醋醅中不同的含水量對(duì)山西老陳醋熏醅品質(zhì)的影響

韓 凱，王曉蕓，李 江，王如福*

（1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 園藝學(xué)院，山西 晉中 030800；2.山西老陳醋集團(tuán)有限公司，山西 太原 030013；3.山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，山西 晉中 030800）

山西老陳醋一直以濃郁而獨(dú)特的風(fēng)味受到廣大消費(fèi)者的喜愛(ài)。這些獨(dú)特的風(fēng)味來(lái)源除去原料的差異外，更多的取決于其獨(dú)特的釀造工藝[1-2]。釀造過(guò)程中，微生物發(fā)酵過(guò)程奠定了酸味的基礎(chǔ)之后，再使醋醅經(jīng)歷高溫熏醅過(guò)程改善風(fēng)味。熏醅后山西老陳醋的風(fēng)味更加柔和，酸香可口[3]。山西老陳醋的傳統(tǒng)工藝中高粱熟化后與大曲、麩皮和谷糠逐步混合完成發(fā)酵，之后這些發(fā)酵過(guò)的醋醅直接裝入陶缸中用炭火加熱，連續(xù)熏醅5 d，每天翻缸一次，經(jīng)過(guò)熏醅的醋醅由米黃色變?yōu)楹诤稚玔4]。熏醅加熱的過(guò)程伴隨了多種能夠產(chǎn)生風(fēng)味物質(zhì)的反應(yīng)過(guò)程，如酯化反應(yīng)[5]、美拉德反應(yīng)[6]等。

熏醅是山西老陳醋生產(chǎn)工藝中重要的一環(huán)，各種關(guān)于山西老陳醋熏醅工藝的研究也在不斷深入，闡明了許多熏醅過(guò)程中的物質(zhì)變化過(guò)程，包括不同生產(chǎn)廠家熏醅的異同及特點(diǎn)等[5，7-8]。熏醅是醋醅以濕潤(rùn)的固體形態(tài)在陶缸中完成，這種工藝勢(shì)必造成熱傳導(dǎo)不均等問(wèn)題，靠近缸壁的醋醅呈現(xiàn)出含水量大幅降低的現(xiàn)象，甚至局部出現(xiàn)焦糊的狀態(tài)，變色最嚴(yán)重的醋醅也基本分布在靠近缸壁處。因此，同一個(gè)陶缸中不同部位的醋醅會(huì)有不同的含水量，而這些含水量的差異勢(shì)必會(huì)對(duì)山西老陳醋的風(fēng)味產(chǎn)生不同的影響，但熏醅過(guò)程中醋醅含水量變化引起的物質(zhì)變化仍鮮見(jiàn)研究。

本研究將模擬山西老陳醋傳統(tǒng)熏醅過(guò)程中醋醅含水量的變化，通過(guò)將醋醅含水量調(diào)整為60%、50%和40%進(jìn)行熏醅，分析不同含水量條件下淀粉、蛋白質(zhì)、還原糖、總酸、總酯、氨基酸態(tài)氮以及總黃酮等成分變化規(guī)律，旨在為進(jìn)一步提升山西老陳醋熏醅工藝的精準(zhǔn)控制及產(chǎn)品質(zhì)量提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

實(shí)驗(yàn)所用白醅（含水量65%）取自東湖山西老陳醋傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)車(chē)間，在低溫（40 ℃）條件下將醋醅的含水量調(diào)整為60%、50%和40%，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行炭火熏醅（96 ℃）5 d并取樣測(cè)定。

氫氧化鈉、亞鐵氰化鉀、硫酸、三氯乙酸（trichloroacetic acid，TCA）、乙二胺四乙酸二鈉、亞硝酸鈉、硝酸鋁、硫酸銅（均為分析純）：南京化學(xué)試劑股份有限公司；酒石酸鉀鈉、硫代巴比妥酸（thiobarbituric acid，TBA）（均為分析純）：國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

754PC紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)：上海光譜儀器有限公司；K9840自動(dòng)凱氏定氮儀：山東海能科學(xué)儀器有限公司；TGL-20M臺(tái)式高速冷凍離心機(jī)：長(zhǎng)沙湘儀離心機(jī)儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 理化指標(biāo)的測(cè)定

總酸、不揮發(fā)酸按國(guó)標(biāo)GB 18187—2000《釀造食醋》進(jìn)行測(cè)定[9]；總黃酮、還原糖、總酯分別按國(guó)標(biāo)GB/T 19777—2013《地理標(biāo)志產(chǎn)品山西老陳醋》附錄C、D、E進(jìn)行測(cè)定[10]；淀粉按照GB/T 5514—2008《糧油檢驗(yàn)糧食、油料中淀粉含量測(cè)定》進(jìn)行測(cè)定[11]；蛋白質(zhì)按照GB 5009.5—2010《食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》中的自動(dòng)凱氏定氮儀法進(jìn)行測(cè)定[12]；氨基酸態(tài)氮按照GB 18186—2000《釀造醬油》進(jìn)行測(cè)定[13]。

1.3.2 丙二醛的測(cè)定

按國(guó)標(biāo)GB 5009.181—2016《食品中丙二醛的測(cè)定》中的分光光度法[14]稍加改動(dòng)進(jìn)行測(cè)定。先將樣品凍干粉碎，取2 g醋醅凍干研磨均勻后，加入20 mL三氯乙酸（TCA）溶液，充分渦旋，4 ℃、10 000×g離心20 min，取5 mL上清液，置于25 mL具塞比色管內(nèi)，另取5 mL三氯乙酸混合液作為樣品空白，分別加入5 mL硫代巴比妥酸（TBA）水溶液，加塞，混勻，置于90 ℃的水浴中加熱30 min，冷卻至室溫后，在波長(zhǎng)532 nm條件下讀取吸光度值。

2 結(jié)果與分析

2.1 含水量對(duì)熏醅中理化成分的影響分析

由表1可知，不同含水量醋醅熏醅中對(duì)于蛋白質(zhì)含量的影響最小，與白醅相比，3種含水量的醋醅中的蛋白質(zhì)在熏醅后均略有降低，其中50%和40%含水量的醋醅變化相似且降幅大于60%含水量的醋醅。同時(shí)不同含水量醋醅熏醅中對(duì)總酸的影響也較小，3種含水量的醋醅中總酸均呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢(shì)，熏醅結(jié)束后3種醋醅中總酸含量均略高于白醅。不揮發(fā)酸在3種醋醅熏醅后呈現(xiàn)出較大的差異，含水量60%的醋醅中不揮發(fā)酸含量在熏醅第1天便開(kāi)始降低之后雖有所升高，但熏醅結(jié)束時(shí)其含量進(jìn)一步降低，由1.20%降低至1.00%；與此同時(shí)，在含水量50%和40%的醋醅中不揮發(fā)酸的含量均呈現(xiàn)出上升趨勢(shì)，含水量50%的醋醅中熏醅第1天其含量就由白醅的1.20%升高至1.43%，其后略有降低，熏醅結(jié)束時(shí)含量為1.38%；含水量40%的醋醅中不揮發(fā)酸的含量與含水量50%和60%的醋醅相比變化比較慢，熏醅第1天其含量與白醅中的含量幾乎沒(méi)有差異，之后才開(kāi)始升高，熏醅結(jié)束時(shí)其含量達(dá)到1.43%。

表1 不同含水量醋醅熏醅中理化指標(biāo)分析Table 1 Analysis of physicochemical indexes of Cupei with different moisture%

游離氨基酸與還原糖是熏醅過(guò)程中美拉德反應(yīng)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)[15]。由表1可知，含水量60%的醋醅中氨基酸態(tài)氮受熏醅的影響較小，熏醅第1天時(shí)其含量幾乎沒(méi)有變化，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)其含量小幅降低后又隨之升高，熏醅結(jié)束時(shí)其最終含量只比白醅降低了0.05%。氨基酸態(tài)氮在含水量40%的醋醅中含量降幅最大，熏醅第1天其含量就由白醅的0.49%降低至0.13%，之后也一直低于其他兩種醋醅相同熏醅時(shí)間的含量。含水量50%的醋醅中氨基酸態(tài)氮含量變化介于其他2種醋醅之間，熏醅至第3天時(shí)其含量降幅與含水量60%的醋醅相似，之后其含量大幅降低，熏醅結(jié)束時(shí)含量與其在含水量40%的醋醅中接近。3種醋醅中還原糖與白醅相比其含量均顯著降低（P＜0.05），含水量60%的醋醅在相同熏醅時(shí)間的降低幅度最??；含水量50%的醋醅降幅最快，熏醅第1天其含量就已經(jīng)低于含水量60%的醋醅熏醅結(jié)束時(shí)的含量；含水量40%的醋醅熏醅第1天還原糖含量降幅介于其他2種醋醅之間，之后其含量降幅快速降低直到熏醅結(jié)束。以此推測(cè)，醋醅熏醅過(guò)程中美拉德反應(yīng)的速度不僅僅取決于熏醅的溫度，醋醅含水量也起到重要的調(diào)節(jié)作用，從而影響到醋醅的最終風(fēng)味。

醋醅中的酯類(lèi)物質(zhì)主要在發(fā)酵階段由各類(lèi)微生物產(chǎn)生，是山西老陳醋重要的風(fēng)味來(lái)源，熏醅過(guò)程會(huì)使部分酯類(lèi)分解并生成部分分子量較大的酯類(lèi)物質(zhì)[6，16-17]。由表1可知，熏醅第1天總酯的含量在3種醋醅中均出現(xiàn)不同幅度的升高，其含量在含水量60%和50%的醋醅中呈現(xiàn)一直升高趨勢(shì)，與白醅相比含水量60%的醋醅熏醅第1天含量升高幅度最大，之后增速有所降低，熏醅結(jié)束時(shí)其總酯含量略低于在含水量50%的醋醅中的含量。熏醅第1天總酯的含量在含水量50%的醋醅中升高幅度最小，但隨著熏醅時(shí)間的延長(zhǎng)，其含量升高幅度變大，在熏醅結(jié)束時(shí)含水量50%的醋醅中總酯的含量最高。在含水量40%的醋醅中總酯含量?jī)H在熏醅第1天升高，之后隨著熏醅的進(jìn)行其含量不斷降低，在熏醅第3天時(shí)其含量已經(jīng)低于白醅中總酯的含量。因此，熏醅過(guò)程中酯類(lèi)在醋醅中的變化和醋醅的含水量有密切關(guān)系。

由表1可知，熏醅后，淀粉含量在3種醋醅中均有不同程度的降低。在含水量60%的醋醅中降低幅度最小，熏醅第1天時(shí)淀粉含量沒(méi)有變化，熏醅結(jié)束時(shí)其含量也僅由白醅的10%降低至9.36%。含水量50%的醋醅中淀粉含量降低幅度顯著大于含水量60%的醋醅，熏醅第1天其含量便降至7.49%，之后降幅減慢，熏醅第3天降至5.00%后直到熏醅結(jié)束含量幾乎不再變化。含水量40%的醋醅中淀粉含量降低幅度最大，熏醅第1天其含量便已經(jīng)低于另外2種醋醅熏醅結(jié)束時(shí)的淀粉含量，并且隨著熏醅時(shí)間的進(jìn)一步延長(zhǎng)，其淀粉含量仍在不斷降低，熏醅結(jié)束時(shí)含水量40%的醋醅中淀粉含量?jī)H剩2.49%。酸性環(huán)境下加熱會(huì)使淀粉水解[18]，因此在不同含水量的醋醅中淀粉含量均出現(xiàn)不同程度的降低，同時(shí)醋醅含水量的降低明顯加速了淀粉的水解過(guò)程。

結(jié)果表明，醋醅含水量的變化對(duì)氨基酸態(tài)氮、還原糖、總酯和淀粉的影響較大，其中總酯在60%和50%含水量的熏醅中含量較高。氨基酸態(tài)氮、總酯和淀粉都為高溫熏醅過(guò)程中的美拉德反應(yīng)提供底物，水量40%的醋醅中氨基酸態(tài)氮和淀粉的含量降低速度最快，含水量50%的醋醅中還原糖的含量降低速度最快。

2.2 含水量對(duì)熏醅中總黃酮含量的影響分析

黃酮類(lèi)物質(zhì)是山西老陳醋標(biāo)準(zhǔn)[10]中要求的功能成分之一，具有多種保健功能。由圖1可知，熏醅過(guò)程中總黃酮含量在含水量60%的醋醅中不斷升高。熏醅第1天與白醅相比總黃酮在含水量50%的醋醅中含量小幅降低，隨著熏醅時(shí)間的延長(zhǎng)總黃酮含量重新開(kāi)始升高，且升高幅度大于含水量60%的醋醅，熏醅結(jié)束時(shí)其總黃酮含量在3種醋醅中含量最高，達(dá)到12.10 mg/100 g，遠(yuǎn)高于含水量60%的醋醅熏醅結(jié)束時(shí)的總黃酮含量9.93 mg/100 g。在含水量40%的醋醅中總黃酮含量與白醅相比有小幅降低，在熏醅第3天時(shí)其含量最低，熏醅結(jié)束時(shí)總黃酮含量略有升高。已有的對(duì)山西老陳醋熏醅過(guò)程中總黃酮的變化研究均觀察到升高的現(xiàn)象[16]，但這些實(shí)驗(yàn)均未涉及到醋醅含水量在熏醅過(guò)程中對(duì)總黃酮含量變化的影響，而本實(shí)驗(yàn)中隨著醋醅含水量降低至40%時(shí)觀察到總黃酮含量降低的現(xiàn)象，由此推測(cè)在山西老陳醋傳統(tǒng)熏醅過(guò)程中靠近缸壁中部的醋醅因含水量局部降低其總黃酮含量是降低的；同時(shí)含水量50%的醋醅總黃酮含量升高最多，可推測(cè)缸上部的醋醅總黃酮含量升高最快。因此，含水量60%和50%的醋醅都有利于總黃酮保留，其中含水量50%的醋醅保留的總黃酮最多。

圖1 不同含水量醋醅中總黃酮含量分析Fig.1 Analysis of total flavonoids contents in Cupei with different moisture

2.3 含水量對(duì)熏醅中丙二醛含量的影響分析

山西老陳醋的原料比較復(fù)雜，其中的高粱以及大曲中的豌豆等多種原料都含有一定量的脂肪，這些脂肪在熏醅加熱過(guò)程中會(huì)發(fā)生脂肪氧化反應(yīng)，生成一定量的醛、酮等化合物[19]，這些物質(zhì)自身的氣味閾值較低，在很低的濃度下就可以對(duì)山西老陳醋的風(fēng)味產(chǎn)生影響；另外這些醛、酮類(lèi)化合物也會(huì)進(jìn)入美拉德反應(yīng)等其他反應(yīng)進(jìn)一步縮合成大分子物質(zhì)。在脂肪氧化的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生丙二醛，可將其作為判斷脂肪氧化程度的指標(biāo)[20]。

由圖2可知，熏醅加熱過(guò)程中，醋醅含水量的變化對(duì)丙二醛的生成量影響很大。含水量60%的醋醅在熏醅第1天丙二醛含量?jī)H由白醅中的0.07 mg/kg升高至0.09 mg/kg，第3天丙二醛含量最高達(dá)到0.57 mg/kg，之后其含量有所降低。在含水量50%的醋醅中丙二醛的變化規(guī)律與其在含水量60%的醋醅中相似，也是在熏醅第3天丙二醛含量達(dá)到最高，但因?yàn)槠浜康慕档捅┑暮吭谘^(guò)程中整體高于含水量60%的醋醅，并且丙二醛在熏醅第1天就由白醅中的0.07 mg/kg增加至0.39 mg/kg。在含水量40%的醋醅中丙二醛含量呈現(xiàn)不斷增加的趨勢(shì)，并且在熏醅的相同時(shí)間內(nèi)與其他2種醋醅相比生成的丙二醛含量最高，熏醅結(jié)束時(shí)丙二醛含量已達(dá)到1.14 mg/kg?？芍S著醋醅含水量的降低丙二醛的含量會(huì)快速的增加，脂肪氧化反應(yīng)的速度變快。因此，當(dāng)醋醅含水量降低至40%時(shí)，最有利于脂肪分解轉(zhuǎn)化為風(fēng)味物質(zhì)前體。

圖2 不同含水量醋醅中丙二醛含量分析Fig.2 Analysis of malondialdehyde contents in Cupei with different moisture

3 結(jié)論

山西老陳醋的熏醅過(guò)程中總酸和蛋白質(zhì)受含水量變化的影響較小。熏醅過(guò)程中醋醅含水量的變化對(duì)于山西老陳醋常規(guī)理化指標(biāo)不揮發(fā)酸、氨基酸態(tài)氮、還原糖、總酯、淀粉均有較大的影響，主要表現(xiàn)在不揮發(fā)酸在含水量較高（60%）的醋醅中含量降低，在其他2種醋醅中升高；游離氨基酸和還原糖是美拉德反應(yīng)的重要底物，因此在高溫條件下氨基酸態(tài)氮和還原糖含量均出現(xiàn)降低，二者在不同含水量醋醅條件下的變化可知適度降低含水量可以促進(jìn)美拉德反應(yīng)進(jìn)程。醋醅含水量對(duì)酯類(lèi)在高溫下的合成分解主要體現(xiàn)在醋醅含水量降低到40%時(shí)酯類(lèi)分解加快總酯含量降低，在其他2種醋醅中總酯含量升高可知部分酯類(lèi)雖被分解但仍有新的酯類(lèi)合成。在熏醅過(guò)程中淀粉含量降低速度與醋醅含水量表現(xiàn)為含水量越低淀粉水解速度越快。總黃酮含量變化也與醋醅含水量有密切關(guān)系，山西老陳醋中的總黃酮幾乎全部源自釀造原料，原料狀態(tài)的變化會(huì)影響黃酮類(lèi)物質(zhì)釋放，50%含水量的醋醅在熏醅過(guò)程中更利于黃酮類(lèi)物質(zhì)釋放，而40%含水量的醋醅在熏醅過(guò)程中效果與之相反。醋醅中含有少量脂肪，這些脂肪在高溫下氧化分解產(chǎn)生的小分子化合物會(huì)對(duì)風(fēng)味產(chǎn)生影響，丙二醛作為脂肪氧化分解的重要產(chǎn)物側(cè)面反映出含水量的降低會(huì)加快脂肪氧化分解速度。這些物質(zhì)在不同含水量醋醅中的變化表明熏醅過(guò)程中陶缸不同位置的醋醅對(duì)風(fēng)味和功能成分的貢獻(xiàn)不同，低含水量更有利于美拉德反應(yīng)的進(jìn)行，高含水量更有利于酯類(lèi)成分的保留。綜上所述，醋醅含水量50%時(shí)熏醅各項(xiàng)指標(biāo)最為均衡。