醬中揮發性風味物質的研究進展

郭峰，劉永國，田紅玉，楊紹祥

(北京工商大學 輕工科學技術學院，北京 100048)

發酵醬是人類飲食的重要組成部分，也是許多國家傳統文化的重要組成部分。發酵醬一般由原料本身或周圍環境中各種天然存在的微生物對原料進行發酵而產生[1]。根據原料的不同，醬可被分為以下幾類：一是大豆醬，例如東北大醬、韓國大醬、日本味噌等；二是蠶豆醬，例如郫縣豆瓣醬、胡玉美蠶豆醬等；三是辣椒醬，例如永豐辣醬、四川辣椒醬等；四是小麥醬，例如槐茂甜面醬、六必居甜面醬等，還有用其他原料制備的發酵醬，例如蘑菇醬、泰國咸蝦醬等。由于原料和生產工藝的差異，不同地區的醬具有各自獨特的味道和香氣，這些味道和香氣是評價醬品質的重要指標之一，研究醬的揮發性成分對于醬生產質量的管控和產品工藝的優化具有重要的意義。近年來，國內外對醬的揮發性成分研究取得了一些成果，調研近10年文獻發現，目前醬的揮發性風味成分的提取方法有吹掃捕集法(動態頂空提取法，DHS)[2]、固相微萃取(SPME)[3]、同時蒸餾萃取(SDE)[4]等，其中HS-SPME是最常用的提取方法；醬的揮發性成分的分離分析方法基本上以氣相色譜儀(GC)為基礎，包含GC、氣質聯用法(GC-MS)、氣相色譜-嗅聞技術(GC-O)[5]、氣相色譜-質譜-嗅聞耦合技術(GC-MS-O)、二維氣相色譜-飛行時間質譜法(GC×GC-TOFMS)[6]、氣相-離子遷移譜聯用(GC-IMS)[7]等。本文將按照醬的主要原料進行分類，歸納總結其風味物質研究進展，將為從事與醬相關的研究人員提供一定的參考。

1 大豆醬

大豆醬，在中國和韓國被稱為大醬，在日本被稱為味噌，在泰國被稱為Thua nao，因其可以提供獨特的鮮味，在世界范圍內特別是在東亞國家廣受歡迎。在韓國，發酵豆醬僅使用大豆生產，而在中國和日本，有的則使用添加了少量小麥或大麥粉的大豆生產。

Zhang等采用SPME-GC-MS方法研究了天然和人工接種的發酵大豆醬發酵過程中風味化合物的變化。在發酵過程中共監測了36種揮發性化合物的變化，包含2種酸類、5種醇類、8種醛類、10種酯類、3種酮類、3種吡嗪類、2種萜烯類、2種含硫化合物和1種其他化合物。與人工發酵豆醬樣品相比，自然發酵豆醬樣品中鑒定出更多的芳香化合物，其中2-甲基丁酸甲酯(水果香)、2-丙烯基己酸酯(水果香)、2,6-二甲基吡嗪(烘烤香、堅果香)、2,3,5-三甲基吡嗪(燒焦香)、2,3,5,6-四甲基吡嗪(燒焦香)、二甲基二硫(燒焦香)和吲哚(花香)7種香氣化合物僅在自然發酵過程中檢測到，表明通過自然發酵法產生的香氣化合物可能更加多樣化。 An等[8]也使用此方法研究了采用傳統方法制作的中國東北地區天然發酵大豆醬發酵過程中揮發性成分的變化。在大醬中檢測出10 種主要的揮發性風味化合物，包括2種醇類、3種酯類、2種酸類、3種醛酮類化合物。

李拂曉等[9]采用HS-SPME-GC-MS方法研究了γ-氨基丁酸大豆醬樣品和9個市售的大豆醬樣品中的揮發性成分，并用氣味活度值(OAV)和主成分分析(PCA)結合的方法確定關鍵揮發性成分，共檢測到144種揮發性化合物，其中41種揮發性化合物是10種豆醬共有的，包含7種醛酮類、14種酯類、8種醇類、7種雜環類、1種酸類、3種芳香類及1種其他類化合物。OAV>1和PCA結果表明，2-甲基丁醛(可可香、杏仁香)、3-甲基丁醛(麥芽香)、苯乙醛(山楂香、蜂蜜香及甜香)、二甲基三硫(白菜味、硫味及魚香)和4-乙基愈創木酚(丁香、香料香)對豆醬風味貢獻較大，且10個大豆醬樣品的揮發性化合物在種類和含量方面存在一定的差異。

李俊杰等[10]采用SPME-GC-MS方法研究了云南昭通大豆醬中的揮發性成分，在6組豆醬樣品中(原料預處理工藝不同)共檢測到111 種揮發性化合物，包含44種烯烴類、22種醇類、20種酯類、5種醚類、5種醛類、4種酮類、3種酚類和8種其他化合物。其中12 種化合物為6個樣品共有的，共同作用形成了昭通豆醬的基礎風味，其中茴香腦(茴香、香辛料香、甘草香)在各組樣品中相對含量最大，對昭通豆醬風味貢獻最大，芳樟醇(香檸檬香)、苯乙醇(玫瑰花香)和乙酸芳樟酯(似橙葉、生梨、薰衣草清香)等化合物相對含量次之。

Jang等[11]使用描述性感官分析和微室/熱提取器結合熱解吸器-氣相色譜-質譜法(μ-CTE-TD-GC-MS)對韓國大醬進行了綜合香氣分析，分析了4種大醬樣品(傳統制作的大醬、商業生產的大醬、按照傳統方法商業生產的大醬以及以“傳統風格”銷售的大醬)的揮發性成分，共鑒定出38種揮發性化合物，包含5種酸類、8種醇類、5種醛類、8種酯類、5種酮類、3種酚類、4種吡嗪類化合物。樣品與樣品之間的感官香氣特征存在明顯差異。傳統制作的大醬帶有肉醬、魚露和烤豆香味，它的Strecker醛濃度最高，提供堅果香氣，包含2-甲基丙醛、2-甲基丁醛和3-甲基丁醛。3-羥基-2-丁酮(黃油香)、2-羥基-3-戊酮(松露香、土香)和丁酸(汗味、干酪香)3種化合物僅在傳統大醬中發現，這些化合物的存在可能會影響其典型香氣特征。其他通過商業化方法生產的大醬樣品具有相似的酒精、梨味芳香劑和牛肉提取物粉末芳香劑特征，商業化生產的大醬樣品具有高酒精度和果味芳香劑。Han等[12]為了研究韓國傳統發酵豆醬的一般發酵特征，采用HS-SPME-GC-MS方法研究了制備的11種不同大醬的揮發性成分,發現大醬樣品中存在酸類、酯類、吡嗪類、芳香族、醇類、醛類和呋喃類化合物，其中酸類、酯類和吡嗪類化合物含量豐富。

Inoue等采用SDE方法提取大豆味噌中的揮發性成分，采用GC-MS-O/芳香提取物稀釋測定法(AEDA)鑒定其中的關鍵氣味物質。在煮熟的大豆味噌中共鑒定出66種化合物。使用AEDA確定樣品中強效氣味劑的風味稀釋(FD)因子，鑒定出41種香氣活性化合物，其中大豆味噌的關鍵芳香化合物(FD=4 096)包含2-甲基丁醛和3-甲基丁醛(呈現麥芽香氣)、(E,E)-2,4-癸二烯醛(呈現綠色香氣)、4-羥基-2-乙基-5-甲基-3(2H)-呋喃酮(HEMF)(呈現甜香)。2-甲氧基苯酚呈現煙熏香氣，二甲基三硫化物呈現硫磺香氣。1-辛烯-3-酮呈現蘑菇味,甲硫氨酸呈現煮熟的土豆香。最終麥芽香、綠色香氣、烘烤香和硫磺香被確定為特征香氣。

2 蠶豆醬

蠶豆醬是一種以蠶豆為主要原料的發酵醬[13]，其中以郫縣豆瓣醬最為出名，獨特的釀造技術賦予其迷人的辛辣風味，與味噌、大醬、辣椒醬等其他發酵豆醬形成鮮明對比，使郫縣豆瓣醬廣泛運用于川菜，被譽為“川菜的靈魂”。

Lu等[14]采用HS-SPME-GC-MS-O和PCA研究了豆瓣醬生產中3個發酵階段關鍵揮發性風味化合物的演變。結果表明，豆瓣醬中有22種關鍵風味化合物(OAV>1和FD>10的化合物)。其中，(E)-2-壬烯醛、壬醛和3-甲基-1-丁醇主要來自辣椒，1-辛烯-3-醇主要來自蠶豆。癸酸乙酯和芳樟醇主要在辣椒發酵過程中形成，而異丁酸乙酯、苯乙醇和苯乙醛則與蠶豆制豆過程密切相關。與辣椒醬和蠶豆醬的混合發酵有關的化合物有13 種，包含2-甲基-1-丁醇、3-甲基丁醛、2-甲基丁醛、異戊酸乙酯、己酸乙酯、苯甲酸乙酯(洋甘菊香)、苯乙酸乙酯、愈創木酚、4-乙基苯酚、4-乙基愈創木酚、4-羥基-2,5-二甲基-3(2H)-呋喃酮(HDMF)、HEMF和3-甲硫基丙醛。Lu等采用GC×GC-TOF/MS、GC-MS-O和PCA繼續研究了豆瓣醬生產中3個發酵階段關鍵揮發性風味化合物的演變。在3種樣品中共鑒定出748種揮發物，通過Fisher比、OAV和AEDA鑒別出其中69種揮發物是影響產品風味的關鍵化合物，包含12種醇類、9種醛類、4種酮類、5種有機酸類、16種酯類、4種酚類、6種含硫化合物和13 種雜環類化合物。它們在成熟過程中的演變賦予了豆瓣醬不同的香氣。在早熟階段(3個月)，一些關鍵的醛類出現，使豆瓣醬具有麥芽味和辛辣味。經過12個月的成熟，豆瓣醬中的一些關鍵醇類、酯類和雜環類化合物產生了果香和花香。成熟24個月的產品具有煙熏香、焦香和焦糖香，富含一些關鍵的酚類和雜環類化合物。

Yang等[15]為了表征傳統郫縣豆瓣醬的風味特征，對4種不同廠家生產的豆瓣醬的揮發性化合物采用4種方法進行鑒定和定量，這些方法包括不同的預處理模式(DVB/CAR/PDMS、Carbon WR/PDMS和攪拌棒吸附萃取(SBSE)-Twisters)以及3種檢測模式(GC-MS、GC-MS-MS和TOF-MS)。4種樣品共鑒定出286 種揮發物，包含醇類、酯類、酚類、醛類、酮類、酸類、吡嗪類和萜類化合物。4種樣品中主要化合物的比例相似。5種揮發物可以作為區分傳統郫縣豆瓣醬和其他東方傳統發酵醬如味噌、大醬等的指標，包含棕櫚酸乙酯(蠟香和奶油香)、γ-cis-himachalene、月桂酸乙酯(葉香、芳香)、(+)-瓦倫烯、β-紫羅蘭酮(濃郁花香)。

Ding等采用HS-SPME-GC-MS-O方法對工業發酵和傳統發酵豆瓣醬的揮發性成分進行表征。在傳統發酵和工業發酵豆瓣醬中分別鑒定出42種和50種揮發性化合物。與傳統發酵豆瓣醬相比，工業發酵豆瓣醬中醇類和酯類的多樣性和濃度更高。通過GC-O在兩個樣品中共檢出32種香氣活性化合物，包括9種醇類、6種醛類、11種酯類、2種酸類、3種酚類和1種雜環類化合物。通過OAV的綜合分析，最終分別確定了10種和12種揮發性化合物為傳統發酵豆瓣醬和工業發酵豆瓣醬中的主要香氣活性化合物。其中8種香氣化合物在兩個豆瓣醬樣品中均被檢出，分別是3-甲基-1-丁醇(酸味、麥芽香)、1-辛烯-3-醇(蘑菇香)、芳樟醇(薰衣草、花香)、3-甲硫基丙醛(醬油香、烤土豆香)、苯乙醛(蜂蜜香、水果香)、己酸乙酯(果香、甜香)、苯乙酸乙酯(玫瑰香、甜香)和2-甲基丁酸(甜香、奶酪香)。愈創木酚(煙熏味、辣味)和2-乙酰吡咯(煮熟的土豆香)僅存在于傳統發酵豆瓣醬中，而苯乙醇(玫瑰香、甜香)、庚酸乙酯(果香)、辛酸乙酯(果香)和亞油酸乙酯(油脂香)僅在工業發酵豆瓣醬中發現。

Tan等[16]采用HS-SPME-GC×GC-TOFMS研究了天然釀造法和溫控釀造法生產的豆瓣醬的揮發性化合物。在兩組樣品中共鑒定出356種揮發物，包含酯類、醇類、酸類、醛類、酮類、酚類、吡嗪類、呋喃類、雜環類、含硫類和其他類化合物。使用GC-MS-O在兩組樣品中鑒定出30種芳香化合物且比例相似。基于FR和PCA方法，其中12種揮發性化合物對天然釀造豆瓣醬的風味有顯著貢獻，包括7種酯類、3種醇類和2種酚類化合物。其中，苯甲酸乙酯(洋甘菊香)和4-乙基-2-甲氧基-苯酚(煮熟的土豆香)被確定為特征風味成分。同樣的，37 種揮發性化合物對溫控釀造豆瓣醬有貢獻，包括5種酯類、1種醇類、4種酸類、4種醛類、6種酮類、1種酚類、6種吡嗪類、4種呋喃類、1種雜環類、4 種含硫化合物和1種其他化合物。特別是2,6-二甲基吡嗪(烤堅果、可可香)和1-(2-呋喃基)-乙酮(燒烤香、煙熏香)被確定為特征風味成分。

3 辣椒醬

辣椒是一種在世界范圍內廣泛種植的重要作物。因其果實具有典型的顏色、刺激性的味道和獨特的香氣而常用于食品中。而發酵辣椒醬是辣椒制品中很受歡迎的一類產品，且其營養價值豐富，研究表明，發酵辣椒醬可以防止脂肪堆積，降低血脂水平并提供其他生理功能。

趙馳等[17]采用HS-SPME-GC-MS方法研究了四川辣椒醬中的揮發性物質，選用4種不同鹽度的四川辣醬為研究對象。在4個樣品中共檢測出33種揮發性物質，包含醇類、酸類、酯類、醚類和其他類化合物。其中9種化合物為4種樣品共有的，包含乙醇、3-甲基-1-丁醇(辛辣味)、2-甲基丙醇、乙酸(刺鼻的醋酸味)、異丁醇、丁酸(刺激性氣味)、4-甲基-1-戊醇、丙酸芳樟酯(甜香)、乙酸乙酯(微帶果香)，且各物質在不同鹽度下的相對含量差異較大。

丁詩瑤等[18]采用HS-SPME-GC-MS方法研究了永豐辣醬的揮發性物質，選用4種不同品牌的永豐辣醬為研究對象，在4個樣品中共檢測到120種揮發性化合物，包含烴類、醇類、酮類、酯類、酸類、醛類和其他類化合物，其中永豐辣醬最主要的揮發性物質為酯類化合物。α-雪松烯(木香)、β-石竹烯(辛香、木香、柑橘香、樟腦香)、芳樟醇(木香、柑橘香、花香)、亞油酸甲酯(蠟香和甜香)、棕櫚酸甲酯(蠟香和甜香)、棕櫚酸乙酯(蠟香和甜香)、苯乙醛(花香和果香)、苯甲醛(杏仁香、焦糖香)8 種物質為4個樣品共有。

陳杰等采用HS-SPME-GC-IMS方法研究了4種來自粵師傅調味食品有限公司的辣椒醬的風味物質，在4種辣椒醬中共檢測到62種揮發性化合物，包含烯烴類、醇類、醛類、吡嗪類、酮類、酯類、含硫化合物、酸類和其他類化合物，且不同種辣椒醬檢測到的揮發性風味物質的種類和相對含量差異較大。其中25 種化合物為4種辣椒醬共有，包含反式-2-戊烯、2-甲基丁醛(蘋果香)、戊醛(刺激性氣味)、2-丙酮、2-戊酮、乙酸乙酯(微帶果香的酒香)、甲基烯丙基硫醚(蒜臭味)、二烯丙基硫醚(大蒜味)、二烯丙基二硫等。

Kang等[19]采用吹掃捕集、SDE、HS-SPME 3種方法提取韓國辣椒醬的揮發性成分，采用GC-MS-O/AEDA鑒定關鍵氣味物質。通過吹掃捕集-AEDA檢測到19種香氣活性化合物，其中二烯丙基二硫化物(辣味)和3-異丁基-2-甲氧基吡嗪(甜椒味)是最強烈的香氣活性化合物(log3FD=5)；通過SDE-AEDA檢測到28種芳香活性化合物。2-辛烯醛(綠色香氣)和甲硫氨酸(煮熟的土豆香)的FD最大，分別為38和37；通過HS-SPME-GC-O鑒定出12種香氣活性化合物，其中甲硫氨酸(煮熟的土豆香)、二烯丙基二硫化物(辛辣味)和3-異丁基-2-甲氧基吡嗪(燈籠椒香氣)是最強烈的香氣活性化合物。以上物質均是影響韓國辣椒醬的重要揮發性風味物質。

Apichartsrangkoon等[20]為了研究超高壓和熱處理的泰國青辣椒醬中揮發性化合物的穩定性，對加壓、巴氏殺菌和未經處理的泰國青辣椒醬每隔2周使用SPME提取揮發性成分，并通過GC-MS進行鑒定。結果表明，未經處理的泰國青椒醬中存在的主要揮發物是硫化物、烴類和酯類化合物，其他揮發性化合物如呋喃類、醛類、酮類、吡嗪類、醇類和酸類化合物存在較少。加壓樣品中的理想揮發物(包括醇類、醛類和酯類化合物)比熱處理樣品存在更高的保留率，但是大多數揮發性化合物在儲存時都會不同程度地減少甚至丟失。

4 小麥醬

小麥醬是一種以小麥或面粉為主要原料，蒸煮后在多種微生物及其酶的共同作用下發酵制得的調味品[21]，因其咸中帶甜、滋味鮮美而被廣泛食用，如北京烤鴨的蘸醬等。

Zhang等[22]采用SDE-GC-MS-O方法研究了采用中國傳統方法制得的發酵面醬中的揮發性成分，共檢測出84種揮發性化合物，包含醛類、酸類、酯類、雜環類、烴類和其他痕量化合物。通過GC-O和AEDA研究香氣化合物，共發現27個嗅覺區域，確定了18種香氣提取物，其中6種香氣化合物被GC-O鑒定為具有較高的風味稀釋因子(FD≥32)，包含異戊醛(青草、麥芽香和蘋果香)、糠醛、戊酸、2-乙酰呋喃、1-辛烯-3-醇(蘑菇香)和苯乙醛。

魏艷麗等[23]采用HS-SPME-GC-MS方法研究了槐茂甜面醬的揮發性成分，共鑒別出81種揮發性化合物，包含醇類、醛類、酮類、酯類、酸類、酚類、雜環類、含硫和其他類化合物。其中醛類化合物含量最高，酯類和醇類化合物含量次之，酮類、酚類和含硫化合物的含量相對較低。

左勇等[24]采用HS-SPME-GC-MS方法分析了采用保溫發酵方法生產甜面醬發酵過程中不同時間段的揮發性成分，共檢測出49種揮發性化合物，包含20種酯類、9種醇類、10種醛類、2種酚類、1種酮類、2種呋喃類、2種烷烴類和3種其他類化合物，酯類化合物相對含量最高，是主要的風味物質。左勇等[25]采用同樣的方法對保溫發酵不同時間后曬露成熟的甜面醬進行了研究，共檢測出33種揮發性風味物質，包含3種醇類、14種酯類、9種醛類、1種酚類、3種烷烴類和3種其他化合物。

5 其他種類的醬

醬的原料種類不局限于大豆、蠶豆、小麥、辣椒，菌類、海鮮、肉類等經過發酵都可以制作出具有各自特色風味的醬。

Zhu等[26]采用HP-SPME-GC-MS方法分析了不同發酵和貯藏時間的蝦醬的揮發性成分，共檢測出89種揮發性化合物，包含15種醛類、8種酮類、6種醇類、5種芳香族、3種酯類、3種酸類、22種含氮、7種磺基類、17種烴類和3種其他類化合物。蝦醬中的揮發性化合物主要由醛類、酮類和醇類化合物組成，由于它們的閾值低，在產品氣味特征中起著重要作用。發酵貯藏2年的蝦醬風味更佳。電子鼻和電子舌檢測區分不同樣品香氣特征的結果與GC-MS分析得到的結果具有很好的一致性。

粟立丹等[27]采用HP-SPME-GC-MS方法分析了自制羊肚菌牛肉醬的揮發性成分。檢測出65種揮發性化合物，包含9種醇類、15種醛類、17種烴類、6種酮類、5種酯類、5種雜環類和8種其他類化合物。醇類、醛類和烴類化合物對樣品風味貢獻大。與不添加羊肚菌的牛肉醬相比，在羊肚菌牛肉醬中檢測到11種特征性風味物質，包含2-庚烯醛(蘑菇香)、正戊醇、2-壬烯醛(蘑菇香)、2-戊酮、正辛烷(汽油味)、4-異丙基-2-環己烯-1-酮、3-蒈烯(果香)、3-甲基呋喃、烯丙硫醇(烤蔥香)、乙酰基吡咯和2-甲基吡嗪。

6 展望

醬的風味成分與醬的生產工藝緊密相關，是醬品質的重要指標。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。根據醬的風味成分研究進展分析發現，大多數研究者通過GC-O評價和采用AEDA確定醬的氣味活性成分，今后還需要開發更精確的定性定量手段，如穩定同位素稀釋法對醬的風味物質進行精確定量。部分食品的風味研究已經到了香氣重組和風味缺失的深度。醬的風味研究有待進一步深入，關鍵風味物質的精確定量對于醬的生產工藝研究具有重要的意義。