不同滅菌與冷卻方式對醬油品質(zhì)的影響研究

周朝暉

(廣東珠江橋生物科技股份有限公司，廣東 中山 528415)

我國是世界上醬油產(chǎn)銷量最大的國家，提升醬油品質(zhì)是每個醬油生產(chǎn)廠家一直以來研究的熱點，提升醬油品質(zhì)主要有兩大途徑：一是改進(jìn)制造過程生產(chǎn)工藝；二是提升后期調(diào)配質(zhì)量。目前對醬油殺菌工藝的改進(jìn)研究較多，尹倩等[1]對高壓脈沖電場殺菌技術(shù)在醬油生產(chǎn)中的應(yīng)用進(jìn)行了初步探討；Gao等[2]研究表明，殺菌工藝是醬油香味物質(zhì)形成的關(guān)鍵步驟，對成品醬油色澤、香味、滋味的定型具有重要作用；孫連貴[3]研究表明，殺菌過程在殺滅生醬油中酵母菌、乳酸菌，使生醬油中內(nèi)源酶失活的同時，還可以調(diào)和醬油風(fēng)味。

目前對生醬油滅菌后的冷卻方式研究較少，滅菌結(jié)束后，降溫工藝也會影響醬油的風(fēng)味品質(zhì)，因為高溫會使醬油繼續(xù)發(fā)生美拉德反應(yīng)，從而對醬油的色澤和風(fēng)味產(chǎn)生影響。一般醬油生產(chǎn)廠家在生醬油滅菌后采用自然降溫的方法，自然降溫所需時間長，長時間美拉德反應(yīng)會對產(chǎn)品品質(zhì)產(chǎn)生負(fù)面影響，并且季節(jié)變換對其降溫時間也有影響。本文研究的主要內(nèi)容是不同滅菌溫度以及不同冷卻方式對醬油品質(zhì)的影響，為醬油生產(chǎn)工藝的改進(jìn)提供了一定的理論基礎(chǔ)和方法指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

同一批次生醬油(未殺菌)，放置于4 ℃冰箱中保藏備用，此生醬油由廣東珠江橋生物科技股份有限公司提供；其他化學(xué)試劑均為分析純。

1.2 主要儀器設(shè)備

EL204/EL3002電子天平 瑞士梅特勒-托利多集團(tuán)；DHG-9240A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 上海齊欣科學(xué)儀器有限公司；DHG-9070A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 上海申賢恒溫設(shè)備廠；封閉電爐 常州市金壇友聯(lián)儀器研究所；紫外分光光度計 尤尼柯(上海)儀器有限責(zé)任公司；Waters600高效液相色譜儀 美國Waters公司；916 Ti-Touch萬通滴定儀 瑞士萬通中國有限公司；電磁爐 浙江紹興蘇泊爾電器有限公司。

1.3 生醬油滅菌條件和冷卻條件設(shè)計

1.3.1 實驗流程

生醬油→加熱→達(dá)到滅菌溫度(90 ℃或98 ℃)保溫20 min→滅菌后立即分裝→放置到所設(shè)定保溫箱中進(jìn)行保溫→保溫結(jié)束后于4 ℃冷藏待用。

1.3.2 滅菌及冷卻條件設(shè)計

由于生醬油在經(jīng)過90 ℃滅菌維持20～30 min后，滅菌率可達(dá)98%[4]，所以加熱滅菌應(yīng)選擇的溫度為≥90 ℃，維持時間20 min，具體設(shè)計參數(shù)及醬油編號見表1，以下內(nèi)容所涉及的編號都同表1相對應(yīng)。

表1 滅菌及冷卻參數(shù)設(shè)計表 Table 1 Design table of sterilization and cooling parameters

1.4 檢測方法

1.4.1 還原糖的測定

樣品的前處理及測定參考GB/T 5009.7-2016[5]，采用直接滴定法對醬油中還原糖進(jìn)行測定，設(shè)藍(lán)色剛好褪去為終點，同法平行操作3次。

1.4.2 氨基酸態(tài)氮的測定

采用甲醛電位滴定法測定醬油中游離氨基酸態(tài)氮含量，以蒸餾水為空白對照，取1 g醬油，加入蒸餾水至80 g，以0.1 mol/L的NaOH滴定至pH 8.2，加入10 mL甲醛，繼續(xù)滴定至pH 9.2，得空白對照樣和樣品加入甲醛后消耗的NaOH體積V0及V1。醬油的氨基酸態(tài)氮含量為：氨基酸態(tài)氮=[(V1-V0)×0.1×0.014/2]×100%。

1.4.3 醬油中肽分子量分布的測定

采用高效液相色譜法進(jìn)行醬油肽分子量分布的測定。參考GB/T 22492-2008[6]。

色譜條件：色譜柱采用TSK gel G2000 SWXL，流動相為0.1%三氟乙酸水溶液與乙腈按照8∶2混合，檢測波長為220 nm，流速為1 mL/min，檢測時間為20 min，進(jìn)樣體積為20 μL。

標(biāo)準(zhǔn)肽樣品：牛血清白蛋白(68000 u)、馬心細(xì)胞色素C(12384 u)、抑肽酶(6511 u)、Gly-Gly-Gly(189 u)，相對分子質(zhì)量對數(shù)值與洗脫體積擬合直線方程為y=-0.5768x+8.1687(R2=0.9971)，其中y為標(biāo)準(zhǔn)肽分子量對數(shù)，x為洗脫體積。

1.4.4 醬油中色率的測定

醬油色率的檢測參考孫宇霞[7]的方法，將醬油稀釋到一定倍數(shù)，用分光光度計，在520 nm的波長下，以蒸餾水做空白，測定吸光度A值，再將A值乘以一常數(shù)K(斜率，由標(biāo)準(zhǔn)曲線確定)，得到醬油色率。將滅菌后不同編號的醬油放置在37 ℃條件下保溫0 d和15 d，測定色率，對比穩(wěn)定性。

1.4.5 醬油的感官評定

本實驗由6位經(jīng)過訓(xùn)練的感官人員(3男3女，年齡在25～35歲)對醬油進(jìn)行評價，對醬油的香氣及口感進(jìn)行描述及評分，評分為1～10分，見表2，口感程度越高分?jǐn)?shù)越高，香氣評分為喜好綜合評分。并參考GB/T 18186-2000中的5.2對香氣及口感進(jìn)行描述[8]。

表2 醬油的感官評分尺度表 Table 2 Sensory scoring scale of soy sauce

1.5 統(tǒng)計分析

每個實驗重復(fù)3次平行，采用SPSS 19.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，采用ANOVA進(jìn)行差異顯著性分析，顯著性水平為0.05，采用Excel軟件進(jìn)行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 還原糖結(jié)果與分析

測定不同殺菌和冷卻工藝下醬油的還原糖含量可以在一定程度上反映出滅菌及冷卻過程中美拉德反應(yīng)程度。

圖1 不同醬油的還原糖含量Fig.1 Reducing sugar content of different kinds of soy sauce

由圖1可知，不同殺菌和冷卻工藝條件下醬油的還原糖含量無顯著性差異(p>0.05)，還原糖含量均在4.28～4.82 g/100 g之間；滅菌后的醬油與生醬油(0#)對比，還原糖含量均有少量下降，這與加熱滅菌及冷卻過程中還原糖參與美拉德反應(yīng)有關(guān)；但在相同滅菌條件下，不同冷卻方式會明顯影響醬油中的還原糖含量，其中1#降溫方式(模擬自然降溫方式)相比其他降溫方式的醬油還原糖含量較低，如在90 ℃條件下滅菌20 min，即1-1#、1-2#和1-3#的還原糖含量分別為4.55，4.80，4.71 g/100 g；采用不同溫度(90 ℃和98 ℃)滅菌、相同降溫方式所得的醬油的還原糖對比，98 ℃滅菌醬油還原糖含量均略低于90 ℃滅菌醬油，如1-1#和2-1#的還原糖含量分別為4.55，4.28 g/100 g，這與高溫下美拉德反應(yīng)程度較深，消耗還原糖更多有關(guān)。

結(jié)合感官中的香氣評分，1-3#和2-3#的香氣評分值較高，主要是因為在高溫下保溫時間更長，會加劇美拉德反應(yīng)程度，改變醬油的微觀成分結(jié)構(gòu)，從而影響其香氣評分。

2.2 氨基酸態(tài)氮結(jié)果與分析

氨基酸態(tài)氮含量與醬油等級相對應(yīng)，在加熱滅菌和冷卻過程中，如果醬油長時間處于高溫環(huán)境中，會對醬油品質(zhì)產(chǎn)生負(fù)面影響，除對風(fēng)味影響較大外，對營養(yǎng)氨基酸的損失也會較明顯。

圖2 不同醬油的氨基酸態(tài)氮含量 Fig.2 Amino acid nitrogen content of different kinds of soy sauce

測定不同殺菌和冷卻工藝下醬油的氨基酸態(tài)氮含量，由圖2可知，不同醬油的氨基酸態(tài)氮含量之間無顯著性差異(p>0.05)，其氨基酸態(tài)氮含量均在0.84%～0.88%之間，與鄧岳等[9]的研究結(jié)果一致；滅菌后的醬油與生醬油進(jìn)行對比，其氨基酸態(tài)氮含量都有少量下降，主要是滅菌及冷卻過程中少量氨基酸及小分子肽參與美拉德反應(yīng)所致；不同滅菌溫度(90 ℃和95 ℃)、相同降溫方式，對應(yīng)的氨基酸態(tài)氮含量無明顯差別；相同滅菌溫度、不同降溫方式，3#降溫方式(快速降溫方式)所得醬油的氨基酸態(tài)氮含量值較高，如98 ℃滅菌20 min，2-1#、2-2#和2-3#的氨基酸態(tài)氮含量分別為0.84%、0.85%、0.86%。從氨基酸態(tài)氮結(jié)果來看，不同滅菌和冷卻工藝下的醬油與生醬油相比氨基酸都會有少量的損失，這是無可避免的，但差異不明顯。

2.3 肽分子量分布結(jié)果與分析

表3 不同醬油的肽分子量分布情況 Table 3 Molecular weight distribution of peptides in different kinds of soy sauce

由表3可知，不同滅菌及冷卻方式所得醬油的肽分子量分布無顯著性差異(p>0.05)。根據(jù)分子量大小，將醬油肽分子量分為5個組分，包括<500 u、500～1000 u、1000～3000 u、3000～5000 u和5000～10000 u。不同醬油中分子量<500 u的短肽占主要部分，所占百分比均在89.50%～94.25%之間；不同滅菌溫度、相同冷卻方式的醬油相比，各分子量區(qū)間下的百分比例相差不明顯，即1-1#和2-1#對比，1-2#和2-2#對比，1-3#和2-3#對比；0#、1-3#和2-3#醬油中<500 u的短肽百分比分別為93.73%、94.25%和94.05%，1-1#和2-1#醬油中<500 u的短肽百分比分別為90.04%和89.50%，即采用滅菌后快速冷卻方式(快速降溫到45 ℃保持24 h)其<500 u的短肽含量比模仿自然降溫方式(85 ℃保持8 h，65 ℃保持8 h，45 ℃保持8 h)的短肽含量高，與生醬油中<500 u的短肽無明顯差異。

莊明珠[10]的論文中有相關(guān)低分子肽的描述，包括有學(xué)者將日本醬油經(jīng)過超濾分成不同組分，發(fā)現(xiàn)小分子組分的鮮味和咸味比其他組分更加強(qiáng)烈；也有學(xué)者探討了印度尼西亞醬油，發(fā)現(xiàn)低于500 u組分的呈味效果最好，并推測醬油中小分子肽是印度尼西亞醬油呈鮮味的物質(zhì)基礎(chǔ)。本研究結(jié)合感官評定結(jié)果，發(fā)現(xiàn)1-3#和2-3#冷卻方式在鮮味呈味上較其他冷卻方式分?jǐn)?shù)較高，這也與低分子肽含量值較高相對應(yīng)。

2.4 色率結(jié)果與分析

目前，我國對醬油的色度無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和測定方法，但可以確定的是醬油的色率值越高，顏色越深。因此，對分別測定不同滅菌和冷卻工藝醬油的色率值，可在一定程度上了解其色澤變化情況；在儲存期間，醬油的色率值均會逐漸升高，表明其顏色在逐漸加深，對不同滅菌醬油進(jìn)行初始及保溫過程中(37 ℃下保溫)的色率值檢測，從而觀察滅菌工藝對色率的影響以及儲藏過程中色率的變化。通過對比相同滅菌工藝，不同降溫方式醬油的色率，發(fā)現(xiàn)1#降溫方式的色率值最高，即模仿自然冷卻的工藝，與其他兩種降溫方式相比有顯著性差異(p<0.05)，說明滅菌后醬油長時間保持高溫，會使美拉德反應(yīng)較為劇烈，從而提高色率值；相同降溫方式，98 ℃滅菌條件下的醬油色率值相比90 ℃滅菌條件下的醬油色率值偏高，但無顯著性差異(p>0.05)；37 ℃保溫15 d，其醬油的色率值與初始0 d的數(shù)值進(jìn)行對比，均有一定程度的上升，即0 d和15 d色率值對比有顯著性差異(p<0.05)；結(jié)合表4，保溫15 d，不同滅菌溫度下的醬油色率值對比，98 ℃滅菌條件下的醬油色率相對增加緩慢，可能是因為經(jīng)過更高溫度(98 ℃>90 ℃)的殺菌，起始美拉德反應(yīng)程度較深，反應(yīng)所需要原料(如氨基酸和還原糖等)損耗較多，從而減緩了后期儲藏過程中褐變反應(yīng)速率。不同滅菌醬油在0 d和15 d的色率值見圖3。

表4 不同滅菌醬油在37 ℃儲藏后的色率增加率 Table 4 The increase rate of color rate of different sterilized soy sauce stored at 37 ℃

圖3 不同滅菌醬油在0 d和15 d的色率值Fig.3 Color rate of different sterilized soy sauce at 0 d and 15 d

注：同系列不同字母者表示差異顯著(p<0.05)，同編號不同字母者表示差異顯著(p<0.05)。

生醬油的色率值為1.18，滅菌后醬油的色率值與生醬油相比均有一定的提升，在1.68～3.26之間，滅菌及冷卻過程會加深醬油的色澤，這與之前所描述的美拉德反應(yīng)情況對應(yīng)；在儲藏過程中色澤都有一定程度的加深，可能是在儲存過程中由于空氣和儲存溫度的影響，醬油發(fā)生了褐變反應(yīng)；較高滅菌溫度下的醬油在儲存過程中色率增加值相對較緩慢，可能較高溫度的加熱，其初始色率較高，但同時增加了其色澤的穩(wěn)定性，后期色澤變化也較小。謝媛利等[11]研究表明，醬油加熱時間越長，其色澤濃化越顯著，從而增加色澤的穩(wěn)定性，使得儲藏過程中色澤的變化較小。

2.5 感官結(jié)果與分析

醬油風(fēng)味是“色、香、味、體”的綜合體現(xiàn)，即醬油的色澤、香氣、滋味、體態(tài)。色澤是直觀指標(biāo)，已在上文對其進(jìn)行了詳細(xì)描述，本章節(jié)主要對香氣和滋味進(jìn)行評分。不同醬油的感官評分表見表5。

表5 不同醬油的感官評分Table 5 Sensory scoring table of different kinds of soy sauce

評判醬油的優(yōu)劣，香氣很重要，整體上滅菌后醬油的香氣都有一定程度的提升，明顯減少生豆氣味，突出豉香，香味更純正，這也與加熱過程中發(fā)生美拉德反應(yīng)，提升香氣有很大關(guān)系；口感上滅菌后醬油的濃厚感和鮮味都有一定的提升，另外入口咸味也有一定程度的提升；相同滅菌條件、不同降溫方式的醬油對比，結(jié)合評分表(見表5)及風(fēng)味雷達(dá)圖(見圖4和圖5)。

圖4 90 ℃滅菌條件下不同冷卻方法醬油風(fēng)味雷達(dá)圖 Fig.4 Radar map of soy sauce flavor under different cooling methods at 90 ℃ sterilization condition

圖5 98 ℃滅菌條件下不同冷卻方法醬油風(fēng)味雷達(dá)圖Fig.5 Radar map of soy sauce flavor under different cooling methods at 98 ℃ sterilization condition

3#(快速降溫方式)的香氣豉香更加濃郁，得分較高，鮮味得分也較高；不同滅菌條件(90 ℃和98 ℃)下3#降溫方式的醬油對比，結(jié)合評分表(見表5)及風(fēng)味雷達(dá)圖(見圖6)，98 ℃滅菌條件下的醬油濃厚感、協(xié)調(diào)性及香氣分?jǐn)?shù)都稍優(yōu)于90 ℃滅菌條件下的醬油；但鮮味分?jǐn)?shù)稍差于90 ℃滅菌條件下的醬油。

圖6 快速冷卻條件下不同滅菌溫度醬油風(fēng)味雷達(dá)圖 Fig.6 Radar map of soy sauce flavor at different sterilization temperatures under rapid cooling condition

滅菌后醬油與生醬油相比，其鮮味評分都有一定的提升，3#的鮮味評分最高，從肽分子量分布(見表3)來看，其<500 u短肽含量較高，有可能經(jīng)過加熱促使大分子肽斷裂，較多的鮮味氨基酸呈現(xiàn)出來；咸味評分也有一定程度的提升，醬油整體上滋味以咸鮮味為主，鮮味和咸味相互影響，在提升鮮味的同時會給人感覺咸味有所提升，理論上也有可能是經(jīng)過美拉德反應(yīng)，消耗了少量的還原糖，整體上在咸味上也會有少量提升；香氣、濃厚感及協(xié)調(diào)性的提升，從理論上主要是美拉德反應(yīng)產(chǎn)物賦予其品質(zhì)的提升，鄧岳等研究表明殺菌工藝會使醬油的整體香味物質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，使得各種香氣物質(zhì)之間的含量相對均勻，對醬油香氣品質(zhì)的最終形成具有重要作用。

3 結(jié)論

本文主要探討了不同滅菌溫度以及不同降溫方式對醬油感官評價和理化指標(biāo)的影響，結(jié)果表明3-3#醬油(即滅菌條件98 ℃、20 min，快速冷卻至45 ℃保持24 h)的豉香濃郁，香氣佳，并且口感上鮮味及濃厚感較優(yōu)，在理化指標(biāo)上顯示該滅菌及降溫方式使醬油的短肽(肽分子量<500 u)百分比較高(高達(dá)94.05%)，而氨基酸肽氮含量和還原糖含量與生醬油相比相差不明顯，并且在37 ℃保溫儲藏過程中色率增加值較低，整體較穩(wěn)定；相同降溫方式、不同滅菌溫度(90 ℃和98 ℃)下的醬油對比，98 ℃滅菌20 min在香氣上稍優(yōu)于90 ℃滅菌20 min；3種降溫方式的醬油對比，自然降溫方式(1#模式)醬油，結(jié)合風(fēng)味和理化指標(biāo)結(jié)果，同其他兩種降溫方式醬油相比，自然降溫整體降溫較慢，長時間處在高溫狀態(tài)下，美拉德反應(yīng)較劇烈。

殺菌工藝對醬油品質(zhì)的影響一直是研究熱點，是醬油香味物質(zhì)形成的關(guān)鍵步驟，本文研究發(fā)現(xiàn)冷卻工藝同樣對醬油品質(zhì)的影響較為明顯，為醬油生產(chǎn)工藝的改進(jìn)提供了一定的理論基礎(chǔ)和方法指導(dǎo)。