醬中揮發性風味物質的研究進展

苗志偉，官 偉，劉玉平

(北京工商大學食品學院，食品風味化學北京市重點實驗室，北京100048)

醬中揮發性風味物質的研究進展

苗志偉，官 偉，劉玉平*

(北京工商大學食品學院，食品風味化學北京市重點實驗室，北京100048)

醬是日常生活中重要的調味品，風味是影響醬品質的重要指標之一。近年來對醬中揮發性風味成分的研究發展迅速，從提取、分離、鑒定、主要特征香氣成分及其影響因素等方面對醬的揮發性風味物質進行綜述，并對今后醬中揮發性風味成分的深入研究提出了一些建議。

醬，揮發性成分，提取，分析，研究進展

目前，醬的揮發性風味成分的提取方法有同時蒸餾萃取法(SDE)、固相微萃取法(SPME)和溶劑萃取(SE)等，其中SDE和SPME是兩種常用的方法。提取方法的拓展將是今后人們研究的重點，比如溶劑輔助蒸發法(SAFE)、動態頂空提取法(DHS)等方法拓展了對醬中揮發性風味成分提取的可行性。

1.1 同時蒸餾萃取法(SDE)

同時蒸餾萃取法是集溶劑萃取和蒸汽蒸餾于一體的揮發性成分分析方法，是Likens和Nickerson兩人設計的。該方法設備簡單、操作方便、溶劑用量少、萃取回收率高，萃取液中無非揮發性成分，不會造成對色譜柱的污染，廣泛應用于食品風味成分的提取與分析;但該方法的缺點是對強極性和親水性成分萃取率低，萃取液具有蒸煮味，不適用于未經熱加工或新鮮的植物性材料的香味提取［2－3］。

Seung－Joo Lee［4］等用SDE－GC－MS法對九種發酵豆制品中(包括韓國醬、豆醬、中國腐乳、日本豆醬等)揮發性成分進行了提取分析，共鑒定出91種化合物，并用PCA分析法對實驗數據進行討論分析;黃明泉［5］等也曾采用同時蒸餾萃取法提取郫縣豆瓣醬中香氣成分，選用了乙醚和二氯甲烷兩種溶劑，分別提取了3、4、5h，并對結果進行了對比分析。石華治［6］等對北京六必居食品有限公司天源醬園生產的干黃醬中揮發性香氣成分進行同時蒸餾萃取，提取的餾分經氣質分析，共檢測出73種化合物，并通過醬香基的調配確認3－甲基丁醛、2－甲基丁醛、苯乙醛、糠醛、糠醇、3，4－二甲氧基苯酚、5－甲基糠醛、3－甲硫基丙醛、2，5－二甲基－4－羥基－3(2H)－呋喃酮、3－甲基－1－丁醇等對干黃醬香氣起到比較重要的作用。

1.2 固相微萃取法(SPME)

固相微萃取是近年來發展起來的提取食品中揮發性風味物質的新技術。它是根據揮發性成分在萃取頭上纖維涂層和樣品相之間分配平衡的原理而進行吸附濃縮揮發性成分，無需溶劑，操作簡便，樣品用量少，目前已逐漸成為最有前景的食品揮發性香成分提取方法［7－8］。

Jianxin Zhao［9］等將HS－SPME和GC－MS以及GC－O聯用分析了人工發酵和自然發酵兩種豆醬中揮發性成分，經對比發現，自然發酵豆醬中揮發性成分多于人工發酵豆醬;金華勇［10］等采用HS－SPME技術對湖北云夢、隨州、大冶三個不同農村家庭自制的甜面醬中揮發性成分進行了提取分析，鑒定出對甜面醬風味有著重要作用的醇類、醛類和酯類等;喬鑫［11］等用響應面分析法對東北豆醬的SPME萃取條件進行了優化，得到最佳工藝條件為萃取溫度56℃、萃取時間42min、基體中的無機鹽添加量0.98g，在最優條件下用GC－MS鑒定出36種物質。

1.3 溶劑萃取(SE)

溶劑萃取是將溶劑加入樣品中直接萃取香氣成分的方法，它是根據相似相溶的原理，利用香氣成分在溶劑相和樣品相中的分配系數的不同來提取香氣成分。該方法的優點是可以盡可能全面萃取所需香氣成分，避免了因熱分解、氧化和萃取物之間反應等化學反應而造成揮發性成分的損失;缺點是溶劑用量大、耗時費力、實驗結果重現性差。孟鴛［12］等采用溶劑萃取、同時蒸餾萃取和頂空固相微萃取三種方法對甜面醬中揮發性香氣成分進行了對比分析，發現采用乙醚作溶劑進行溶劑萃取對酸類物質的提取效果較好，同時蒸餾萃取對甜面醬中的高沸點化合物有較好的萃取效果，而頂空固相微萃取法有利于易揮發性成分的提取。

1.4 其他萃取方法拓展

溶劑輔助蒸發方法(SAFE)是德國WolfgangEngel［13］等人發明的，它在抽真空和低熱條件下從溶劑萃取液中或者樣品的水溶液中抽提出揮發性成分，適用于新鮮的植物或者高油脂的食品，經該方法處理后的萃取物具有樣品原有的自然逼真香氣，不含高沸點物和色素，可以直接進行GC－MS分析，缺點是裝置復雜，清洗費時。目前，有人曾用SAFE對炒花生［14］、牛奶［15］、蛇果［16］、金華火腿［17］等食品中揮發性香氣進行了提取分析，而該方法在提取醬類中揮發性香氣成分的應用還未見報道，或許嘗試用該方法可以更全面地分析出醬類中的風味物質。

動態頂空提取法(DHS)又稱吹掃捕集法，采用高純度的氮氣或氦氣將揮發性香氣成分從樣品中吹掃出來冷阱捕集;也可采用真空泵將樣品上面的揮發性成分抽到捕集器上被吸附，然后通過溶劑洗滌可獲得揮發性成分的溶液，或者采用熱解吸器直接解吸。因該方法比蒸餾法和溶劑萃取法更溫和，可提取一些對熱敏感、易水解的成分，故在揮發性香氣成分提取中得到廣泛應用。Anupam Giri［18］等人曾采用此方法對魚醬和豆醬中揮發性香氣成分進行提取，并結合GC－O對各成分進行定性分析，共鑒定出123種化合物，其中16種被確認為關鍵性香氣成分。

另外，微波輔助萃取(MAE)、超聲輔助萃取(UAE)、超臨界萃取(SCFE)等新型樣品前處理技術都可應用于醬類揮發性成分的提取分析。

2 醬中揮發性風味物質的分析方法［19－22］

醬類風味物質的分析包括定性分析和定量分析兩部分。

2.1 氣相色譜法(GC)

氣相色譜法是傳統的色譜分離技術，具有高效能、高選擇性、高靈敏度等優點。它對樣品先分離后檢測，可以得到樣品中每一組分的定量結果。定量方法主要有歸一化法、外標法和內標法等。相對定量分析來說，氣相色譜的定性分析具有明顯的局限性，若要準確定性，需要大量的標準樣品和已知的保留指數做比較，新發現的物質也無法鑒定。

2.2 氣質聯用法(GC－MS)

氣質聯用將氣相色譜的快速、高效分離與質譜在結構鑒定中的專一性、高靈敏性相結合，實現了對混合物中各組分的定性定量分析，是揮發性香味分析的必備儀器。與氣相色譜相比，定量方法相似，定性方法除了保留指數定性和標準品定性外，還有質譜定性。

常用的定性和定量方法優缺點對比見表1。

2.3 其他分析方法

隨著科學技術的發展，分析儀器的日益更新，風味成分分析可有多種途徑選擇，如全二維氣質聯用儀(GC×GCTOF)、氣相色譜嗅聞儀(GC－O)、液相色譜－質譜聯儀(LC－MS)和電子鼻，還有氣相色譜和其他技術聯機如氣相色譜－紅外聯儀(GC－IR)，也可以使用紫外、核磁共振等技術，這些新型分析技術的運用可使分析結果更全面、更準確。

3 醬中揮發性風味物質及其來源

醬中風味物質的來源有:a.原料成分所產生的香氣成分;b.微生物新陳代謝所產生的香氣成分;c.醬醪發酵過程中化學反應產生。通過文獻調研發現，醬類中主要的揮發性風味成分包括酯類、醇類、醛酮類、酚類，有機酸類、含硫類化合物，還有呋喃類、含氮雜環類化合物。部分醬中成分分析的文獻報道的主要揮發性風味成分見表2。

酯類化合物閾值一般較低，是發酵食品風味的重要成分。醬中的酯類化合物主要是乙酸乙酯、異戊酸乙酯、戊酸乙酯、己酸乙酯、苯乙酸乙酯等，這些化合物一般有兩個來源:一是由發酵過程中微生物產生的酶催化生成;二是有機酸和醇類化合物非酶催化的酯化反應生成［23］。它們香氣醇厚，是醬香的主體成分，賦予醬類產品甜香和果香。

醇類化合物主要由酵母菌發酵產生，常見的成分有乙醇、2，3－丁二醇、異戊醇、己醇、苯乙醇等。乙醇在醬中雖然含量較高但自身香氣強度較弱，故對醬的風味貢獻較小，更多的是扮演香味物質合成底物的角色，間接地對醬的風味有著重要影響;2，3－丁二醇、異戊醇等在醬中含量普遍不高，但二者閾值較低，是醬的重要呈香物質，賦予醬類產品果香和油脂香氣;苯乙醇是醬的主要香氣成分之一。

表1 不同的定性定量方法比較Table 1 The comparison of different methods of qualitative and quantitative analysis

表2 部分文獻有關醬中的主要風味成分Table 2 The main flavor composition of sauce in some papers

續表

醛酮類物質多是發酵過程中放熱引起不飽和脂肪酸的碳鏈氧化或者脫羧基而生成的［24］，主要含有異戊醛、2－甲基丁醛、可可醛、苯甲醛、苯乙醛、2，3－戊二酮等化合物，它們在醬中的含量不高，閾值較低，具有與許多其他物質重疊的風味效應，提供醬香和一定的堅果香和奶香，使醬整體風味更豐滿醇厚。

在醬中分析出的酚類化合物較少，主要是愈創木酚、4－乙基愈創木酚、4－乙烯基愈創木酚、麥芽酚等成分，它們大都由原料中的糖類、木質素等為前體經霉菌、酵母發酵作用生成［25］。其中4－乙烯基愈創木酚是葡萄酒的特征香氣成分之一，4－乙基愈創木酚是醬油的代表性香氣成分，這類化合物都具有典型的煙熏風味，提供給醬烘烤香氣，對醬香具有烘托點綴的作用。

有機酸類化合物多為微生物的發酵產物，對醬香氣貢獻較大的有乙酸、異戊酸、苯甲酸、苯乙酸等，這類化合物相對來說閾值較低，對醬類產品的整體風味起到提調透發的作用。

含硫類化合物主要由發酵過程中的硫胺素降解或者是含硫氨基酸的分解而形成［26］，這類化合物閾值很低，低濃度時就可產生愉悅的食品香氣，對食品的特征香氣有很大影響。在醬中分析出的含硫類化合物主要是3－甲硫基丙醛，它具有典型的醬香，是醬的特征香氣成分。

雜環類化合物閾值較低，是醬類風味的主要體現者，它們由醬發酵過程中的蛋白質或氨基酸的Stretcher反應、糖與蛋白質或氨基酸的Maillard反應形成的，這可能是醬類風味形成的重要途徑［27］。雜環化合物主要包括呋喃類和含氮雜環類化合物，常見的呋喃類化合物有糠醛、5－甲基糠醛、乙酰基呋喃、2－戊基呋喃等，含氮雜環類化合物主要有吡咯、2－乙酰基吡咯、四甲基吡嗪等。

4 影響醬中揮發性風味成分的主要因素

醬中揮發性風味成分是決定醬品質好壞的重要指標之一，它受原料種類、生產工藝、微生物種類等多種因素影響。原料方面，從傳統的以大豆為原料拓展到以蔬菜、水果、海鮮等為原料，如韭菜醬、香菇醬、番茄醬、扇貝醬、綠豆醬等，還有用復合原料釀制的復合醬，如牛肉辣椒醬、水果韭菜醬等，這些醬風味各異，不但豐富了醬的種類，也滿足了不同消費者的需求。生產工藝方面，不同的生產工藝流程會形成不同的風味，為了保證醬制品風味的一致性，廠家嚴格要求生產工藝參數。微生物種類方面，不同種類的微生物所具有的酶系不同，代謝產物就有所差異，這就導致醬的風味有所不同。楊進［36］等人選用了米曲霉和黑曲霉兩種菌種，從制曲溫度、接種孢子量、面粉添加的比例和制曲時間等方面對黃豆醬的制曲工藝進行了優化，通過研究確定了米曲霉的最佳制曲工藝為:制曲溫度30℃，接種量為2.5×107個/g，面粉與黃豆的比例為2∶10(g∶g)，制曲時間為48h;黑曲霉的最佳制曲工藝:制曲溫度為30℃，接種量為 0.5×106個/g，面粉與黃豆的比例為 1∶10 (g∶g)，制曲時間為54h。康旭［37］等曾從原料、制曲菌種、光照、發酵菌種四個因素研究了釀造工藝對甜面醬風味成分的影響，結果表明，微生物種類對醬中風味物質的生成影響最顯著，混合菌種生成的風味物質多余單一菌種;光照對醛類物質的生成影響明顯，有光照的樣品相應的風味物質較多;與面粉比較，小麥作為原料更有利于酯類和醛類風味物質的生成。貢漢坤［38］等考察了傳統醬類自然發酵過程的菌相變化規律、測定了不同發酵階段的菌相種類和比例，進而研制適合的人工發酵劑，克服人工發酵醬制品的香氣不足。

5 結論與展望

醬的品質取決于醬中揮發性風味成分，而醬中的風味成分又與醬的生產工藝緊密相關，研究醬中風味物質對評估醬的質量和完善醬的生產工藝有著重要意義。隨著復合醬品種的增多和人們生活水平的提高，醬香香氣越來越受歡迎，如炸醬面、醬爆羊肉、醬爆雞丁等。因此，在今后醬香成分的研究中，我們不但要借鑒其他揮發性成分的提取方法，還要嘗試新型的鑒定手段，使醬中風味成分得到更全面更準確地定性定量分析，為醬制品的生產工藝和風味調控提供有力的參考依據。還要進一步利用逐步稀釋法(AEDE)、主成份分析法(PCA)和氣味活度值(OVA)等方法從分析出來的成分中篩選出關鍵性風味物質，找出醬香所包含的基礎香韻，調配出像真度較高的醬香基，這對豐富香料化學理論和彌補食品醬香不足都有著重要意義。

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Review on analysis of volatile flavour components in sauce

MIAO Zhi－wei，GUAN Wei，LIU Yu－ping*
(School of Food Science and Technology，Beijing Technology and Business University，Beijing Key Labaratory of Flavor Chemistry，Beijing 100048，China)

Sauce was a kind of important condiment in daily life，and its flavor was one of the important indexes which could impact the quality of sauce.Volatile flavour compounds of sauce were widely investigated in recent years.Extraction and identification methods of volatile flavour substances from sauce，main flavour compounds and main factors influencing aromatic substances in sauce were summarized.What’s more，some suggestions about the research of sauce flavor were put forward.

sauce;volatile constituents;extraction;analyze;research progress

TS264.2+4

A

1002－0306(2012)08－0390－06

醬是我國傳統調味品中的一大類，古代最早出現的醬是肉醬，《周禮》中記載了不少動物肉醬的制作方法。關于豆醬的起源，最初記載始見于西漢。史游《急就篇》有“蕪黃鹽豉醯酢醬”，唐顏師古注“醬，以豆合面而為之也，以肉曰醢;以骨曰臡，醬之為言將也，食之有醬。”［1］醬的傳統制作工藝是以富含蛋白質的豆類和富含淀粉的谷類及其副產品為主要原料，在微生物所產生的酶的催化作用下分解、熟化形成糊狀調味品的過程。按原料不同和工藝差異可分為三類:一是豆醬，包括黃豆醬、蠶豆醬和雜豆醬;二是面醬，包括小麥面醬和雜面醬;三是復合醬，如辣面醬、五花醬等。隨著科學技術的發展和人們生活水平的提高，消費者對醬的品質要求與日俱增。食品風味是衡量食品品質的重要指標之一，研究醬的風味成分對醬的工藝完善和品質調控至關重要。近年來國內外對醬類風味成分的提取與分析方面的研究取得了一定的進展，本文從提取與分析鑒定、主要特征香氣成分及其影響因素三方面對醬的風味物質進行歸納總結，這對從事醬類調味品等相關研究的人員有一定的參考價值。

1 醬中揮發性風味物質提取方法

2011－06－13 *通訊聯系人

苗志偉(1986－)，男，碩士研究生，研究方向:香料香精。

北市市教育委員會科技計劃面上項目(KM200910011003)。