醬油因其味道鮮美、口感醇厚,成為人們餐桌飲食的重要調(diào)味品。目前,國內(nèi)外的醬油釀造工藝主要有低鹽固態(tài)工藝和高鹽稀態(tài)工藝兩種。低鹽固態(tài)發(fā)酵工藝最初是為了改善無鹽固態(tài)發(fā)酵醬油的風(fēng)味而提出的,此工藝具有發(fā)酵溫度高、能夠抑制雜菌、原料利用率高和生產(chǎn)穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn),并且周期較短、易于大規(guī)模生產(chǎn),是我國大部分醬油生產(chǎn)企業(yè)主要釆用的發(fā)酵工藝。但是相較于高鹽稀態(tài)發(fā)酵工藝,酶作用周期比較短,酯香味不足,生產(chǎn)的醬油以中低檔為主。
高鹽稀態(tài)發(fā)酵工藝是把原料經(jīng)過蒸煮或焙炒、制曲后與20%左右的鹽水混合成醬醪,經(jīng)過發(fā)酵制成醬油。該工藝雖然周期長、原料利用率低,但是后發(fā)酵充分、味醇香濃,是廠家生產(chǎn)高檔醬油的首選工藝。但是高鹽稀態(tài)醬油中較高的鹽濃度(18%~22%)存在引發(fā)高血壓、心血管等疾病的潛在危險,可能會影響人體健康。食品法典委員會(codexalimentariuscommission,CAC)建議將飲食中鹽的攝入量從9g/d減少到6g/d,世界衛(wèi)生組織(worldhealthorganization,WHO)和糧食及農(nóng)業(yè)組織(foodandagricultureorganization,FAO)建議每日鹽攝取量不超過5g/d。所以食用低鹽發(fā)酵醬油已成為一種趨勢,提高低鹽發(fā)酵醬油的品質(zhì)已成為行業(yè)內(nèi)亟待解決的問題。
醬油發(fā)酵是典型的混菌發(fā)酵過程,多種微生物參與其中并發(fā)揮作用,主要有曲霉、酵母菌、乳酸菌以及其他細(xì)菌,其中酵母菌和乳酸菌在醬油發(fā)酵過程中發(fā)揮重要作用。魯氏接合酵母(Zygosaccharomycesrouxii)、埃切假絲酵母(Candidaetchellsii)和易變球擬酵母(Torulopsisversatilis)與醬油發(fā)酵的關(guān)系最為密切,其中研究和應(yīng)用最多的是魯氏接合酵母。魯氏接合酵母是醬醪中的優(yōu)勢微生物,主要作用于醬油發(fā)酵前期,除了能生成多種醇類,還能參與含硫化合物等風(fēng)味物質(zhì)的形成,帶給醬油更加復(fù)雜和醇厚的香氣。目前,人工添加魯氏接合酵母的效果明顯、技術(shù)成熟,并受到了一致認(rèn)可。
乳酸菌種類多、總量大,能夠發(fā)酵葡萄糖生成酸類物質(zhì),是影響醬油發(fā)酵的重要微生物。嗜鹽四聯(lián)球菌(Tetragenococcushalophilus)是一類參與醬油發(fā)酵的耐鹽乳酸菌。嗜鹽四聯(lián)球菌具有多種氨肽酶,能參與氨基酸的次級代謝和醇醛之間的轉(zhuǎn)化。在醬油生產(chǎn)過程中強(qiáng)化嗜鹽四聯(lián)球菌和酵母菌,能通過菌株間的協(xié)同作用使醬油風(fēng)味更加豐富。已有研究表明,添加兩種酵母菌(Z.rouxii和皺狀假絲酵母(Candidaversatilis))和嗜鹽四聯(lián)球菌可使醬油中醇類、酯類、酸類和吡嗪類等物質(zhì)含量顯著增加,揮發(fā)性物質(zhì)總量提高2.2倍。嗜鹽四聯(lián)球菌對低鹽醬油防腐有著一定的積極意義,其能夠利用葡萄糖產(chǎn)生高濃度乳酸。乳酸不僅能賦予醬油柔和的酸味,而且醬油發(fā)酵過程中維持一定濃度的乳酸能有效抑制巨大芽胞桿菌(Bacillusmegatherium)為主的醬油變質(zhì)脹瓶污染菌,有利于成品醬油的質(zhì)量安全。另外,嗜鹽四聯(lián)球菌還能減少胺類危害物的含量。
研究發(fā)現(xiàn),酵母菌和乳酸菌在醬醪中存在通過物質(zhì)代謝產(chǎn)生的拮抗作用,乳酸菌和酵母菌的添加需要有一定的間隔期,并且其添加量對醬醪發(fā)酵也有顯著影響。本研究以通過模擬低鹽醬油快速發(fā)酵,在添加魯氏接合酵母的基礎(chǔ)上,考察嗜鹽四聯(lián)球菌不同添加量對醬醪理化指標(biāo)、氨基酸和有機(jī)酸含量、揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)等的影響,揭示其發(fā)酵功能,為提高低鹽發(fā)酵醬油品質(zhì)提供理論參考。
1材料與方法
1.1材料與試劑
1.1.1菌株
醬油曲精(米曲霉(Aspergillusoryzae)滬釀3.042):久味食品科技有限公司;嗜鹽四聯(lián)球菌R44、魯氏接合酵母ZQ02:分離自新鮮醬醪,保存于本實(shí)驗室。
1.1.2培養(yǎng)基
嗜鹽四聯(lián)球菌培養(yǎng)基采用MRS肉湯培養(yǎng)基:英國Oxoid公司。使用時添加NaCl100g/L,pH7.0。固體培養(yǎng)基中添加瓊脂20g/L。
魯氏接合酵母培養(yǎng)基采用酵母浸出粉胨葡萄糖培養(yǎng)基(yeastextractpeptonedextrose,YPD):北京索寶來科技有限公司。使用時添加NaCl50g/L,pH5.0。固體培養(yǎng)基中添加瓊脂20g/L。
嗜鹽四聯(lián)球菌計數(shù)培養(yǎng)基采用MRS固體培養(yǎng)基:英國Oxoid公司。使用時添加納他霉素0.1g/L、NaCl100g/L,pH7.0。
酵母菌計數(shù)培養(yǎng)基[5]采用孟加拉紅固體培養(yǎng)基:青島寶博生物科技有限公司。使用時添加丙酸鈉5g/L、NaCl100g/L,pH5.0。
以上培養(yǎng)基均115℃滅菌30min。
1.1.3試劑
酵母膏、胰蛋白胨(均為生化試劑):英國Oxoid公司;氨基酸標(biāo)樣、鄰苯二甲醛(o-phthalaldehyde,OPA)(色譜純):美國Agilent公司;納他霉素(純度96%):青島寶博生物科技有限公司。
1.2儀器與設(shè)備
867pH計、ME204電子天平:瑞士Mettler-Toledo公司;MultiskanFC酶標(biāo)儀:美國賽默飛世爾科技有限公司;PegasusGC-HRT4D+氣相-高通量飛行時間質(zhì)譜儀:美國力可公司;UV-1240紫外可見分光光度計:日本島津公司;1260高效液相色譜(highperformanceliquidchromatography,HPLC)儀:美國安捷倫公司。
1.3方法
1.3.1菌株培養(yǎng)
嗜鹽四聯(lián)球菌的培養(yǎng):從甘油管中取適量嗜鹽四聯(lián)球菌菌液,接種至嗜鹽四聯(lián)球菌固體培養(yǎng)基,30℃活化培養(yǎng)5d。從活化平板上挑取單菌落接種到嗜鹽四聯(lián)球菌液體培養(yǎng)基中,30℃靜置培養(yǎng)60h,按1%(V/V)的接種量接種至嗜鹽四聯(lián)球菌液體培養(yǎng)基,30℃靜置培養(yǎng)至OD600nm值達(dá)到1.2(菌體濃度1.2×108CFU/mL),備用。
魯氏接合酵母的培養(yǎng):從甘油管中取適量魯氏接合酵母菌液,接種至魯氏接合酵母固體培養(yǎng)基,30℃活化培養(yǎng)2d。從活化平板上挑取單菌落接種到魯氏接合酵母液體培養(yǎng)基中,30℃、220r/min培養(yǎng)30h,按1%(V/V)的接種量接種至魯氏接合酵母液體培養(yǎng)基,30℃、220r/min培養(yǎng)至OD600nm值達(dá)到4.0(菌體濃度6.4×107CFU/mL),備用。
1.3.2模擬低鹽醬油快速發(fā)酵工藝
制曲工藝:將黃豆粉和1.2倍的水混合均勻后在121℃下滅菌15min,冷卻至室溫后,把黃豆粉、炒熟的小麥粉(質(zhì)量比為6∶4)和醬油曲精(原料總質(zhì)量的1.5‰)充分拌勻。在生化培養(yǎng)箱中30℃培養(yǎng)48h,適時翻曲,曲料表面長滿菌絲即為成曲。
發(fā)酵工藝:將成曲用研缽碾碎,與鹽水(100g/LNaCl)以體積比1.0∶2.5混合。將混合后的醬醪分裝入2L壇子中,30℃發(fā)酵30d,期間每天攪拌一次。在發(fā)酵第0、5、10、15、20、25和30天進(jìn)行取樣。
菌株的添加方式及添加量:模擬低鹽醬油快速發(fā)酵過程菌株的添加方式及添加量見表1。發(fā)酵開始時(pH5.2左右)添加107CFU/g魯氏接合酵母ZQ02(Z)。嗜鹽四聯(lián)球菌添加時間為發(fā)酵10d,添加量分別為106CFU/g(Z+T(10))、107CFU/g(Z+10×T(10))、108CFU/g(Z+100×T(10))。
1.3.3嗜鹽四聯(lián)球菌和酵母菌數(shù)量的測定
采用平板計數(shù)法測定嗜鹽四聯(lián)球菌和酵母菌數(shù)量。稱取1g新鮮醬醪和99mL生理鹽水混勻,梯度稀釋后涂布到計數(shù)培養(yǎng)基上,30℃培養(yǎng)3~6d進(jìn)行計數(shù)。嗜鹽四聯(lián)球菌為兼性厭氧菌,菌落較小,平板培養(yǎng)需要4~6d。因此,MRS平板計數(shù)時可以和醬醪中優(yōu)勢耐鹽細(xì)菌(包括魏斯氏菌(Weissella)、芽孢桿菌(Bacillus)、葡萄球菌(Staphylococcus))區(qū)分。本方法所計算的酵母數(shù)量包括添加的魯氏接合酵母以及醬醪中的其他耐鹽酵母,后者與前者相比數(shù)量較少,可忽略不計。
1.3.4醬醪理化指標(biāo)的測定
取100g醬醪,12000r/min離心30min,用孔徑為0.22μm的濾膜過濾上清液后進(jìn)行測定。醬醪pH值采用精密pH計測定??偹岷坎捎盟岫扔嫹y定。還原糖含量采用3,5-二硝基水楊酸法(3,5-dinitrosalicylicacid,DNS)測定。氨基酸態(tài)氮含量采用甲醛滴定法測定。
1.3.5醬醪游離氨基酸的測定
游離氨基酸采用高效液相色譜法測定,采用OPA進(jìn)行柱內(nèi)衍生化,具體測定方法參照文獻(xiàn)。
1.3.6醬醪有機(jī)酸的測定
有機(jī)酸采用高效液相色譜法測定,具體方法參考文獻(xiàn)。
1.3.7醬醪揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的測定
揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)采用頂空固相微萃?。╤eadspacesolidphasemicro-extraction,HS-SPME)聯(lián)合氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)(gaschromatography-massspectrometer,GC-MS)進(jìn)行測定,具體方法參考文獻(xiàn)。測定后將樣品質(zhì)譜圖與美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院(nationalinstituteofstandardsandtechnology,NIST)2.0標(biāo)準(zhǔn)譜庫比對鑒定,根據(jù)保留指數(shù)(retentionindex,RI)對揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行定性,根據(jù)內(nèi)標(biāo)2-辛醇(83.36μg/L)的峰面積對揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行半定量分析。
1.3.8數(shù)據(jù)處理方法
利用Excel2012、SPSS19.0對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析,利用Origin8.5、R語言和AdobeillustratorCS6對數(shù)據(jù)可視化。所有試驗均重復(fù)3次,結(jié)果采用“均值±標(biāo)準(zhǔn)差”的形式展示。
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