基于定量代谢组学与感官重构的传统与现代工业酱油香气特征差异的分子基础

《Food Chemistry》:Molecular basis for the divergence in aroma profiles between traditional and modern industrial soy sauce by quantitative metabolomics and sensory reconstitution

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年09月06日 来源:Food Chemistry 10.4

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   •揭示了传统酱油(TSS)与现代酱油(MSS)之间的香气差异。•MSS具有花香和果香,而TSS则显著具有烟熏味、酸味和麦芽香气。•鉴定出TSS与MSS之间24种香气活性值(OAV)> 1的关键差异化合物。•首次报告三种化合物为酱油中OAV > 1的关键挥发性化合物。•通过感官

  
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    揭示了传统酱油(TSS)与现代酱油(MSS)之间的香气差异。
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    MSS具有花香和果香,而TSS则显著具有烟熏味、酸味和麦芽香气。
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    鉴定出TSS与MSS之间24种香气活性值(OAV)> 1的关键差异化合物。
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    首次报告三种化合物为酱油中OAV > 1的关键挥发性化合物。
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    通过感官验证支持了24种关键挥发性化合物的贡献。

引言

酱油是一种在全球广泛使用的调味品,由小麦和大豆经微生物发酵制成,具有独特的风味特征。尽管各国的生产工艺不尽相同,但酱油发酵过程普遍包含两个阶段:制曲(koji)和醪(moromi)发酵(Feng et al., 2015)。传统酱油(TSS)发酵工艺的特点是使用竹编簸箕进行薄层制曲,并使用陶缸(100–500 kg)进行醪发酵(≥ 6个月),这在提高生产效率的同时牺牲了风味,从而获得了风味浓郁的产品。随着工业的进步,机械化程度和规模稳步提升。现代酱油(MSS)工艺采用旋转式自动制曲设备(直径约10–25 m)和60–200吨的大型发酵罐进行发酵,这大大提高了效率和质量的稳定性,并形成了标准化的风味特征,在行业中日益普及。然而,许多酱油生产商仍坚持采用传统发酵工艺,因为人们普遍认为TSS的风味比MSS更丰富、更优越。然而,这两种市售酱油之间的确切差异仍不明确。
近年来,研究人员对传统酱油进行了一些研究,并在表1中总结了14项相关研究。研究沿着两个主要途径进行:区域和时间动态研究(7项研究)以及TSS-MSS比较分析(7项研究)。具体而言,不同区域的研究主要集中在韩国酱油上(样本数量分别为5、17、36),结果表明颜色、蛋白酶活性、总多酚含量、氨基酸态氮和抗氧化能力受地区影响很大(Byeon et al., 2023; Lee, Jeong, Yim, & Yu, 2015; Park et al., 2015)。同时,考察不同发酵时长的研究主要调查了一或两种中国TSS工艺在发酵过程中代谢流和微生物群落的动态变化(Deng, Liang, Chi, & Sun, 2022; Sun, 2022; Zhu et al., 2022)。
第二类(TSS和MSS的比较研究)主要研究了韩国、日本和中国的酱油。其中,关于韩国酱油的研究通常采用较大的样本量(多为8–22个样本)来比较理化性质(Choi, Chung, Choi, Kim, & Cho, 2013; Jeonghee, 2022; Kim, Park, Hong, & Dong, 2017)。中国和日本关于TSS和MSS的研究通常比较感官特征和挥发性风味轮廓,然而,它们采用的样本量较小(通常为每个类别3–5个样本)(Zhou, 2020; Wang et al., 2022; Wang et al., 2024; Xie, Zhou, Chen, & Xu, 2024)。基于这些比较研究,观察到了相似的感官结果:TSS和MSS的风味存在显著差异,TSS表现出更强烈的坚果香和烘焙香气。然而,关于挥发性化合物的组成,这些研究仅在醇类(MSS中更丰富)、呋喃(酮)和吡嗪类(TSS中更丰富)方面显示出相似的结果,而其他类别的分布趋势则不一致。例如,Xie等人(2024)指出,中国MSS中醛类和酮类的平均含量较高,而Wang, Xie, Feng, Huang, and Zhao (2024)则显示出了相反的结果,即这些类别在TSS中更为丰富。
目前比较研究结论的不一致性可能归因于样本量不足、地理覆盖面不足和原料差异所导致的代表性局限。此外,大多数研究仅采用了顶空固相微萃取(SPME)和相对定量,这可能会导致忽略低挥发性化合物,并且由于缺乏绝对浓度数据而阻碍了对它们香气贡献的准确评估。此外,验证实验很少,这使得很难真正确认这些差异化合物对整体香气的贡献。因此,有必要进一步扩大样本量,覆盖更广泛的生产地区,进行系统性的定量和验证研究。
因此,本研究对不同品牌和地区的31个市售酱油样本(包括21个传统酱油(TSS)和10个现代酱油(MSS))进行了感官评价、理化和代谢组学分析,以系统揭示TSS与MSS之间香气差异的分子基础。此外,通过结合定量分析、正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)和补充验证实验,明确了影响TSS和MSS香气的主要差异代谢物,从而为酱油风味调控奠定了理论基础。

章节摘要

化学品

二甲基三硫醚(99%)、2,5-二甲基吡嗪(98%)、2,3-丁二酮(99%)、2,3-戊二酮(98%)、3-戊酮(99.5%)、2-甲基丙醛(99.5%)、2-甲基-1-丙醇(99.5%)、3-甲基-1-丁醇(98%)、1-辛烯-3-醇(98%)、苯乙醇(98%)、乙酸乙酯(99.7%)、丙酸乙酯(99.5%)、乙酸丁酯(99.7%)、苯甲酸乙酯(99.5%)、苯乙酸乙酯(99.5%)、3-甲基丁酸乙酯(99%)、2,5-二甲基呋喃(99%)、异佛醚酮(97%)购自阿拉丁(上海,

自由分类任务

自由分类任务的结果如图1A所示。根据自由分类任务,所有酱油样本大致被分为两类。具体而言,第一组(蓝色圆点)包含20个传统酱油样本,其特征是酸味和烟熏味;第二组涵盖了所有现代酱油样本(红色圆点),主要以明显的花香、果香和酒香为特征。此外,图中显示只有一个样本落在95%(之外)

结论

在本研究中,理化分析表明,TSS的平均还原糖、总氮和总酸含量高于MSS,但TSS的氨基酸态氮含量相对较低。香气特征明显不同:TSS的烟熏、酸味、麦芽、煮土豆和烘焙坚果香气更为突出,而MSS具有明显的酒香、焦糖样、花香和果香。共鉴定出140种挥发性化合物,其中57种关键差异挥发性化合物是

CRediT作者贡献声明

Xinyu Zhang:撰写——初稿,调查,数据整理。Li Li:项目管理。Mouming Zhao:项目管理,资金获取。Yanjun Li:项目管理。Yunzi Feng:撰写——审阅与编辑,监督,项目管理,资金获取,概念设计。

伦理声明

华南理工大学人类伦理委员会没有批准食品感官实验的先例。因此,本研究的感官评价是根据《感官评价研究中的受访者保护与知情同意标准指南》(ASTM International, E3314–21)进行的。作者声明,在研究执行过程中,采用了适当的方法来保护所有参与者的权利和隐私,

利益冲突声明

作者声明,他们没有已知的竞争性经济利益或个人关系,这些可能会影响本文报告的工作。

致谢

作者衷心感谢中国国家重点研发计划【编号:2022YFD2101203】,广东省先进生物发酵技术香料与食品重点实验室企业联合实验室【编号:2017B03032002】,以及广东省基础与应用基础研究基金【编号:2025B1515020028】的资助。
Xinyu Zhang|Li Li|Mouming Zhao|Yanjun Li|Yunzi Feng
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