醬油鮮味的研究進(jìn)展

李丹鳳，馬云標(biāo)

上海太太樂食品有限公司（上海 201812）

隨著人們生活水平的提高，餐桌上美食越來越豐富，眾多食品加工工業(yè)中，廣泛使用醬油為原材料賦香、增鮮，以達(dá)到提高風(fēng)味的目的。醬油是一種營養(yǎng)較高的人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚恼{(diào)味品，俗稱豉油，主要由大豆、淀粉、小麥、食鹽經(jīng)過制油、發(fā)酵等程序釀制而成。醬油的成分比較復(fù)雜，除食鹽的成分外，還有多種氨基酸、糖類、有機(jī)酸、色素及香料成分。醬油不同風(fēng)味、香氣的產(chǎn)生和形成，主要來源與它不同的生產(chǎn)釀造工藝及原料、配方、原料處理和生產(chǎn)過程中微生物作用的好壞，由于微生物的協(xié)同作用使之發(fā)生一系列的生化反應(yīng)，把原料中的不溶性高分子物質(zhì)，分解成低分子化合物，這些物質(zhì)的相互結(jié)合形成種類繁多的呈味物質(zhì)[1]。這些呈味物質(zhì)主要是氨基酸。醬油作為調(diào)味品，其感官質(zhì)量應(yīng)具有色香味體的評價，并以鮮味為主要感官指標(biāo)。鮮味是區(qū)別于酸、甜、苦和咸4種基本滋味的第5種滋味，對食品的滋味、可口性及可接受性起著重要作用[2]。谷氨酸含量較高與醬油呈現(xiàn)的鮮味有一定關(guān)系[3]。市售醬油氨基酸態(tài)氮雖然達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)，但不能僅以此衡量醬油的品質(zhì)。為了保護(hù)消費(fèi)者的權(quán)益，需要對其來源進(jìn)行鑒別，可對其氨基酸組分進(jìn)行分析。研究表明[4]，釀造醬油中的必需氨基酸占總氨基酸比例＞35%，添加增鮮劑或植物蛋白水解液則不能達(dá)到此值。因此認(rèn)為同一工藝條件下釀造醬油中氨基酸的組成較穩(wěn)定，而人為添加非發(fā)酵氨基酸，就會引起氨基酸組成的變化，據(jù)此可以判定該醬油是否為釀造醬油。

1 醬油中的鮮味物質(zhì)

1.1 氨基酸

氨基酸態(tài)氮是醬油的營養(yǎng)和質(zhì)量指標(biāo)，也是釀造醬油中大豆蛋白水解率高低的特征性指標(biāo)，一般情況下，氨基酸態(tài)氮含量越高，醬油的質(zhì)量越好，鮮味也就越濃。

釀造醬油的鮮味是在發(fā)酵過程中，微生物分解原料中的蛋白質(zhì)自然產(chǎn)生，比起其他同類產(chǎn)品，如配制醬油、酸水解植物蛋白液等鮮得自然。釀造醬油的鮮味成分主要是氨基酸，約20種，其中尤以谷氨酸和天門冬氨酸的鮮味最大。氨基酸是由釀造醬油所用的脫脂大豆經(jīng)霉菌產(chǎn)生酶的分解作用而得。氨基酸的含量越高，醬油的鮮味也就越濃。不同釀造工藝生產(chǎn)的醬油，所含氨基酸種類不同，呈現(xiàn)的鮮味也有所不同。我國釀造醬油工藝主要有高鹽稀態(tài)釀造工藝和低鹽固態(tài)釀造工藝2種，高鹽稀態(tài)醬油工藝主要是以脫脂大豆和小麥為原料，經(jīng)微生物在適溫下發(fā)酵120 d制取醬油。由于發(fā)酵的溫度適宜，發(fā)酵周期長，各種有益微生物可以充分分解原料中的蛋白質(zhì)等物質(zhì)，產(chǎn)生大量、種類豐富的氨基酸，從而使醬油呈現(xiàn)較濃的鮮味。低鹽固態(tài)醬油是以脫脂大豆和麩皮為原料，經(jīng)微生物在55 ℃下發(fā)酵20 d左右制得的醬油。由于發(fā)酵溫度較高，多種有益微生物在高溫下無法生存，直接分解成氨基酸，其鮮味成分遠(yuǎn)不如前者[5]。

醬油中的鮮味來源于蛋白質(zhì)分解產(chǎn)物游離氨基酸，不同游離氨基酸的呈味特性[6]如表1所示，其中以谷氨酸含量最高，鮮味強(qiáng)烈，是構(gòu)成整體鮮味特性的重要物質(zhì)。其中，谷氨酸-天門冬氨酸、谷氨酸-絲氨酸在釀造過程中生成的一些低級肽也具有鮮味[7]。醬油生產(chǎn)過程中的游離氨基酸是經(jīng)過微生物不斷作用產(chǎn)生的，氨基酸的種類和數(shù)量在一定程度上決定醬油的品質(zhì)。

表1 不同氨基酸的呈味特性

1.2 核苷酸

醬油的鮮味物質(zhì)還包括核苷酸。核苷酸包括肌苷酸（IMP）、鳥苷酸（GMP）、三磷酸腺苷（ATP）、二磷酸腺苷（ADP）、腺苷酸（AMP）、次黃嘿呤（Hx）、次黃嘌呤核苷（HxR）等。有研究[8]認(rèn)為，在醬油發(fā)酵過程中，微生物中普遍存在降解核苷酸的酶系。該酶系將ATP降解至IMP，IMP可能變?yōu)锳MP或無鮮味的腺苷、肌苷，如HxR，而后導(dǎo)致呈現(xiàn)苦味的Hx。而AMP與Hx在醬油產(chǎn)品中基本有不同程度的存在，HxR也在一些醬油中少量檢出。在醬油發(fā)酵過程中，酵母、霉菌及細(xì)菌等微生物、酵母和細(xì)菌菌體自溶后會產(chǎn)生的核酸經(jīng)核酸酶水解一部分，會生成IMP和GMP等核苷酸，它們能起到助鮮作用。醬油成品中往往添加有谷氨酸鈉和一定比例的呈味核苷酸（IMP+GMP），能顯著提高醬油產(chǎn)品的口感、增加醬油濃厚風(fēng)味并提高鮮度[9]。谷氨酸鈉和IMP+GMP的混合能使醬油的鮮味提高數(shù)倍至10余倍[10]。隨著食品行業(yè)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，食品添加劑的使用日趨普遍，其中呈味核苷酸作為一種新型食品添加劑，被廣泛應(yīng)用于食品調(diào)味行業(yè)中。將一些呈味核苷酸作為助鮮劑添加到醬油發(fā)酵過程中，促使醬油鮮味顯著提高，從而改善其呈味的品質(zhì)，成為中國生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)風(fēng)味醬油的重要手段之一[11]。

1.3 呈鮮味肽

Ogasawara等[12]對大豆蛋白水解液中分子質(zhì)量在1 000～5 000 Da的肽進(jìn)行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這些分子量的肽能夠具有鮮味或延長鮮味的特性。Rhyu等[13]研究大豆提取液中的小分子肽，結(jié)果發(fā)現(xiàn)分子質(zhì)量500～1 000 Da的肽具有最強(qiáng)的鮮味。Lioe等[14]將日本醬油經(jīng)過超濾分成不同組分，結(jié)果發(fā)現(xiàn)小分子組分的鮮味和咸味比其他組分更加強(qiáng)烈。Apriyantono等[15]探討印度尼西亞醬油，結(jié)果發(fā)現(xiàn)低于500 Da組分的呈味效果最好，且推測醬油中的肽是印度尼西亞醬油呈鮮味的物質(zhì)基礎(chǔ)。因此，呈鮮味的肽存在于醬油中，且對醬油的總體味道起一定作用。這些研究表明醬油呈味肽的探討和研究具有深遠(yuǎn)意義。

2 鮮味強(qiáng)度的判定方法

研究鮮味的方法有多種，最有效的方法是研究樣品中某一物質(zhì)的鮮味強(qiáng)度，去掉該物質(zhì)后，再與原先的樣品進(jìn)行對比，但這一方法對技術(shù)及試驗設(shè)備要求較高，較難實現(xiàn)[16]。一般的方法是以水或者醇為鮮味物質(zhì)的溶劑，提取樣品中的全部鮮味物質(zhì)并進(jìn)行檢測，分析所有鮮味物質(zhì)含量，通過人工復(fù)配的方法，獲得與之相類似的復(fù)配液，達(dá)到模擬原樣品鮮味的效果，通過減缺和添加試驗并感官檢測各有效呈現(xiàn)組分的呈味功能[17]。評價鮮味強(qiáng)度的方法有以下幾種[18-20]。

2.1 感官評價

由經(jīng)培訓(xùn)的感官員對樣品的鮮味進(jìn)行評判，以判定該樣品的鮮味強(qiáng)度，包括三角檢驗法、強(qiáng)度稀釋法、打分法等。

2.2 滋味活性值（taste activity value，TAV）

食品中的呈鮮成分較為復(fù)雜，較難直接求出樣品的鮮味強(qiáng)度，國內(nèi)外學(xué)者一般根據(jù)其TAV[21-23]大致估算該樣品的鮮味強(qiáng)度值。滋味活性值是指呈味物質(zhì)濃度與其閾值之間的比值，按式（1）計算，可以評價樣品中某一組分對鮮味強(qiáng)度的影響。通常認(rèn)為，TAV大于1時，該物質(zhì)對樣品有重要影響。

2.3 滋味稀釋分析（taste dilution analysis，TDA）

Hofmann等[24-25]在2001年建立一種測定苦味活性物質(zhì)的方法，把人的舌頭作為生物感受器，檢測食品中存在的滋味化合物的閾值，通過（2）計算其TAV與滋味稀釋值（taste dilution，TD）評價其滋味貢獻(xiàn)。

式中：總TD稀釋值指混合物溶解于1 mL水中，按1∶1體積比稀釋，采用3點測定進(jìn)行評定，當(dāng)某個稀釋水平的溶液與2個空白之間的滋味差異剛好能被識別出來時的稀釋倍數(shù)。

2.4 減除試驗

減除試驗是通過感官試驗比較混合物和缺少其中一種成分的混合物的感官特性，從而確定某一成分對整體風(fēng)味的貢獻(xiàn)。此方法主要包括4個關(guān)鍵步驟：確定食品水提物的濃度、合成混合物的建立、感官驗證建立的合成混合物、感官評價減除試驗并最終選擇可減除的化合物。減除試驗考慮到滋味活性物質(zhì)和食品基質(zhì)間的相互作用，從而建立成分與感官性狀之間的關(guān)系。

2.5 味精當(dāng)量

由于核苷酸二鈉與谷氨酸鈉具有協(xié)同增效作用，通過由Yamaguchi等[26]提出的味精當(dāng)量公式（式3），將其混合溶液所呈現(xiàn)的鮮味強(qiáng)度轉(zhuǎn)化為等價的谷氨酸鈉（即味精）濃度，用于量化混合溶液的鮮味強(qiáng)度。

式中：EUC為味精當(dāng)量，g MSG/100 g；ai和aj分別為鮮味氨基酸（Asp或Glu）和鮮味核苷酸（5’-IMP，5’-GMP，5’-AMP，5’-XMP）濃度，均為g/100 g；bi和bj分別為鮮味氨基酸的相對呈鮮系數(shù)（Glu為1；Asp為0.077）和鮮味核苷酸的相對呈鮮系數(shù)（5’-IMP為1；5’-GMP為2.3；5’-AMP為0.18；5’-XMP為0.61）；1 218為協(xié)同作用常數(shù)。

2.6 檢測儀器

通過電子舌等具有生物電子膜的特異性傳感器對樣品呈鮮組分進(jìn)行專一性響應(yīng)，以其響應(yīng)值判定該樣品的鮮味強(qiáng)度，并與其他鮮味物質(zhì)進(jìn)行區(qū)分。

在探究鮮味物質(zhì)的相互作用時，現(xiàn)有手段都存在一定缺陷，TAV是個比較客觀的評價方法，被廣泛應(yīng)用于各種食品風(fēng)味的研究，但其缺陷在于只能片面反映一組分在呈鮮物質(zhì)中所起的作用，無法進(jìn)行量化，也沒有考慮到各個物質(zhì)之間的相互影響關(guān)系，如協(xié)同效應(yīng)和相抵作用等。TDA分析方法雖然能較好地計算出滋味活性物質(zhì)對風(fēng)味的貢獻(xiàn)，但它是基于滋味強(qiáng)度是風(fēng)味物質(zhì)濃度的線性函數(shù)為假設(shè)，并未考慮食品基質(zhì)和風(fēng)味物質(zhì)的相互作用。味精當(dāng)量的鮮味量化只考慮谷氨酸鈉和核苷酸之間的協(xié)同作用，卻忽略無機(jī)離子和其他呈味物質(zhì)在其中的作用。儀器檢測可以區(qū)分不同鮮味強(qiáng)度，但難于比較兩者間鮮味的強(qiáng)弱。只有感官評價能較為合理地比較鮮味的強(qiáng)弱，但感官評價需要以完全的復(fù)配溶液去復(fù)原檢測物質(zhì)，并且需要大量試驗人員以減少由于個體差異所帶來的試驗誤差。

3 結(jié)語與展望

現(xiàn)有設(shè)備仍無法對醬油風(fēng)味物質(zhì)的呈味類型和強(qiáng)度進(jìn)行分析，無法直接鑒定哪些分子和分子之間協(xié)調(diào)作用可以產(chǎn)生諸如酸、甜、苦、辣、鮮等不同風(fēng)味類型?，F(xiàn)有的氣相色譜、氣質(zhì)聯(lián)用色譜雖然可以鑒別傳統(tǒng)醬油中近300種物質(zhì)，但仍無法區(qū)分各單體對風(fēng)味的貢獻(xiàn)大小。國內(nèi)外對食品中的關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)的研究多集中于鮮味物質(zhì)的含量檢測方面，對其中呈味物質(zhì)間的相互作用的研究較少。

醬油鮮味的呈現(xiàn)不止是各個鮮味物質(zhì)之間鮮味的疊加，未來可以通過建立數(shù)學(xué)模型，將醬油中鮮味物質(zhì)之間的作用關(guān)聯(lián)，擬合一個醬油鮮味綜合評價指數(shù)。通過電子舌技術(shù)對6種單一鮮味物質(zhì)（氨基酸類的L-谷氨酸鈉、L-天門冬氨酸鈉，核苷酸類的5’-肌苷酸二鈉、5’-鳥苷酸二鈉、5’-呈味核苷酸二鈉，有機(jī)酸類的琥珀酸二鈉）進(jìn)行電子舌響應(yīng)，建立濃度與鮮味強(qiáng)度之間的響應(yīng)曲線，探究不同鮮味物質(zhì)在電子舌上響應(yīng)的規(guī)律性；通過電子舌技術(shù)分析鮮味物質(zhì)與酸味、甜味、苦味、咸味4種味覺物質(zhì)的相互作用，探究鮮味物質(zhì)與不同味感物質(zhì)之間的作用規(guī)律，旨在為通過電子舌預(yù)測醬油鮮味強(qiáng)度提供理論依據(jù)，并通過增大樣品量采集大量數(shù)據(jù)，建立醬油鮮味量化的數(shù)學(xué)模型，為醬油的鮮味量化及產(chǎn)品開發(fā)奠定基礎(chǔ)。