基于高鹽稀態醬油發酵過程中添加酵母的研究

◎ 毛詩語，陳 斌，劉羽莎，王祖培

（貴陽味莼園食品股份有限公司，貴州 貴陽 550601）

1 醬油的起源及釀造原料

1.1 醬油的起源

醬油主要是以黃豆為基礎原料制作而成的調味品，其制造過程涉及酵母菌類微生物的大規模培養與繁殖。如今，中國已經成為世界上最大的醬油供應國之一，且擁有各種不同的醬油加工方式，其中，最為常見且被普遍認可的是高鹽稀態釀造工藝。早期的歐洲與美洲人并不喜歡吃醬油，因為他們認為其對人體健康無益，但是當科技發展到了一定程度之后，再加上相關領域的科研工作者對此進行了大量探究，西方國家才逐漸認可醬油這一調味料。

1.2 醬油的釀造原料

隨著中國醬油釀造行業的不斷發展壯大，其他一些新的生產資料也應運而生，如豆粕、炒麥粉等。部分釀制廠使用或者經過脫脂處理的大豆作為主要釀造原料，并利用小麥、麩皮或面粉之類的碳水化合物，加入適量的鹽分進行釀造發酵。

小麥是主要糧食作物之一，含有約10%～14%的蛋白質，其中，麩膠蛋白和谷蛋白含量豐富。麩膠蛋白中的氨基酸以谷氨酸為最多，是產生醬油鮮味的主要因素。此外，小麥中的糖類除含有約70%的淀粉外，還含有約2%～3%的糊精，以及2%～4%的蔗糖、葡萄糖和果糖。這些糖類在發酵過程中有助于改善醬油產品的口感和外觀。因為黃豆中的蛋白質成分非常豐富，且含有大量的可溶解型蛋白質，其含量約占醬油總量的一半以上。同時，黃豆還富含多種人體所需的氨基酸，尤其是谷氨酸與賴氨酸的比例較高，所以黃豆是醬油釀造良好的植物蛋白來源。

2 醬油發酵與釀造工藝

2.1 高鹽稀態釀造工藝

現階段，高鹽稀態釀造方法主要為控制溫度發酵，將醬油大曲與食鹽水充分混合，之后將混合物轉移到15 ℃的控溫環境中進行醬油前期發酵。在前15 d內，每天攪拌1次，并保持溫度在15 ℃以下。經過15 d的發酵后，開始逐漸增加溫度，每天增加1 ℃，直到30 d時，達到28～30 ℃。之后，在30 ℃恒溫下進行4—6個月的發酵過程（此時可以接種乳酸菌），使乳酸菌繁殖并逐漸降低pH值，以促進酵母菌的繁殖。由于初始的低溫發酵，可溶性含氮化合物和糖類物質溶解，會對pH值起緩沖作用。在低溫稀醪發酵過程中，會產生較多的有機酸，pH值也會相對穩定，有助于提高醬油的質量和原料利用率。適宜的酵母添加量可以顯著提高醬油的發酵效果和品質，酵母添加量過低會導致發酵速度慢；過高的添加量可能導致醬油味道過于酸或苦。因此，為了確定最佳的酵母添加量，工作人員需要對酵母的應用進行不斷測試。此外，采用高鹽稀態發酵工藝發酵溫度始終保持在30 ℃以下，所以發酵的周期相對較長。

2.2 低鹽固態釀造

目前，我國普遍使用的醬油生產方式是低鹽固態釀造技術，其制作出的醬油占據我國總醬油產量的70%以上。低鹽固態釀造醬油一般使用脫脂大豆和麥麩等原料。①進行蒸煮、制曲和鹽水的混合，鹽水的添加量需維持在原料總質量的1～1.2倍。②醬醪的發酵溫度控制在40～50 ℃，發酵時間為30～90 d。初始階段的低鹽固態釀造導致可溶性的含氮化合物和糖類的釋放，對pH值起到一定程度上的緩沖效果。在低鹽固態釀造的過程中，大量的有機酸使醬油的pH值相對保持穩定，有利于提升醬油品質和資源利用效率，加速原料蛋白的迅速分解過程。然而，使用此方法制備的醬油在口感方面有明顯缺陷，因為高溫發酵會導致醬油產生一些焦味和苦味，且因發酵溫度過高、發酵周期短暫，醬醪的水分含量較低，不利于酶反應和酵母的繁殖，阻礙酯類和醇類等物質的形成，從而降低醬油中揮發性氣味的濃度，其質感和高鹽稀態法生產的醬油相差甚遠，所以該生產方式正在逐漸消失。

2.3 先固后稀發酵法

先固后稀發酵法指先用低鹽固態發酵法進行制曲及醬油發酵之后添加酵母菌及乳酸菌，同時補充鹽水并采用稀態醬膠發酵。該種方式是對傳統的稀醪發酵技術進行改良的技術。先固后稀發酵法使用的材料跟高鹽稀態醬油釀造方法相似，但不同之處在于先固后稀發酵法的前期步驟是以較高的含鹽率和小部分水的形態為基礎而開始的操作流程，后期補加鹽水進行稀醪發酵，經過良好的發酵階段之后形成醬油。該方式的優點是醬油顏色深，味道醇香濃郁；缺點是工藝復雜、操作煩瑣、勞動強度大且蛋白質利用率較高鹽稀態工藝低。一般來說，通過這種方法釀造的醬油品質高于低鹽固態釀造方法，雖然其釀造工藝較為復雜，但醬油清澈透明，口感也非常好，能夠減少食鹽對菌種酶活性的抑制作用，提高釀造原料應用的利用率。這種方法考慮了醬油釀造的各方面因素，可以為研究如何提升醬油質量的發酵工藝提供參考[1]。

3 高鹽稀態發酵醬油生產工藝的設計要點

3.1 酵母及乳酸菌的設計要點

酵母是醬油制作過程中的關鍵微生物，其成長與繁衍及其對于醬油質地的影響，均受制于發酵環境的溫度波動。合適的溫度有助于乳酸菌的大規模繁殖，并生成足夠的乳酸及乙酸等有機酸，以增強醬油的味道，同時也能調整pH值到適合酒精發酵的環境，進而合成出醬油獨特的香味成分。pH值是發酵過程中的另一個重要參數，通過調節培養基的pH值，工作人員可以了解不同酸堿度對發酵效果的影響，在pH值5.5～6.5的中性條件下，酵母的生長和醬油的發酵效果最佳。因此，發酵環境對于后續的醬油釀造工作而言是至關重要的，工作人員在設計時，應設置玻璃隔斷控制室、風機房除塵網絡、空氣凈化系統、酵母培養系統等設施，以確保良好的升降溫條件和通風效果。

3.2 先進的醬油生產工藝

針對高鹽稀態發酵法的長周期特點，可以采取適當降低鹽度的方法，減少對原料分解的抑制作用，從而縮短醬油的發酵周期。對于酵母的添加環節來說，鹽分濃度會影響酵母生長環境的滲透壓，使耐滲透壓較差的酵母被淘汰，留下耐鹽酵母的繁殖代謝。然而，具有耐鹽性質的酵母數量較少，要想實現乳酸量的累積，需要相當長的時期。因此，工作人員需要添加一定的耐鹽乳酸菌，這不僅能起到促進或抑制乳酸發酵的作用，還能為其他酵母生長創造條件，提高醬油的口味和功能性。因此，研究乳酸菌的耐鹽性也是非常重要的。考慮到企業的投資和生產規模，需要選擇投資較小、較為合理適用的生產設備，如酵母培養系統等；對于生產車間、倉庫、理化檢測中心和生產管理部門，需要在廠區總圖上進行合理的布局規劃。同時，在合理條件下盡可能減少工藝路線和物料運輸路線，以降低醬油生產工藝的能耗。

4 醬油發酵過程中酵母的應用

4.1 魯氏酵母的應用

醬油的釀造過程依賴于多種微生物的共同發酵，經過一系列復雜的生物化學反應，醬油可以獲得獨特的顏色、香氣和口感。微生物的功能決定了醬油的質量和原料的利用效率，我國在醬油工藝研究方面主要集中在提高原料利用率和含氮量方面，對于提高醬油質量和風味來講，酵母起著關鍵性作用。作為一種能夠承受高度壓力的酵母，魯氏酵母可以在含有大量鈉離子或蔗糖的環境下生存，并具有繁殖良好的特點[2]。

4.2 球擬酵母的應用

在醬油釀造的過程中，酵母的應用對于醬油的釀造具有關鍵作用。由于球粒酵母本身與魯氏酵母較為類似，這2種酵母都屬于耐鹽酵母菌屬的一種，它們的應用對醬油發酵中的香氣貢獻巨大，從而能夠在很大程度上提升醬油生產的品質。由于其獨特的耐鹽機制，即使處于高鹽環境下，球擬酵母也能維持正常的生活狀態以及新陳代謝功能。經過長期研究，工作人員發現，在單一微生物的作用下很難實現關鍵的生物化學反應，需要至少2個微生物共同參與發酵。通過多種酵母菌一起發酵，可以獲得一些菌群豐富的產品，同時也可以利用不同菌之間的優勢互補來促進彼此的發展。在此基礎上，由于各種分解物的互相影響、多次轉換以及微生物自身的消化作用和無酶化反應，可以產生豐富多樣且優質的營養素和味道元素，最終形成口感極佳的醬油。因此，為了進一步優化醬油的味道，在醬油發酵的過程中，可以加入耐鹽的球擬酵母菌，讓其進行新的代謝，以此大幅度改進醬油的風味[3]。

4.3 醬醪酵母數量檢測方法

傳統的微生物培養法雖然可以直觀了解分離純化得到的微生物的形態和生理特性，并保留有價值的微生物菌株進行應用，但這種方法只能檢測生長于培養基上的微生物，不能分析無法在培養基上生長的微生物[4]。運用高通量測序技術檢測酵母數量，能夠對醬油中具有優勢的微生物、低豐度微生物等進行檢測，了解微生物種類的多樣性，有助于提升醬油釀造質量。

5 結語

綜上所述，隨著時代的不斷發展，人們的生活水平不斷提高，對于調味料要求也在不斷提升。高鹽稀態發酵醬油發酵需要較長時間，且含鹽量較高，能夠抑制有害微生物的生長，越來越受到消費者青睞。因此，相關生產廠商不僅要提高醬油釀造質量，也要研發新的醬油品種，擴大醬油市場，讓消費者在購買調味品時有更多的選擇[5]。