山西老陈醋一直以浓郁而独特的风味受到广大消费者的喜爱。这些独特的风味来源除去原料的差异外，更多的取决于其独特的酿造工艺[1-2]。酿造过程中，微生物发酵过程奠定了酸味的基础之后，再使醋醅经历高温熏醅过程改善风味。熏醅后山西老陈醋的风味更加柔和，酸香可口[3]。山西老陈醋的传统工艺中高粱熟化后与大曲、麸皮和谷糠逐步混合完成发酵，之后这些发酵过的醋醅直接装入陶缸中用炭火加热，连续熏醅5 d，每天翻缸一次，经过熏醅的醋醅由米黄色变为黑褐色[4]。熏醅加热的过程伴随了多种能够产生风味物质的反应过程，如酯化反应[5]、美拉德反应[6]等。
熏醅是山西老陈醋生产工艺中重要的一环，各种关于山西老陈醋熏醅工艺的研究也在不断深入，阐明了许多熏醅过程中的物质变化过程，包括不同生产厂家熏醅的异同及特点等[5，7-8]。熏醅是醋醅以湿润的固体形态在陶缸中完成，这种工艺势必造成热传导不均等问题，靠近缸壁的醋醅呈现出含水量大幅降低的现象，甚至局部出现焦糊的状态，变色最严重的醋醅也基本分布在靠近缸壁处。因此，同一个陶缸中不同部位的醋醅会有不同的含水量，而这些含水量的差异势必会对山西老陈醋的风味产生不同的影响，但熏醅过程中醋醅含水量变化引起的物质变化仍鲜见研究。
本研究将模拟山西老陈醋传统熏醅过程中醋醅含水量的变化，通过将醋醅含水量调整为60%、50%和40%进行熏醅，分析不同含水量条件下淀粉、蛋白质、还原糖、总酸、总酯、氨基酸态氮以及总黄酮等成分变化规律，旨在为进一步提升山西老陈醋熏醅工艺的精准控制及产品质量提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
实验所用白醅（含水量65%）取自东湖山西老陈醋传统工艺生产车间，在低温（40 ℃）条件下将醋醅的含水量调整为60%、50%和40%，在实验室进行炭火熏醅（96 ℃）5 d并取样测定。
氢氧化钠、亚铁氰化钾、硫酸、三氯乙酸（trichloroacetic acid，TCA）、乙二胺四乙酸二钠、亚硝酸钠、硝酸铝、硫酸铜（均为分析纯）：南京化学试剂股份有限公司；酒石酸钾钠、硫代巴比妥酸（thiobarbituric acid，TBA）（均为分析纯）：国药集团化学试剂有限公司。
1.2 仪器与设备
754PC紫外可见分光光度计：上海光谱仪器有限公司；K9840自动凯氏定氮仪：山东海能科学仪器有限公司；TGL-20M台式高速冷冻离心机：长沙湘仪离心机仪器有限公司。
1.3 方法
1.3.1 理化指标的测定
总酸、不挥发酸按国标GB 18187—2000《酿造食醋》进行测定[9]；总黄酮、还原糖、总酯分别按国标GB/T 19777—2013《地理标志产品山西老陈醋》附录C、D、E进行测定[10]；淀粉按照GB/T 5514—2008《粮油检验粮食、油料中淀粉含量测定》进行测定[11]；蛋白质按照GB 5009.5—2010《食品中蛋白质的测定》中的自动凯氏定氮仪法进行测定[12]；氨基酸态氮按照GB 18186—2000《酿造酱油》进行测定[13]。
1.3.2 丙二醛的测定
按国标GB 5009.181—2016《食品中丙二醛的测定》中的分光光度法[14]稍加改动进行测定。先将样品冻干粉碎，取2 g醋醅冻干研磨均匀后，加入20 mL三氯乙酸（TCA）溶液，充分涡旋，4 ℃、10 000×g离心20 min，取5 mL上清液，置于25 mL具塞比色管内，另取5 mL三氯乙酸混合液作为样品空白，分别加入5 mL硫代巴比妥酸（TBA）水溶液，加塞，混匀，置于90 ℃的水浴中加热30 min，冷却至室温后，在波长532 nm条件下读取吸光度值。
2 结果与分析
2.1 含水量对熏醅中理化成分的影响分析
由表1可知，不同含水量醋醅熏醅中对于蛋白质含量的影响最小，与白醅相比，3种含水量的醋醅中的蛋白质在熏醅后均略有降低，其中50%和40%含水量的醋醅变化相似且降幅大于60%含水量的醋醅。同时不同含水量醋醅熏醅中对总酸的影响也较小，3种含水量的醋醅中总酸均呈现出先升高后降低的趋势，熏醅结束后3种醋醅中总酸含量均略高于白醅。不挥发酸在3种醋醅熏醅后呈现出较大的差异，含水量60%的醋醅中不挥发酸含量在熏醅第1天便开始降低之后虽有所升高，但熏醅结束时其含量进一步降低，由1.20%降低至1.00%；与此同时，在含水量50%和40%的醋醅中不挥发酸的含量均呈现出上升趋势，含水量50%的醋醅中熏醅第1天其含量就由白醅的1.20%升高至1.43%，其后略有降低，熏醅结束时含量为1.38%；含水量40%的醋醅中不挥发酸的含量与含水量50%和60%的醋醅相比变化比较慢，熏醅第1天其含量与白醅中的含量几乎没有差异，之后才开始升高，熏醅结束时其含量达到1.43%。
表1 不同含水量醋醅熏醅中理化指标分析
Table 1 Analysis of physicochemical indexes of Cupei with different moisture%
注：蛋白质、淀粉含量为干质量比。
游离氨基酸与还原糖是熏醅过程中美拉德反应的重要物质基础[15]。由表1可知，含水量60%的醋醅中氨基酸态氮受熏醅的影响较小，熏醅第1天时其含量几乎没有变化，随着时间的延长其含量小幅降低后又随之升高，熏醅结束时其最终含量只比白醅降低了0.05%。氨基酸态氮在含水量40%的醋醅中含量降幅最大，熏醅第1天其含量就由白醅的0.49%降低至0.13%，之后也一直低于其他两种醋醅相同熏醅时间的含量。含水量50%的醋醅中氨基酸态氮含量变化介于其他2种醋醅之间，熏醅至第3天时其含量降幅与含水量60%的醋醅相似，之后其含量大幅降低，熏醅结束时含量与其在含水量40%的醋醅中接近。3种醋醅中还原糖与白醅相比其含量均显著降低（P＜0.05），含水量60%的醋醅在相同熏醅时间的降低幅度最小；含水量50%的醋醅降幅最快，熏醅第1天其含量就已经低于含水量60%的醋醅熏醅结束时的含量；含水量40%的醋醅熏醅第1天还原糖含量降幅介于其他2种醋醅之间，之后其含量降幅快速降低直到熏醅结束。以此推测，醋醅熏醅过程中美拉德反应的速度不仅仅取决于熏醅的温度，醋醅含水量也起到重要的调节作用，从而影响到醋醅的最终风味。
醋醅中的酯类物质主要在发酵阶段由各类微生物产生，是山西老陈醋重要的风味来源，熏醅过程会使部分酯类分解并生成部分分子量较大的酯类物质[6，16-17]。由表1可知，熏醅第1天总酯的含量在3种醋醅中均出现不同幅度的升高，其含量在含水量60%和50%的醋醅中呈现一直升高趋势，与白醅相比含水量60%的醋醅熏醅第1天含量升高幅度最大，之后增速有所降低，熏醅结束时其总酯含量略低于在含水量50%的醋醅中的含量。熏醅第1天总酯的含量在含水量50%的醋醅中升高幅度最小，但随着熏醅时间的延长，其含量升高幅度变大，在熏醅结束时含水量50%的醋醅中总酯的含量最高。在含水量40%的醋醅中总酯含量仅在熏醅第1天升高，之后随着熏醅的进行其含量不断降低，在熏醅第3天时其含量已经低于白醅中总酯的含量。因此，熏醅过程中酯类在醋醅中的变化和醋醅的含水量有密切关系。
由表1可知，熏醅后，淀粉含量在3种醋醅中均有不同程度的降低。在含水量60%的醋醅中降低幅度最小，熏醅第1天时淀粉含量没有变化，熏醅结束时其含量也仅由白醅的10%降低至9.36%。含水量50%的醋醅中淀粉含量降低幅度显著大于含水量60%的醋醅，熏醅第1天其含量便降至7.49%，之后降幅减慢，熏醅第3天降至5.00%后直到熏醅结束含量几乎不再变化。含水量40%的醋醅中淀粉含量降低幅度最大，熏醅第1天其含量便已经低于另外2种醋醅熏醅结束时的淀粉含量，并且随着熏醅时间的进一步延长，其淀粉含量仍在不断降低，熏醅结束时含水量40%的醋醅中淀粉含量仅剩2.49%。酸性环境下加热会使淀粉水解[18]，因此在不同含水量的醋醅中淀粉含量均出现不同程度的降低，同时醋醅含水量的降低明显加速了淀粉的水解过程。
结果表明，醋醅含水量的变化对氨基酸态氮、还原糖、总酯和淀粉的影响较大，其中总酯在60%和50%含水量的熏醅中含量较高。氨基酸态氮、总酯和淀粉都为高温熏醅过程中的美拉德反应提供底物，水量40%的醋醅中氨基酸态氮和淀粉的含量降低速度最快，含水量50%的醋醅中还原糖的含量降低速度最快。
2.2 含水量对熏醅中总黄酮含量的影响分析
黄酮类物质是山西老陈醋标准[10]中要求的功能成分之一，具有多种保健功能。由图1可知，熏醅过程中总黄酮含量在含水量60%的醋醅中不断升高。熏醅第1天与白醅相比总黄酮在含水量50%的醋醅中含量小幅降低，随着熏醅时间的延长总黄酮含量重新开始升高，且升高幅度大于含水量60%的醋醅，熏醅结束时其总黄酮含量在3种醋醅中含量最高，达到12.10 mg/100 g，远高于含水量60%的醋醅熏醅结束时的总黄酮含量9.93 mg/100 g。在含水量40%的醋醅中总黄酮含量与白醅相比有小幅降低，在熏醅第3天时其含量最低，熏醅结束时总黄酮含量略有升高。已有的对山西老陈醋熏醅过程中总黄酮的变化研究均观察到升高的现象[16]，但这些实验均未涉及到醋醅含水量在熏醅过程中对总黄酮含量变化的影响，而本实验中随着醋醅含水量降低至40%时观察到总黄酮含量降低的现象，由此推测在山西老陈醋传统熏醅过程中靠近缸壁中部的醋醅因含水量局部降低其总黄酮含量是降低的；同时含水量50%的醋醅总黄酮含量升高最多，可推测缸上部的醋醅总黄酮含量升高最快。因此，含水量60%和50%的醋醅都有利于总黄酮保留，其中含水量50%的醋醅保留的总黄酮最多。
图1 不同含水量醋醅中总黄酮含量分析
Fig.1 Analysis of total flavonoids contents in Cupei with different moisture
2.3 含水量对熏醅中丙二醛含量的影响分析
山西老陈醋的原料比较复杂，其中的高粱以及大曲中的豌豆等多种原料都含有一定量的脂肪，这些脂肪在熏醅加热过程中会发生脂肪氧化反应，生成一定量的醛、酮等化合物[19]，这些物质自身的气味阈值较低，在很低的浓度下就可以对山西老陈醋的风味产生影响；另外这些醛、酮类化合物也会进入美拉德反应等其他反应进一步缩合成大分子物质。在脂肪氧化的过程中会产生丙二醛，可将其作为判断脂肪氧化程度的指标[20]。
由图2可知，熏醅加热过程中，醋醅含水量的变化对丙二醛的生成量影响很大。含水量60%的醋醅在熏醅第1天丙二醛含量仅由白醅中的0.07 mg/kg升高至0.09 mg/kg，第3天丙二醛含量最高达到0.57 mg/kg，之后其含量有所降低。在含水量50%的醋醅中丙二醛的变化规律与其在含水量60%的醋醅中相似，也是在熏醅第3天丙二醛含量达到最高，但因为其含水量的降低丙二醛的含量在熏醅过程中整体高于含水量60%的醋醅，并且丙二醛在熏醅第1天就由白醅中的0.07 mg/kg增加至0.39 mg/kg。在含水量40%的醋醅中丙二醛含量呈现不断增加的趋势，并且在熏醅的相同时间内与其他2种醋醅相比生成的丙二醛含量最高，熏醅结束时丙二醛含量已达到1.14 mg/kg。可知随着醋醅含水量的降低丙二醛的含量会快速的增加，脂肪氧化反应的速度变快。因此，当醋醅含水量降低至40%时，最有利于脂肪分解转化为风味物质前体。
图2 不同含水量醋醅中丙二醛含量分析
Fig.2 Analysis of malondialdehyde contents in Cupei with different moisture
3 结论
山西老陈醋的熏醅过程中总酸和蛋白质受含水量变化的影响较小。熏醅过程中醋醅含水量的变化对于山西老陈醋常规理化指标不挥发酸、氨基酸态氮、还原糖、总酯、淀粉均有较大的影响，主要表现在不挥发酸在含水量较高（60%）的醋醅中含量降低，在其他2种醋醅中升高；游离氨基酸和还原糖是美拉德反应的重要底物，因此在高温条件下氨基酸态氮和还原糖含量均出现降低，二者在不同含水量醋醅条件下的变化可知适度降低含水量可以促进美拉德反应进程。醋醅含水量对酯类在高温下的合成分解主要体现在醋醅含水量降低到40%时酯类分解加快总酯含量降低，在其他2种醋醅中总酯含量升高可知部分酯类虽被分解但仍有新的酯类合成。在熏醅过程中淀粉含量降低速度与醋醅含水量表现为含水量越低淀粉水解速度越快。总黄酮含量变化也与醋醅含水量有密切关系，山西老陈醋中的总黄酮几乎全部源自酿造原料，原料状态的变化会影响黄酮类物质释放，50%含水量的醋醅在熏醅过程中更利于黄酮类物质释放，而40%含水量的醋醅在熏醅过程中效果与之相反。醋醅中含有少量脂肪，这些脂肪在高温下氧化分解产生的小分子化合物会对风味产生影响，丙二醛作为脂肪氧化分解的重要产物侧面反映出含水量的降低会加快脂肪氧化分解速度。这些物质在不同含水量醋醅中的变化表明熏醅过程中陶缸不同位置的醋醅对风味和功能成分的贡献不同，低含水量更有利于美拉德反应的进行，高含水量更有利于酯类成分的保留。综上所述，醋醅含水量50%时熏醅各项指标最为均衡。
[1]GIUDICI P,CORRADINI G,BONCIANI T,et al.The flavor and taste of cereal Chinese vinegars[J].Acetic Acid Bacteria,2017,6(1):6370.
[2]LIANG J,XIE J,HOU L,et al.Aroma constituents in Shanxi aged vinegar before and after aging[J].J Agr Food Chem,2016:7597-7605.
[3]郑宇，赵翠梅，吴亚楠，等.山西老陈醋风味物质组成特征及风味轮分析[J].食品科学技术学报，2019，37（4）：24-34.
[4]CHEN T,GUI Q,SHI J J,et al.Analysis of variation of main components during aging process of Shanxi aged vinegar[J].Acetic Acid Bacteria,2013,2(1s):6.
[5]许女，张天震，樊玮鑫，等.山西老陈醋酿造过程中香气成分的动态变化[J].中国食品学报，2018，18（11）：204-216.
[6]郭李云，倪文杰，杨小兰.熏醅对山西老陈醋抗氧化活性的影响[J].中国酿造，2015，34（2）：34-37.
[7]李弘文，王旭苹，杨小兰.不同熏醅工艺对山西老陈醋香气成分的影响[J].食品科学，2015，36（20）：90-94.
[8]王旭苹.山西老陈醋熏醅过程中香气成分动态变化的研究[D].太原：山西大学，2014.
[9]国家质量监督检验检疫总局，国家标准化管理委员会.GB 18187—2000酿造食醋[S].北京：中国标准出版社，2000.
[10]国家质量监督检验检疫总局，国家标准化管理委员会.GB/T 19777—2013 地理标志产品山西老陈醋[S].北京：中国标准出版社，2013.
[11]国家质量监督检验检疫总局，国家标准化管理委员会.GB/T 5514—2008《粮油检验粮食、油料中淀粉含量测定》[S].北京：中国标准出版社，2008.
[12]国家质量监督检验检疫总局，国家标准化管理委员会.GB 5009.5—2010食品中蛋白质的测定[S].北京：中国标准出版社，2010.
[13]国家质量监督检验检疫总局，国家标准化管理委员会.GB 18186—2000酿造酱油[S].北京：中国标准出版社，2000.
[14]国家质量监督检验检疫总局，国家标准化管理委员会.GB 5009.181—2016 食品中丙二醛的测定[S].北京：中国标准出版社，2016.
[15]ZHANG L L,YAN K,XIAO Y,et al.Kinetics of 5-hydroxymethylfurfural formation in the sugar-amino acid model of Maillard reaction[J].J Sci Food Agr,2019,99(5):2340-2347.
[16]陈涛，桂青，郭俊陆，等.传统工艺山西老陈醋发酵及熏蒸过程中风味与功能成分的变化分析[J].中国酿造，2017，36（2）：15-20.
[17]李江涌，王如福，焦玉双.山西老陈醋熏醅前后香气成分的变化分析[J].中国酿造，2016，35（9）：47-50.
[18]孙秀萍，于九皋，刘延奇.不同淀粉的酸解历程及性质研究[J].精细化工，2004（3）：202-205.
[19]何志平，庞林江.油脂氧化检测方法研究进展[J].安徽农业科学，2010，38（21）：11460-11462.
[20]闵维，李巨秀，胡新中，等.应用ASLT 法预测燕麦片货架期[J].食品科学，2014，35（22）：356-360.