山西老陳醋陳釀過程中功能成分的變化研究

邢曉瑩，劉毅，喬羽，王如福，武曉英*

(1.太原師范學院 生物系，山西 晉中 030619；2.山西農業大學 園藝學院(山西省農科院園藝研究所)，太原 030031；3.山西農業大學 食品科學與工程學院，山西 晉中 030801)

山西老陳醋是中國四大名醋之一，以其獨特的風味和悠久的釀造歷史聞名于世，其釀造技藝于2006年榮獲首批“國家級非物質文化遺產稱號”[1]。山西老陳醋的釀造采用“先液后固”的發酵方式，酒精發酵是液態發酵，醋酸發酵是傳統的、開放式的固態發酵[2]。發酵結束后歷經熏醅、淋醋、陳釀、調配等環節，最終形成的產品通常呈深褐色，香味濃郁、口感醇厚、酸味綿柔，富含多種有機酸、可溶性無鹽固形物及人體所必需的8種氨基酸[3-4]。

陳釀是山西老陳醋釀制過程中不可或缺的一道工序，經過陳釀后的山西老陳醋，無論比重、濃度、黏稠度、可溶性固形物還是不揮發酸、總糖、還原糖、總酯、氨基酸態氮等指標均位居全國食醋前列[5]。目前，加速陳釀的熱點主要集中于固定化酶、超聲波、超高壓等催陳技術的研究[6-9]。本文主要對不同陳釀時間山西老陳醋醋液中的主要功能成分進行了測定和分析，初步探討特征指標川芎嗪、總黃酮及其他常規理化指標在不同陳釀時間的變化規律，旨在獲得最佳的陳釀時間，為山西老陳醋生產工藝的優化提供參考，提升生產企業的綜合經濟效益。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

樣品采集于山西紫林醋業股份有限公司。山西老陳醋陳釀期間樣品的采集時間及其編號見表1。

表1 山西老陳醋陳釀期間樣品的采集時間及其編號Table 1 The collection time and number of Shanxi aged vinegar samples during aging

1.2 試驗中所需的主要試劑、儀器

鹽酸川芎嗪標準品、甲醇(色譜純)、磷酸二氫銨、雙蒸水、氫氧化鈉、三氯甲烷、鹽酸、無水乙醇、亞硝酸鈉、硝酸鋁、蘆丁、硫酸銅、酒石酸鉀鈉、葡萄糖、濃硫酸等。本試驗方法中所用試劑除特殊注明外，均為分析純。

FA224型電子天平 上海舜宇恒平科學儀器有限公司；STARER 3100型酸度計 上海奧豪斯儀器有限公司；LC-210型高效液相色譜儀 上海精密科學儀器有限公司；5424型高速冷凍離心機 德國Eppendorf公司；分光光度計 尤尼柯(上海)儀器有限公司；分液漏斗。

1.3 試驗方法

川芎嗪：按GB/T 19777-2013[10]附錄B方法測定；總黃酮：按GB/T 19777-2013附錄C方法測定；總酸：按GB/T 5009.41-1996方法測定；總酯：按GB/T 19777-2013附錄E方法測定；還原糖：按GB/T 19777-2013附錄D方法測定；氨基酸態氮：按GB 18186-2000[11]方法測定；不揮發酸：按GB 18187-2000[12]方法測定；食鹽：按GB 18187-2000方法測定；可溶性無鹽固形物：按GB 18187-2000方法測定；pH：按GB/T 13662-2018[13]方法測定：將酸度計直接插入10倍稀釋濾液中檢測樣品的pH值，做3次平行試驗，取平均值，即得該樣品的pH值。

2 結果與分析

2.1 GB/T 19777-2013解析

表2 GB/T 19777-2013和GB 19777-2005規定的各項理化指標對比Table 2 Comparison of various physical and chemical indexes specified in GB/T 19777-2013 and GB 19777-2005

2013年，中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局和中國國家標準化管理委員會聯合發布了國標GB/T 19777-2013《地理標志產品 山西老陳醋》，代替了國標GB 19777-2005《原產地域產品 山西老陳醋》[14]，標準的屬性由強制性國家標準改為推薦性國家標準。GB/T 19777-2013增加了特征指標川芎嗪(四甲基吡嗪)、總黃酮，理化指標氨基酸態氮、pH和食鹽的要求及檢測方法。同時，不揮發酸、還原糖及總酯的含量也由原來的1.5，1.4，2.4 g/dL分別提高至2.0，2.0，2.5 g/dL。新標準的出臺對山西老陳醋的生產、陳釀、調配等提出了更高的要求，生產者需要做到規范、嚴格、準確地監測各個生產環節，從而為不同批次食醋品質的穩定性提供保障。

2.2 山西老陳醋陳釀期間特征指標及主要理化指標的動態變化

2.2.1 不同陳釀時間對醋樣中川芎嗪含量的影響

川芎嗪，化學名四均甲基吡嗪(tetramethylpyrazine，ligustrazine，TMP)，是傳統發酵食醋中一種重要的活性物質，對增加冠脈流量，改善微循環和血瘀障礙，擴張外周血管，降低動脈壓及冠脈阻力有明顯效果[15-17]。已有研究表明，食醋釀造過程中川芎嗪先于醋酸發酵后期少量產生，在熏醅、陳釀階段開始明顯積累[18-20]，表明川芎嗪主要通過后期各物質間的物理化學反應生成，而非微生物的直接代謝產物。通過高效液相色譜法測定不同陳釀時間醋樣中的川芎嗪含量，結果見圖1。

圖1 不同陳釀時間醋樣中川芎嗪含量的動態變化Fig.1 Dynamic changes of TMP content in Shanxi aged vinegar during different aging periods

由圖1可知，隨著陳釀時間的延長，醋樣中的川芎嗪含量逐漸增加。陳釀初期，川芎嗪含量呈緩慢上升趨勢，陳釀60 d后其含量大幅提高，至陳釀周期結束后，川芎嗪含量由新醋的10.49 mg/L增加至78.8 mg/L，增幅近7倍。山西老陳醋在陳釀階段，樣品體系中的川芎嗪生成主要有兩種方式：(1)醋樣中游離的氨基酸和還原糖通過美拉德反應合成川芎嗪[21]；(2)Strecker反應不斷降解產生的氨基酮，經縮合反應生成大量的川芎嗪[22]。在二者的綜合作用下導致川芎嗪含量急劇增加，陳釀結束后醋樣的川芎嗪含量為78.80 mg/L，遠高于國標要求的30.00 mg/L。

a.還原糖含量的動態變化

b.氨基酸態氮含量的動態變化

由圖2可知，陳釀45 d和70 d的醋樣中還原糖、氨基酸含量與川芎嗪含量成反比例增長。新醋含量中的還原糖為2.38 g/dL，而陳放365 d后醋樣的還原糖為3.09 g/dL。食醋中的糖類來自原料，淀粉質原料進行糖化變成可發酵性糖。大部分糖被微生物發酵成醇、酸和多種酶類等代謝產物，但總有一部分糖殘留下來進入成品醋中。食醋中含有的糖分同氨基酸態氮一樣，使食醋嘗起來略帶甜味，酸而不烈。

醋樣中的氨基酸態氮含量由新醋中的0.21 g/dL增加至0.52 g/dL，可能是由于陳釀過程中原料中的蛋白質經微生物的緩慢發酵作用分解成氨基酸態氮，使得氨基酸態氮的含量有所上升。山西老陳醋中富含多種氨基酸態氮，各種氨基酸呈味不同，使產品滋味調和，增加色澤和香氣，改善產品物性。氨基酸態氮是兩性物質，對食醋中醋酸的刺激性具有一定的緩沖作用[23]，發酵微生物菌體自溶后產生的風味物質的增效作用，使得產品總酸含量雖高，卻無尖銳的刺激感，酸味柔和。氨基酸態氮的增加，不僅可以增加食醋的鮮味，還可以增強醋液的緩沖能力，利于體系pH值的穩定。陳釀過程中醋樣中的還原糖與游離的氨基酸態氮雖然參與美拉德反應，生成了川芎嗪，但同時醋液中殘存的淀粉、沉淀物等大分子物質繼續緩慢降解為還原糖，再加上水分的大量散失導致醋液濃縮，故陳釀結束時醋樣中的還原糖和氨基酸態氮含量總體呈現波動中緩慢上升的趨勢。

2.2.2 不同陳釀時間對醋樣中總黃酮含量的影響

總黃酮是指黃酮類化合物, 具有很強的抗氧化性和消除自由基的作用, 具有強化血管壁、促進腸胃消化、降低血脂、增強身體抵抗力、抑制細菌等功效，并可防治動脈硬化、血栓的形成[24-25]?？傸S酮作為一項山西老陳醋的特征指標，在一定程度上反映產品品質的高低，可作為山西老陳醋的質量監控指標。不同陳釀時間醋樣中的總黃酮含量變化見圖3。

圖3 不同陳釀時間醋樣中總黃酮含量的動態變化Fig.3 Dynamic changes of total flavonoids content in Shanxi aged vinegar during different aging periods

由圖3可知，隨著陳釀時間的延長，醋樣中總黃酮的含量逐漸增加。新醋經過長達1年的陳釀，醋液在此期間發生了一系列的物態變化，黃酮類化合物得以濃縮、富集和轉化，樣品中總黃酮的含量從新醋的25.40 mg/100 g增長至84.82 mg/100 g，提高了2.3倍。在陳釀初期，黃酮類物質增加緩慢，可能是由于游離態的黃酮醇類物質易與醋中的糖苷結合，形成配糖體；隨著陳釀時間的延長，黃酮醇配糖體不斷地發生水解[26]，從而使黃酮類物質含量明顯增加。

2.2.3 不同陳釀時間對醋樣中總酸及不揮發酸含量的影響

a.總酸含量的動態變化

b.不揮發酸含量的動態變化

由圖4可知，總酸含量隨著陳釀時間的增加而增加，由新醋中的5.28 g/dL增加至8.55 g/dL。陳釀過程中總酸含量上升，可能是氨基酸降解后經氧化或還原生成的產物，也可能是飽和脂肪酸氧化降解形成的[27]。紫林醋業采用的是太陽能玻璃房、陳釀池陳釀的方法?？偹嵩陉愥劤跗谠龇^小，主要有兩個原因：一是溫度，指標測定的時間為冬季1月份前后，新醋(105 d)入池陳釀時間為前一年的10月15日，自陳釀以來受低溫的影響，微生物活動和理化反應的進程均較為緩慢；二是水分蒸發的速度較慢，山西老陳醋的陳釀周期為12個月以上，期間要經歷“夏伏曬、冬撈冰”，新醋經日曬蒸發和冬撈冰后，其濃縮倍數達1倍以上。因太陽能玻璃房的緣故，冬季很少結冰，因此水分蒸發多在炎炎夏日進行。有研究表明[28-29]，低溫下各種反應發生較緩慢，但風味物質的生成種類較豐富，口感醇厚柔和，醋香余味綿長，經歷冬季低溫陳釀階段，有利于成品醋品質的提升。

陳釀結束時，不揮發酸的含量由1.31 g/dL增加至4.32 g/dL，占總酸的50.53%。陳釀過程中，一方面，脂肪酸轉化，醇醛縮合，生成各種有機酸物質；另一方面，部分揮發性酸(主要是乙酸)隨水分的蒸發而揮發，也會增加醋液中不揮發酸的含量和比例。食醋中的乳酸、蘋果酸、琥珀酸、檸檬酸、酒石酸等不揮發酸能調和酸味，山西老陳醋中雖然醋酸含量很高，但無刺激感，酸味柔和，其中不揮發酸的作用非常重要。

2.2.4 不同陳釀時間對醋樣中其他指標的影響

山西老陳醋其他指標的檢測結果見圖5。

a.pH的動態變化

b.總酯含量的動態變化

c.可溶性無鹽固形物含量的動態變化

醋樣的總酸含量在陳釀過程中增加了61.93%，但醋液的pH變動幅度很小，基本維持在3.50～3.63之間，究其原因可能是山西老陳醋中不揮發酸與可溶性無鹽固形物的含量大幅增加，對乙酸具有明顯的緩沖作用，因而造成總酸含量增加，pH較穩定。陳釀過程中總酯含量略有增加，由新醋的3.27 g/dL增加至3.97 g/dL，可能是由于醋液中的有機酸與醇類物質結合生成了酯類物質，增加了成品食醋的風味。食醋中的可溶性無鹽固形物是指除水、食鹽、不溶性物質(如淀粉、纖維素、灰分等)以外其他物質的含量，主要是有機酸類、糖類、氨基酸等物質，是影響食醋風味的重要指標。由圖5可知，可溶性無鹽固形物的含量在陳釀初期(90 d內)增幅較緩慢；陳釀90 d后，呈快速增長趨勢，至陳釀期結束后，其含量由新醋的9.16 g/dL增加至24.98 g/dL，高于鎮江香醋的可溶性固形物含量(8.12～14.54 g/dL)[30]。經過365 d的陳釀，山西老陳醋的風味和口感也有了明顯的改善，刺激感變淡，呈現出柔和、圓潤、綿長和協調的舒適感。

本試驗的數據結果表明，新醋在陳釀105 d后，除總酸和川芎嗪外，其他各項指標均已達到國標要求；而醋樣中的總酸和川芎嗪含量在陳釀210 d后也已達到國標要求。綜上，建議考慮因現代化設施的使用、陳釀條件的改善，適當地縮短陳釀周期。

3 結論

山西老陳醋經過長達12個月的陳釀，使得醋液不斷蒸發，水分不斷減少，同時也發生了一系列的生化反應和物理變化。通過對不同陳釀時間山西老陳醋的功能成分進行測定和分析，結果表明，隨著陳釀時間的延長，山西老陳醋樣品中的川芎嗪、總黃酮兩項特征指標及總酸、總酯、氨基酸態氮、還原糖、不揮發酸、可溶性無鹽固形物常規理化指標的含量均有所增加，陳釀后的食醋口感柔和、色香突出、品質較佳。陳釀是山西陳醋到山西老陳醋所必須經歷的環節，新醋在陳釀105 d后，除總酸和川芎嗪外，其他各項指標均已達到國標要求；而醋樣中的總酸和川芎嗪含量在陳釀210 d后也已達到國標要求。建議適當縮短山西老陳醋12個月的陳釀周期，提高生產企業的綜合經濟效益。