我国酱油酿造工艺中的现代化技术研究进展

刘莉，孙勇,2*，王文平*

(1.北京食品科学研究院，北京 100068；2.中国肉类食品综合研究中心，北京 100068)

我国酱油酿造工艺中的现代化技术研究进展

刘莉1，孙勇1,2*，王文平1*

(1.北京食品科学研究院，北京 100068；2.中国肉类食品综合研究中心，北京 100068)

酱油在我国饮食文化中具有重要位置，其营养丰富、滋味独特。我国酱油的酿造工艺在传统酿造的基础上，越来越多地利用了现代化的科学技术。文章从紫外诱变、离子注入、原生质体融合等酱油发酵微生物育种方法和微生物调控技术、优势菌干扰技术、膜分离技术等现代化发酵过程进行综述，旨在为我国酱油现代技术的推广及应用提供参考。

酱油；酿造工艺；微生物育种；现代化技术

我国是酱油的发源地，酱油最初是由豆酱演变而成。在宋朝开始使用“酱油”这个名称，随后传到相邻各国[1]。而如今，酱油成为了人们日常饮食中不可缺少的调味品，在中国的饮食文化中具有举足轻重的地位，拥有着巨大的消费市场。酱油主要是以大豆(脱脂大豆)、小麦(麸皮)为原材料，利用多微生物体系进行发酵，形成营养丰富、色香味独特的液体调味品。在酱油的酿造过程中，既需要继承传统酱油酿造过程中的优良传统，又需要利用现代化技术对各工艺过程进行优化。本文综述了我国酱油酿造工艺中的现代化技术的研究进展，旨在为我国传统调味品酱油的技术发展提供借鉴。

1 酱油发酵微生物育种的现代化技术

优质原材料是酿造高质量酱油的保障，菌种则是发酵的基础。菌种选育是传统发酵工业现代化的核心技术之一。在酱油发酵微生物育种中，目前采用较多的是诱变育种和杂交育种。诱变育种中采用较多的是紫外诱变、电离辐射、离子注入技术等，而杂交育种采用较多的是原生质体融合技术。

1.1 紫外诱变育种技术

紫外诱变是最有效、最常用的物理诱变方法，它的诱变频率高且不易发生回复突变[2]，在酱油的发酵微生物育种中，采用紫外诱变的研究较多。周其洋[3]采用紫外诱变育种技术，选用米曲霉1-7.3作为出发菌株，经过初筛、制曲复筛，获得综合酶系优良的目标菌株，结果表明：此菌株酸性蛋白酶活力、中性蛋白酶活力比出发菌株分别提高了230.10%和17.50%，而糖化酶活力与出发菌株相比有所下降，但仍比传统生产菌株3.042高出了15.10%。刘达玉等[4]以从酱油厂曲池中分离纯化的A3，A6，A18，A23，A27米曲霉菌株为出发菌株，经紫外诱变后，通过初筛、复筛和遗传稳定性实验，筛选获得1株蛋白酶和糖化酶活力高且遗传稳定的变异菌株A3U-12，该菌株的蛋白酶活力为1245.17 U/g及糖化酶活力为831.28 U/g，分别是同培养条件下的沪酿3.042酶活力的1.21倍和1.52倍。程世杰等[5]以广东地区高盐稀态酱油成曲中优良的米曲霉菌株为出发菌，经紫外诱变选育得到了1 株拥有良好遗传稳定性的米曲霉突变菌株，成曲中性蛋白酶、碱性蛋白酶、酸性蛋白酶、纤维素酶酶活力分别为209，159，101，5.3 U/g干基，其中中性蛋白酶活力比出发菌株提高了108%。舒冬梅等[6]研究采用实验室保藏菌种蛋白酶活力较高的米曲霉菌株WT415为出发菌株，对米曲霉WT415采用紫外诱变，结果表明：40 W紫外灯，35 cm照射，90～110 s时致死率为72.89%～81.32%，此时间为最佳照射时间；经紫外照射诱变后，米曲霉XWT4的蛋白酶活提高：酸性蛋白酶活提高14.87%，中性蛋白酶活提高48.85%，碱性蛋白酶活提高21.47%。并且经过10代传代培养，米曲霉XWT4具有稳定的遗传性状。

1.2 离子注入法诱变育种技术

离子注入法是20世纪80年代初兴起的一项新技术，最初应用于金属材料的改性，后来逐渐引入到农作物育种过程，近年来逐步运用到微生物育种[7]。綦伟[8]采用离子注入法，对米曲霉进行诱变处理，结果表明：选育菌株较出发菌株具有更高的糖化酶、蛋白酶以及纤维素酶活力，且选育菌株发酵性能明显提高。司晓光[9]以米曲霉3.042 (CGMCC 3.00951)为出发菌株，采用常压室温等离子体诱变系统进行诱变，得到酸性蛋白酶活力较高的突变株B-2 (CGMCC 8199)。杜冰冰[10]采用离子注入诱变育种技术对米曲霉沪酿3.042进行诱变，以蛋白酶、纤维素酶活力为衡量指标，对N+注入后的诱变菌株进行筛选，获得菌株A100-4，结果表明：筛选菌株蛋白酶、纤维素酶酶活力较出发菌株3.042分别提高了30%和40%。

1.3 原生质体融合育种技术

原生质体融合技术在微生物育种中应用较广泛，通过自然或人工的方法，使两个或者多个不同的细胞融合成一个细胞的过程，一般也称为体细胞杂交。此方法具有杂交频率高、受结合型的限制较小、重组体种类较多、遗传物质的传递更为完整、重组体性状更优良、育种效率更高等特点[11]，在发酵酱油的微生物育种中的应用研究较多。 徐德峰[12]研究以A.nigerCICC2377，A.oryzaeHN3042作为出发菌株，酶解制备原生质体，采用基因组重组技术选育目标融合子，并考察其在高盐稀态酱油发酵中的应用效果。结果表明：部分融合株蛋白酶活力较A.oryzaeHN3042提高了82.19%，且传代稳定，酶系均衡；用于酱油发酵时，发酵液的风味较A.oryzaeHN3042有所改善。唐洁[13]在实验过程中，选用了米曲霉菌株AS3.951和米曲霉菌株CICC2339作为原始亲本菌株，米曲霉菌株AS3.951生长速度快但蛋白酶活力低，而米曲霉菌株CICC2339生长速度慢但蛋白酶活力高。采用纤维素酶、溶壁酶、蜗牛酶以质量比7∶3∶1配成复合酶对其细胞壁进行酶解制备原生质体，选用紫外、微波、超声波3 种不同的灭活方法进行双亲灭活，并通过所得融合子的性状选出最适合米曲霉的灭活方法。武金霞等[14]以生长速度快的米曲霉HL和中性蛋白酶活力高的米曲霉L5为亲本，进行原生质体融合，筛选得到1株融合株R6，融合株比亲本株生长速度更快，孢子成熟时间快3 h，中性蛋白酶活力分别比这2株亲本菌株提高了25.6%和19.9%，酱醅氨基氮值也比亲本菌株提高了8.0%和5.6%。

2 酱油发酵过程的现代化技术

2.1 微生物调控技术

微生物的发酵过程是酱油产品酿造的重要环节。酱油的独特风味是微生物在发酵过程中的综合作用所形成的，米曲霉和酱油曲霉影响原料发酵成熟的快慢、成品颜色的浓度和味道的鲜美程度，而酵母菌和乳酸菌则影响着酱油的香味[15]。因此，发酵过程的微生物控制与酱油的质量、风味、香气等有着非常密切的联系。李继胜[16]研究在发酵过程中分别添加0.4%的乳酸链球菌、0.7%的醋酸钠+0.4%的乳酸链球菌、0.4%的醋酸+0.4%的乳酸链球菌，结果表明：3种添加方式的氨基态氮生成量较对照都有所提高，分别提高了24.4%，24.7%，27%。许旖旎[17]研究采用吸附加包埋技术，将乳酸菌、酵母菌、红曲霉共同固定，建立混合细胞发酵固定化体系，利用固定体系中来自于乳酸菌产的酸、酵母菌产的醇以及红曲霉素产生的色素和酯化酶的综合作用，可以发现发酵成品中会产生明显的酱香物质，而且酱油的成色也有提高。

2.2 优势菌干扰技术

在酱油发酵过程中，微生物对某些含氮物质的代谢，容易产生氨基甲酸乙酯(前体物质)和生物胺这两类胺(氨)类有害物质，导致酱油潜在的不安全性，危害人体健康。乳酸足球菌是造成酱油中氨基甲酸乙酯主要前体物质——瓜氨酸积累的主要微生物[18]。杨怡敏[19]以分离自酱油成曲的乳酸足球菌(Pediococcusacidilactici) BBE 1120为研究对象，在(P.acidilactici) BBE 1120培养体系中添加1株可高效转化精氨酸生成鸟氨酸的菌株嗜盐四联球菌(Tetragenococcushalophilus) R23，使得培养基中瓜氨酸的生成量显著降低，精氨酸到瓜氨酸的转化率也有了明显下降，(P.acidilactici) BBE 1120不产测定的8种生物胺且(P.acidilactici) BBE 1120能够在高盐条件下降解尸胺等8种生物胺。杨希飞[20]研究了嗜盐四联球菌用于改善酱油风味和安全性，实验考察了1株分离自酱醪利用精氨酸且不积累瓜氨酸的嗜盐四联球菌(Tetragenococcushalophilus)R23对降低日式酱油中的氨基甲酸乙酯及其前体和改善酱油风味方面的影响，并进行了中试和生产规模的实验，实验结果良好。

2.3 膜分离技术

膜分离技术是近年来发展较为迅速的新型分离技术。其分离过程多在常温下进行，因而能较好地保持分离物质的品质，且操作相对简单，比较容易控制且成本较低[21]。因此，膜分离技术也越来越多地被应用到食品工业中。在调味品工业中，通过膜分离技术不仅能有效隔绝有害物质，还能将功能性物质保留下来，因而，越来越多的学者开始对此技术进行深入研究。孙晔等[22]针对高盐稀态酿造酱油这一复杂物料体系， 选择了M3型号卷式有机微滤膜，在全循环模式下研究了操作条件对膜分离特性的影响，结果表明：在温度50 ℃，跨膜压差1.2 bar， 膜面流速0.3 m/s 的最优条件下，膜的稳态通量达27 L/(h·m2)， 酱油滤液基本完全保留了其营养和风味组分， 常温储存3 个月产品浊度保持在2 NTU以下。尹谷余等[23]研究结果表明经过无机陶瓷膜超滤的酱油，其全氮、氨基酸态氮、无盐固形物、还原性糖、色素等的保持率在98%以上，体态清澈，透光率因色素不同最高能达到70%左右，其菌落总数小于100 个/mL。

3 结语

酱油在中国饮食文化中有着悠久的历史，传统的酿造环境有无法模拟、不可替代、独特的特点，使微生物在此生产环境中被自然选择同时也成就了酱油的多种风味的形成。但传统的酱油发酵过程也存在诸多问题，如发酵时间较常，发酵期间人力、物力消耗严重，而且对外界的温度、湿度、空气中的微生物数量等有较严格的要求，稍微的环境改变就会对发酵成品的品质造成不可逆转的影响[24]。因此，需要对传统的酿造技术加入现代化的科技力量，使其发酵过程更容易控制，发酵成品的营养价值更高。随着酿造技术的现代化技术应用越来越多，我们进一步发扬光大传统酿造的优势，同时也利用现代化新技术规避发酵过程中所出现的不足。所以，我国酿造酱油传统工艺的现代化需要更多的科研工作者去探索和深化。

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Research Progress of Modern Technology of Soy Sauce Brewing in China

LIU Li1, SUN Yong1,2*, WANG Wen-ping1*

(1.Beijing Academy of Food Sciences, Beijing 100068, China；2.China MeatResearch Center, Beijing 100068, China)

Soy sauce has important position in Chinese dietary culture. It is rich in nutrition with unique taste. The modern science and technology is increasingly used in Chinese soy sauce brewing process on the basis of traditional brewing process. The fermentation microorganisms breeding methods of soy sauce, such as ultraviolet mutagenesis, ion implantation, protoplast fusion and modern fermentation process, such as microbial control technology, dominant fungi interference technology, membrane separation technology, are reviewed in this paper. It is aimed to offer reference to the modern technology promotion and application for soy sauce in China.

soy sauce;brewing technology;microorganism breeding;modern technology

2017-02-18 *通讯作者

“十三五”国家重点研发计划重点专项(2016YFD0400505)

刘莉(1982-)，女，河南周口人，工程师，硕士，研究方向：食品营养与生物技术； 孙勇(1977-)，男，云南曲靖人，副研究员，博士后，研究方向：食品营养化学； 王文平(1966-)，女，四川宜宾人，教授，博士，研究方向:食品生物技术。

TS264.21

A

10.3969/j.issn.1000-9973.2017.08.038

1000-9973(2017)08-0172-03