山西老陈醋熏醅工艺研究及发展现状

马玉敏，郎繁繁，闫裕峰

（山西紫林醋业股份有限公司，山西 太原 030400）

我国食醋酿造历史悠久，最早的制醋工艺可追溯至西周[1]。众多醋品中，山西老陈醋以其悠久的酿造历史，精湛独特的酿造工艺和绵、酸、香、甜、鲜的产品风格名列四大名醋之首，根据国标GB/T 19777—2013《地理标志产品山西老陈醋》的定义[2]，以高梁、麸皮为主要原料，以稻壳和谷壳为辅料，以大麦、豌豆为原料经自然发酵制作的大曲作为糖化发酵剂，经液态酒精发酵和固态醋酸发酵，再经熏醅、陈酿工艺酿造而成的食醋才被称为山西老陈醋。

山西老陈醋有蒸、酵、熏、淋、陈五大工艺，熏醅工艺作为传统工艺的精髓之一，赋予了老陈醋独有的风味与色泽，对老陈醋的最终品质具有重要影响。本文对山西老陈醋的熏醅工艺及其发展现状进行了总结概述，以期为山西老陈醋熏醅工艺的传承创新、熏醅设备的研发提供新的思路。

1 山西老陈醋熏醅工艺及其作用

传统的山西老陈醋熏醅工艺是取一半发酵成熟的醋醅放入瓮缸中，采用地炕炭火文火加热的方式熏烤醋醅，温度为80～90 ℃，每天依次倒缸，5～6 d后，待醋醅颜色由黄转褐变为棕黑色，色泽黑亮且富有浓郁的熏香味，即可结束熏醅，进行后续淋醋与陈酿[3]。

1.1 熏醅工艺的作用

1.1.1 原理

熏醅过程中发生的主要是水解反应和美拉德反应，对于老陈醋最终的色、香、味都有着重要影响。高温熏制过程中，醋酸发酵时添加的辅料转化为熟料，在残存酶系的作用下，原料中残余的淀粉、半纤维素及蛋白质、菌体等物质继续水解，缓慢水解成为还原糖与氨基酸等，为美拉德反应提供大量的前体物质，热环境下充分接触，经羰氨缩合，Amadori分子重排及Strecker降解等[4]，生成大量副产物，赋予了山西老陈醋独特的熏香味。

1.1.2 对色泽、风味的影响

山西老陈醋的原料主要为高梁、大麦和豌豆等，含有丰富的淀粉与蛋白质，经糖化及发酵后，会酶解产生大量的还原糖类物质和蛋白质分解物（如肽、胺、氨基酸等）。熏醅过程中，这些水解物经醇醛缩合、杂环化、醛氨聚合等多种反应，产生了大量类黑精物质[5]，醋醅色泽加深，最终陈醋呈令人愉悦的棕红色或红褐色，无需再人为添加调色剂。

熏醅也是促进山西老陈醋酯香、熏香、陈香有机融合的重要环节。高温环境条件下，醋醅中产生大量的吡嗪、醛类、酮类等香气物质，它们与发酵过程中产生的酯类物质相互作用，除掉了原有的生醅味道[6]，并赋予了山西老陈醋独特的熏香味，使老陈醋尝起来酸不涩口、醇厚绵长、口感柔和[7]。

1.1.3 灭菌与净化

发酵结束后，大量菌体因环境pH降低，营养物质有限最终死亡，但仍会有一部分细菌和真菌残存。长时间的高温熏醅可以杀灭残存菌系，防止杂菌的污染，一定程度上起到灭菌的作用。此外，在持续高温熏烤的过程中，醋醅中的物料由于水分的缺失等因素会导致结构碳化、疏松，因而熏过的醋醅在淋醋过程中可好地吸附半成品醋中的悬浮颗粒，有效保证醋的澄清度[8]。

1.2 熏醅工艺对山西老陈醋中营养成分的贡献

1.2.1 类黑精

熏醅产生的类黑精是经美拉德反应生成的一类呈棕褐色、聚合度不等的高分子聚合物，除了能够赋予产品颜色，还具有一定的生物活性。类黑精能与羟自由基发生螯合，具有显著的抗氧化活性，虽然活性机理尚不明确，确有研究表明，类黑精还能有效抑菌、降血压、降血脂，增加了山西老陈醋的营养保健功效[9-11]。

1.2.2 香气成分

熏醅为山西老陈醋独特风味的形成提供了重要的辅助作用。据文献报道[12]，山西老陈醋的香气成分主要包括醇类、醛类、酸类、酯类、酮类和杂环类化合物等，随着熏醅时间（1～5 d）的延长，熏醅中香气成分的含量与种类会产生相应变化：酸类、酯类与醇类由于高温挥发及其他反应，含量均有所降低，且酸类与酯类种类有所减少；醛类、酮类与杂环类化合物在熏醅过程中会大量增加，其中糠醛和吡嗪类化合物是熏醅后产生的特有香气成分，糠醛类物质呈现出烤香和焦糖的香气，是山西老陈醋的主要挥发性成分，对其独有风味的形成起着重要作用；吡嗪类物质不仅具有低风味阈值，能够提供咖啡香、坚果香和烘烤香气，还因具有一定功效而成为关注点[13]。

1.2.3 总黄酮

黄酮类化合物是一类多酚类物质，具有抑菌抗毒、抗氧化防衰老、抗癌、抗心脑血管疾病、免疫调节等功效[14]。在国标GB/T 19777—2013《地理标志产品山西老陈醋》[2]中总黄酮也被列为特征成分，要求其含量不小于60 mg/100 g。闫霞等[15]实验证实，黄酮类物质在酒精发酵初期即有，但含量相对较低，在醋酸发酵中急剧上升，熏醅过程中发现其含量继续增加；陈树俊等[16]的研究表明，熏醅阶段山西老陈醋中总酚、总黄酮含量显著增加，且总酚含量和总黄酮含量均与DPPH·清除率呈正相关，这一结论与闫霞等[17]的实验结果相一致。

1.2.4 川芎嗪

四甲基吡嗪又称川芎嗪，是中药川芎中的主要功效成分，本质上是一种活性生物碱。研究表明，川芎嗪具有扩张血管、抑制血小板聚集、防止血栓形成、改善脑缺血等多种作用，临床上被广泛用于缺血性脑血管病的治疗并取得较好疗效[18]。国标GB/T 19777—2013《地理标志产品山西老陈醋》[2]中也将川芎嗪列为特征成分，要求其含量不低于30 mg/L。山西老陈醋酿造过程中，川芎嗪在醋酸发酵初期开始少量出现，并大量产生于熏醅过程中，近年来不少学者对山西老陈醋中川芎嗪的形成机理进行了大量研究，结果表明，其是由3-脱氧葡萄糖醛酮和氨基酸反应形成醛类和烯醇类后，又脱水环合形成[19]，不仅为老陈醋提供了独特香气，还赋予了老陈醋额外的保健价值。

朱丽等[20]利用高效液相色谱对地理标志保护产品山西老陈醋和非地理标志陈醋中的川芎嗪进行测定及比较，结果表明二者含量差异明显；桂青[21]采用高效液相法对酿造过程中川芎嗪的含量进行了分析，在酒精发酵阶段没有检出，从醋酸发酵第6天开始少量生成，到熏醅第3天便迅速增至4 μg/g以上，可见熏醅对川芎嗪影响十分明显；许女等[22]研究了山西老陈醋发酵过程中香气成分的动态变化，发现四甲基吡嗪在熏醅期间含量上升较快，从熏醅第1天的1.04%上升至第5天的10.83%；韩庆辉等[23]测定了凉州熏醋熏醅前、后挥发性物质的变化，证明了熏醅过程增加了独特的挥发性物质，对凉州熏醋的挥发性风味物质形成产生了明显的影响。

2 传统熏醅工艺的局限性

传统熏醅使用的是由砖砌成的熏醅灶（炉），内置有烟道，灶（炉）上放置熏醅缸，通过烟火的大小和走向控制熏醅过程。熏醅缸一般为瓮缸，保温性好，较其他容器更具透气性，有助于空气交换与熏烤气味的渗入，经此工艺制得的醋品质量上佳。

但是，传统工艺中，熏醅缸整体升温慢，生产周期长达5～6 d，过程中高温使得醋酸损失严重，工人倒缸劳动强度大，加之熏醅温度受天气、煤种、煤质等多因素影响，火候完全凭工人的经验掌握，容易导致醋醅受热不均匀产生焦糊或熏不到位的现象，批次间熏醅质量很难统一[24-25]。

更重要的，传统熏醅采用明火烟熏，占地面积大，生产场地卫生条件较差，安全性低，废气未经任何除尘处理直接排放到大气中，对大气环境造成了持续污染。近年来我国环保政策保持高压势态，形成了制度化的严格治理体系，环保严监管成为新常态，《山西省大气污染防治2017年行动计划》中将太原市划为“禁煤区”，2017年10月底前要求完成燃料煤炭“清零”任务，在《山西省大气污染防治2018年行动计划》中又将“禁煤区”扩大到11个城市。随着国家对传统产业环保及节能减排的高度重视和严格要求，传统熏醅方式逐渐难以满足现代化工业生产需求，寻找一种可代替煤炭的加热方式和媒介，研究开发新型的熏醅装备，在满足环保要求的同时又能实现熏醅过程的自动准确控制，对生产企业而言迫在眉睫。

3 熏醅工艺创新的研究与应用现状

究其根本，熏醅工艺是利用高温条件下的美拉德反应使醋醅着色增香，加热烘烤的温度、时间对风味物质的形成起着决定性作用，温度每升高10 ℃，美拉德反应速度可加快3～5倍[26]；故将加热温度与加热时间控制在可调状态下可以保证熏醅质量一致，并有目的地获得对食醋风味有突出影响的香型成分。秉承着继承传统工艺基础上的创新，目前企业对于熏醅工艺的创新改革经历了两个阶段：第一阶段的研究方向是在保留传统炭火熏醅的基础上进行改进，保留了燃烧炭火产生高温烟气的熏醅方式，加装了烟气净化装置以避免环境污染；第二阶段开始积极研究开发新的加热方式、媒介与设备，在保证风味与营养成分不变的基础上，采用更加环保清洁高效的方式代替传统熏醅。

3.1 改进炭火熏醅方式

在一种“消烟除尘熏醅系统”[27]中，烟气经散热管进入消烟除尘塔，其中部安装有两层碱性喷淋管隔板，使烟火中的二氧化碳和二氧化硫等污染物被碱性溶液吸收，大大提高了系统的除尘和减排效率，其中颗粒物降低了95.2%，二氧化硫降低了95.5%，氮氧化物减少了88.2%。在一种“生产老陈醋熏醅系统”[28]中，基础四周建有外围隔热墙体，炉膛与熏醅池间隔有水槽，熏醅池外壁分布有连接水槽的蛇形管道，充分利用燃烧热的同时保证了熏醅受热均匀，高温烟气汇入总排烟管进入烟囱，通过大型吸尘器将在烟道中循环后的烟气收集送至大型脱硫除尘器后排放，有效避免了环境污染。利用水的比热容大，温度波动较小，岳鹏秀[29]发明了一种设置有熏缸吊装装置的煤火水浴两用酿醋用熏醅系统，多个熏缸依次串联，每个熏缸由两个缸体嵌套，外层缸体外壁与煤火直接接触，内缸中的醋醅由缸体间流通的水介质加热，各个熏缸的温度均匀一且易于控制；其上的吊装机构能将熏醅定点装卸，减少了劳动强度。

3.2 新型加热方式和熏醅装备研究与应用

3.2.1 新型加热方式的研究与应用

为提高加热效率，减少污染排放，逐渐出现了利用蒸汽、电、导热油、天然气、微波加热等方式代替了传统的炭火熏醅，其中蒸汽加热应用较为广泛，可以将传统5～6 d的熏醅时间缩短为十余个小时，极大提高了劳动生产率。环保的加热方式与显著提高的生产效率使得蒸汽熏醅发展前景广阔，但该工艺的创新是否会造成产品的营养物质及香气成分的改变，是决定蒸汽熏醅能否替代传统熏醅工艺的关键所在。王旭苹[30]的研究表明，经蒸汽熏醅后的醋品相较于传统熏醅保留有更多的香气成分，川芎嗪含量更是达到了传统熏醅产品的4.4倍；李弘文等[31]对两种不同熏醅方法得到的老陈醋进行了分析比较，结果显示蒸汽熏醅能加快美拉德反应的速率，增加杂环类香气物质的生成。

除了蒸汽加热，其他加热方式也多有应用。杨刚[32]在熏醅罐下安装了电加热盘作为热源，与温度传感器、微处理器等构成控温系统，实现了过程全部自动化；要爱龙[33]在熏醅池的下部夹层内装入导热油，通过加热油管调节导热油的温度控制熏醅工艺参数的稳定。赵魁等[34]发明了一种新型酿醋燻醅燃气烘烤炉，以天然气为热源，热气流经环形风盒分成若干股密集气流喷射到盛料缸缸壁，与缸内的醋醅进行热交换，实现均匀加热烘烤，同时料缸上方装有回收热气的余热风盒将热气送回热风炉，达到节能的目的。

微波能加快分子间碰撞频率产生大量摩擦热，短时间内使物料温度迅速升高。为加快传热速率，出现了全自动罐式微波熏醅设备[35]，微波加热装置沿罐体周向均匀分布，改善了现有设备在熏醅时热量从外向内传导能耗较大的技术问题。

3.2.2 熏醅设备的研究与应用

为最大程度利用热源，熏醅方式的更新与熏醅设备的改革通常是同步进行的，现今使用的熏醅设备多为熏醅池、自动化熏醅罐与一体机、熏醅机组等。熏醅池多为长条状不锈钢池，下置蒸汽、电、导热油等不同加热介质，与温度传感装置共同实现熏醅温度的可控。

蒸汽加热配备密闭夹层熏醅罐是最为常见的，一般夹层熏醅罐内层为陶瓷罐体，装有温度传感器，外层为不锈钢套罐，蒸汽作为热源通入夹层之中，热量分布均匀，温度稳定且易于准确控制。为避免加热过程中物料的损失，成剑峰[36]在罐盖内壁设置了冷水夹层，将挥发性气体冷凝收集；此外，多数装置还配有连轴罐体翻转机械或内置搅拌桨装置代替翻醅工序，有效节省了人力与物力，操作环境安全卫生，为企业效益最大化提供了有利条件。

为了更好地适应企业集约化、规模化生产，生产中还出现了全自动熏醅机组[37]，以蒸汽为热源，若干内装螺旋叶片的卧式熏醅转筒纵向放置于支架上，醋醅每隔24 h更换至下层转筒，实现了连续自动进出料，极大减轻了劳动强度。

4 展望

熏醅作为为山西老陈醋提供独特风味的重要工序，是老陈醋酿造工艺的精华之一。随着时代进步与科技发展，熏醅工艺也应顺势而变，积极寻找更加安全、环保、高效、质优的方法与设施。一方面，要加大对熏醅过程中生化反应机理的深入研究，为定向改进熏醅方法提供新的思路；另一方面，要逐步建立关于熏醅的统一评价标准体系，以数据为支撑，为设备投用的可行性与产品质量的评定提供权威标准。根据熏醅前后功能物质、香气成分等的变化，要积极开发满足工艺需要、保证熏醅质量、提高生产效率、符合环保要求的新设备，为企业最终实现自动化、智能化、集约化生产提供硬件基础。