酱油的生产工艺研究进展.doc

德州学院 生命科学学院 2013届 生物科学 毕业论文酱油的生产工艺研究进展 (德州学院生命科学学院，山东，253023)摘 要： 本文分析了当前国内酱油生产各种工艺概况，并指出了传统发酵食品工艺改革中存在的问题，根据酱油的生产工艺现状，提出了传统酱油酿造工艺的存在的缺点及需要改进的方向，文章对酱油生产的低盐固态工艺和高盐稀态工艺等的相关研究进行了综述总结，并对未来研究的方向进行了分析，展望了酱油生产技术的发展前景。关键词： 酱油； 高盐稀态发酵； 低盐固态发酵； 发展现状前 言酱油是人们日常生活中不可缺少的调味品。随着人们生活水平的不断提高，酱油生产工艺得到有很大的发展。酱油是以植物蛋白和淀粉为原料酿造而成的食品，由于其独特的风味、色泽以及丰富的营养价值，已成为我国、日韩、东南亚各国乃至欧美人民饮食生活中不可或缺的调味品1。酱油俗称豉油，它能增加和改善菜肴的口味，还能增添或改变菜肴的色泽。以大豆（饼粕）、小麦和麸皮等为原料，经微生物发酵制成的具有特殊的色、香、味的酿造酱油，但其口感相对单一，无法满足消费者对鲜味及其他风味的调味需求。自20世纪80年代末期，随着国家对酱油中添加酸水解植物蛋白液解禁后，配制酱油因其生产周期短、产出率高、口感鲜美、价格较低且营养成分与酿造酱油相似等特点得到迅速发展。我国人民在数千年前就已经掌握酿制工艺了。酱油始创于我国，至今已有2000多年的历史。它以营养丰富、风味优良而成为国际、国内市场上不可缺少的调味品2。酱油的生产工艺和发展方向是酿造行业科技人员新的课题。酱油质量的优劣，专家们公认“生产工艺”是关键，尤其是随着国内生活水平与消费水平的提高，酱油尤其是中高档酱油的需求不断上升，在这种情况下，酱油生产工艺的革新与改进更显得十分重要。酱油发酵方法有天然晒露法、稀酬发酵法、固稀分酿法、固态无盐法和低盐固态法。这些工艺方法都有其独到之处，也均有不足的地方。现在随着人们生活水平的提高和改善，为提高酱油质量，将多采用高盐稀态发酵。1 传统的酱油生产工艺酱油的传统酿造工艺是多菌种、高盐、稀态或固态、常温、长周期的发酵工艺。传统酿造酱油的生产工艺周期比较长，很难满足人们的需求；经过传统工艺生产的酱油储存久了会有沉淀产生，主要是因为淀粉质原料中含有蛋白质，蛋白质被曲霉分解后产生沉淀，沉淀很难除去，因此酱油储存久了会有沉淀产生；在传统生产工艺制曲过程中，细菌总数偏高，从而影响了酱油的品质；在生产工艺过程中经过长时间晒露，再经过晒油，水分蒸发，酱油中食盐的含量偏高，大大的影响了酱油的口感；生产原料受季节性制约；在整个生产过程中实现机械化比较困难，传统工艺酱油生产采用大豆，蒸熟后要求大豆熟而不烂，拌上面粉后要求每粒大豆外表都须沾有面粉，发酵容器又采用酱缸，这些都给熟料成曲和成熟酱醅的转移，采用机械化带来困难3。综上所述，酱油储存久了会有沉淀、细菌总数偏高、食盐含量偏高，三者都是影响当前国内各生产工艺提高酱油质量的障碍。但在传统工艺中，这些问题尤为突出。因此我国酱油以后的发展方向主要为提高酱油的生产工艺，从而提高酱油的质量。2 现代的酱油生产工艺近年来，我国酱油生产工艺先后经历了无盐固态发酵法、低盐固态发酵法等，后者又于1980年改进为多菌制曲、先固后稀淋浇浸出法，现在又出现液体曲酶法和生物工程酿制酱油新工艺4，这些工艺改革为发展酱油生产、满足市场需求起了很大的作用。现在，我国酱油生产采用的生产工艺主要有：2.1 天然晒露法天然晒露发酵法俗称老法酱油酿造法，它以大豆和面粉为原料，靠空气中自然存在的米曲霉等微生物制曲。成曲与盐水混合置室外大缸内，日晒夜露，利用太阳热能促进其发酵成熟。在晒露过程中，采用双手揿酱使酱醅呈色均匀5。本法生产周期较长，但产品酱香和风味较好，用这种方法生产的酱油，色泽红褐清亮，酱香独特浓郁、滋味鲜美醇厚，体态浓稠且久贮不变。但是发酵周期长，设备周转慢，不利于经济效益的提高，产品质量不稳定，受外界气温条件影响较大，酱油出品率低，成本高，劳动强度大，不利于机械化生产6。2.2 高盐稀态发酵法高盐稀态发酵法还可分为日本生产工艺（以脱脂大豆，小麦为原料的高盐稀态发酵工艺）和我国传统工艺改进法（以大豆、面粉为原料的高盐稀态发酵工艺7）两大类，该法发酵周期36个月，酱油产品氨基酸态氮生产率高，酱油风味好。随着高品质酱油需求增大，酱油的生产工艺不断改进，其中石家庄市珍极酿造厂与日本合资，借鉴日本“高盐稀态发酵”新工艺，生产高档“珍极酱油”8，该工艺生产线自动化程度高，产品风味好，但设备投资大，生产周期长，因而生产成本高。目前国内酱油生产工艺有二种，搅拌发酵压榨法和淋浇发酵浸出法(抽油)。这两种方法都是我国传统酿造改进法。搅拌发酵压榨法这种方法需要庞大的压榨设备。淋浇发酵浸出法(抽油)发酵占地面积大，设备投资少优于压榨法。这两种方法发酵周期和品质基本相仿，生产的酱油，都需要经过后处理技术（沉淀、高速离心、助剂过滤、超滤等）才能获得澄清无沉淀的优质酱油。2.2.1 高盐稀态发酵法酿造酱油的生产工艺流程生产工艺中最关键的是低温制曲和酱醪发酵过程，它们关系着酱油品质的优劣和风味的好坏9。其中，低温制曲有利于提高氨基酸生成率和原料利用率；酱醪发酵过程是形成香气风味物质的关键，期间参与的微生物众多，发生着许多缓慢的生化反应，酱醪中含有几十种氨基酸和几十种风味物质，使产品具有色香味具全的特点。正是高盐稀态发酵酱油的优越品质，才受到了世界各地消费者的青睐，因此高盐稀态发酵工艺是酱油行业走向世界的主要发展方向。高盐稀态发酵法酿造酱油的全过程的流程如图1所示。小麦筛选除杂焙炒粉碎豆粕除杂润水蒸料风冷混合接种米曲霉制醪发酵压榨沉淀过滤调配制曲冷冻盐水酵母菌成品灭菌图 高盐稀态发酵工艺Figure1 The high-salt liquid method目前我国采用的高盐稀态发酵工艺消化吸收了日本的许多先进技术，如制冷盐水制醪，低温分阶段发酵，气流搅拌酱醪和专用压榨设备压榨取油等。2.2.2 高盐稀态发酵工艺的优缺点优点：该生产工艺生产的酱油产品氨基酸态氮生产率高，酱油风味好，该工艺生产线自动化程度高。缺点：该生产工艺生产过程中所需的设备投资比较大，占地面积广，生产周期比较长，所需成本比较高10。2.3 无盐固态发酵法以脱脂大豆，麸皮为原料，无盐固态发酵工艺5。50年代末期由前苏联引进此种发酵方法，这种方法顺应当时国内形势，在缩短发酵周期上成就惊人，它彻底摆脱食盐对酶的抑制作用，发酵设备利用率高，便于增产，资金周转快，成本降低，操作方法简单。缺点是：成品酱油风味不佳，缺少酱香气，不能满足人们对调味品的质量要求；生产管理条件要求严格；产品质量不稳定。2.4 低盐固态发酵法低盐固态发酵工艺是目前国内多数中小型酱油厂的主要生产工艺。以脱脂大豆，麸皮为原料，低盐固态发酵工艺（移池浸出工艺）；以脱脂大豆，麸皮为原料，低盐固态发酵工艺（原池浸出工艺）；以脱脂大豆，麸皮为原料，低盐固态发酵工艺（浇淋工艺或循环浇淋工艺）。低盐固态发酵酱油生产工艺技术的主要特点是：发酵过程中食盐含量低；发酵温度较高，为4245（有的还要高一些）；发酵周期短（一般在25d左右），在较短时间内完成了原料中主要成分的水解；为了便于酱油的浸出原料配比中麸皮含量较高；采用浸出淋油的方法，设备简单易于操作；生产工艺及设备易于大规模生产。但是此工艺生产的酱油香气不如天然晒露、分酿固稀和稀酬发酵法生产的酱油11。2.5 其它新工艺随着科技的进步及生物技术的不断发展，出现了不少新的工艺，最具代表性的有液体曲酶酿制酱油、酶制剂酿制酱油12。这两种方法都比较方便管理，卫生条件比较好控制，但技术、设备条件要求较高。3 酱油的生产工艺现状目前，我国的酱油以低盐固态酿造酱油为主，约占全国酱油生产总量的8513。传统的酱油发酵工艺主要特点是“多菌种低温制曲，低温制醪天然发酵”，主要采用天然曲发酵，采用“春曲、夏酱、秋油”的生产工艺，各种菌在发酵过程中相互协同作用，从而形成酱油独特的风味。在低盐固态发酵工艺中采用纯种制曲，高温发酵，可以使发酵时间缩短，但该工艺发酵所得酱油的风味明显不及传统发酵工艺。所以生产工艺对酱油风味的影响也是不可忽略的。根据不同生产工艺优劣点的不同，对生产工艺进行改造，取长补短，是提高和改善酱油风味，同时实现生产周期缩短，生产成本降低的有效途径14。近几十年酱油酿造工艺中几个主要工序的制造技术变化较大，多种工艺并存。而某一工序工艺的改变，其前后道工艺必然受到影响。工艺的改变，势必波及产品质量和成本的改变。我国现在在酱油生产方面取得的技术成果酱油高效清洁生产工艺15，国内开发成功的酱油高效清洁生产工艺，30天可酿成高档酱油，现已在山东部分调味品企业正式投入生产。该技术是在总结国内酱油生产工艺的基础上，结合高新生物细胞固定化技术而开发出的。与国外高档酱油的高盐稀态发酵工艺相比，生产周期大大缩短，蛋白质利用率明显提升。该产品具有传统发酵酱油的酱香、酯香、醇香风味，质量可达传统酱油名品生抽。该技术新建的高档酱油生产线造价较低，生产工艺为高效清洁生产工艺,在生产上运行成功，标志着我国高新技术改造传统酱油酿造工艺的重大突破。4 酱油生产工艺改进方向的研究酱油酿造工艺既需要通过发扬传统酱油生产工艺来达到传统晒油的风味，又需要克服传统酱油生产工艺的不足，因此，要付出艰苦的努力对此进行深入研究。对于酿造酱油这一商品，就其属性来说，是开门七件事之一，是普通百姓“熟悉、习惯、信任”的一个商品。同时它又是一个微利、廉价、实用的商品，价格要求不能过高。所以，这就要求酱油酿造所用的酶制剂或固定化技术装备等成本不能高，不能和生物药品、生物制品相比，也不能和生物高档日用品相比，要从实际出发，使酱油酿造工艺生产成本降低，让每位公民用得起、用得上，才能推动新型产品的生产规模化、现代化。根据研究酱油的传统生产工艺和现代工艺，提高我国酱油生产效率与品质，改善风味，缩短生产周期，降低生产成本，提出酱油生产过程中需要改进的几点：4.1 研究先进的生产工艺针对酱油各种生产工艺的分析，各种生产工艺都有优缺点，需要取其精华，弃其糟粕，从而研究出一种酱油风味好、生产成本低、生产周期短的酱油生产工艺。目前我国酱油生产最普通的两种发酵工艺，分别是高盐稀态发酵工艺与低盐固态发酵工艺，其中80%酱油厂采用后者进行生产，虽其生产周期短、投资少，但其风味单薄、醇香味和酯香味不浓郁16，在市场经济全球化的今天，酱油的竞争归根到底就是质量与成本的竞争。鉴于消费者对其需求量逐渐增长的现状，高盐稀态酱油以其优越的品质，备受消费者喜爱。但比较两种发酵工艺可看出高盐稀态酱油的发酵工艺发酵周期长、生产成本高是其最大的缺点。两种发酵工艺比较见表1。表1 高盐稀态发酵工艺与低盐固态发酵工艺的比较项目高盐稀态低盐固态原料小麦、豆粕麸皮、豆粕酱醅含盐量（%）1720811酱醅含水量（%）70805060发酵温度（）5304050发酵周期（天）180180生香酵母和乳酸菌添加情况可以添加无法添加发酵过程操作高压空气搅拌不动或倒池油渣分离方式压榨过滤原池或移位淋油产品色泽浅褐色深褐色产品风味香气浓郁有酱油香气成本高低对其缺点进行改进，是我们研究的重点。4.2 现有酱油生产工艺可改进方向4.2.1 缩短生产周期首先，针对其生产周期长的特点，可以采用适当降低盐度的方法减少对原料分解的抑制作用，缩短发酵周期，但盐分不能过低，否则容易造成杂菌污染致使酱醪酸败或长白。4.2.2 选用经济可靠的设备高盐稀态发酵酱油的主要生产设备有蒸煮锅、接种混合机、种曲培养机、圆盘制曲机、灭菌器、压榨生产线等。考虑到投资和生产规模，选用设备时，选用投资较小、合理适用的自动化设备。同时这些先进设备的使用，使酱油的生产更加工业化、自动化、机械化，管理更加科学。4.2.3 节能措施生产车间、仓库、理化检测中心以及生产管理部门在厂区总图上布置合理，尽量减少工艺路线和物料周转的运输路线，降低能耗；生产冷却水循环使用，在节约水资源的同时也节约了能源；尽量减少设备空机运转；在满足生产工艺的前提下，充分利用厂房的自然采光、自然通风、降低电能。4.2.4 采用生物工程新技术为了降低成本，可采用生物工程新技术生物反应器，该反应器具有高效、小型节能、便于实现自动化等优良性能，可以降低生产成本。近年来, 国内外有关生物反应器，应用于酱油酿造的研究报告不断出现。生物反应器是用酶或微生物菌体固定于载体上，高效率地加速生物反应技术。它是在常温、常压下，通过固定化的高特异性酶反应进行物质分解、合成化学交换的反应装置，该项技术关键要提高固定化载体的寿命，降低成本。固定化微生物技术发酵周期短、产率高，便于连续操作和系统控制。因此，选择固定化酶和菌种以提高原料利用率和酱油风味。以固定化谷氨酰胺酶反应器、鲁氏接合酵母和易变假丝酵母的固定化细胞反应器组成的酱油生物反应系统为例，生产中，首先是制备反应器的原液，原液通过固定化谷氨酰胺酶反应器，谷氨酸的含量大大增加，接着通过嗜盐片球菌反应器进行乳酸发酵，然后经过鲁氏接合酵母反应器进行酒精发酵和易变假丝酵母反应器产生可赋予将有独特香味的酚类化合物。与传统发酵方法相比，固定化生物反应器在乳酸发酵和酒精发酵阶段存在很大的差别。传统发酵方法的整个发酵过程需要几个月，而利用固定化生物反应器方法仅需2天。发酵时间大大缩短可能由于凝胶中固定化细胞核液体中细胞的浓度较高的缘故。反应器所得的发酵液的化学成分与传统方法生产的比例适中。生物反应器系统所生产的酱油中有机酸含量比例差别不大，香气成分含量并无不同，香味和鲜味相差无几17。综上所述，生物工程新技术生物反应器在酱油的生产过程中将占据重要地位，也需对其进一步研究，以提高其质量。5 未来酱油的发展方向在市场经济的今天，科研与生产围着市场转，随着人们生活水平的改善，消费者对酱油调味品的品质、品种有着新的需要和选择。对酱油的品质不光看重等级标准还看重感觉指标，色香味体是检验酱油的首要标准。酱油的色泽红褐、光亮、澄清无沉淀是给人们第一感觉。红酱油要求体态浓稠“挂碗”，口味鲜而醇厚，口感不宜太咸，有正常的酱油香味，无速酿酱油的异味。所以对酿造酱油工艺提出新要求。总之，酱油酿造的发展方向将以多菌种酿造为基石，以提高原料利用率和产品风味品质为目标，调整产品结构，开发绿色、有机及营养强化酱油，进而全面提高酱油企业的经济效益。5.1 功能性酱油随着现在社会的发展，人们对健康消费和特色消费的需求，消费者对高品质酱油、功能性酱油和特色酱油的需求也越来越大。因此，国内外针对酱油的功能性也展开了研究，并开发了一些高档保健酱油18。我国近年来研制出的一些营养强化酱油，利用酱油为载体强化Fe、Ca和I等营养素，其中乙二胺四乙酸铁钠（NaFeEDTA）含有水溶性的可被人体吸收的铁，不会影响酱油的品质和口感，世界卫生组织和联合国粮农组织已证明在食物中添加0.2mg/kg NaFeEDTA是安全的，铁强化酱油的推出有效地防治了儿童缺铁性贫血1920，因此出现的儿童酱油21。另外还有许多营养保健酱油，最近几年专家研发了绿藻保健酱油，根据我国历代医药和民间验方记载，绿藻具有清热解毒，软坚散结、止血之功效，能主治甲状腺肿大、甲沟炎、血蛆等症22。绿藻酱油以豆饼、麸皮、海藻为主要原料发酵加工成具有绿藻风味的酱油，既保持了酱油的营养成分，又保持了绿藻的保健成分，是人们膳食补碘的良好来源，具有良好的市场前景，是一种新型调味品。沿海一带绿藻原料来源广，资源丰富，成本低，绿藻保健酱油的生产，不仅满足了人们日常生活的需要，而且对增进人们健康有着重要的作用，同时为酱油调味品的发展开拓了新的品种。相信随着企业对营养保健酱油研发力度的加大，会有越来越多的新产品被开发出来。5.2 配制酱油现在很多酱油生产工艺中采用添加口味剂，生产不同口味的酱油，满足不同消费者的需求，又称其为配制酱油。添加风味剂即利用现代科学生产的各种酱油香味剂、鲜味剂、甜味剂、增稠剂、着色剂等作深入单个或复配综合研究，生产出丰富多彩的酱油来。其中以芽菜酱油最为突出。2012年研究人员研究芽菜酱油的生产工艺，生产出了芽菜酱油23，该产品具有天然发酵芽菜特征香气且酱香浓郁，芽菜酱油液光泽呈黄褐色无明显固体溶物杂质。整个生产工艺简单、设备要求低，具有很高的应用推广价值。可根据消费者口味及市场需要适当调整调配配方中芽菜汁的比例。6 酱油生产工艺发展趋势的研究6.1 冷温高盐稀态发酵工艺如今，国际上领先的酱油生产工艺当数日本，日本的酱油工艺又细化为本酿造、新式酿造及酶处理液-氨基酸混合式酿造3种。其中本酿造工艺生产的酱油质量最优、产量最高、在国际上的影响也最大，约占日本酱油总产量的80。近年来，采用日式高盐稀态发酵工艺的酱油逐渐被消费者所认知，这一类产品的市场份额不断提升。低盐固态发酵和晒制的高盐稀态发酵类酱油受环境、气温影响，生产环境无法保证；而日式酱油的生产工艺不受外部气候影响，品质更加稳定，一直被消费者称赞“风味佳、口感好、体态澄清”24。目前国内有实力的酱油生产企业纷纷采用“冷温高盐稀态发酵”的日式高盐稀态工艺。因此，“冷温高盐稀态工艺”将促进我国新一轮酱油工艺的变革25。近年来, 中国超市内高档酱油的货架也不乏日本酱油的身影。6.2 生物制剂的添加目前，酶在酱油酿造中的应用范围日益扩大。酶法酱油，不是指“酶水解液加盐、加酱色和香精配制而成的”，而是以酶制剂代替制曲，经制醅后熟，再添加酵母生香，或用固定化酵母生香制成的现代化酿造酱油。 酶法酱油26在生产工艺中需要保持一定的酿制时间，不宜纯。有条件的情况下宜用固体粗酶或酶的发酵液、浓缩液，可降低生产成本。还可添加酵母、乳酸菌发酵，可增加酱油的醇香。日本酿造专家伊藤宽教授就提出在低盐固态发酵工艺后熟发酵中添加酵母、乳酸菌产生一种FRANON27物质可大大改善酱油风味。6.3 引入微生物技术随着科技的发展，生物技术发展壮大，微生物技术及化学工程原理已经建立，基因工程、蛋白质工程、细胞工程、酶工程和发酵工程等生物技术在食品工业中的应用及最新研究近况表明食品生物技术作为一项高新技术将为酱油的发展起着重要推动作用28。我国某期刊刊载李幼筠，周逦的“科学利用微生物推动中国酱油工艺大变革”。在酱油生产工艺过程中开始引进生物反应器，从而使酱油的色、香、味达到社会人们的需求，还有新工艺正在研究阶段。随着生物工程和分子遗传学的发展，通过对微生物遗传信息的重新设计，古老的混合发酵技术，将因具有现代科技含量而永葆青春。如英国啤酒生产采用的转基因酵母，就融入了高产糖化酶的遗传信息，它能直接利用淀粉生成啤酒。打破了西方沿用了数千年的高温糖化、低温发酵分阶段进行的酿酒模式，而向着低温糖化与发酵并行的方向发展。如果将高产酒化酶、酯化酶的酵母DNA提出，重组到酱油用米曲霉y细胞中，则酱油酿造需要的多种酶系可能将不再来自多种菌株，而来自少数或单一的菌株29。尽管目前我国酱油生产技术的科技含量不高，技术改造还面临许多困难，然而酱油生产的技术进步已经引起了社会各界的重视。相信经过政府、企业和科研单位的通力合作，科研人员的刻苦攻关，一定能够让现代科学技术的研究成果在制酱工业上开花结果，将酱油生产技术水平提升到一个新的高度，使我国由酿酱古国、酿酱大国变为制酱工业强国。参考文献1Yan J, Lan Y J, Zhu L W, et al. 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