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　　豆豉是中国的传统发酵食品，不仅可作为调味品佐餐食用，还可以入药。豆豉特殊的风味是消费者评价豆豉品质的重要指标之一，豆豉发酵过程中各种微生物代谢、微生物的群落结构以及动态演替规律决定了豆豉最终的特征风味。 参与豆豉发酵的微生物种类复杂，通常包括酵母、霉菌和一些细菌。

　　北京工商大学轻工科学技术学院的冯亮、钟日升、王书奇*等通过单独接种几种对风味物质有积极贡献的微生物（包括米曲霉（沪酿3.042）、乳酸菌（嗜热链球菌和德氏乳杆菌保加利亚亚种）和异常威克汉姆酵母）对豆豉进行发酵，比较这几种微生物对豆豉挥发性风味物质数量及含量的影响，以期为微生物发酵豆豉的风味调控提供理论支持，为改善现阶段工业生产豆豉风味不足提供依据。

　　A样品为不接种功能菌的自然发酵豆豉空白组，其检测结果如表1所示。从空白组豆豉中共检测到54 种挥发性物质，其中醇类11 种、酸类9 种、酮类10 种、醛类6 种、酯类3 种、吡嗪类6 种、酚类4 种、醚类2 种、其他类3 种。在发酵期间，挥发性物质总含量呈现先增加后下降的变化趋势，其中在发酵的第6天，检测到的挥发性物质总含量高达20 970.02 μg/kg；发酵结束时，挥发性化合物总含量为5 145.88 μg/kg。在检测到的挥发性物质中，3-甲基-1-丁醇、(2

　　S,3S)-(+)-2,3-丁二醇、(2R,3R)-(-)-2,3-丁二醇、3-羟基-2-丁酮以及四甲基吡嗪的含量远高于其他物质。这些物质除四甲基吡嗪，其他4 种物质的含量均在发酵第6天达到最高值，但在发酵后期含量迅速下降至检测不到，可能是由于前体物质慢慢被消耗殆尽。(2S,3S)-(+)-2,3-丁二醇和(2R,3R)-(-)-2,3-丁二醇含量在发酵第6天达到最高，分别为10 794.00、2 618.00 μg/kg，这是典型的细菌发酵产物。大豆中的淀粉等多糖类物质经淀粉酶分解生成葡萄糖等小分子物质，细菌再以葡萄糖为底物通过丙酮酸途径代谢生成丁二醇。随着发酵的进行，含量达到顶峰的丁二醇开始急剧下降，同时伴随着吡嗪类物质的快速生成。吡嗪类物质是美拉德反应的典型产物，造成这一现象的原因可能是丁二醇在发酵的后期转换成-二羰基类化合物，这是吡嗪类化合物的关键中间体物质。另外，在发酵的后期豆豉温度会略有上升，同样也可以促进美拉德反应的进行。3-甲基丁酸的含量在酸类化合物中最为突出，其含量在发酵第6天开始大幅增加。与此同时，3-甲基-1-丁醇含量在发酵第6天达到峰值并开始逐渐下降，推测3-甲基丁酸可能是由3-甲基-1-丁醇氧化生成。在发酵12 d后，挥发性化合物含量排名前5 位分别为四甲基吡嗪（1 797.00 μg/kg）、三甲基吡嗪（568.00 μg/kg）、2-甲基-3-甲氧基-4H-吡喃-4-酮（420.00 μg/kg）、3-甲基丁酸（378.00 μg/kg）和苯甲醛（232.00 μg/kg）。具有烤香、酱香的愈创木酚、吡嗪类物质和具有花香、杏仁味的苯甲醛、苯乙醛是空白组发酵豆豉的主要挥发性化合物。

　　B样品为接种米曲霉的发酵豆豉组，其检测结果如表2所示。从米曲霉发酵豆豉中共检测到56 种挥发性物质，其中醇类8 种、酸类9 种、酮类6 种、醛类5 种、酯类9 种、吡嗪类5 种、酚类6 种、醚类3 种、其他类5 种。在发酵过程中，挥发性物质总含量呈波动性增加的变化趋势，发酵结束时其总含量为13 972.15 μg/kg。从化合物种类上看，米曲霉发酵豆豉中酯类物质数量明显多于空白组，但酮类化物质明显少于空白组。从化合物含量上看，米曲霉发酵豆豉中醇类、有机酸类、酮类、酯类化合物含量明显高于空白组，吡嗪类化合物低于空白组，但醛类、酚类、醚类物质含量与空白组基本持平。在米曲霉发酵豆豉中，酯类物质多达9 种，明显多于空白组。有研究表明，米曲霉菌株能产生丰富的复合酶，包括蛋白酶、淀粉酶、糖化酶、纤维素酶、植酸酶等。在复合酶作用下，酸类、醇类化合物增加，二者发生酯化反应生成酯类化合物，这可能是米曲霉发酵豆豉中酯类数量增加的原因，为发酵豆豉带来了果香、发酵香。此外，3-甲基-1-丁醇的含量仅次于丁二醇，这可能与糖类与蛋白质的降解有关。米曲霉产生的淀粉酶、蛋白酶可以将淀粉、蛋白质分解成葡萄糖、氨基酸。其中葡萄糖、缬氨酸或亮氨酸的生成可以增加3-甲基-1-丁醇的产量，3-甲基-1-丁醇再与乙酸发生酯化反应生成乙酸异戊酯，增加酯类含量。在含硫物质中，3-甲硫基丙醇和二丙基三硫醚是米曲霉发酵豆豉和空白组中共有的物质，而米曲霉发酵豆豉中除了这2 种含硫化合物之外还单独含有苯并噻唑、二乙烯基硫醚和2,3-二氢噻吩，这些含硫物质可能来自甲硫氨酸、半胱氨酸等含硫氨基酸的降解。这说明米曲霉对酯类和含硫类风味物质的形成贡献较大。米曲霉发酵豆豉中酚类物质的含量和种类均高于空白组，这可能是米曲霉产生的果胶酶释放了大豆纤维中的木质素，木质素再经代谢生成愈创木酚等酚类物质，为豆豉带来特有的酱香风味。米曲霉发酵豆豉中酸类含量较为突出，大部分是由乙酸和3-甲基丁酸贡献。在发酵12 d后，挥发性化合物含量排名前5 位分别为乙酸（2 813.00 μg/kg）、3-羟基-2-丁酮（2 166.00 μg/kg）、3-甲基丁酸（1 818.00 μg/kg）、(2

　　C样品为接种乳酸菌的发酵豆豉组，其检测结果如表3所示。从乳酸菌发酵豆豉中共检测到56 种挥发性物质，其中醇类9 种、酸类11 种、酮类8 种、醛类5 种、酯类5 种、吡嗪类7 种、酚类6 种、醚类2 种、其他类3 种。在发酵期间，挥发性物质总含量波动变化，发酵12 d时达到最大值，为9 006.07 μg/kg。从化合物种类上看，乳酸菌发酵豆豉中各类物质数量与空白组相差不大。从化合物含量上看，乳酸菌发酵豆豉中醇类、酸类含量明显高于空白组，醛类、酯类、吡嗪类低于空白组，但酮类、酚类、醚类含量与空白组基本持平。与空白组差别最大的是酸类物质，包括乙酸、异丁酸、3-甲基丁酸、辛酸、壬酸等。这可能是乳酸菌经氨基酸降解代谢生成高级醇，再经氧化生成酸类，也可能是乳酸菌经合成代谢生成。值得注意的是，乳酸菌发酵豆豉中并未检测到乳酸，推测可能是本实验所用菌种特殊性以及乳酸本身特性所导致。本实验所用的乳酸菌种为商用酸奶乳酸菌（嗜热链球菌和德氏乳杆菌保加利亚亚种），是针对牛乳开发的特殊菌种，可以将乳糖代谢成乳酸。本实验所用大豆与牛乳在碳水化合物成分组成上区别较大，大豆中只含有蔗糖、水苏糖和棉子糖等低聚糖，缺乏乳酸菌容易利用的乳糖，因此这种商用乳酸菌在大豆中很难发酵生成乳酸。乳酸是一种不易挥发的有机酸，在低含量时可能很难检测到，一般需要对其衍生化处理再进行气相色谱检测。乳酸菌发酵豆豉中的吡嗪类物质低于空白组，这可能是乳酸菌发酵过程中消耗了大部分活性中间体，导致用于生成吡嗪的

　　-二羰基类化合物、多羟基酮等中间体含量不足，最终只产生了少量吡嗪类化合物。在发酵12 d后，挥发性化合物含量排名前5 位分别为3-甲基丁酸（3 415.00 μg/kg）、四甲基吡嗪（693.00 μg/kg）、三甲基吡嗪（537.00 μg/kg）、3-甲基-1-丁醇（506.00 μg/kg）和乙酸（468.00 μg/kg），可以看出乳酸菌发酵豆豉中以呈酱香、烤香的吡嗪类、刺激性酸香的酸类和酒香的醇类为主。

　　D样品为米曲霉和乳酸菌共同发酵豆豉组，其检测结果如表4所示。从米曲霉和乳酸菌共同发酵豆豉中共检测到45 种挥发性物质，其中醇类10 种、酸类10 种、酮类3 种、醛类3 种、酯类9 种、吡嗪类2 种、酚类5 种、醚类1 种、其他类2 种。在发酵期间，挥发性物质总含量呈现先增加后下降的变化趋势，其中在发酵第8天，检测到的挥发性物质总含量高达6 393.69 μg/kg。从化合物种类上看，米曲霉和乳酸菌共同发酵豆豉中醛酮类、吡嗪类和醚类数量低于米曲霉、乳酸菌单独发酵的豆豉，而醇类、酸类、酯类和酚类数量基本持平。从化合物含量上看，米曲霉和乳酸菌共同发酵豆豉中酸类、醛酮类、吡嗪类、酚类、醚类化合物含量均低于米曲霉、乳酸菌单独发酵的豆豉，而醇类、酯类化合物含量与乳酸菌发酵豆豉组含量相当，同时又远低于米曲霉发酵豆豉组。发酵12 d后，米曲霉和乳酸菌共同发酵豆豉挥发性物质的总含量只有4 359.72 μg/kg，仅约为米曲霉和乳酸菌挥发性物质总量的1/3、1/2。造成这种现象的原因可能是两种菌群相互制约，达到动态平衡的关系，亦或是发酵底物在两种菌群的代谢影响下进入到深度发酵的状态，更多地生成了一些不挥发性物质。发酵12 d后，检测到的化合物含量前5 位分别是3-甲基丁酸（1 304.00 μg/kg）、苯乙醇（578.00 μg/kg）、2-甲基-3-甲氧基-4

　　H-吡喃-4-酮（351.00 μg/kg）、3-甲基-1-丁醇（349.00 μg/kg）和三甲基吡嗪（265.00 μg/kg）。这表明米曲霉和乳酸菌共同发酵的豆豉风味物质以刺激性酸臭的酸类物质、花香的醇类物质和具有烤香、酱香的杂环类物质为主导。

　　E样品为接种异常威克汉姆酵母发酵豆豉组，其检测结果如表5所示。从异常威克汉姆酵母菌发酵豆豉中共检测到56 种挥发性物质，其中醇类12 种、酸类9 种、酮类7 种、醛类6 种、酯类6 种、吡嗪类3 种、酚类6 种、醚类2 种、其他类5 种。在发酵期间，挥发性物质总含量波动变化，发酵12 d后达到最大值，为5 169.42 μg/kg。从化合物种类上看，异常威克汉姆酵母菌发酵豆豉中各类物质数量与空白组相差不大。从化合物含量上看，异常威克汉姆酵母菌发酵豆豉中醇类、有机酸化合物含量明显高于空白组，醛类、酚类、吡嗪类化合物低于空白组，但酮类、酯类物质含量与空白组基本持平。从检测结果可以看出，接种异常威克汉姆酵母菌种发酵的豆豉中醇类物质种类比其他发酵豆豉组明显增多，除此之外，还发现具有面包香气的2-乙酰基-1-吡咯啉，具有花香的6,10-二甲基-5,9-十一双烯-2-酮和杂环物质5-乙酰氧基甲基-2-呋喃醛也存在于此发酵豆豉组中。在发酵12 d后，挥发性物质总含量为5 168.99 μg/kg，含量排名前5 位的挥发性化合物分别是3-甲基丁酸（1 544.00 μg/kg）、苯乙醇（758.00 μg/kg）、异丁酸（535.00 μg/kg）、3-甲基-1-丁醇（529.00 μg/kg）和2-甲基-3-甲氧基-4

　　H-吡喃-4-酮（314.00 μg/kg），其中有4 个化合物与米曲霉和乳酸菌混合发酵后含量较高的风味物质相同。可以看出酵母微生物为主导发酵的豆豉能够增加醇类物质的种类，对于提高发酵香气具有积极作用。

　　不同微生物对豆豉发酵挥发性化合物的生成影响各异。由图2a可知，发酵12 d后，空白组、米曲霉发酵组、乳酸菌发酵组、米曲霉乳酸菌混合发酵组以及异常威克汉姆酵母发酵组中挥发性化合物数量分别为40、45、42、32 种以及35 种。其中米曲霉乳酸菌混合发酵组挥发性化合物数量最少，接种酵母发酵组的挥发性化合物数量也有所减少，说明部分在前期检测到的物质已经转化成其他化合物。

　　如图2b所示，不同微生物对挥发性化合物含量的影响比对数量的影响明显。当接种功能菌后，发酵豆豉中醇类、有机酸类化合物含量增加。这一现象在单独接种米曲霉、乳酸菌的发酵豆豉组中尤为明显，同时也使这两组的挥发性化合物总含量最高。变化趋势与之相反的是吡嗪类化合物，这是一类典型的美拉德反应产物，与空白组相比，接种功能菌后发酵豆豉中吡嗪类化合物含量均下降。造成这一现象的原因可能是功能菌的代谢途径中包含了美拉德反应中间体产物，二者在发酵过程中存在竞争关系。

　　由图2c可知，从整体来看，空白组（A）、米曲霉发酵组（B）和乳酸菌发酵组（C）的挥发性化合物含量高于米曲霉乳酸菌混合发酵组（D）和异常威克汉姆酵母发酵组（E），其中米曲霉发酵豆豉的挥发性化合物含量最高，这也是很多豆豉产品选用曲霉发酵的原因。米曲霉发酵组中醇类、有机酸类含量较高，通过酯化反应途径又提高了酯类含量。此外醛酮类、酚类含量也很高，这些化合物的香气阈值一般很低，导致酯类、醛酮类、酚类化合物对豆豉整体香气的贡献较大。米曲霉乳酸菌混合发酵组和异常威克汉姆酵母发酵组的主要化合物为醇类、有机酸类、酮类和酯类。

　　发酵豆豉中挥发性化合物组成复杂，这些化合物的来源一般分为两类途径，包括微生物代谢以及非酶促反应，如图3所示。豆豉的发酵历经前发酵和后发酵两个过程。在前发酵阶段，原料中大分子化合物被酶解生成活性前体物质。在后发酵阶段，各种活性前体物在酶的催化下转化成各种小分子化合物，产生豆豉风味物质和生物活性物质，其营养成分发生变化。豆豉中丰富的大分子化合物如蛋白质、脂肪、淀粉、木质素、纤维素等通过接种或天然微生物的酶催化会分解生成多肽、氨基酸、葡萄糖、丙酮酸、脂肪酸、甘油、阿魏酸等活性前体物。这些活性前体物后续进一步的转化又分为微生物酶促反应以及非酶促反应。黑豆富含丰富的脂肪，脂肪在微生物酶解下可以生成

　　-酮酸、游离脂肪酸、4,5-羟基酸以及不饱和脂肪酸。-酮酸可转化成甲基酮，并最终生成二级醇。游离脂肪酸是发酵豆豉中重要的风味化合物，但其也可以通过自动氧化、-氧化等途径转化成小分子有机酸和醛类。4,5-羟基酸是脂肪分解产生的另外一类前体物，通过羟基与羧基分子内的酯化反应生成内酯类物质，这是一类有良好香味的化合物。不饱和脂肪酸的不饱和键活性较高，在微生物酶催化下，可断裂生成醛、醇、有机酸类化合物。发酵豆豉中含有的酚类化合物含量不高，但其阈值很低，对豆豉整体风味贡献较大。有研究表明，酚类化合物来源于豆豉中木质素、阿魏酸的降解。豆豉中大量的氨基酸来源于蛋白质的酶解，氨基酸对豆豉滋味、气味的形成很重要。在滋味方面，鲜味通常与氨基酸含量相关，苦味与疏水氨基酸相关。在气味方面，氨基酸的转化涉及几种途径：首先氨基酸会在酶的催化下转化为-酮酸，继续转化成各种高级醇；氨基酸还可以通过Ehrlich途径转化成醇类化合物；在二羰基化合物存在情况下，氨基酸可以发生Strecker降解，生成对应的Strecker醛类化合物，Strecker醛进一步被氧化、还原生成醇类、有机酸类化合物。糖类化合物经过糖酵解途径可以生成丙酮酸、乙偶姻等小分子活性中间体，进而生成醇类、酸类化合物。在氨基酸降解生成的氨、硫小分子协助下，乙偶姻等活性小分子酮可以生成一系列杂环化合物，包括吡嗪类、呋喃类、吡咯类、噻唑类等。这些含氮、含硫杂环小分子通常香气阈值低，对豆豉香气贡献大。硫醇、硫醚等含硫化合物来源于甲硫氨酸、半胱氨酸、硫胺素等的转化。

　　本实验对比分析了无接种、单独接种米曲霉、单独接种乳酸菌、米曲霉乳酸菌混合接种以及异常威克汉姆酵母对发酵豆豉挥发性物质的影响。结果表明，发酵过程中出现的挥发性化合物数量整体上较为接近，但随着发酵的进行，不同菌种发酵豆豉的挥发性化合物发生变化，并在发酵后期表现出较大差异性。米曲霉发酵能够增加豆豉醇类、有机酸类、酮类以及酯类物质的含量；乳酸菌发酵能够增加豆豉醇类、酸类的含量；米曲霉乳酸菌混合发酵能够增加醇类、酸类的含量，但效果不如各纯种菌单独发酵；异常威克汉姆酵母发酵能够增加豆豉中醇类、酸类的含量。与无接种空白组相比，各接种发酵组均降低了吡嗪类、酚类物质的含量。几种微生物都能在不同程度上影响豆豉的风味，但米曲霉最适合豆豉发酵。通过接种对风味有益的微生物可以增加或减少特定挥发性化合物含量，本研究结果可为后续豆豉工业化生产中风味的定向调控提供理论基础。

　　本文 《3 种微生物对豆豉发酵过程中挥发性物质的影响》来源于《食品科学》2024年45卷第11期100-109页，作者：冯亮，钟日升，王书奇*，陈海涛。DOI:10.7506/spkx1017-136。点击下方 阅读原文 即可查看文章相关信息。

　　实习编辑：王雨婷 ；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网。

　　为深入探讨未来食品在大食物观框架下的创新发展机遇与挑战，促进产学研用各界的交流合作，由北京食品科学研究院、中国肉类食品综合研究中心及中国食品杂志社《食品科学》杂志、《Food Science and Human Wellness》杂志、《Journal of Future Foods》杂志主办，西华大学食品与生物工程学院、四川旅游学院烹饪与食品科学工程学院、西南民族大学药学与食品学院、四川轻化工大学生物工程学院、成都大学食品与生物工程学院、成都医学院检验医学院、四川省农业科学院农产品加工研究所、中国农业科学院都市农业研究所、四川大学农产品加工研究院、西昌学院农业科学学院、宿州学院生物与食品工程学院、大连民族大学生命科学学院、北京联合大学保健食品功能检测中心共同主办的“第二届大食物观·未来食品科技创新国际研讨会”即将于2025年5月24-25日在中国 四川 成都召开。M6平台官网M6平台官网