酿造酱油发酵过程风味变化规律及工艺优化的研究

论文摘要

目前酱油酿造工艺分为低盐固态与高盐稀态工艺,前者在我国应用较多,发酵温度高,生产周期短,但产品风味不足；日本的高盐稀态工艺较为成熟,我国对其研究甚少；两种工艺酿造酱油的风味迥异,长期以来,国内外学者致力于酱油风味物质的鉴定,而对酿造过程风味的变化未有研究。鉴于上述原因,本文以顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用（HS-SPME-GC/MS）分析方法对低盐固态与高盐稀态酱油发酵过程风味变化进行系统地研究；研究一贯型、发酵型和日式低温型三种高盐稀态工艺发酵过程各指标变化,以指导我国高盐稀态酱油生产；以响应面法优化低盐固态淋浇工艺,改善低盐固态酱油风味,并将优化后工艺进行扩大化生产验证。本研究主要结论如下：1.通过运用HS-SPME-GC/MS建立了酱油风味物质的定性与内标定量分析方法。HS-SPME最佳萃取条件为：75μmCAR/PDMS萃取头,萃取温度50℃,萃取时间40min,NaCl用量为220g/L。通过正交试验设计,确定了影响香气成分萃取因素的主次为萃取温度>萃取时间>含盐量。2.分析低盐固态与高盐稀态酱油主要风味成分在发酵过程中的变化,发现低盐固态与高盐稀态分别在发酵15-20、45-60d化合物种类最多,含量最大,其后醇类、酸类含量显著下降,酯类、杂环类含量上升。高盐稀态与低盐固态酱油,各检测到76、62种化合物,二者含有公共化合物26种。乙醇、乙酸、3-甲基-丁酸、2-甲基丁酸、3-甲基丁醛、苯乙醛是两种酱油共有特征性风味成分；实验中还检测到一些未见报道过的化合物。3.通过高盐稀态酱油酿造过程及结果理化指标跟踪检测、酱油感官评价、挥发性风味成分与游离氨基酸分析,考察发酵温度与盐水浓度对高盐稀态发酵的影响,发现蛋白质和淀粉原料的分解速率及氨态氮、还原糖、红色指数、总氮与发酵温度呈正相关,与盐水浓度负相关。15℃、28℃、41℃组各理化指标分别在发酵50天、40天和30天内达到最高值,采用28℃-41℃发酵有利于缩短高盐稀态发酵周期及提高氨态氮含量和全氮利用率。盐水浓度为18°B6的日式低温型高盐稀态发酵工艺所酿酱油风味化合物含量最高,种类最多,游离氨基酸中鲜味氨基酸含量所占比例最大,风味最好。其次是同发酵温度组21°B6组风味较好,41℃组特征香气物质及含量最少,谷氨酸含量最低,风味最差,28℃组介于两者之间。4.以氨态氮含量为指标,运用Box-Behnken设计及响应面分析对低盐固态淋浇酿造酱油工艺进行优化,得到低盐固态淋浇发酵最佳参数为：发酵温度43.2℃,盐水浓度14.8°Be,淋浇周期2.5d/次,在此条件下的氨态氮含量预测值为1.15g/100mL,实际值与理论值RSD<2%,差异不显著,回归模型与实际情况拟和较好。应用优化工艺酿造的酱油,氨态氮含量提高了20%。5.低盐固态淋浇优化工艺应用于工厂生产,所酿酱油氨态氮和总氮含量比对照组均提高了0.1g/100mL,全氮利用率提高了8%。淋浇发酵工艺的应用增加了酱油中酸类、醇类和呋喃类物质的含量,风味成分种类和含量都高于对照组。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 引言
• 1.1 酱油的历史与现状
• 1.1.1 国内酱油的发展历史与现状
• 1.1.2 国外酱油业的发展历史与现状
• 1.2 酿造酱油工艺分类
• 1.2.1 无盐或低盐固态发酵工艺
• 1.2.2 高盐稀态发酵工艺
• 1.2.3 固稀发酵法酿造工艺
• 1.3 酿造酱油发酵的理论基础
• 1.3.1 酱油生产中应用的微生物
• 1.3.2 酿造酱油过程中生物化学作用
• 1.4 酱油风味物质的研究进展
• 1.4.1 提高酱油风味的研究
• 1.4.2 酱油香气成分的测定方法
• 1.5 研究目的与意义
• 1.6 研究内容
• 第2章 SPME-GC-MS技术应用与酱油挥发性风味成分分析方法的建立
• 2.1 实验材料与仪器
• 2.1.1 实验材料
• 2.1.2 实验仪器
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 萃取头老化方法
• 2.2.2 SPME萃取条件
• 2.2.3 气相色谱-质谱条件
• 2.2.4 SPME萃取参数条件的确定
• 2.2.5 实验方法准确度和精密度的测定
• 2.3 实验结果与讨论
• 2.3.1 SPME萃取效果的单因素实验
• 2.3.2 酱油最佳萃取方法的确定
• 2.3.3 SPME萃取方法精密度和准确度的测定
• 2.4 本章小结
• 第3章 低盐固态与高盐稀态酱油发酵过程风味成分的研究
• 3.1 材料与仪器
• 3.1.1 材料与试剂
• 3.1.2 仪器
• 3.2 实验方法
• 3.2.1 测定方法
• 3.2.2 低盐固态与高盐稀态发酵条件
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 高盐稀态酱油发酵过程风味成分变化
• 3.3.2 低盐固态酱油发酵过程风味成分变化
• 3.3.3 高盐稀态与低盐固态酱油风味的比较
• 3.4 本章小结
• 第4章 高盐稀态发酵工艺条件的研究
• 4.1 材料与仪器
• 4.1.1 材料与试剂
• 4.1.2 溶液配制
• 4.1.3 仪器
• 4.2 实验方法
• 4.2.1 测定方法
• 4.2.2 发酵实验条件设计
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 温度对高盐稀态发酵的影响
• 4.3.2 盐浓度对高盐稀态发酵的影响
• 4.3.3 各工艺酿造酱油理化指标评比
• 4.3.4 各工艺酿造酱油感官分析结果
• 4.3.5 HS-SPME-GC/MS分析结果
• 4.3.6 游离氨基酸分析结果
• 4.4 本章小结
• 第5章 响应面法优化低盐固态酱油淋浇发酵工艺的研究
• 5.1 材料与仪器
• 5.1.1 材料
• 5.1.2 仪器
• 5.2 实验方法
• 5.2.1 测定方法
• 5.2.2 低盐固态酱油酿造操作要点
• 5.2.3 低盐固态淋浇与原池发酵工艺的比较
• 5.2.4 发酵温度的选择
• 5.2.5 盐水浓度的选择
• 5.2.6 淋浇周期的选择
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 淋浇工艺对酱油质量及风味的影响
• 5.3.2 发酵温度对酱油氨态氮含量的影响
• 5.3.3 盐水浓度对酱油氨态氮含量的影响
• 5.3.4 淋浇周期对酱油氨态氮含量的影响
• 5.3.5 响应面法优化低盐固态酱油淋浇工艺
• 5.3.5.1 淋浇工艺条件实验设计
• 5.3.5.2 响应面设计确定显著因素的最优水平
• 5.3.5.3 回归模型的建立和检验
• 5.3.5.4 酱油氨态氮含量的响应面分析与优化
• 5.3.5.5 验证实验
• 5.4 本章小结
• 第6章 工厂中试实验
• 6.1 材料仪器
• 6.1.1 材料
• 6.1.2 仪器
• 6.1.3 酵母菌扩大培养
• 6.2 实验方法
• 6.2.1 测定方法
• 6.2.2 实验条件设计
• 6.3 结果与讨论
• 6.3.1 酱油理化指标变化及实验结果
• 6.3.2 酱油感官鉴评
• 6.3.3 酱油挥发性风味成分分析
• 6.4 本章小结
• 第7章 结论、创新点与展望
• 7.1 结论
• 7.2 创新点
• 7.3 展望
• 参考文献
• 附录 硕士阶段发表的文章
• 致谢