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风味人间——封面上的酱油

酱油不仅是中国的传统调味料,在日本、韩国等国家和地区也同样广受欢迎。酱油独特的风味在于其兼具浓郁鲜味、咸味和焦糖味,被广泛地用于各种中式或日式菜肴的烹饪或佐餐。在食品化学领域,有关酱油风味的研究也备受关注。

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最近,荷兰瓦格宁根大学Carmen Diez Simon等研究者对世界范围内酱油的化学及风味研究进展做了系统而有趣的回顾,讨论了酱油中存在的化合物与其风味特征的潜在关系,以及不同类型酱油口味和香气属性之间的差异。相关成果发表在美国化学会(ACS)旗下期刊J. Agric. Food Chem.上,并被选为当期封面。

酱油风味研究封面文章。图片来源:J. Agric. Food Chem.


制作酱油,基本上要用到以下五种主要原料:大豆(主要的蛋白质来源)、小麦(主要的碳水化合物来源)、盐、水及微生物(米曲霉/大豆曲霉、耐盐酵母和乳酸菌),不同国家及不同工艺所用的原料组成差别不小。从发酵工艺上来分,可以归为两大类:传统发酵和酸水解。前者用微生物作为发酵剂,依靠其分泌的酶将蛋白质、脂类和淀粉分解为肽、游离氨基酸、挥发性化合物和糖类,且生产过程中的风味和颜色归因于酶促反应、氨基酸和还原糖之间的非酶促Maillard反应、氨基酸Strecker降解、脂质氧化和酯化。而后者又称“化学水解”,即使用高浓度的酸将大豆和小麦中的聚合物大分子分解,不过目前已经从行业中淡出。

厦门美食:酱油水黄翅鱼。图片来源:腾讯视频《风味人间》


作者首先比较了不同酱油的生产工艺。在中国,酱油可以按生产工艺分为两类:高盐液态发酵酱油(HLFSS)和低盐固态发酵酱油(LSFSS)。前者生产工艺复杂、发酵时间长、风味品质佳,产品又被称为“老抽(Chinese dark soy sauce)”,适用于红烧、慢炖等较长时间烹饪。相比之下,后者成本更低、制造工艺更简单、时间更短,产品主要用于调味清淡菜肴和蘸食,也称为“生抽(Chinese light soy sauce)”。在日本,最常见的酱油大致可以分为四种类型:浓口酱油(koikuchi-shoyu)、薄口酱油(usukuchi-shoyu)、溜酱油(tamari-shoyu)和白酱油(shiro-shoyu)。尽管中式酱油和日式酱油的生产工艺有所不同,但都可以分为传统酿造或酸水解两大类。如下图所示,这两类方法的主要区别在于使用何种引发原料大分子降解的促发剂(微生物或酸),其次是后续的加热处理方式和工艺时间不同。

两种生产工艺的酱油关键生产流程。图片来源:J. Agric. Food Chem.


其次,他们总结了不同类型不同风味酱油的化学成分差异。其中一项研究分析了中国的高盐液态发酵酱油(HLFSS)、低盐固态发酵酱油(LSFSS)和日本浓口酱油的风味成分,结果发现所有样品中都含有大多数常见的挥发性化合物,但是它们的含量不同,导致最终的整体风味感受不同。例如,日本浓口酱油中含有较高含量的乙醇(酒味)、2-苯基乙醇(花香味、甜味)、4-乙基愈创木酚(烟熏味)、乙酸乙酯(果香味)和苯乙醛(类蜂蜜味),而中国的低盐固态发酵酱油中含量相对较高的风味物质是3-甲基丁醛(麦芽味)、甲硫基丙醛(熟土豆味)、二甲基二硫醚(洋葱味)和5-甲基-2-呋喃甲醛(杏仁味、辛辣味、类焦糖味),另外还有一些酸类只在这种酱油中测得。中国高盐液态发酵酱油的成分组成,似乎在中国低盐固态发酵酱油和日本浓口酱油之间。

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此外,生产工艺不同(传统发酵或酸水解),酱油的风味也不同。下图显示了用气相色谱-质谱(GC-MS)联用技术分析传统发酵和酸水解酱油中的挥发性物质成分。结果表明,传统发酵酱油中的挥发物以醇和酯为主,而酸水解酱油中的挥发物则以杂环化合物(如吡嗪和呋喃)和酸为主。

GC-MS分析两种生产工艺的发酵酱油产品挥发性成分。图片来源:J. Agric. Food Chem.


此外,作者还总结了近年来代谢组学应用于酱油风味研究的进展。对于分析赋予植物和食品独特味道与香气的小分子的整体化学组成来说,代谢组学是一种很有用的方法。酱油风味质量在消费者接受程度和购买偏好中起到关键性的作用,而风味主要由口感和香气决定。酱油中口感和香气属性的汇总如下图所示。口感属性可以分为鲜、厚、酸、甜、苦、咸、涩七味;香气属性更为复杂,可以分为麦芽味、类焦糖味、熟土豆味、花香味、酒味、酸味、烟熏味和水果味。目前,代谢组学技术首先基于色谱分离,然后根据质谱(MS)或核磁(NMR)检测代谢物,同时将这些检测方法与感官实验技术相结合,以分析单个化合物的风味特点,以及它们如何与特定属性相关联。对于口感属性相关的非挥发性化合物而言,中国酱油中的鲜味成分主要是天冬氨酸、5'-IMP和5'-GMP核苷酸。厚味(kokumi)是日本学者于上世纪90年代提出的一种味觉,而γ-谷氨酰肽是赋予厚味的主要化合物。酱油中的甜味来自于糖,主要是葡萄糖,一些氨基酸(如丙氨酸、甘氨酸和丝氨酸)也会影响甜味;酸味主要来源于乳酸和焦谷氨酸;而苦味和涩味则主要来源于多酚类物质。

酱油风味“大转盘”。图片来源:J. Agric. Food Chem.


近年来,许多先进的萃取技术和仪器分析方法已被应用于非挥发性风味化合物的表征。例如,高效液相色谱(HPLC)、超高效液相色谱(UPLC)可用来鉴定和定量分析酱油中的目标化合物(如游离氨基酸、有机酸和核苷酸);超高效液相色谱-串联质谱技术(UPLC- MS/MS)已被用于未知化合物的探测分析。此外,将超滤、凝胶过滤色谱法、反相高效液相色谱(RP-HPLC)、味觉稀释分析(TDA)等技术结合起来用于分离和表征酱油中的风味多肽组分。而对于酱油中富含的各种挥发性物质,包括醇、酸、酯、醛、酮、酚、呋喃(酮)、吡嗪、吡喃酮以及含硫化合物,主要是通过气相色谱-质谱(GC-MS)联用、液液萃取、溶剂辅助风味蒸发(SAFE)等技术进行分析。

酱油挥发性和非挥发性成分的分析方法。图片来源:J. Agric. Food Chem.


最后,他们强调了在现有研究基础上针对挥发性和非挥发性未知化合物的非靶向代谢组学分析,可为酱油研究提供了有价值的新探索途径。看来,更健康、更美味的酱油,还要依靠舌尖上的化学研究啊。


原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):

Chemical and Sensory Characteristics of Soy Sauce: A Review

Carmen Diez-Simon, Charlotte Eichelsheim, Roland Mumm, Robert D. Hall

J. Agric. Food Chem., 2020, 68, 11612–11630, DOI: 10.1021/acs.jafc.0c04274


(本文由水村山郭供稿)


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