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传统豆酱微生物群落演替及风味物质变化的研究进展

2023-02-16邓威韩篷慧王美淇高子茵聂一博张先李范洙

中国调味品 2023年2期
关键词:豆酱酵母菌乳酸菌

邓威,韩篷慧,王美淇,高子茵,聂一博,张先,李范洙,*

(1.延边大学 融合学院,吉林 延吉 133002;2.延边大学 农学院,吉林 延吉 133002)

豆酱又称黄酱、大酱,是以大豆为原料,通过微生物发酵酿造的一种调味品,是东亚人民不可或缺的餐桌美食。通过发酵技术可以去除大豆的豆腥味,降解蛋白质、碳水化合物和脂肪等大分子化合物,提高营养素的利用程度,改善豆酱的风味、口感和质地[1-2]。根据制作工艺的不同,豆酱可以分为传统豆酱和工厂化生产豆酱两种。豆酱对健康有很多益处,如抗癌、抗糖尿病、预防肥胖和治疗便秘等[3],最近一项研究表明富含发酵食品的饮食有增强肠道菌群多样性以及减少炎症标志物的潜力[4],其品质和功能性越来越受到重视。

传统豆酱是一个复杂的微生物生态系统,微生物产生的胞外酶能够将蛋白质、糖类、脂肪等大分子物质分解为小分子代谢物,如多肽、氨基酸、糖苷和有机酸等,多种降解产物之间会发生复杂的化学反应,从而赋予其丰富的营养和独特的风味。豆酱风味的变化是各种微生物代谢产生的多种化合物相互作用的结果,不同的发酵体系可能含有相同的微生物群落,而相同的风味也可能由不同微生物代谢产生[5]。研究传统豆酱发酵过程中微生物群落的结构和功能,解析豆酱风味形成机理,探明微生物群落与风味物质之间的相关性,对改善传统豆酱风味,保证豆酱的标准化生产具有重要的意义。

1 传统豆酱的生产工艺

传统豆酱经过三个阶段发酵:第一阶段需要将大豆蒸熟捣碎、造型(长方体或椭圆体)、吊挂自然发酵而得到酱醅,叫作固态发酵;第二阶段是将酱醅掰碎加入一定比例盐水浸泡进行液态发酵;第三阶段是将酱卤分离后,将酱渣调节盐度和水分进行后发酵的过程,最终得到很浓稠的干态酱。而工厂化生产豆酱经过两个阶段发酵:第一阶段是将种菌接种到蒸熟的大豆中发酵而得酱曲,也叫固态发酵;第二阶段是将酱曲加入到一定浓度的盐水中浸泡、打碎后经过一段时间的发酵得到豆酱,这个阶段属于液态发酵。可见传统豆酱和工厂化生产豆酱的制作工艺和发酵方式有一些不同。

传统豆酱的生产需要制作酱醅进行固态发酵,在发酵过程中酱醅外部的低水分活度环境更有利于霉菌的生长繁殖,而内部的水分活度较高,利于酵母菌和部分细菌如乳酸菌的生长。液态发酵阶段需要刷掉发酵成熟的酱醅表面的霉菌,加入盐水制成酱醪发酵。酱醪中能够在较高盐浓度[6]下生长的部分细菌和酵母菌成为了优势菌群[7]。传统豆酱的工艺属于开放式发酵,其微生物群落结构受制于环境因素,发酵时间较长,一般需要半年的时间才能发酵成熟,多种微生物参与发酵使其风味浓厚,具有独特的豆酱风味。王葳[8]通过气相色谱-质谱法和静态顶空-气相色谱法研究了传统豆酱和工厂化豆酱中的挥发性风味成分,发现传统豆酱的滋味更加鲜美,发酵程度也更高。还有研究发现传统豆酱的风味物质和果味酯含量较多[9],口感较好,但是更容易受到黄曲霉毒素的污染[10]。

工厂化豆酱在固态发酵阶段需要人工接种发酵微生物,大多采用曲霉属真菌纯种发酵制曲[11]。虽然人工接种制曲能减少杂菌的污染,保证豆酱的安全性和质量稳定,但是微生物群落组成上比较单一,从而导致其风味比较单调,远远不及传统豆酱。

2 传统豆酱微生物多样性及影响因素

2.1 传统豆酱中微生物的多样性

传统豆酱是固态发酵的酱醅转化成酱醪,进一步经过液态发酵而得到的,其中微生物种类繁多,主要来自酱醅自然发酵时所附着的自然界微生物,包括真菌中的霉菌和酵母菌、细菌中的芽孢杆菌和乳酸菌等。其中霉菌主要有青霉属(Penicillium)、曲霉属(Aspergillus)、根霉属(Rhizopus)、毛霉属(Mucor)和地霉属(Geotrichum)。酵母菌主要有耐高渗透压的结合酵母属(Zygosaccharomyces)。芽孢杆菌主要有梭状芽孢杆菌(Clostridium)、解淀粉芽孢杆菌(Bacillusamyloliquefaciens)和枯草芽孢杆菌(B.subtilis)。乳酸菌主要有明串珠菌属(Leuconostoc)、乳杆菌属(Lactobacillus)、魏斯氏菌属(Weissella)和四联球菌属(Tetragenococcus),其他研究发现的优势菌种还有肠杆菌属(Enterobacter)、葡萄球菌属(Staphylococcus)等[12-14]。特殊的发酵体系、多变的发酵环境、独特的发酵工艺导致传统豆酱微生物复杂多样,主要的种属信息见表1。

表1 传统豆酱中的优势菌群 Table 1 The dominant flora in traditional soybean paste

目前人们广泛认为霉菌、酵母菌、芽孢杆菌属和乳酸菌是传统豆酱发酵的共同关键作用者。Sun等[16]研究了辽宁省19份传统豆酱的微生物多样性,发现优势细菌有芽孢杆菌属、明串珠菌属和葡萄球菌属,这几种细菌是发酵食品中常见的微生物[17-18],青霉属、毛霉属和德巴利酵母属(Debaryomyces)为传统豆酱的优势真菌属。葛菁萍等[19]还发现米曲霉(A.oryzae)、伞枝犁头霉(Absidiacorymbifera)和一种不可培养的真菌是传统豆酱中一直占优势的微生物。安飞宇等[20]利用NGS技术研究发现优势细菌为乳杆菌属和四联球菌属,异常威克汉姆酵母菌(Wickerhamomycesanomalus)也是优势真菌,肠球菌属(Enterococcus)、假单胞菌属(Pseudomonas)、魏斯氏菌属和不动杆菌属(Acinetobacter)也存在于酱醅和传统豆酱中,并随着发酵的进行发生动态变化。不同的发酵体系导致酱醅和酱醪中的优势菌属存在差别,沈弘洋等[21]使用Illumina MiSeq方法对细菌和真菌基因序列分析发现,在细菌的群落结构上,酱醅中优势菌属主要为芽孢杆菌属,盐水发酵阶段四联球菌属为主要优势细菌属。在真菌的群落结构上,发酵1 d时毛霉属为主要优势菌属,从酱醅发酵的中间节点第30天开始,曲霉属为主要优势菌属。

2.2 影响传统豆酱微生物演替的因素

传统豆酱是一个多菌混合发酵体系,其品质取决于发酵过程中微生物的演替及优势微生物的种类和数量,而其微生物群落结构又受到盐的浓度和种类、大豆品种和环境等诸多因素的影响。想要加快传统豆酱发酵效率,改善豆酱品质,必须控制影响因素,优化发酵工艺,促进关键功能微生物的作用。

盐的浓度和微生物相互作用共同驱动了传统豆酱微生物群落的动态变化[22]。Chun等[23]研究发现低盐浓度(9%和12%)发酵的豆酱在发酵初期有较高的微生物活性,15%和18%盐浓度发酵的豆酱微生物丰度显著低于低盐豆酱,乳酸菌受盐浓度的影响较大,在低盐豆酱中乳酸菌的生长繁殖较快。但是过低的盐浓度会导致致病菌的产生,从而影响豆酱的安全性[24]。盐的种类也会影响豆酱的微生物数量,还会对其优势微生物群落产生影响。Shim等[25]研究发现日晒盐和竹盐发酵的豆酱相比精盐发酵的豆酱含有更多的杆菌数,但是酵母菌数却较少,加入精盐发酵的豆酱中汉逊德巴利酵母(Debaryomyceshansenii)占优势,而在日晒盐和竹盐发酵的豆酱中季也蒙假丝酵母(Candidaguilliermondii)和毕赤酵母(Pichiasorbitophila)占优势。

大豆是豆酱的主要原材料,不同品种的大豆营养成分比例各不相同,不同的微生物生长基质会影响微生物的演替,从而给传统豆酱的品质带来影响。已有研究发现大豆的蛋白质含量与豆酱的蛋白质含量呈极显著正相关,大豆的蛋白质含量越高,豆酱的鲜味越明显[26]。以蛋白质含量较高的黑豆为原料制作豆酱,共鉴定出91种风味化合物,而相同工艺生产的黄豆酱中只鉴定出了80种风味化合物,黑豆酱中的游离氨基酸含量也高于黄豆酱[27]。辅料的种类和添加量也对豆酱微生物群落有不同程度的影响,Mannaa等[28]研究了添加薄荷、藿香和香菜为辅料发酵的豆酱中微生物群落的组成,发现添加了薄荷发酵的豆酱中四联球菌丰度相对较高,在添加了薄荷和藿香发酵的豆酱中,有害微生物的丰度显著降低,例如鞘氨醇杆菌属和泛菌属(Pantoea)等微生物,3种辅料的加入均会导致豆酱微生物组成发生显著变化。

环境因素对豆酱发酵的影响也是不可忽视的,温度、湿度、土壤和地域的变化都会直接影响微生物的生长。为了保证传统豆酱良好的发酵环境,在东北的大部分农村地区,常在冬至或者翌年正月开始制曲发酵,而农历三月三日以及之后的1个月内,气温逐渐回升时制作酱醪,自然发酵60 d左右成熟。发酵温度对传统豆酱中的微生物活性有较大影响,适宜的发酵温度能加快微生物的生长代谢活动。Hyeon等[29]研究了4,25,55 ℃下米曲霉和枯草芽孢杆菌发酵豆酱的代谢产物,发现在55 ℃时米曲霉和枯草芽孢杆菌的代谢变化最明显,米曲霉发酵提高了大多数有机酸、γ-氨基丁酸和谷氨酰胺的含量,这归因于适宜的温度促进了碳水化合物代谢和谷氨酸的合成,枯草芽孢杆菌发酵增加了大多数氨基酸和异黄酮的水平,说明适宜的温度条件提高了蛋白酶和β-葡萄糖苷酶的活性。发酵温度还会影响豆酱微生物的种类。Hong等[30]对酱醅中的结合菌群多样性进行了研究,发现低温发酵酱醅中的结合菌主要为卷枝毛霉(M.circinelloides)和总状毛霉(M.racemosus),而高温发酵酱醅中主要是总状横梗霉(Lichtheimiaramosa)和根毛霉属(Rhizomucor)。温度的变化也会影响豆酱微生物群落的结构变化,Ding等[31]研究了密闭40 ℃恒温发酵豆酱的微生物多样性,与常温自然发酵豆酱相比,恒温发酵豆酱降低了真菌群落的丰富度和多样性,显著影响了真菌群落的演替。土壤环境也会对传统豆酱微生物群落结构产生一定影响,研究表明,土壤环境扩散到豆酱中的细菌主要为考克氏菌属(Kocuria),但是随着发酵的进行,豆酱的微生物群落结构趋于相对稳定,同时土壤环境与豆酱接触的机会减少,从而使这种影响逐渐减弱,并维持在一定水平。

3 传统豆酱的风味物质研究

传统豆酱的风味物质包括挥发性风味物质和非挥发性风味物质,其挥发性风味物质主要是由原料中米曲霉酶系及耐盐酵母菌、耐盐乳酸菌等微生物的发酵作用和化学反应生成的[32],主要包括酯类、醇类、醛酮类、酚类、有机酸类和含硫化合物等。非挥发性风味物质主要包括氨基酸、多肽、非挥发性有机酸、游离糖、大豆异黄酮和大豆皂苷等。传统豆酱中的主要风味物质见表2。

表2 传统豆酱的主要风味成分Table 2 Main flavor components of traditional soybean paste

续 表

续 表

3.1 豆酱风味的研究方法

近年来,国内外对豆酱的风味物质分析取得了一定的进展,其中气相色谱-质谱联用(gas chromatography-mass spectrometry, GC-MS)技术是豆酱风味化学研究中常用的检测分析手段,也是代谢组学分析中使用最广泛的方法之一。质谱技术在对未知化合物的鉴别方面有着不可比拟的优势,拥有较好的专属性和较低的检测限,同时分离能力较强。除了GC-MS技术之外,液相色谱-质谱联用(liquid chromatography-mass spectrometry,LC-MS)、气相色谱-嗅闻法(gas chromatography-olfactometry,GC-O)、香气提取物稀释分析法(aroma extract dilution analysis,AEDA)等也广泛用于豆酱风味的解析,GC-MS主要适用于初级代谢产物的分析,LC-MS多用于次级代谢产物的分离检测,不同的光谱平台联用可以检测更广泛的豆酱代谢产物。GC-MS和GC-O联用可用于检测和鉴定挥发性香气活性化合物,结合AEDA可以分析候选风味物质的阈值。感官评价是通过视觉、嗅觉、味觉和听觉来感知食品及其他物质的特征性质的一种科学检验方法,人工进行感官评价存在重复性偏差、主观因素影响等弊端,现阶段一般借助电子鼻和电子舌辅助进行感官评价。目前,宏基因组学、转录组学、代谢组学等组学技术在豆酱研究中应用广泛,但是单独的分析检测方法无法全面解析复杂的豆酱风味体系,想要构建完整的豆酱风味代谢图谱,必须借助多技术、多组学联用的研究方法。

3.2 挥发性风味物质

3.2.1 酯类

酯类物质是传统豆酱香气的主体成分,大部分酯类的香气阈值低,对风味的作用很大。酯类物质可以赋予豆酱独特的花香和果香味,提高其香气的复杂程度。酯类经水解后能生成脂肪酸和甘油,其中短链脂肪酸是许多芳香族化合物的前体,酯酶能催化甘油和醇类直接合成风味活性酯[44]。Kum等[45]研究发现酯类化合物的形成与蛋白酶和酯酶的活性密切相关,并且随着发酵的进行,酯类化合物含量逐渐增加,脂肪酶的活性极大地影响了乙酯的形成。大豆等豆类食品在发酵过程中会产生高级脂肪酸酯,如油酸乙酯、亚油酸乙酯等物质。

3.2.2 醇类

传统豆酱中的醇类物质占有相当大的比重,其中由酵母菌发酵产生的乙醇含量最多,传统豆酱在制作过程中通常产生0.1%~0.6%的乙醇[46]。醇类物质会显著影响豆酱的香气和口感,同时它们也可以作为前体物质参与酯化反应,如乙醇、异戊醇、苯乙醇等。酵母菌代谢还会产生酪醇,低含量的酪醇会产生柔和的香气,但会带来重而长的苦味[47]。

3.2.3 醛酮类

传统豆酱中的醛酮类物质多由氨基酸及酯类降解产生,是发酵产品中重要的香气成分,为豆酱提供花香及焦香等特征风味。氨基化合物与羰基化合物发生美拉德反应能形成己醛、壬醛和庚醛,而且α-氨基酸还会发生Strecker降解生成醛类或酮类。低分子量挥发醛阈值较低,如苯甲醛、苯乙醛等,对传统豆酱的风味贡献较大。酮类化合物如 3-羟基-2-丁酮,能赋予豆酱奶油香气,也是乳制品的重要香气成分。

3.2.4 酚类

4-乙基愈创木酚、4-乙基苯酚是传统豆酱中最主要的酚类物质,被认为是重要的香气组成部分。大部分酚类化合物具有香气特征明显、活性强的特征,可以赋予豆酱烟熏、木头和烘焙的气味。传统豆酱中的酚类物质是以配糖体、木质素等物质为前体物质,经过曲霉属、球拟酵母属(Torulopsis)的发酵作用产生的,虽然含量极微,但作为香气成分作用十分明显。

3.2.5 含硫化合物

含硫化合物主要来源于含硫氨基酸的分解,如甲硫醇是由蛋氨酸经酵母发酵生成的,还有乙硫醇、甲硫基丁醇、缩硫醛等,是传统豆酱中不良气味的主导体。

3.3 非挥发性风味物质

大豆中含有高达30%~40%的蛋白质,在微生物及其酶的作用下,蛋白质会降解为多肽、氨基酸等小分子物质。氨基酸是传统豆酱中重要的营养成分和风味前体物质。谷氨酸和天冬氨酸为豆酱带来鲜味,芳香族氨基酸如苯丙氨酸和酪氨酸是酚类化合物的前体物质,豆酱苦味与苯丙氨酸和酪氨酸密切相关[48],甘氨酸、丙氨酸、丝氨酸和苏氨酸是豆酱甜味的主要来源[49]。微生物可通过不同代谢途径来合成多种氨基酸,为传统豆酱带来复杂浓郁的风味。已有研究发现魏斯氏菌属、毕赤酵母属和曲霉属对豆酱游离氨基酸含量的影响较大。Sun等[50]将自制豆酱中分离的光孢青霉菌GQ1-3和米曲霉HGPA20进行接种发酵,发现在接种GQ1-3的豆酱中α-酮戊二酸衍生类型的氨基酸合成占主导地位,而在接种HGPA20的传统豆酱中草酰乙酸衍生类型的氨基酸合成占主导地位,可见不同微生物所产生的氨基酸不同,从而导致传统豆酱中营养和味觉物质的差异。

肽类为传统豆酱带来了丰富的口感和滋味。对于分子量在1 000 Da以上的大豆多肽,由于其疏水基团被包围在分子内部,人的味觉很难感受到苦味,而分子量在500~1 000 Da的大豆多肽苦味最强,且随着分子量的减小,苦味逐渐减弱[51]。大多数苦味肽的肽链末端带有疏水性氨基酸,而带有亲水性氨基酸的小分子肽多具有浓厚感,如谷胱甘肽、谷缬甘肽等典型的浓厚味肽,已广泛应用于商业生产。此外,还有一些多肽会对豆酱的鲜味产生影响,Rhyu等[52]对豆酱水提物的呈味特征研究表明,豆酱鲜味主要来源于低分子量含谷氨酸和天冬氨酸片段的酸性肽。

非挥发性有机酸是传统豆酱酸味的主要来源。柠檬酸和乳酸是传统豆酱中最主要的非挥发性有机酸[53],草酸、苹果酸、琥珀酸和富马酸也存在于传统豆酱中,但是检出含量都较少,对传统豆酱的风味贡献很小。柠檬酸是三羧酸循环的中间产物,在传统豆酱发酵早期,乳酸菌的有氧呼吸和丙酮酸代谢会产生柠檬酸,发酵后期柠檬酸在乳酸菌的作用下降解生产乳酸、醋酸等风味物质。柠檬酸酸味温和清爽,乳酸的酸味较为柔和,草酸略带涩味,苹果酸的酸味圆润,呈味缓慢持久,琥珀酸和富马酸的味感复杂。

大豆中碳水化合物含量约为30%,在糖化酶的作用下,原料中的淀粉类物质会被分解为小分子的葡萄糖和果糖,对传统豆酱风味和质地的形成具有显著作用。糖是微生物的营养物质,乳酸菌能通过发酵葡萄糖、蔗糖等糖类产生乳酸,提供风味的同时改变发酵体系的环境以促进发酵进程。酵母菌可以利用豆酱中的还原糖生成醇类物质,赋予传统豆酱醇和的酒香气。糖类还能通过美拉德反应形成蛋白黑素和香气物质影响传统豆酱的感官品质。

大豆异黄酮和大豆皂苷是传统豆酱苦涩味的来源,但因其具有抗氧化、抗肿瘤等功能,目前多将其作为大豆保健因子进行研究。大豆异黄酮的12种组分均具有强烈的苦涩味。大豆皂苷也呈苦涩味,但随着传统豆酱发酵的进行,在多种微生物和风味物质的作用下,会改善或遮盖其苦涩味。

4 传统豆酱中微生物演替对风味形成的影响

传统豆酱风味物质的形成与微生物群落息息相关。菌系、酶系、物系的互作推动了传统豆酱的发酵进程,发酵过程中发生的生化转化来自不同生态位微生物的代谢活动[54]。以发酵优势菌霉菌、酵母菌和乳酸菌为例,从传统豆酱的两个发酵阶段出发,分析优势菌群对传统豆酱风味的影响。

传统豆酱制曲阶段,霉菌能利用酱醅中的碳水化合物和蛋白质作为能量和原料大量生长,分泌复杂的酶系,主要包括蛋白酶、淀粉酶、谷氨酰胺酶、果胶酶、纤维素酶和半纤维素酶等,降解的小分子物质之间会发生复杂的生化反应,为酱醪的发酵提供能量的同时还为传统豆酱带来了一定的风味。任何种类的真菌都可能同时释放出数十种不同的挥发物,包括醇类、酮类、酯类、烯烃类、硫醇类、单萜类和倍半萜类等[55]。有研究发现毛霉和青霉会产生霉臭味[56],从而影响传统豆酱的整体风味。

在酱醪发酵阶段,需要洗刷掉发酵好的酱醅表面的霉菌以减少其带来的霉臭味,之后加入盐水浸泡,进入液态发酵阶段。霉菌仅在发酵初期有一定丰度,细菌在酱醪中起主导作用。盐水减缓了大部分微生物的生长速度,此时耐盐微生物开始大量繁殖,即耐盐酵母菌和乳酸菌开始发挥作用。酵母菌、乳酸菌的生长繁殖会导致pH值下降,一方面抑制了霉菌的生长,另一方面也导致酶系的作用效果降低,传统豆酱的成熟时间延长。在酱醪发酵初期,大豆结合酵母(Z.sojae)可以发酵葡萄糖生成大量的甘油、甘露醇、乙醇和4-乙基愈创木酚,与发酵过程中的乳酸菌产物和一些原料分解产物结合,产生传统豆酱特有的香味。酵母通过磷酸戊糖途径生成4-羟基-2(5)-乙基-5(2)-甲基-3(2H)-呋喃酮(HEMF)等呋喃酮类化合物,产生乙醇,发酵并生成酯类物质,添加酵母菌发酵能明显增加传统豆酱中挥发性成分的种类[57]。乳酸菌在传统豆酱发酵过程中发酵糖类、蛋白质等大分子物质,使其分解产生醛类、酮类、酯类等一系列小分子物质,从而增加传统豆酱的风味[58]。乳酸菌能与酵母菌产生协同作用,乳酸和乙醇生成乳酸乙酯,和鲁氏酵母(Z.rouxii)生成糠醇,从而产生独特的酱香气。同时乳酸菌发酵产生的乳酸使得体系pH值降低,有利于酵母菌的增殖,而酵母菌发酵产生的大量乙醇却会制约乳酸菌的繁殖,乳酸菌和酵母菌在传统豆酱相互作用下推动发酵进程。赵建新将植物乳杆菌630-MO-115、鲁氏酵母625-YO-125接种到酱醅中后,发现鲜味氨基酸含量和关键风味化合物含量都有了明显提高。Luan等[59]使用乳酸菌和酿酒酵母两步发酵生产辣根酱,与未发酵样品相比,酱中醇类、酯类和酸类的含量增加,具有更好的感官品质。酱醅中存在60多种乳酸菌,可将葡萄糖转化为乳酸与有机酸,进而影响酵母菌的发酵能力[60],研究发现在酱醅发酵后期人工接种乳酸菌和酵母菌,其对于促进传统豆酱发酵、增加风味、改善品质是有利的。

在传统豆酱发酵末期,由于乳酸菌生长繁殖快,利用多种糖产生乳酸导致发酵体系pH快速下降,从而抑制了其他菌的生长,pH下降到5以下时乳酸菌自身的生长也会变缓,这时pH的改变促进了耐盐酵母的生长,鲁氏酵母主要参与酱醪的后熟发酵,生成乙醇和少量的甘油,在高盐度下,能大量生成甘油和醇类物质,进行酒精发酵和产生酯类物质,有利于提高传统豆酱的风味。嗜盐四联球菌在代谢过程中能产生葡聚糖和柠檬酸,进而转化为乙酸异戊酯和戊醇等风味物质[61]。嗜盐四联球菌与植物乳杆菌(L.plantarum)共同发酵可产生优良的风味[62],在传统豆酱发酵过程中起着重要的作用。传统豆酱发酵原料主要影响初级代谢物,而发酵时间对次级代谢物的影响最大,传统豆酱发酵末期各种风味变化趋于平衡。邓维琴等[63]研究发现长时间发酵的传统豆酱(54,96个月)营养价值和风味更佳,但是其安全性还需要进一步研究。

霉菌、酵母菌和乳酸菌的动态变化为传统豆酱提供了多样的风味物质,传统豆酱中其他微生物的演替也会影响传统豆酱的风味。安飞宇等研究发现酱醅中还存在大量的葡萄球菌属,能够增强传统豆酱的风味。通过转录组和代谢产物的联合分析,确定了以蛋白原酶乳杆菌(L.rennini)、嗜盐四联球菌、酸鱼乳杆菌(L.acidipiscis)、粪肠球菌(E.faecalis)、植物乳杆菌、枯草芽孢杆菌和黄曲霉(A.flavus)为特征风味微生物。解淀粉芽孢杆菌被发现主要有助于酸类、含硫化合物和吡嗪的积累,与耐盐酵母菌共同作用可以获得更广泛的香气特征,特别是丰富的酱香和果香[64]。

5 结语

传统豆酱的微生物群落复杂多样,主要有霉菌、酵母菌、芽孢杆菌和乳酸菌等。在发酵初期,多由米曲霉、黑曲霉等霉菌来启动发酵,发酵中期,由耐盐酵母菌和耐盐乳酸菌来主导发酵,多种微生物在发酵过程中相互影响,产生复杂的生化反应,进而影响风味物质的形成。发酵后期,各种微生物作用减弱,风味体系逐渐平衡,形成特殊的发酵风味。而工厂化豆酱发酵初期微生物比较单一,虽然霉菌生长旺盛,各种分解酶活性较高而有利于淀粉、蛋白质、脂肪等大分子化合物分解,但是从自然环境中得到的芽孢杆菌、酵母菌和乳酸菌有限,所以其风味形成受到了很大的限制。

为了改善传统豆酱的风味,同时保证传统豆酱的质量与安全性,解析传统豆酱关键发酵微生物和风味物质的变化及相关性,研究复合菌株发酵对豆酱的风味及品质的影响就变得十分重要。多组学技术联用能全面地解析发酵食品的微生物群落和功能,精确定义其香气和风味物质。将多组学技术联用应用于传统豆酱的研究,将有助于解析传统豆酱发酵机理及其风味产生机制,推动传统豆酱的标准化生产。

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