酱油酿造过程控制参数优化分析

王 莉

(成都信息工程大学 银杏酒店管理学院，成都 611730)

酱油是一种具有独特香味和鲜美味道的调味品，外观呈红褐色，其生产过程是小麦、大豆以及盐在多种微生物的协同作用下发生复杂的生化反应，使高分子物质分解成低分子化合物[1]。在酿造过程中，小麦和大豆等物质中的蛋白质经过水解生成多种氨基酸，其中的碳水化合物经微生物降解，生成糖类、醇类、有机酸和酯类物质，这些中间产物相互作用，进一步转化，生成多元化的营养物质[2]。

酱油酿造过程工艺主要包含两种，按照盐分含量不同，可分为低盐固态酿造和高盐稀态酿造。在酿造过程中通过对温度、盐度、酵母菌和乳酸菌等工艺参数的控制，可生产出不同质量的酱油。酿造过程参数对酱油的质量影响很大，温度过低，不利于酿造过程中酶类物质的催化作用，影响酱油品质；温度过高，酶类物质催化作用受到抑制，使酱油酿造过程延长，增加生产成本；盐度过低，酿造过程容易受到细菌的污染，产生低质量的代谢产物；盐度过高，微生物生长代谢率降低，影响原材料的转化率[3-6]。

本文通过研究低盐固态酿造和高盐稀态酿造过程中，酱油相关理化指标随时间的变化规律，分析变化过程与各过程参数之间的关系，以酱油酿造产物物质含量为目标，利用数学定量分析的方法进行过程参数优化，得出最优化的酱油酿造过程参数组合，实现酱油酿造过程优化。

1 酱油酿造过程

1.1 酱油酿造工艺

酱油作为一种日常调味品，其酿造过程是以小麦、大豆为原材料，经多种微生物的协同作用酿造而成，低盐固态酿造工艺和高盐稀态酿造工艺为普遍使用的酿造工艺。

低盐固态酿造是一种常见的酱油酿造工艺，酿造过程不需要特殊生产设备，酿造完成后，使用滤取的方式即可获得成品酱油，生产周期短，生产成本低。采用低盐酿造时，无法对酶的活性进行有效抑制，使酿造过程中产生较高的温度，酱油颜色深，质量稳定，但是风味物质含量较低[7]。

高盐稀态酿造是在蛋白类原材料中加入2倍的盐水，使原材料物质呈流动状态，在常温状态下进行酿造的过程。生产过程中盐含量较高，喜盐型微生物能够得到较好的生长代谢，酿造过程中产生丰富的醇类及酯类物质，酱油风味物质含量高，生产设备复杂，成本高。

1.2 酱油理化指标

酱油的理化指标主要指影响酱油质量的物质含量。

酱油中的氨基酸含量依据氨态氮的含量指标进行衡量，氨态氮的含量与氨基酸的含量成正比，氨态氮含量越高，酱油的营养成分越丰富。

酱油中的还原糖主要是一种单糖类物质，原材料中的淀粉被微生物分解，生成单糖物质。在酱油酿造过程中，单糖类物质一部分为酿造过程中的微生物提供能量及代谢基本物质；另一部分为一系列的糖化反应提供还原糖，形成酱油中的风味物质[8]。

酱油的外观质量依靠红色指数进行评价，红色指数的含量决定了酱油的颜色强弱。依据酱油的颜色，可直观地进行酱油质量及营养物质含量的对比。

1.3 酱油风味物质

醇类物质是酱油中含量最多的风味物质，醇类物质主要包括乙醇、丙醇、丁醇和苯乙醇。乙醇主要是酿造过程中糖类物质化学反应后生成的，是一种具有芳香气味的液体。醇类物质的生成与酿造过程中氨基酸的代谢相关。

酱油中含有大量的酸类物质，主要包括乙酸、丙酸和乳酸，其中乙酸占酱油中酸类物质的大部分，乙酸是酿造过程中生成乙醇时的中间产物。在酱油酿造后再加工过程中，酸类物质的浓度不断增加。在酱油酿造过程中，葡萄糖在乳酸菌的作用下生成乳酸，在成品酱油中，有机酸具有独特的香气，可对酱油风味进行调和，提高酱油的香味。

2 酱油酿造核心参数

2.1 温度

在酱油酿造过程中，霉菌和酵母大量繁殖代谢，繁殖代谢的速率受温度变化的影响。不同的温度条件下，霉菌和酵母在生长代谢过程中会产生不同的中间产物，同时酿造过程中酶的活性也受温度的影响，在美拉德反应过程中，不同的温度会导致风味物质不同。因此，酿造温度对酱油的品质至关重要。

2.2 盐度

盐度是指酿造过程中所用盐水的浓度。盐度过高或者过低均不利于酱油酿造过程中生成风味物质。

2.3 酵母菌和乳酸菌

酵母菌的代谢产物是形成酱油醇香的核心物质，同时酵母菌代谢物质可以促进酱油中的有机酸发生酯化反应，使酱油中的酯类物质不断增多，从而使酱油醇香浓郁[9]。

乳酸是酱油中的主要风味物质，乳酸主要是乳酸菌的代谢产物，乳酸含量也是酱油的理化指标之一。在酱油酿造过程中，乳酸菌可明显提高酱油的风味，分解酿造物中的葡萄糖，形成酱油的特殊风味物质[10]。

3 酱油酿造过程改进分析

酱油曲的好坏直接影响酱油酿造过程中酸性物质的含量和酸性物质的种类，同时影响酿造过程中酶的活性。酱油曲中酶活性的高低是判定酱油曲的关键指标，对酱油品质具有十分重要的影响作用。因此，通过酱油曲的改进，可直接改善酱油的酿造过程。在酱油酿造过程中，通过添加酵母菌和乳酸菌，可对酱油的香气产生明显的改善。酵母菌可在酱油的酿造过程中产生甘油和乙醇，改善酱油的香气。在酱油酿造过程中，受环境、原材料等的影响因素较多，而且影响因素具有不确定性，对影响因素进行分析时，需采用数学定量分析的方法。

4 酱油酿造核心参数

4.1 温度

在进行温度优化时，测定不同温度条件下酿造过程中的相关物质含量。设定优化试验温度为37，40，45，48 ℃，在恒温箱中进行酱油酿造，从第1天开始，每隔4 d测定一次氨态氮、单糖类物质、红色指数、醇类和酸类物质含量。测量到的各种物质含量对比曲线见图1。

(a)氨态氮

(b)单糖类物质

(c)红色指数

(d)醇类物质

(e)酸类物质

4.2 盐度

盐水浓度为15%、18%、21%、24%时测量到的各种物质含量对比曲线见图2。

(a)氨态氮

(b)单糖类物质

(c)红色指数

(d)醇类物质

(e)酸类物质

4.3 酵母菌和乳酸菌添加量

酵母菌和乳酸菌的添加量为0%、2%、4%、6%时测量到的各种物质含量对比曲线见图3和图4。

(a)氨态氮

(b)单糖类物质

(c)红色指数

(d)醇类物质

(e)酸类物质

(a)氨态氮

(b)单糖类物质

(c)红色指数

(d)醇类物质

(e)酸类物质

5 参数优化

综上，在不同酿造条件下，对试验测量得到的氨态氮、单糖类物质、红色指数、醇类和酸类物质含量曲线进行分析可以看出，当酿造环境温度为48 ℃时，酱油中的氨态氮含量和红色指数最大，同时有利于形成风味物质；当盐水浓度为18%时，酱油中的单糖类物质含量和风味物质含量最高，有利于提高酱油的综合质量；当酵母菌添加浓度为2%、乳酸菌添加浓度为6%时，酱油中的风味物质含量相对较高，有利于酱油形成浓郁的酱香风味。

假设W=(w1，w2，w3，w4)为酱油酿造过程中的影响因素矩阵，B=(b1，b2，b3，b4，b5)为酱油酿造完成后，所生成的物质矩阵，R为酱油酿造过程中的模糊关系矩阵。其中 w1，w2，w3，w4分别代表酱油酿造过程中的温度、盐度、酵母菌和乳酸菌的权重系数，权重系数满足 w1+w2+w3+w4=1。b1，b2，b3，b4，b5分别代表酱油酿造过程中产物的氨态氮、单糖类物质、红色指数、醇类和酸类物质。由此可得出酱油酿造过程中的模糊权矩阵为：

B=WR=(w1，w2，w3，w4)

综上分析，在酱油酿造过程中，当酿造环境温度为48 ℃、盐水浓度为18%、酵母菌添加浓度为2%、乳酸菌添加浓度为6%时，酿造生产的酱油综合质量最高，风味物质含量最高，具有浓郁的酱香。

6 结论

通过对不同环境温度、盐水浓度、酵母菌和乳酸菌添加量条件下的酿造酱油进行测定分析，得出当酿造环境温度为48 ℃、盐水浓度为18%、酵母菌添加浓度为2%、乳酸菌添加浓度为6%时，酿造生产的酱油综合质量最高，风味物质含量最高，具有浓郁的酱香。