山西老陳醋難揮發(fā)性成分及研究進(jìn)展

孫寶山 孫玲玲 張冰瑩 周雅文 肖陽(yáng) 徐寶財(cái)

DOI：10.3969/j.issn.1000-9973.2024.03.032

引文格式：孫寶山，孫玲玲，張冰瑩，等.山西老陳醋難揮發(fā)性成分及研究進(jìn)展[J].中國(guó)調(diào)味品，2024，49（3）：193-196，220.

SUN B S， SUN L L， ZHANG B Y， et al.Non-volatile components and research progress of Shanxi aged vinegar[J].China Condiment，2024，49（3）：193-196，220.

摘要：山西老陳醋是中國(guó)四大名醋之一，隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)醋中含有多種營(yíng)養(yǎng)和生物活性成分，包括有機(jī)酸、氨基酸、糖類(lèi)等難揮發(fā)性成分，賦予了山西老陳醋酸、鮮、甜等口感，還具有保健功能。文章主要綜述了山西老陳醋難揮發(fā)性成分的組成、功能、影響因素和分析方法等研究進(jìn)展，有助于加深山西老陳醋的科學(xué)理解，為后續(xù)相關(guān)研究提供一定的理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：山西老陳醋；難揮發(fā)性成分；保健功能；分析；氨基酸

中圖分類(lèi)號(hào)：TS264.22????? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A????? 文章編號(hào)：1000-9973（2024）03-0193-04

Non-Volatile Components and Research Progress of Shanxi Aged Vinegar

SUN Bao-shan， SUN Ling-ling， ZHANG Bing-ying， ZHOU Ya-wen*， XIAO Yang， XU Bao-cai

（China Food Flavor and Nutrition Health Innovation Center， School of Light Industry Science and

Engineering， Beijing Technology and Business University， Beijing 100048， China）

Abstract： Shanxi aged vinegar is one of four kinds of famous vinegar in China. With the development of modern science and technology， people have found that vinegar contains a variety of nutrients and bio-active components， including organic acids， amino acids， carbohydrates and other non-volatile components， which give Shanxi aged vinegar the taste of sourness， umami and sweetness， and have health care functions. In this paper， the composition， functions， influencing factors and analysis methods of non-volatile components in Shanxi aged vinegar are mainly reviewed， which helps to deepen the scientific understanding of Shanxi aged vinegar and provides a certain theoretical basis for subsequent related research.

Key words： Shanxi aged vinegar; non-volatile components; health care functions; analysis; amino acids

收稿日期：2023-09-20

基金項(xiàng)目：北京市教育委員會(huì)科技計(jì)劃項(xiàng)目資助（KZ202210011015）；國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2022YFC3701702）

作者簡(jiǎn)介：孫寶山（1997—），男，碩士研究生，研究方向：食品化學(xué)。

*通信作者：周雅文（1973—），女，教授，博士，研究方向：膠體與界面化學(xué)、食品化學(xué)。

我國(guó)食醋歷史悠久，春秋時(shí)期山西就已經(jīng)開(kāi)始釀醋。山西老陳醋是我國(guó)北方醋的代表，以酸、綿、甜、香、鮮五大特色聞名于世[1]。醋的香氣源于揮發(fā)性成分，對(duì)于它們的組成、形成機(jī)制和分析方法已有深入研究[2-3]。但對(duì)于醋的滋味，即難揮發(fā)性成分的關(guān)注較少，尤其是山西老陳醋。難揮發(fā)性成分在不同因素綜合作用下賦予老陳醋獨(dú)特的口感和味覺(jué)特征，表現(xiàn)出抗菌、抗氧化、抗癌、減肥、抗高血壓、提高免疫力和營(yíng)養(yǎng)等作用[4-6]。本文對(duì)近年來(lái)山西老陳醋難揮發(fā)性成分研究的相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行了梳理總結(jié)，為更全面地了解山西老陳醋的風(fēng)味和化學(xué)成分提供了參考。

1? 難揮發(fā)性成分的種類(lèi)及功能研究進(jìn)展

山西老陳醋中難揮發(fā)性成分來(lái)源于發(fā)酵和陳釀過(guò)程，包括微生物代謝物、美拉德反應(yīng)、蛋白質(zhì)和糖，主要為有機(jī)酸、氨基酸、多肽、糖類(lèi)等，具體見(jiàn)表1。這些難揮發(fā)性成分不僅是醋的呈味物質(zhì)，而且有一定保健功能。

1.1? 有機(jī)酸

由表1可知，山西老陳醋中有機(jī)酸種類(lèi)較多，其中含量較高的難揮發(fā)性有機(jī)酸是乳酸和檸檬酸。乳酸、酒石酸、蘋(píng)果酸、檸檬酸和琥珀酸不僅提供酸味，而且可以緩沖揮發(fā)性乙酸的刺激，使醋具有溫和的風(fēng)味[19]，當(dāng)其進(jìn)入三羧酸循環(huán)中，最終可被人體代謝并產(chǎn)生能量。有機(jī)酸同時(shí)具有一定的生物活性，滲透到微生物細(xì)胞膜中會(huì)導(dǎo)致細(xì)菌細(xì)胞死亡，表現(xiàn)出很強(qiáng)的抗菌效果[20]。另外，原兒茶酸、對(duì)羥基苯甲酸、水楊酸、阿魏酸等酚酸是醋外觀和澀味的體現(xiàn)，具有抗氧化、抗糖尿病、抗微生物、抗腫瘤、減肥、抗高血壓和降膽固醇等功能[21-22]。Gao等[23]發(fā)現(xiàn)山西老陳醋的抗氧化能力明顯比福建永春老醋高，這主要是因?yàn)樯轿骼详惔缀休^多的難揮發(fā)性有機(jī)酸。

1.2? 氨基酸和多肽

醋中氨基酸主要來(lái)源于發(fā)酵微生物和原料中的蛋白質(zhì)，并且總濃度隨著陳化時(shí)間的延長(zhǎng)而增加[24-25]。山西老陳醋中總氨基酸含量為中國(guó)四大名醋之首[26]，丙氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、精氨酸和甘氨酸是山西老陳醋鮮味的代表，含量超過(guò)總氨基酸含量的50%[27]。氨基酸含量和種類(lèi)對(duì)醋的口感和感官質(zhì)量都有很大影響，如不同種類(lèi)的氨基酸產(chǎn)生獨(dú)特的酸味、甜味、苦味、鮮味[28-30]。除此之外，氨基酸也具有生物活性。這些氨基酸被人體吸收后，表現(xiàn)出與游離氨基酸相似的生物和代謝性質(zhì)。通過(guò)形成免疫球蛋白、載體蛋白和神經(jīng)遞質(zhì)等復(fù)雜肽，可提高人體免疫力和促進(jìn)大腦發(fā)育的功能[31]，酪氨酸和色氨酸具有很強(qiáng)的抗氧化活性[32]，γ-氨基丁酸可以抑制神經(jīng)遞質(zhì)傳遞，具有抗焦慮和鎮(zhèn)靜作用[33]。二肽在山西老陳醋中種類(lèi)較多，不僅是風(fēng)味化合物，而且具有生物活性，如脯氨酸-亮氨酸可阻止流感感染[34]。

1.3? 糖類(lèi)

糖類(lèi)是山西老陳醋風(fēng)味的重要組成部分，主要以單糖的形式存在，如果糖、葡萄糖、半乳糖和甘露糖。糖類(lèi)是微生物的能量來(lái)源，也是形成風(fēng)味的前體物質(zhì)。糖能提供甜味，同時(shí)使醋風(fēng)味更加柔和，還能提高醋的黏度和色澤[35]。山西老陳醋中不同糖具有不同的生理功能，如糖醇和單糖有利于治療心血管疾病，麥芽三糖和麥芽四糖能抑制人體腸道內(nèi)有害菌生長(zhǎng)，促進(jìn)人體有益菌繁殖。

1.4? 其他物質(zhì)

類(lèi)黑素是棕色大分子化合物，由糖和含氮化合物通過(guò)美拉德反應(yīng)生成，具有一定抗氧化功能[36]。Xia等[25]研究發(fā)現(xiàn)隨著類(lèi)黑素含量增加，自由基清除能力增強(qiáng)。酚類(lèi)化合物如兒茶素、表兒茶素和蘆丁在醋中的含量相比于酚酸較低，但具有相似的生物活性[37]。生物堿（β-咔啉）具有抗氧化、抗細(xì)胞誘變和降血糖作用[38]。維生素和礦物質(zhì)是人體必需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，其中維生素B常見(jiàn)于谷物醋中，在提高人體免疫力、促進(jìn)代謝和維持腸胃健康方面有積極作用[39]。核苷類(lèi)、核苷酸及其類(lèi)似物含量越高說(shuō)明發(fā)酵過(guò)程中微生物代謝越旺盛，被人體吸收后的功能目前尚存在爭(zhēng)議。

2? 難揮發(fā)性成分含量影響因素

滋味物質(zhì)是發(fā)酵食品的靈魂，主要由食品原料提供并在微生物生態(tài)系統(tǒng)中產(chǎn)生。難揮發(fā)性成分決定了山西老陳醋的滋味特性，并且不同原料、微生物間相互作用的代謝產(chǎn)物、生產(chǎn)方法和陳釀時(shí)間會(huì)造成其含量的差異。

2.1? 原料

發(fā)酵工藝所用原料是滋味的關(guān)鍵因素[40]。不同原料含有不同含量的碳水化合物、脂類(lèi)、蛋白質(zhì)類(lèi)物質(zhì)，因此使微生物代謝產(chǎn)物具有多樣性。例如，青稞中淀粉和蛋白質(zhì)含量較多，Zhang等[41]研究表明青稞陳釀一年半后的老陳醋乳酸、琥珀酸含量顯著升高。山西老陳醋主要以高粱、麩皮為主要原料，發(fā)酵后難揮發(fā)性成分種類(lèi)多，顏色較深，口感醇厚。

2.2? 微生物的相互作用

微生物與其他有機(jī)體和胞外環(huán)境存在復(fù)雜的感應(yīng)反饋體系，它們之間相互作用對(duì)難揮發(fā)性成分含量的變化有重要影響。優(yōu)良乳酸菌L7和L729相互作用時(shí)，山西老陳醋中還原糖含量最低，當(dāng)L7和L729的比例達(dá)1∶0.5時(shí)，草酸、丙酮酸、蘋(píng)果酸、乳酸含量最高。如酒精階段接入8%釀酒酵母Y421、8%莫海威芽孢桿菌B15和2.5%植物乳桿菌L7，在醋酸階段接入20%巴氏醋桿菌A2416、20%芽孢桿菌B15和10%植物乳桿菌L7得到的新淋醋不揮發(fā)性酸和氨基氮含量明顯升高。

2.3? 生產(chǎn)方法

山西老陳醋以固態(tài)發(fā)酵法生產(chǎn)，分為傳統(tǒng)手工釀造和現(xiàn)代機(jī)械釀造。傳統(tǒng)手工釀造是利用自然界中的野生菌制曲，發(fā)酵速度慢，生產(chǎn)效率低，但是涉及的微生物種類(lèi)繁多，滋味獨(dú)特，成本低[42]?，F(xiàn)代工業(yè)制醋采用人工培養(yǎng)菌株進(jìn)行制曲，機(jī)械設(shè)備先進(jìn)，發(fā)酵周期短，利用率和成本較高。與傳統(tǒng)工藝相比，高溫、高壓機(jī)械工藝的熏蒸方式有利于黃酮類(lèi)物質(zhì)的積累，同時(shí)降低了單寧含量，減少了山西老陳醋的濁度[43]。實(shí)際上，不同的生產(chǎn)方法造成微生物和發(fā)酵環(huán)境的改變，從而引起發(fā)酵效率及難揮發(fā)性成分的變化。

2.4? 陳釀時(shí)間

山西老陳醋的陳釀采用“夏伏曬、冬撈冰”方法。陳釀后的山西老陳醋無(wú)論比重、濃度、黏度、可溶性固形物還是不揮發(fā)酸、總糖、還原糖和氨基酸等指標(biāo)均位居全國(guó)食醋前列[44]。邢曉瑩等[45]研究表明在陳釀365 d內(nèi)，氨基酸、糖類(lèi)、不揮發(fā)酸和總黃酮含量均有所增加，陳釀后的食醋口感柔和、品質(zhì)較佳。在陳釀1年后，蘆丁含量逐漸減少，可能與蘆丁的苷元容易脫落以及與化合物的聚集沉積有關(guān)[17]。在陳釀過(guò)程中，水含量的減少可能會(huì)促進(jìn)單體類(lèi)黃酮的縮聚反應(yīng)，造成聚合酚類(lèi)化合物和抗氧化活性增加[46]。

3? 難揮發(fā)性物質(zhì)分析方法研究進(jìn)展

食醋中呈味物質(zhì)的研究始于20世紀(jì)五六十年代，從測(cè)定不揮發(fā)酸、總糖、還原糖和游離氨基酸開(kāi)始，逐步發(fā)展為各類(lèi)難揮發(fā)性化合物種類(lèi)和含量的檢測(cè)。另外，為了獲得不同因素下山西老陳醋的代謝信息，利用代謝組學(xué)研究其不同代謝途徑下完整或重點(diǎn)關(guān)注的代謝物，評(píng)估與產(chǎn)品滋味相關(guān)的生物和化學(xué)物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)醋的各種質(zhì)量屬性的提升，已經(jīng)被認(rèn)為是一種有價(jià)值的分析手段。

3.1? 定性定量分析

多種現(xiàn)代儀器可對(duì)陳醋進(jìn)行定性定量分析。如核磁共振波譜方法具有快速、簡(jiǎn)單、無(wú)創(chuàng)等優(yōu)點(diǎn)，但靈敏度較低、成本高[47]。李?lèi)?ài)平等[48]利用核磁技術(shù)從山西老陳醋中鑒定出21種化合物，主要為有機(jī)酸、氨基酸和糖類(lèi)。

為了盡可能多地獲取醋中化合物信息并節(jié)約測(cè)序成本，高通量、高分辨率的色譜技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。例如，王爭(zhēng)爭(zhēng)等[49]利用氨基酸自動(dòng)分析儀測(cè)定出17種氨基酸，初步確定甘氨酸、丙氨酸、纈氨酸為山西老陳醋的特征性氨基酸。王韋崗等[15]采用高效液相色譜法結(jié)合示差折光檢測(cè)器測(cè)定出山西老陳醋中5種糖類(lèi)，其中果糖含量較高。

采用光譜法分析醋中化合物具有速度快、靈敏度高，但穩(wěn)定性較差的特點(diǎn)。李葉麗等[50]建立了拉曼光譜快速檢測(cè)山西老陳醋中總黃酮的方法。熒光光度計(jì)法和原子分光光度計(jì)法在檢測(cè)陳醋中維生素和礦物質(zhì)方面得到應(yīng)用。另外，將核磁共振或色譜分析結(jié)果結(jié)合質(zhì)譜和紅外光譜等方法，可更加準(zhǔn)確地鑒定山西老陳醋中難揮發(fā)性成分（見(jiàn)表1）。

3.2? 感官分析

食品感官評(píng)價(jià)集食品風(fēng)味化學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)為一體，可用于指導(dǎo)食醋產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和工藝優(yōu)化，也是食品風(fēng)味輪構(gòu)建的理論基礎(chǔ)[3]。山西老陳醋的滋味輪是以酸味為主，苦味和甜味次之，同時(shí)伴有少許鮮味的感官分析體系。電子舌能更靈敏地檢測(cè)到人類(lèi)感官小組無(wú)法檢測(cè)到的細(xì)微變化和差異，評(píng)估所有難揮發(fā)性成分對(duì)整體風(fēng)味的貢獻(xiàn)情況[51]，指紋圖譜差異分析出不同年份的山西老陳醋。

3.3? 代謝組學(xué)分析

代謝組學(xué)可以對(duì)山西老陳醋發(fā)酵過(guò)程中的代謝物進(jìn)行定性和定量分析，同時(shí)結(jié)合多元統(tǒng)計(jì)學(xué)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行降維處理，挖掘出海量信息中的潛在規(guī)律，極大闡明多因素下造成的代謝差異，更精確地鑒別出組間特征性差異化合物，并探索其對(duì)老陳醋品質(zhì)的相關(guān)性和貢獻(xiàn)程度，進(jìn)而優(yōu)化產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)?；诖x組學(xué)研究發(fā)現(xiàn)吲哚乙酸是山西老陳醋中色氨酸的代謝物，可以作為區(qū)別于山東醋的標(biāo)志性代謝物。Nie等[52]基于核磁共振代謝組學(xué)方法發(fā)現(xiàn)發(fā)酵時(shí)間不足1年和超過(guò)1年的山西食醋氨基酸含量的差異最明顯，尤其是異亮氨酸。Li等[14]基于代謝組學(xué)發(fā)現(xiàn)山西老陳醋中Pro-Leu和Phe-Pro兩種二肽含量較高，可以區(qū)分其他谷物醋。

4? 總結(jié)與展望

文章總結(jié)了山西老陳醋難揮發(fā)性成分的組成、功能和影響因素，并對(duì)其分析方法進(jìn)行了梳理總結(jié)，文章有助于加深人們對(duì)山西老陳醋的全面科學(xué)理解，并為后續(xù)相關(guān)研究提供一定理論基礎(chǔ)，為山西老陳醋品質(zhì)提升提供了新思路。山西老陳醋的保健功能依賴(lài)于醋中的難揮發(fā)性成分，因此加大山西老陳醋功能研究，闡明物質(zhì)在體內(nèi)和體外的作用機(jī)理，用多種研究方法來(lái)揭示營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和生物活性物質(zhì)在醋中的相互作用，有助于進(jìn)一步發(fā)掘其保健價(jià)值。另外，利用代謝組學(xué)研究山西老陳醋中代謝物及其潛在規(guī)律具有重要意義，尤其是鑒定山西老陳醋成分組成和老化時(shí)間對(duì)產(chǎn)品組成的影響，實(shí)現(xiàn)對(duì)山西老陳醋的指紋鑒定，為其質(zhì)量監(jiān)測(cè)和安全評(píng)估提供方案。

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