醋醅中不同的含水量對山西老陳醋熏醅品質(zhì)的影響

韓 凱，王曉蕓，李 江，王如福*

（1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 園藝學(xué)院，山西 晉中 030800；2.山西老陳醋集團有限公司，山西 太原 030013；3.山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，山西 晉中 030800）

山西老陳醋一直以濃郁而獨特的風(fēng)味受到廣大消費者的喜愛。這些獨特的風(fēng)味來源除去原料的差異外，更多的取決于其獨特的釀造工藝[1-2]。釀造過程中，微生物發(fā)酵過程奠定了酸味的基礎(chǔ)之后，再使醋醅經(jīng)歷高溫熏醅過程改善風(fēng)味。熏醅后山西老陳醋的風(fēng)味更加柔和，酸香可口[3]。山西老陳醋的傳統(tǒng)工藝中高粱熟化后與大曲、麩皮和谷糠逐步混合完成發(fā)酵，之后這些發(fā)酵過的醋醅直接裝入陶缸中用炭火加熱，連續(xù)熏醅5 d，每天翻缸一次，經(jīng)過熏醅的醋醅由米黃色變?yōu)楹诤稚玔4]。熏醅加熱的過程伴隨了多種能夠產(chǎn)生風(fēng)味物質(zhì)的反應(yīng)過程，如酯化反應(yīng)[5]、美拉德反應(yīng)[6]等。

熏醅是山西老陳醋生產(chǎn)工藝中重要的一環(huán)，各種關(guān)于山西老陳醋熏醅工藝的研究也在不斷深入，闡明了許多熏醅過程中的物質(zhì)變化過程，包括不同生產(chǎn)廠家熏醅的異同及特點等[5，7-8]。熏醅是醋醅以濕潤的固體形態(tài)在陶缸中完成，這種工藝勢必造成熱傳導(dǎo)不均等問題，靠近缸壁的醋醅呈現(xiàn)出含水量大幅降低的現(xiàn)象，甚至局部出現(xiàn)焦糊的狀態(tài)，變色最嚴(yán)重的醋醅也基本分布在靠近缸壁處。因此，同一個陶缸中不同部位的醋醅會有不同的含水量，而這些含水量的差異勢必會對山西老陳醋的風(fēng)味產(chǎn)生不同的影響，但熏醅過程中醋醅含水量變化引起的物質(zhì)變化仍鮮見研究。

本研究將模擬山西老陳醋傳統(tǒng)熏醅過程中醋醅含水量的變化，通過將醋醅含水量調(diào)整為60%、50%和40%進行熏醅，分析不同含水量條件下淀粉、蛋白質(zhì)、還原糖、總酸、總酯、氨基酸態(tài)氮以及總黃酮等成分變化規(guī)律，旨在為進一步提升山西老陳醋熏醅工藝的精準(zhǔn)控制及產(chǎn)品質(zhì)量提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

實驗所用白醅（含水量65%）取自東湖山西老陳醋傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)車間，在低溫（40 ℃）條件下將醋醅的含水量調(diào)整為60%、50%和40%，在實驗室進行炭火熏醅（96 ℃）5 d并取樣測定。

氫氧化鈉、亞鐵氰化鉀、硫酸、三氯乙酸（trichloroacetic acid，TCA）、乙二胺四乙酸二鈉、亞硝酸鈉、硝酸鋁、硫酸銅（均為分析純）：南京化學(xué)試劑股份有限公司；酒石酸鉀鈉、硫代巴比妥酸（thiobarbituric acid，TBA）（均為分析純）：國藥集團化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

754PC紫外可見分光光度計：上海光譜儀器有限公司；K9840自動凱氏定氮儀：山東海能科學(xué)儀器有限公司；TGL-20M臺式高速冷凍離心機：長沙湘儀離心機儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 理化指標(biāo)的測定

總酸、不揮發(fā)酸按國標(biāo)GB 18187—2000《釀造食醋》進行測定[9]；總黃酮、還原糖、總酯分別按國標(biāo)GB/T 19777—2013《地理標(biāo)志產(chǎn)品山西老陳醋》附錄C、D、E進行測定[10]；淀粉按照GB/T 5514—2008《糧油檢驗糧食、油料中淀粉含量測定》進行測定[11]；蛋白質(zhì)按照GB 5009.5—2010《食品中蛋白質(zhì)的測定》中的自動凱氏定氮儀法進行測定[12]；氨基酸態(tài)氮按照GB 18186—2000《釀造醬油》進行測定[13]。

1.3.2 丙二醛的測定

按國標(biāo)GB 5009.181—2016《食品中丙二醛的測定》中的分光光度法[14]稍加改動進行測定。先將樣品凍干粉碎，取2 g醋醅凍干研磨均勻后，加入20 mL三氯乙酸（TCA）溶液，充分渦旋，4 ℃、10 000×g離心20 min，取5 mL上清液，置于25 mL具塞比色管內(nèi)，另取5 mL三氯乙酸混合液作為樣品空白，分別加入5 mL硫代巴比妥酸（TBA）水溶液，加塞，混勻，置于90 ℃的水浴中加熱30 min，冷卻至室溫后，在波長532 nm條件下讀取吸光度值。

2 結(jié)果與分析

2.1 含水量對熏醅中理化成分的影響分析

由表1可知，不同含水量醋醅熏醅中對于蛋白質(zhì)含量的影響最小，與白醅相比，3種含水量的醋醅中的蛋白質(zhì)在熏醅后均略有降低，其中50%和40%含水量的醋醅變化相似且降幅大于60%含水量的醋醅。同時不同含水量醋醅熏醅中對總酸的影響也較小，3種含水量的醋醅中總酸均呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢，熏醅結(jié)束后3種醋醅中總酸含量均略高于白醅。不揮發(fā)酸在3種醋醅熏醅后呈現(xiàn)出較大的差異，含水量60%的醋醅中不揮發(fā)酸含量在熏醅第1天便開始降低之后雖有所升高，但熏醅結(jié)束時其含量進一步降低，由1.20%降低至1.00%；與此同時，在含水量50%和40%的醋醅中不揮發(fā)酸的含量均呈現(xiàn)出上升趨勢，含水量50%的醋醅中熏醅第1天其含量就由白醅的1.20%升高至1.43%，其后略有降低，熏醅結(jié)束時含量為1.38%；含水量40%的醋醅中不揮發(fā)酸的含量與含水量50%和60%的醋醅相比變化比較慢，熏醅第1天其含量與白醅中的含量幾乎沒有差異，之后才開始升高，熏醅結(jié)束時其含量達到1.43%。

表1 不同含水量醋醅熏醅中理化指標(biāo)分析Table 1 Analysis of physicochemical indexes of Cupei with different moisture%

游離氨基酸與還原糖是熏醅過程中美拉德反應(yīng)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)[15]。由表1可知，含水量60%的醋醅中氨基酸態(tài)氮受熏醅的影響較小，熏醅第1天時其含量幾乎沒有變化，隨著時間的延長其含量小幅降低后又隨之升高，熏醅結(jié)束時其最終含量只比白醅降低了0.05%。氨基酸態(tài)氮在含水量40%的醋醅中含量降幅最大，熏醅第1天其含量就由白醅的0.49%降低至0.13%，之后也一直低于其他兩種醋醅相同熏醅時間的含量。含水量50%的醋醅中氨基酸態(tài)氮含量變化介于其他2種醋醅之間，熏醅至第3天時其含量降幅與含水量60%的醋醅相似，之后其含量大幅降低，熏醅結(jié)束時含量與其在含水量40%的醋醅中接近。3種醋醅中還原糖與白醅相比其含量均顯著降低（P＜0.05），含水量60%的醋醅在相同熏醅時間的降低幅度最小；含水量50%的醋醅降幅最快，熏醅第1天其含量就已經(jīng)低于含水量60%的醋醅熏醅結(jié)束時的含量；含水量40%的醋醅熏醅第1天還原糖含量降幅介于其他2種醋醅之間，之后其含量降幅快速降低直到熏醅結(jié)束。以此推測，醋醅熏醅過程中美拉德反應(yīng)的速度不僅僅取決于熏醅的溫度，醋醅含水量也起到重要的調(diào)節(jié)作用，從而影響到醋醅的最終風(fēng)味。

醋醅中的酯類物質(zhì)主要在發(fā)酵階段由各類微生物產(chǎn)生，是山西老陳醋重要的風(fēng)味來源，熏醅過程會使部分酯類分解并生成部分分子量較大的酯類物質(zhì)[6，16-17]。由表1可知，熏醅第1天總酯的含量在3種醋醅中均出現(xiàn)不同幅度的升高，其含量在含水量60%和50%的醋醅中呈現(xiàn)一直升高趨勢，與白醅相比含水量60%的醋醅熏醅第1天含量升高幅度最大，之后增速有所降低，熏醅結(jié)束時其總酯含量略低于在含水量50%的醋醅中的含量。熏醅第1天總酯的含量在含水量50%的醋醅中升高幅度最小，但隨著熏醅時間的延長，其含量升高幅度變大，在熏醅結(jié)束時含水量50%的醋醅中總酯的含量最高。在含水量40%的醋醅中總酯含量僅在熏醅第1天升高，之后隨著熏醅的進行其含量不斷降低，在熏醅第3天時其含量已經(jīng)低于白醅中總酯的含量。因此，熏醅過程中酯類在醋醅中的變化和醋醅的含水量有密切關(guān)系。

由表1可知，熏醅后，淀粉含量在3種醋醅中均有不同程度的降低。在含水量60%的醋醅中降低幅度最小，熏醅第1天時淀粉含量沒有變化，熏醅結(jié)束時其含量也僅由白醅的10%降低至9.36%。含水量50%的醋醅中淀粉含量降低幅度顯著大于含水量60%的醋醅，熏醅第1天其含量便降至7.49%，之后降幅減慢，熏醅第3天降至5.00%后直到熏醅結(jié)束含量幾乎不再變化。含水量40%的醋醅中淀粉含量降低幅度最大，熏醅第1天其含量便已經(jīng)低于另外2種醋醅熏醅結(jié)束時的淀粉含量，并且隨著熏醅時間的進一步延長，其淀粉含量仍在不斷降低，熏醅結(jié)束時含水量40%的醋醅中淀粉含量僅剩2.49%。酸性環(huán)境下加熱會使淀粉水解[18]，因此在不同含水量的醋醅中淀粉含量均出現(xiàn)不同程度的降低，同時醋醅含水量的降低明顯加速了淀粉的水解過程。

結(jié)果表明，醋醅含水量的變化對氨基酸態(tài)氮、還原糖、總酯和淀粉的影響較大，其中總酯在60%和50%含水量的熏醅中含量較高。氨基酸態(tài)氮、總酯和淀粉都為高溫熏醅過程中的美拉德反應(yīng)提供底物，水量40%的醋醅中氨基酸態(tài)氮和淀粉的含量降低速度最快，含水量50%的醋醅中還原糖的含量降低速度最快。

2.2 含水量對熏醅中總黃酮含量的影響分析

黃酮類物質(zhì)是山西老陳醋標(biāo)準(zhǔn)[10]中要求的功能成分之一，具有多種保健功能。由圖1可知，熏醅過程中總黃酮含量在含水量60%的醋醅中不斷升高。熏醅第1天與白醅相比總黃酮在含水量50%的醋醅中含量小幅降低，隨著熏醅時間的延長總黃酮含量重新開始升高，且升高幅度大于含水量60%的醋醅，熏醅結(jié)束時其總黃酮含量在3種醋醅中含量最高，達到12.10 mg/100 g，遠高于含水量60%的醋醅熏醅結(jié)束時的總黃酮含量9.93 mg/100 g。在含水量40%的醋醅中總黃酮含量與白醅相比有小幅降低，在熏醅第3天時其含量最低，熏醅結(jié)束時總黃酮含量略有升高。已有的對山西老陳醋熏醅過程中總黃酮的變化研究均觀察到升高的現(xiàn)象[16]，但這些實驗均未涉及到醋醅含水量在熏醅過程中對總黃酮含量變化的影響，而本實驗中隨著醋醅含水量降低至40%時觀察到總黃酮含量降低的現(xiàn)象，由此推測在山西老陳醋傳統(tǒng)熏醅過程中靠近缸壁中部的醋醅因含水量局部降低其總黃酮含量是降低的；同時含水量50%的醋醅總黃酮含量升高最多，可推測缸上部的醋醅總黃酮含量升高最快。因此，含水量60%和50%的醋醅都有利于總黃酮保留，其中含水量50%的醋醅保留的總黃酮最多。

圖1 不同含水量醋醅中總黃酮含量分析Fig.1 Analysis of total flavonoids contents in Cupei with different moisture

2.3 含水量對熏醅中丙二醛含量的影響分析

山西老陳醋的原料比較復(fù)雜，其中的高粱以及大曲中的豌豆等多種原料都含有一定量的脂肪，這些脂肪在熏醅加熱過程中會發(fā)生脂肪氧化反應(yīng)，生成一定量的醛、酮等化合物[19]，這些物質(zhì)自身的氣味閾值較低，在很低的濃度下就可以對山西老陳醋的風(fēng)味產(chǎn)生影響；另外這些醛、酮類化合物也會進入美拉德反應(yīng)等其他反應(yīng)進一步縮合成大分子物質(zhì)。在脂肪氧化的過程中會產(chǎn)生丙二醛，可將其作為判斷脂肪氧化程度的指標(biāo)[20]。

由圖2可知，熏醅加熱過程中，醋醅含水量的變化對丙二醛的生成量影響很大。含水量60%的醋醅在熏醅第1天丙二醛含量僅由白醅中的0.07 mg/kg升高至0.09 mg/kg，第3天丙二醛含量最高達到0.57 mg/kg，之后其含量有所降低。在含水量50%的醋醅中丙二醛的變化規(guī)律與其在含水量60%的醋醅中相似，也是在熏醅第3天丙二醛含量達到最高，但因為其含水量的降低丙二醛的含量在熏醅過程中整體高于含水量60%的醋醅，并且丙二醛在熏醅第1天就由白醅中的0.07 mg/kg增加至0.39 mg/kg。在含水量40%的醋醅中丙二醛含量呈現(xiàn)不斷增加的趨勢，并且在熏醅的相同時間內(nèi)與其他2種醋醅相比生成的丙二醛含量最高，熏醅結(jié)束時丙二醛含量已達到1.14 mg/kg。可知隨著醋醅含水量的降低丙二醛的含量會快速的增加，脂肪氧化反應(yīng)的速度變快。因此，當(dāng)醋醅含水量降低至40%時，最有利于脂肪分解轉(zhuǎn)化為風(fēng)味物質(zhì)前體。

圖2 不同含水量醋醅中丙二醛含量分析Fig.2 Analysis of malondialdehyde contents in Cupei with different moisture

3 結(jié)論

山西老陳醋的熏醅過程中總酸和蛋白質(zhì)受含水量變化的影響較小。熏醅過程中醋醅含水量的變化對于山西老陳醋常規(guī)理化指標(biāo)不揮發(fā)酸、氨基酸態(tài)氮、還原糖、總酯、淀粉均有較大的影響，主要表現(xiàn)在不揮發(fā)酸在含水量較高（60%）的醋醅中含量降低，在其他2種醋醅中升高；游離氨基酸和還原糖是美拉德反應(yīng)的重要底物，因此在高溫條件下氨基酸態(tài)氮和還原糖含量均出現(xiàn)降低，二者在不同含水量醋醅條件下的變化可知適度降低含水量可以促進美拉德反應(yīng)進程。醋醅含水量對酯類在高溫下的合成分解主要體現(xiàn)在醋醅含水量降低到40%時酯類分解加快總酯含量降低，在其他2種醋醅中總酯含量升高可知部分酯類雖被分解但仍有新的酯類合成。在熏醅過程中淀粉含量降低速度與醋醅含水量表現(xiàn)為含水量越低淀粉水解速度越快。總黃酮含量變化也與醋醅含水量有密切關(guān)系，山西老陳醋中的總黃酮幾乎全部源自釀造原料，原料狀態(tài)的變化會影響黃酮類物質(zhì)釋放，50%含水量的醋醅在熏醅過程中更利于黃酮類物質(zhì)釋放，而40%含水量的醋醅在熏醅過程中效果與之相反。醋醅中含有少量脂肪，這些脂肪在高溫下氧化分解產(chǎn)生的小分子化合物會對風(fēng)味產(chǎn)生影響，丙二醛作為脂肪氧化分解的重要產(chǎn)物側(cè)面反映出含水量的降低會加快脂肪氧化分解速度。這些物質(zhì)在不同含水量醋醅中的變化表明熏醅過程中陶缸不同位置的醋醅對風(fēng)味和功能成分的貢獻不同，低含水量更有利于美拉德反應(yīng)的進行，高含水量更有利于酯類成分的保留。綜上所述，醋醅含水量50%時熏醅各項指標(biāo)最為均衡。