五种大豆酱中挥发性成分及微生物多样性研究

姜雯雯　曾威　陈晓燕　马丹丹　荣小娟

摘要：大豆酱是我国传统的调味酱，通过微生物发酵制成，富含多种功能性成分。大豆酱目前主要的加工工艺为传统加工工艺和现代加工工艺，传统加工工艺在自然条件下进行，环境不稳定，菌种也来源于自然环境，生产出来的大豆酱品质不稳定。工业酱具有标准的生产流程和稳定的菌株，大豆酱的品质也相对稳定；但工业酱生产相比于一些发达国家还相对落后，我们既不能放弃传统大豆酱生产，又要发展现代工业酱。该研究基于此，对传统和现代大豆酱的物理性质、香气成分和微生物群落进行分析研究，旨在为大豆酱的规模化生产提供一定的理论基础。

关键词：大豆酱；宏基因；微生物多样性；香气成分

中图分类号：TS264.24文献标志码：A 文章编号：1000-9973（2023）06-0184-05

Abstract： Soybean paste is traditional seasoning paste in China， it is made by microbial fermentation and is rich in multiple functional components. At present， the main processing technology of soybean paste is traditional processing technology and modern processing technology.The traditional processing technology is caried out in natural conditions， which is unstable. The bacteria also come from the natural environment， so the quality of the produced soybean paste is unstable. Industrial soybean paste has standard production process and stable strains， so the quality of soybean paste is relatively stable， but the production of industrial soybean paste is still relatively backward compared to some developed countries. We cannot abandon the production of traditional soybean paste， and have to develop modern industrial soybean paste. Based on this， the physical properties， aroma components and microbial communities of traditional and modern soybean paste are analyzed and studied in this study， aiming to provide a certain theoretical basis for the scale production of soybean paste.

Key words： soybean paste; metagenes; microbial diversity; aroma components

收稿日期：2022-12-06

基金项目：江西省卫生健康委科技计划项目（20204112）；江西省教育厅科技项目（GJJ202016，GJJ180971）；江西科技学院校级自然科学项目（ZR2113）

作者简介：姜雯雯（1990—），女，江苏盐城人，讲师，硕士，研究方向：生物学。

大豆酱在我国历史悠久，是发酵型调味食品[1-2]，其色泽鲜艳、味道醇厚、咸甜适中，可以用于各种食品调味[3]。大豆酱的主要生产原料为大豆、面粉和盐，是通过蒸煮和发酵制成传统的调味品[4-5]。我国目前酱的品种主要有豆酱、面酱和复合酱，在自然条件下发酵的农家酱和经过传统工艺发酵的工业酱[6]。传统酱采用传统加工工艺进行加工，由于其发酵处于开放式的环境中，传统酱的品质容易受环境影响[7]；工业酱发酵采用的工艺相对成熟，用人工接种方式在可控条件下进行发酵[8]。

大豆酱中的微生物群落能够提高人体对大豆酱中营养物质的吸收，也能通过代谢作用产生多种功能性物质，比如大豆酱中的大豆黄酮、酚类和维生素等成分[9-10]。研究人员发现，大豆酱中功能性成分具有降血壓、胆固醇和胰岛素等功能，不仅能够调节饮食平衡，而且具有预防疾病等多种功效，深受消费者喜爱[11-12]。

我国的工业酱发展已经具有一定规模，但是相比于日本和韩国，还存在很多不足，目前尚不能摆脱传统加工工艺，又不得不完善传统加工工艺[13]。随着经济的发展和社会的进步，人们的生活水平不断提高，生产技术和设备不断完善，中国的传统大豆酱也逐渐走向国际化[14]。

大豆酱中富含多种多样的微生物类群，这些微生物类群能够改变大豆酱的风味，在大豆酱发酵过程中发挥着至关重要的作用，同时由于生产环境和原料的问题，一些不良的菌株也易带入到大豆酱中，从而造成大豆酱存在一定的安全隐患[15]。本研究基于此，采用宏基因技术对大豆酱中的微生物群落进行分析，此外，对大豆酱中的香气成分进行分析，旨在为大豆酱的产业化发展提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料与试剂

5种大豆酱均来源于市场，A和D均是工业酱，B、C和E均是传统酱。无水乙醇、磷酸二氢钾、DNA试剂盒、硫酸镁、氢氧化钠、氯化钠和PDA培养基。

1.2 试验仪器

电子天平、高压灭菌锅、干燥箱、超净工作台、显微镜、离心机、恒温摇床。

1.3 试验方法

1.3.1 pH测定

用pH计对大豆酱的pH进行测定。

1.3.2 还原糖测定

还原糖的测定采用高锰酸钾滴定法。

1.3.3 含盐量测定

食品中含盐量的测定使用硝酸银测定法。

1.3.4 大豆酱中微生物鉴定

1.3.4.1 大豆酱中DNA提取

使用真菌和细菌试剂盒对大豆酱中的DNA进行提取，DNA提取方法根据试剂盒方法进行操作。

1.3.4.2 PCR扩增

对大豆酱中的16S rDNA和18S rDNA进行扩增，采用引物V3/V4和ITS1/ITS4，PCR扩增之后，将PCR产物送至测序公司进行测序。

1.3.5 不同种类大豆酱编号

为了试验操作方便，将5种待测大豆酱分别编号为A、B、C、D和E，具体见表1。

2 结果和讨论

2.1 5种大豆酱的基本理化性质分析

2.1.1 还原糖含量的差异

还原糖是大豆酱中微生物生长的主要能量来源，一定浓度的还原糖能够增加大豆酱的香味和鲜味，改善大豆酱的风味，从而影响大豆酱的颜色和品质。先前的研究结果表明，采用传统工艺发酵的大豆酱在发酵后期还原糖的含量低于工业酱。由图1可知，A和D两种工业酱中的还原糖含量明显高于B、C和E 3种传统工艺发酵的大豆酱，这是由于传统工艺制作的大豆酱中发酵的菌株来源于自然环境，种源复杂，而现代工艺加工的大豆酱中的菌株来源单一[16]。

2.1.2 pH值的差异

由图2可知，不同大豆酱的pH存在明显的差异，其中B大豆酱的pH值最高，为4.9，D和E两种大豆酱的pH值最低，为4.4。D和E两种大豆酱的pH值较低是由于大豆酱中富含耐酸性菌株，产生大量的酸性物质，沈弘洋等[17]的研究结果表明，大豆酱中的酸性物质主要是由大豆酱中的乳酸菌和芽孢杆菌产生的。

2.1.3 含盐量的差异

由图3可知，E大豆酱中的盐含量最高，为18 mg/100 g，C大豆酱中的盐含量最低，为10 mg/100 g，其他3种大豆酱中的盐含量在10～18 mg/100 g之间。大豆酱中的盐分作为食品的保鲜剂，不仅能够抑制环境中微生物的生长和繁殖，而且能防止食物腐败；盐含量过高会影响食品风味和人体健康；若盐含量过低则会导致大豆酱鲜味不足；盐含量直接影响大豆酱中微生物结构群落和风味，所以，大豆酱中合适的盐含量非常重要[18]。

2.2 5种大豆酱中香气成分分析

由表2可知，5种大豆酱中主要的香气成分是醇类和酯类，5种大豆酱中的醇类和酯类含量占总含量的比例大小分别为C（74.41%）>E（72.60%）>D（53.65%）>A（51.32%）>B（40.50%）。一些研究结果也表明，大豆酱中的醇类和酯类化合物对其风味具有较大影响，5种大豆酱中的酯类和醇类含量均超过了40%，大豆酱中的酵母菌由于发酵后期营养物质的缺乏和环境的影响，大豆酱中的醇类和酯类在发酵初期较少。大豆酱A中的醇类含量在5种大豆酱中含量最高，为45.37 ng/g；大豆酱B中的醇类含量在5种大豆酱中含量最低，为16.44 ng/g，这两种大豆酱中醇类含量相差28.93 ng/g。

大豆酱中的酯类成分较复杂，在大豆酱发酵过程中，酯类由各种化学物质反应和物理变化而产生，导致酯类成分不断地积累，从而使得大豆酱富有酱香和酯香。醛类和酮类物质虽然在大豆酱中的含量较少，但是对大豆酱的香气成分影响较大；酸类成分是由大豆酱中的酯类经过水解后产生，A和D两种工业酱中的酸类成分含量相比于B、C和E 3种传统酱含量明显低很多，这是由于工业酱发酵后期，主要的优势菌株为酵母菌，乳酸菌的生长繁殖受到抑制。

2.3 5种大豆酱的感官评分结果

由表3可知，5种大豆酱的感官评分存在一定程度的差异，工业大豆酱A和D的感官评分均为80；而B、C和E 3种大豆酱的感官评分分别为86，78，79。工业大豆酱由于其生产环境稳定，菌种质量有保障，所以其感官评分较稳定。3种传统酱的感官评分差异较明显，虽然大豆酱B的感官评分较高，但是C和E两种大豆酱的感官评分较低，这是由于农家酱的制作环境不稳定，导致其感官评分不稳定。

2.4 5种大豆酱中微生物群落的演替

在上海生物测序公司的测序平台上获得5种大豆酱序列，结果见表4和表5。细菌原始序列数目为25 267～25 713，真菌原始序列数目为25 136～23 123，过滤优化后的细菌序列数目为23 457～25 673，真菌序列数目为20 145～23 412；大豆酱B中含有的细菌序列数目最多，大豆酱A中含有的细菌数目最少；大豆酱A中含有的真菌序列数目最多，大豆酱C中含有的真菌序列数目最少。

采用α-多样性分析，可以显示微生物群落的多样性和丰富度。5种样品的微生物的ACE指数、Shannon指数、OTU、Simpson指数、Chao1指数和覆盖率见表6。

由表6可知，不同大豆酱中的微生物群落和多样性均存在差异，这主要是由于不同的大豆酱所采用的加工工艺存在差异。大豆酱中微生物多样性从高到低排序为细菌C>A>B>E>D；真菌E>C>D>A>B。5种大豆酱的覆盖率均超过了0.9，说明大部分微生物都被测定出来，测序结果具有较高的可靠性。

通过宏基因技术对5种大豆酱中的微生物群落进行分析，细菌在门水平上的分布见表7。5种大豆酱中的细菌主要分布在以下6個门，物种的多样性非常相似，但是物种的含量存在较大差异，A、D和E 3种大豆酱中厚壁菌门含量最高，而B和C 2种大豆酱中的变形菌门含量较高。

5种大豆酱中的真菌分布见表8。5种大豆酱中的真菌主要集中于子囊菌门，其次为担子菌门，子囊菌门中含量最高的是大豆酱A和B，子囊菌门的含量分别为95.51%和90.53%，其次为D、C和E 3种大豆酱；担子菌门含量最高的大豆酱为C和E；其他菌门的真菌含量较低。

不同的大豆酱中，微生物在属水平上存在着明显的差异。在所有大豆酱中一共检测出38个属的真菌和41个属的细菌，下图显示的均为序列丰度超过10%的属名，各种大豆酱中的微生物种类和数量均存在着明显差异，见图4和图5。

大豆酱A中真菌最丰富的是Aspergillus，大豆酱B中含量最高的是Naumovozyma，C、D和E 3种大豆酱的真菌种类较丰富，同时集中在多个属，这可能是由于发酵过程中原料本身含有不同的真菌种类。

3 小结

通过对比5种大豆酱的理化性质、感官评分和微生物群落，发现5种大豆酱在理化性质、感官评分和微生物群落方面存在着明显差异，各自形成了独特的风味成分。研究结果表明，工业发酵的大豆酱具有较高的稳定性，而传统酱的品质上下浮动较大，这与传统酱的加工方式有着密切关系。表明需要继续对大豆酱中的工业酱优化加工工艺，也需要加强对传统酱加工流程和品质的管控。

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