基于高鹽稀態(tài)醬油發(fā)酵過程中添加酵母的研究

◎ 毛詩語，陳 斌，劉羽莎，王祖培

（貴陽味莼園食品股份有限公司，貴州 貴陽 550601）

1 醬油的起源及釀造原料

1.1 醬油的起源

醬油主要是以黃豆為基礎(chǔ)原料制作而成的調(diào)味品，其制造過程涉及酵母菌類微生物的大規(guī)模培養(yǎng)與繁殖。如今，中國已經(jīng)成為世界上最大的醬油供應(yīng)國之一，且擁有各種不同的醬油加工方式，其中，最為常見且被普遍認(rèn)可的是高鹽稀態(tài)釀造工藝。早期的歐洲與美洲人并不喜歡吃醬油，因?yàn)樗麄冋J(rèn)為其對人體健康無益，但是當(dāng)科技發(fā)展到了一定程度之后，再加上相關(guān)領(lǐng)域的科研工作者對此進(jìn)行了大量探究，西方國家才逐漸認(rèn)可醬油這一調(diào)味料。

1.2 醬油的釀造原料

隨著中國醬油釀造行業(yè)的不斷發(fā)展壯大，其他一些新的生產(chǎn)資料也應(yīng)運(yùn)而生，如豆粕、炒麥粉等。部分釀制廠使用或者經(jīng)過脫脂處理的大豆作為主要釀造原料，并利用小麥、麩皮或面粉之類的碳水化合物，加入適量的鹽分進(jìn)行釀造發(fā)酵。

小麥?zhǔn)侵饕Z食作物之一，含有約10%～14%的蛋白質(zhì)，其中，麩膠蛋白和谷蛋白含量豐富。麩膠蛋白中的氨基酸以谷氨酸為最多，是產(chǎn)生醬油鮮味的主要因素。此外，小麥中的糖類除含有約70%的淀粉外，還含有約2%～3%的糊精，以及2%～4%的蔗糖、葡萄糖和果糖。這些糖類在發(fā)酵過程中有助于改善醬油產(chǎn)品的口感和外觀。因?yàn)辄S豆中的蛋白質(zhì)成分非常豐富，且含有大量的可溶解型蛋白質(zhì)，其含量約占醬油總量的一半以上。同時，黃豆還富含多種人體所需的氨基酸，尤其是谷氨酸與賴氨酸的比例較高，所以黃豆是醬油釀造良好的植物蛋白來源。

2 醬油發(fā)酵與釀造工藝

2.1 高鹽稀態(tài)釀造工藝

現(xiàn)階段，高鹽稀態(tài)釀造方法主要為控制溫度發(fā)酵，將醬油大曲與食鹽水充分混合，之后將混合物轉(zhuǎn)移到15 ℃的控溫環(huán)境中進(jìn)行醬油前期發(fā)酵。在前15 d內(nèi)，每天攪拌1次，并保持溫度在15 ℃以下。經(jīng)過15 d的發(fā)酵后，開始逐漸增加溫度，每天增加1 ℃，直到30 d時，達(dá)到28～30 ℃。之后，在30 ℃恒溫下進(jìn)行4—6個月的發(fā)酵過程（此時可以接種乳酸菌），使乳酸菌繁殖并逐漸降低pH值，以促進(jìn)酵母菌的繁殖。由于初始的低溫發(fā)酵，可溶性含氮化合物和糖類物質(zhì)溶解，會對pH值起緩沖作用。在低溫稀醪發(fā)酵過程中，會產(chǎn)生較多的有機(jī)酸，pH值也會相對穩(wěn)定，有助于提高醬油的質(zhì)量和原料利用率。適宜的酵母添加量可以顯著提高醬油的發(fā)酵效果和品質(zhì)，酵母添加量過低會導(dǎo)致發(fā)酵速度慢；過高的添加量可能導(dǎo)致醬油味道過于酸或苦。因此，為了確定最佳的酵母添加量，工作人員需要對酵母的應(yīng)用進(jìn)行不斷測試。此外，采用高鹽稀態(tài)發(fā)酵工藝發(fā)酵溫度始終保持在30 ℃以下，所以發(fā)酵的周期相對較長。

2.2 低鹽固態(tài)釀造

目前，我國普遍使用的醬油生產(chǎn)方式是低鹽固態(tài)釀造技術(shù)，其制作出的醬油占據(jù)我國總醬油產(chǎn)量的70%以上。低鹽固態(tài)釀造醬油一般使用脫脂大豆和麥麩等原料。①進(jìn)行蒸煮、制曲和鹽水的混合，鹽水的添加量需維持在原料總質(zhì)量的1～1.2倍。②醬醪的發(fā)酵溫度控制在40～50 ℃，發(fā)酵時間為30～90 d。初始階段的低鹽固態(tài)釀造導(dǎo)致可溶性的含氮化合物和糖類的釋放，對pH值起到一定程度上的緩沖效果。在低鹽固態(tài)釀造的過程中，大量的有機(jī)酸使醬油的pH值相對保持穩(wěn)定，有利于提升醬油品質(zhì)和資源利用效率，加速原料蛋白的迅速分解過程。然而，使用此方法制備的醬油在口感方面有明顯缺陷，因?yàn)楦邷匕l(fā)酵會導(dǎo)致醬油產(chǎn)生一些焦味和苦味，且因發(fā)酵溫度過高、發(fā)酵周期短暫，醬醪的水分含量較低，不利于酶反應(yīng)和酵母的繁殖，阻礙酯類和醇類等物質(zhì)的形成，從而降低醬油中揮發(fā)性氣味的濃度，其質(zhì)感和高鹽稀態(tài)法生產(chǎn)的醬油相差甚遠(yuǎn)，所以該生產(chǎn)方式正在逐漸消失。

2.3 先固后稀發(fā)酵法

先固后稀發(fā)酵法指先用低鹽固態(tài)發(fā)酵法進(jìn)行制曲及醬油發(fā)酵之后添加酵母菌及乳酸菌，同時補(bǔ)充鹽水并采用稀態(tài)醬膠發(fā)酵。該種方式是對傳統(tǒng)的稀醪發(fā)酵技術(shù)進(jìn)行改良的技術(shù)。先固后稀發(fā)酵法使用的材料跟高鹽稀態(tài)醬油釀造方法相似，但不同之處在于先固后稀發(fā)酵法的前期步驟是以較高的含鹽率和小部分水的形態(tài)為基礎(chǔ)而開始的操作流程，后期補(bǔ)加鹽水進(jìn)行稀醪發(fā)酵，經(jīng)過良好的發(fā)酵階段之后形成醬油。該方式的優(yōu)點(diǎn)是醬油顏色深，味道醇香濃郁；缺點(diǎn)是工藝復(fù)雜、操作煩瑣、勞動強(qiáng)度大且蛋白質(zhì)利用率較高鹽稀態(tài)工藝低。一般來說，通過這種方法釀造的醬油品質(zhì)高于低鹽固態(tài)釀造方法，雖然其釀造工藝較為復(fù)雜，但醬油清澈透明，口感也非常好，能夠減少食鹽對菌種酶活性的抑制作用，提高釀造原料應(yīng)用的利用率。這種方法考慮了醬油釀造的各方面因素，可以為研究如何提升醬油質(zhì)量的發(fā)酵工藝提供參考[1]。

3 高鹽稀態(tài)發(fā)酵醬油生產(chǎn)工藝的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 酵母及乳酸菌的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

酵母是醬油制作過程中的關(guān)鍵微生物，其成長與繁衍及其對于醬油質(zhì)地的影響，均受制于發(fā)酵環(huán)境的溫度波動。合適的溫度有助于乳酸菌的大規(guī)模繁殖，并生成足夠的乳酸及乙酸等有機(jī)酸，以增強(qiáng)醬油的味道，同時也能調(diào)整pH值到適合酒精發(fā)酵的環(huán)境，進(jìn)而合成出醬油獨(dú)特的香味成分。pH值是發(fā)酵過程中的另一個重要參數(shù)，通過調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的pH值，工作人員可以了解不同酸堿度對發(fā)酵效果的影響，在pH值5.5～6.5的中性條件下，酵母的生長和醬油的發(fā)酵效果最佳。因此，發(fā)酵環(huán)境對于后續(xù)的醬油釀造工作而言是至關(guān)重要的，工作人員在設(shè)計(jì)時，應(yīng)設(shè)置玻璃隔斷控制室、風(fēng)機(jī)房除塵網(wǎng)絡(luò)、空氣凈化系統(tǒng)、酵母培養(yǎng)系統(tǒng)等設(shè)施，以確保良好的升降溫條件和通風(fēng)效果。

3.2 先進(jìn)的醬油生產(chǎn)工藝

針對高鹽稀態(tài)發(fā)酵法的長周期特點(diǎn)，可以采取適當(dāng)降低鹽度的方法，減少對原料分解的抑制作用，從而縮短醬油的發(fā)酵周期。對于酵母的添加環(huán)節(jié)來說，鹽分濃度會影響酵母生長環(huán)境的滲透壓，使耐滲透壓較差的酵母被淘汰，留下耐鹽酵母的繁殖代謝。然而，具有耐鹽性質(zhì)的酵母數(shù)量較少，要想實(shí)現(xiàn)乳酸量的累積，需要相當(dāng)長的時期。因此，工作人員需要添加一定的耐鹽乳酸菌，這不僅能起到促進(jìn)或抑制乳酸發(fā)酵的作用，還能為其他酵母生長創(chuàng)造條件，提高醬油的口味和功能性。因此，研究乳酸菌的耐鹽性也是非常重要的?？紤]到企業(yè)的投資和生產(chǎn)規(guī)模，需要選擇投資較小、較為合理適用的生產(chǎn)設(shè)備，如酵母培養(yǎng)系統(tǒng)等；對于生產(chǎn)車間、倉庫、理化檢測中心和生產(chǎn)管理部門，需要在廠區(qū)總圖上進(jìn)行合理的布局規(guī)劃。同時，在合理?xiàng)l件下盡可能減少工藝路線和物料運(yùn)輸路線，以降低醬油生產(chǎn)工藝的能耗。

4 醬油發(fā)酵過程中酵母的應(yīng)用

4.1 魯氏酵母的應(yīng)用

醬油的釀造過程依賴于多種微生物的共同發(fā)酵，經(jīng)過一系列復(fù)雜的生物化學(xué)反應(yīng)，醬油可以獲得獨(dú)特的顏色、香氣和口感。微生物的功能決定了醬油的質(zhì)量和原料的利用效率，我國在醬油工藝研究方面主要集中在提高原料利用率和含氮量方面，對于提高醬油質(zhì)量和風(fēng)味來講，酵母起著關(guān)鍵性作用。作為一種能夠承受高度壓力的酵母，魯氏酵母可以在含有大量鈉離子或蔗糖的環(huán)境下生存，并具有繁殖良好的特點(diǎn)[2]。

4.2 球擬酵母的應(yīng)用

在醬油釀造的過程中，酵母的應(yīng)用對于醬油的釀造具有關(guān)鍵作用。由于球粒酵母本身與魯氏酵母較為類似，這2種酵母都屬于耐鹽酵母菌屬的一種，它們的應(yīng)用對醬油發(fā)酵中的香氣貢獻(xiàn)巨大，從而能夠在很大程度上提升醬油生產(chǎn)的品質(zhì)。由于其獨(dú)特的耐鹽機(jī)制，即使處于高鹽環(huán)境下，球擬酵母也能維持正常的生活狀態(tài)以及新陳代謝功能。經(jīng)過長期研究，工作人員發(fā)現(xiàn)，在單一微生物的作用下很難實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵的生物化學(xué)反應(yīng)，需要至少2個微生物共同參與發(fā)酵。通過多種酵母菌一起發(fā)酵，可以獲得一些菌群豐富的產(chǎn)品，同時也可以利用不同菌之間的優(yōu)勢互補(bǔ)來促進(jìn)彼此的發(fā)展。在此基礎(chǔ)上，由于各種分解物的互相影響、多次轉(zhuǎn)換以及微生物自身的消化作用和無酶化反應(yīng)，可以產(chǎn)生豐富多樣且優(yōu)質(zhì)的營養(yǎng)素和味道元素，最終形成口感極佳的醬油。因此，為了進(jìn)一步優(yōu)化醬油的味道，在醬油發(fā)酵的過程中，可以加入耐鹽的球擬酵母菌，讓其進(jìn)行新的代謝，以此大幅度改進(jìn)醬油的風(fēng)味[3]。

4.3 醬醪酵母數(shù)量檢測方法

傳統(tǒng)的微生物培養(yǎng)法雖然可以直觀了解分離純化得到的微生物的形態(tài)和生理特性，并保留有價值的微生物菌株進(jìn)行應(yīng)用，但這種方法只能檢測生長于培養(yǎng)基上的微生物，不能分析無法在培養(yǎng)基上生長的微生物[4]。運(yùn)用高通量測序技術(shù)檢測酵母數(shù)量，能夠?qū)︶u油中具有優(yōu)勢的微生物、低豐度微生物等進(jìn)行檢測，了解微生物種類的多樣性，有助于提升醬油釀造質(zhì)量。

5 結(jié)語

綜上所述，隨著時代的不斷發(fā)展，人們的生活水平不斷提高，對于調(diào)味料要求也在不斷提升。高鹽稀態(tài)發(fā)酵醬油發(fā)酵需要較長時間，且含鹽量較高，能夠抑制有害微生物的生長，越來越受到消費(fèi)者青睞。因此，相關(guān)生產(chǎn)廠商不僅要提高醬油釀造質(zhì)量，也要研發(fā)新的醬油品種，擴(kuò)大醬油市場，讓消費(fèi)者在購買調(diào)味品時有更多的選擇[5]。