酱油的风味物质主要分为以下六类：酮类、醇类、酯类、酚类、醛类和含硫化合物。在酮类物质中主要的为HEMF，它不仅具有焦糖香气同时还具有较强的抗癌活性；醇类物质不仅能带来醇厚的酒香味，还是成酯的主要前体物质；酯类物质具有明显果香味，能使酿造酱油的香气变得更为浓郁与协调；酚类物质有一代表性物质，为4-EG，香气具有类似丁香和烟熏的香味；醛类物质具有调和香气的作用，其中2-甲基丁醛呈现麦芽香味，乙醛则呈现辛辣刺激之味；含硫化合物在生理活性方面具有较高的抗氧化活性，但是与此同时它也会带来令人不愉快的苦涩感。

综上所述，从选择适宜的原料和适当的原料配比、选择合适的曲霉菌种、多菌种发酵、利用米曲霉的自溶现象、加强后熟处理、浸出液的露晒、利用生物反应器、通过调配改善风味等几个方面着手对于进一步提高和改善酱油的呈味与风味至关重要，且有望对其他的发酵食品提高风味提供新视角。展望未来，对酱油风味和呈味物质及其机理更加深入的研究，会成为提高我国酱油品质的重要方向。