乳酸菌在酱油发酵过程中的影响及其研究进展

赖理智，李艳军，李 荔

（佛山市海天（高明）调味食品有限公司，广东佛山 528000）

1 酱油概述

1.1 酱油简介

酱油起源于中国，最早的相关文字记载始于周王朝，已有3 000余年的历史，现已传至世界各地。它是以大豆和（或）脱脂大豆、小麦和（或）麸皮为原料，在丝状真菌（酱油曲霉或米曲霉）产生的复杂酶系作用下，制成的具有特殊色、香、味的液体调味品[1]。按照酿造工艺，酱油可分为高盐稀态发酵酱油（含固稀发酵酱油）和低盐固态发酵酱油两类。其中高盐稀态发酵酱油大多在18%～20%的盐水中发酵4～6个月（30 ℃左右）制成，而低盐固态发酵酱油一般在含盐量7%～8%的酱醅中发酵20～30 d制成（45～50 ℃）[2]。虽然低盐固态发酵周期较短，但产生的酱油风味不如高盐稀态发酵酱油丰富、醇厚[3]。因此，目前国内大多数大型酱油生产企业均以高盐稀态发酵工艺为主生产中高档酱油。实际上，无论是高盐稀态发酵酱油还是低盐固态发酵酱油，其发酵过程均为典型的微生物多样性发酵。其中，乳酸菌是参与酱油发酵的重要微生物菌群之一，安全性能高的乳酸菌能保证发酵酱油的品质。

1.2 酱油酿造过程中的乳酸菌概述

参与酱油酿造过程的微生物主要有曲霉、酵母菌、乳酸菌以及其他细菌。其中，乳酸菌是一类能利用碳水化合物代谢产生乳酸的细菌总称，在酱油发酵酱醪中的乳酸菌通常具备耐盐特性[4]，通过在酱醪发酵环境中代谢酸类物质及分泌环二肽和细菌素[5-6]，将发酵体系转变为偏酸的环境，抑制了部分不耐酸的腐败微生物，同时促进酱油主发酵酵母的生长[1]。当酒精发酵达到一定程度时，乳酸菌菌群数量迅速下降，直到后熟酵母替代主发酵酵母，此时酱醪中又会出现少量的乳酸菌[4]。

国内酱油发酵过程中常见的乳酸菌微生物菌群主要以魏斯氏菌属、明串珠菌属、乳杆菌属为优势乳酸菌。其中，魏斯氏菌属是主要的乳酸菌，变化趋势稳定[7-10]。此外，嗜盐四联球菌由于其极高的耐盐性能，使得该菌贯穿整个酱油发酵周期成为优势菌群之一[11-12]。除了以上常见菌属以外，还有链球菌属、乳球菌属、片球菌属及肠球菌属等乳酸菌。

2 乳酸菌在酱油发酵中的影响

2.1 乳酸菌对酱油滋味的影响

乳酸菌在酱醪中增殖之后，可以将酱醪中的糖类转化为大量的有机酸，也可将少量的有机酸转化为其他有机酸，或分解部分氨基酸生成其他氨基酸，从而影响酱油呈味有机酸、氨基酸的转变和生成。

不同的乳酸菌生成的有机酸种类也不一样，如嗜盐四联球菌、粪肠球菌、类肠膜魏斯氏菌与乳酸含量呈正相关，乳杆菌属与琥珀酸呈正相关[13]，魏斯氏菌属和肠球菌属与略带涩味的富马酸具有相关性[14]。琥珀酸和富马酸通过三羧酸循环可转化为柔和爽快的柠檬酸和苦味的苹果酸[15]，这些有机酸的转化会对感官特性产生影响。酱油乳酸菌不仅有多样性的有机酸代谢，还有多样性的氨基酸分解作用。在酱醪中加入植物乳杆菌，有助于发酵过程中淀粉质原料向氨基酸、多肽类物质的转化，提高氨基酸态氮的含量[16]。同理，在发酵酱醪体系中加入嗜盐四联球菌，呈鲜味氨基酸（谷氨酸、天冬氨酸、丙氨酸）和多肽（二肽Suc-Glu）与嗜盐四联球菌的相关性较强[17]，鲜味和甜味氨基酸均比对照组提高30%左右[18-19]，可能与嗜盐四联球菌可以合成寡肽酶和氨肽酶等相关。嗜盐四联球菌的三肽酶合成比乳杆菌高，二肽酶合成较低[20]，合成寡肽酶和氨肽酶对于酱油中氨基酸的含量和转化具有重要作用[21]。此外，嗜盐四联球菌菌体在静止的无糖源缓冲液可进行脱羧反应将一分子的天门冬氨酸分解为一分子的丙氨酸和二氧化碳，随着呈酸味的天门冬氨酸的消失与呈甜味的丙氨酸的产生，酱油的呈味变得柔和[22]。

酱醪中乳酸菌的多样性决定了发酵中的糖、有机酸和一些氨基酸的代谢途径，而这些物质在转化过程的有机酸、氨基酸的含量，最终影响着酱油的呈味和香气。调控酱油中该菌群的含量，可以显著提升酱油产品的滋味。

2.2 乳酸菌对酱油挥发性风味物质的影响

在适当的时间添加不同的乳酸菌，可以增加酱油中挥发性风味物质的种类和含量，提高酱油的品质。研究表明，嗜盐四联球菌、隐氏明串珠菌和融合魏斯氏菌属与呋喃酮、4-羟基-2-乙基-5-甲基-3(2H)-呋喃酮、苯乙醛含量呈正相关，乳杆菌等与乙酸乙酯、苯乙醇、2-糠醇、3-甲硫基丙醛含量呈正相关[13]。

在低盐发酵体系中加入植物乳杆菌或嗜盐四联球菌，挥发性物质发生明显的变化，主要体现在植物乳杆菌可以提高酮类和酚类物质2倍左右[23]，嗜盐四联球菌可以提高醇类10%～15.1%[24-25]，酯类提高11.34%，3-甲硫基-1-丙醇、乙酸异戊酯等肉香和果香味风味物质，使得酱油的香气更加浓郁[25]。在高盐稀态发酵体系中加入植物乳杆菌或嗜盐四联球菌均可以改善酱油风味，显著提高挥发性风味物质的种类和数量[26-27]，其中嗜盐四联球菌2-甲基丁酸和2-甲基丁醇、具有香蕉水果香味的乙酸异戊酯分别提高53.4%、337.3%、388.2%[27]。此外，不同耐盐程度的乳酸菌可以在不同阶段产酸从而改善酱油香气，如在不同阶段持续产生的乙酸和环境中的异戊醇被脂肪酶催化合成乙酸-3-甲基丁酯（乙酸异戊酯），赋予发酵香肠果香风味[28]。说明乳酸菌可以影响风味化合物的产生。

2.3 乳酸菌对酱油安全的影响

2.3.1 氨基甲酸乙酯

氨基甲酸乙酯是一种无色无味的晶体，而酱油中的氨基甲酸乙酯主要前体物质是瓜氨酸，而瓜氨酸主要由酱醪中乳酸菌通过精氨酸脱亚氨基途径产生[29]。嗜盐四联球菌、融合魏斯氏菌和乳酸片球菌等具有一定的瓜氨酸积累能力[30]，因此一些研究人员希望通过打断形成反应抑制氨基甲酸乙酯的生成以期选育出最安全的乳酸菌。在筛选或育种阶段，筛选或诱变出能够利用酱醪中的精氨酸和瓜氨酸，抑制酱油中氨基甲酸乙酯的形成[31-32]。此外，有研究表明在酱油发酵过程中强化接种嗜盐四联球菌，从而使发酵原油中瓜氨酸含量减少85.6%，灭菌后的氨基甲酸乙酯含量降低79.3%[33]。

2.3.2 生物胺

生物胺是一类具有生物活性的低分子生物碱，包括腐胺、尸胺、精胺、亚精胺、酪胺、苯乙胺、组胺和色胺等。酱油中生物胺主要由微生物分泌的氨基酸脱羧酶作用于氨基酸形成[34]。嗜盐四联球菌也被视为酱油中生物胺产生菌之一。据报道不同类型嗜盐四联球菌产生的生物胺种类有很大区别，如携带hdcA基因的菌株通过编码丙酮酰依赖组氨酸脱羧酶生成组胺[35]，携带tdcA基因的菌株通过编码依赖磷酸吡哆醛的酪氨酸脱羧酶产生酪胺[36]。然而，一部分嗜盐四联球菌的代谢会减少酱油中生物胺的积累。如有研究表明从咸鱼露中分离得到一株嗜盐四链球菌MJ4，将其接种至虾酱中进行发酵，与空白对照组相比，菌株MJ4的优势地位不仅使得虾酱中生物胺的产量得到显著抑制（尸胺几乎没有），而且虾酱的代谢物谱（包括氨基酸等）并未发生改变[37]。因此，在实际生产中可通过选育合适的嗜盐四联球菌菌株提高酱油产品的安全性。

2.4 乳酸菌对酱油其他方面的影响

乳酸菌广泛存在于人体肠道中，具有维持内部菌群平衡，提高机体免疫力，促进营养物质吸收等多种功能。据报道，魏斯氏菌属、明串珠菌属、乳酸片球菌属等在生长代谢过程分泌一类糖化合物——胞外多糖，具有益生的作用[38-40]。此外，明串珠菌属、乳杆菌属和片球菌属等除了产酸物质，还能分泌抑制肽和细菌素，具有抑菌的特性，从而提高发酵原油的质量[2,6,40-42]。嗜盐四联球菌的存在还可以防止酱体颜色过深保持酱体澄澈透亮[43]。

3 结语

微生物是酱油发酵的灵魂，其中，乳酸菌是参与酱油发酵的重要微生物菌群之一。在酱油发酵过程中，不同乳酸菌因生理特性不同导致物质代谢情况有所差异，因此选择合适的乳酸菌对酱油品质影响很大。合适的乳酸菌及其调控不仅可以丰富酱油发酵过程中呈味物质、风味物质的种类和含量，还能减少氨基甲酸乙酯、生物胺等有害物质的生成，同时赋予酱油益生功能，增强产品的附加值，使其具有广阔市场发展潜力。因此，分析和系统研究乳酸菌在酱油发酵过程不同菌群和相关呈味有机酸、挥发性风味物质含量等的影响，确定不同菌属的调控技术方案，有利于推动酱油产业的发展。