发酵酱油蛋白质利用率的探讨

发酵酱油蛋白质利用率的探讨

1.前言

酱油别名豆油、酱汁、清酱、豆豉、豉油，是从豆酱，豆豉衍生演进而来的【1】

酱油酿造技术的发明，是我国劳动人民对人类饮食文化和世界酿造工业的一大贡献。先民们在长期生产实践中积累了丰富的经验，创造了酱油酿造的独特工艺，适应了微生物和生化变化的客观条件，使得产品质量优良。酿造过程中，由于多种微生物的协同作用，产生了一系列的生化反应，把原料中的不溶性高分子物质，分解成低分子化合物，提高了产品的生物有效性，并因这些分解物的相互组合，多级转化和微生物的自溶作用，生成种类繁多的呈味、生香和营养物质。由于这些物质的相辅相成，就够成了酱油这种风味独特的调味食品。

在酱油的生产中，国内主要有两种生产方式，即高盐稀态法和低盐固态发酵法，在其中低盐固态发酵法应用较为广泛。如何改善低盐固态发酵酿造酱油的风味和提高低盐固态发酵酿造酱油的原料蛋白质利用率及质量问题就成为当前和今后所需要研究的重要课题。

蛋白质利用率的高低亦即全氮利用率的高低，是衡量整个企业管理水平和技术水平的尺度。提高全氮利用率是增加企业经济效益的重要途径之一，它贯穿着整个酱油酿造生产工艺。酱油生产工艺概述为原料处理、制曲、发酵与浸淋。在复杂的工序中，蛋白质的水解受到各方面因素的影响，那么这些因素的提出与优化将成为研究的着重点。

1.1 国内酱油业的发展状况

中国酱油生产历史悠久，源远流长。据可靠记载最迟在汉朝（长沙马王堆汉墓佐证）酱油生产技术已趋成熟，但到公元1975年，我国才开始制定酱油的质量标准，从此酱油生产步入工业化的轨道。据推测，酱油的来源从酱而来，公元

【2】

549 年。《齐民要术》中发现了有关酱的说明。

我国的酱油酿造工艺经历了由自然接种到纯种培养的过程，发酵工艺经历了以下4个阶段【3】：

(1)传统的高盐稀态和高盐固稀天然发酵，共同点为含盐量 15％以上，发酵温度10℃～30℃，周期半年到一年。产品的酱香、酯香浓郁，风味好。

(2)本世纪30年代以自然发酵逐步改为保温发酵，提高了发酵温度，缩短了发酵周期，酱香、酯香稍差，但仍保留了传统酱油的固有风味。

(3)50年代初的无盐发酵酱油。酱醪无盐，为了抑制变酸，发酵温度控制在 60℃，发酵周期为3-7天。此方法若掌握得当，出品率比较高，但由于没有或极少发酵过程。酱油无酱香、酯香，产品风味下降。

(4)60 年代以来，绝大多数采用低盐固态发酵法。目前，我国酱油生产应用最广泛的为此工艺，主要特点是低盐、高温发酵，生产周期一般不超过1 个月。在 70-80 年代，全国各地企业、科研机构为了提高速酿酱油的产品质量，进行了大量技术改革和技术创新工艺。1983 年由原国家商业部组织制定了一系列的国家推荐性的行业标准。为提高原料利用率及改善酱油的风味，我国科技工作者近年来做了大量工作。将各种新技术应用于酱油生产，如双菌种混合制曲，超声波催化米曲霉，酱油原料处理的膨化技术，固定化细胞用于提高酱油风味，酶制剂(粗酶)用于酱油酿造，超滤技术用于酱油除菌除杂,细胞融合技术培育谷氨酰胺

酶活力和淀粉酶活力都高的新菌株等【4】。

虽然我国科技工作者近年来做了大量工作，但很多实验只是停留在小试阶段，实际生产中不能推广应用，酱油原料蛋白质利用率偏低依然是一个长期存在的问题。随着市场竞争的逐步激烈和人们对调味品质量的要求越来越高，所以如何提高酱油发酵的原料利用率，同时确保酱油的风味和品质，已成为各酿造企业普遍关注的问题。

1.2 国外酱油业的发展状况

酱油原产中国，先后传播到北朝鲜、韩国和日本等周边国家。日本在引进我国酱油的生产技术后，经过多年悉心研究，开发出了适合不同消费层次和消费需求的多种酱油新品种。

日本酱油发酵工艺主要有天然发酵和温酿发酵两种。日本各大型酱油厂普遍采用的是温酿发酵法，是在1956年低温发酵试验的基础上逐渐形成的。目前，日本的酱油出口对象有美国、澳大利亚、加拿大、中国，以及中国香港、台湾等地，年出口量在 13 万吨左右。1967 年日本的龟甲万公司在美国开办了首家合资酱油生产企业，近年又在中国大陆（江苏，昆山）开办了酱油生产企业【5,6,7,8,9】。

2.酱油酿造工艺

国家质量技术监督局 2000-09-01 发布了酿造酱油的国家标准(GBl8186—2000 于2001-09-01 实施)，原国家国内贸易局 2000-06-20 发布了配制酱油的行业标准(SB10336—2000)，于 2000.12-20 实施。这些标准就酱油的定义，分类作了规范的解释。

图1

我国的酱油发酵工艺，根据在发酵时加入盐水(或水)量的多少，划分为稀态醪发酵和固态醅发酵两大类。同时依据加入的盐水，含盐量高低又分为高盐发酵，低盐发酵，如果加入的为淡水则称之为无盐发酵等三种类型。

稀态发酵的“醪”，呈浓稠的半流动状态，称之为“酱醪”，固态发酵的“醅”呈非流动状态，称之为“酱醅”。酱醪和酱醅虽然属于二种不同的物理状态，由于这种差异再加上含盐量的不同、发酵温度的不同，造成在酱油发酵过程中，微生物的增殖与代谢等生化反应

也有很大的差别。酱油产品的风味自然也有差别。

酱油生产的高盐稀态发酵工艺，是我国传统的发酵工艺，我国少数地区还采

用高盐固态发酵工艺也是传统的发酵工艺，其主要特点是高盐、低温(自然温度)发酵，生产周期长，一般在6～12个月。而低盐固态发酵工艺(包括固态无盐发酵工艺)，是属于新式的、速酿发酵技术，其主要特点是低盐、高温发酵，生产周期一般不超过一个月。

目前我国酱油生产应用最广泛的发酵工艺是低盐固态发酵工艺。现阶段全国酱油总产量的90％是由这种速酿技术生产的【10】。

低盐固态发酵法工艺如图2所示。

图2低盐固态发酵工艺流程图

3.蛋白质水解

3.1蛋白质的水解作用

蛋白质（内肽酶）→胨（内肽酶）→多肽(端肽酶) →氨基酸

酿造酱油中的蛋白质原料经蛋白酶的分解作用，降解成胨、多肽、氨基酸。有些氨基酸是呈味的，就变成酱油的调味成分。如谷氨酸和天冬氨酸具有鲜味，甘氨酸、丙氨酸、色氨酸具有甜味，酪氨酸具有苦味。

米曲霉所分泌的的三类蛋白酶中，以中性和碱性蛋白酶为主。因而在发酵期间要防止pH值过低，否则会影响到蛋白质的分解作用，对原料蛋白质利用率及产品质量影响极大【11,12】。

酱油发酵过程中蛋白质的水解过程是：

①蛋白质原料经过蒸煮，二极结构破坏，达到蛋白质的一次变性；

②变性蛋白质在内肽酶(中性、碱性蛋白酶)的作用下，生成低分子的胨和多肽。使水溶性氮增加；

③分子肽在端肽酶(氨基肽酶、羧基肽酶)的作用下，生成游离的氨基酸；

④蛋白质变性过程中，游离出谷氨酸胺和少量的谷氨酸(粗蛋白质中除含有蛋白质外，还含有氨基酸、核酸、酰胺等物质)； ⑤谷氨酰胺在谷氨酰胺酶的作用下生成谷氨酸。

3.2蛋白质水解的影响因素

3.2.1曲料配比对酱油蛋白质水解的影响

豆粕，麸皮是酱油制曲的主要原料，两者的比例会影响酱油的风味。酱油的鲜味主要来源于原料中蛋白质分解产物氨基酸及其发酵生成的醇，酯等物质，而酱油的香甜则来源于原料中淀粉分解产物糖。酱油的氨态氮含量的高低，这和蛋白质原料豆粕的含量有很大关系【13】。

制曲的目的在于通过菌种在曲料上生长繁殖产生酱醅发酵时需要的各种酶，其中特别是蛋白酶和淀粉酶更为重要。因此合适的原料配比是制曲的先决条件。

3.2.2曲霉复配制大曲复配比对酱油蛋白质水解的影响

米曲霉、黑曲霉是制曲的主要霉菌，两种菌种或多种菌种混合制曲可以克服单菌种制曲的缺陷，从而使酱油的蛋白质利用率有所提高。也有资料报道，添加适量的纤维素酶可有助于提高酱油出品率。因为纤维素酶破坏了原料细胞壁，使细胞壁内包裹的蛋白质和淀粉释放出来，有利于酶解进行。但大量的添加纤维素酶必然导致成本的增加，如果搅拌不均匀，不能充分发挥它的作用【14,15,16,17】。

3.2.3蒸煮条件对酱油蛋白质水解的影响

蒸煮是否适度，对酱油质量和原料利用率影响极为明显。蒸煮使原料中的蛋白质完成适度的变性，有利于被菌种发育生长所利用，并为以后酶分解提供基础。因为未经变性的蛋白质虽然能溶于10%以上的食盐水中，但不容易为酶所分解。导致蛋白质转化率不高。蒸煮使原料中的淀粉吸水膨化而糊化，并产生少量糖类。这些成分是米曲霉生长繁殖适合的营养物，而且易于被酶所分解。蒸煮还能消灭附着在原料上的微生物，以提高制曲的安全性，给米曲霉正常生长发育创造有利条件。

3.2.4曲料含水量对酱油蛋白质水解的影响

在一定范围内，随生曲料中水分的增加，酱油的氨态氮含量生成率提高。因为水分为原料蒸煮过程中大豆蛋白的变性创造了良好的条件，另外，充足的水分使制曲过程中米曲霉产生的碱性，中性蛋白酶活力增加。但需注意，随着加水量的增加，杂菌易繁殖，淀粉消耗大，制曲温度难以控制，易发生烧曲，馊曲，酸败。

水分对制曲时米曲霉及杂菌生长繁殖的影响可用水分活性来解释【18】。水分活性是相同温度下某水溶液的蒸汽压与纯水蒸汽压的比值。溶质含量高，则水分活性低，曲料中加水量多，则水分活性升高。微生物在基质的水分活性低于某一限度时就不能生长。所以，控制适当的加水量，即使曲料的水分活性在适当值，某些杂菌就不能繁殖，制曲时杂菌的污染就容易得到控制。

3.2.5拌曲盐水浓度对酱油蛋白质水解的影响

盐水的浓度对发酵影响很大。盐水浓度过高，对酶的抑制增强，发酵周期被延长，同时

也使酱酷发酵中必要的耐盐性乳酸菌和酵母的生长受到抑制，结果影响酱油的风味。盐水的

浓度低，对酶的抑制作用减弱，蛋白质和淀粉水解率高，但对杂菌的抑制作用也减弱，结果生酸菌和腐败菌容易生长，造成发酵不能顺利进行【19,20,21】。

3.2.6拌曲盐水量(即酱酷含水量)对酱油蛋白质水解的影响

拌曲盐水量的多少对成品质量和原料利用率影响很大。成曲中拌入盐水后，可使各种酶类脱离菌体的束缚，游离出来，并使在制曲过程中，由于失水而紧缩了的原料颗粒重新溶胀，水分子进入料粒内部，才能有利于蛋白质分子的溶出，从而使酶在料粒内外发挥作用成为可能。水既是酶分子的交通工具，又是其作用的重要场地，水还是酶解过程和许多生化反应的直接参加者。另外。由于水的比热容较大。因此。酷温不会因发酵产热而有很大变化。当拌水量过小时，因不能充分将成曲浸透，曲中的酶不能充分发挥作用，所以，氨基酸生成量较低，结果酱醅缺乏鲜味。另外，拌水量小，品温易升高，淀粉酶活力旺盛,生成的五碳糖量多，它与氨基酸发生褐变反应生成的色素增多，是酱酷呈黑褐色,并有焦糊味。氨基酸和糖类的消耗不仅降低了原料利用率，而且在这种发酵条件下容易产生醛类和酚类化合物，对有益菌有抑制作用，不利于后发酵时风味成分的形成。当拌曲盐水量过大时，酱酷发粘造成淋油困难，酱醅中色素生成不足。且易污染杂菌，使成品产生异味。

4.总结

本研究从低盐固态发酵工艺出发，通过分析、优化酱油酿造过程中个条件，包括曲料配比，曲霉复配制大曲复配比，曲料蒸煮条件，曲料含水量，拌曲盐水浓度，拌曲盐水量等，从而提高蛋白质的水解率，使得酱油具有较好的风味。

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