山西老陳醋難揮發性成分及研究進展

孫寶山 孫玲玲 張冰瑩 周雅文 肖陽 徐寶財

DOI：10.3969/j.issn.1000-9973.2024.03.032

引文格式：孫寶山，孫玲玲，張冰瑩，等.山西老陳醋難揮發性成分及研究進展[J].中國調味品，2024，49（3）：193-196，220.

SUN B S， SUN L L， ZHANG B Y， et al.Non-volatile components and research progress of Shanxi aged vinegar[J].China Condiment，2024，49（3）：193-196，220.

摘要：山西老陳醋是中國四大名醋之一，隨著現代科技的發展，人們發現醋中含有多種營養和生物活性成分，包括有機酸、氨基酸、糖類等難揮發性成分，賦予了山西老陳醋酸、鮮、甜等口感，還具有保健功能。文章主要綜述了山西老陳醋難揮發性成分的組成、功能、影響因素和分析方法等研究進展，有助于加深山西老陳醋的科學理解，為后續相關研究提供一定的理論基礎。

關鍵詞：山西老陳醋；難揮發性成分；保健功能；分析；氨基酸

中圖分類號：TS264.22????? 文獻標志碼：A????? 文章編號：1000-9973（2024）03-0193-04

Non-Volatile Components and Research Progress of Shanxi Aged Vinegar

SUN Bao-shan， SUN Ling-ling， ZHANG Bing-ying， ZHOU Ya-wen*， XIAO Yang， XU Bao-cai

（China Food Flavor and Nutrition Health Innovation Center， School of Light Industry Science and

Engineering， Beijing Technology and Business University， Beijing 100048， China）

Abstract： Shanxi aged vinegar is one of four kinds of famous vinegar in China. With the development of modern science and technology， people have found that vinegar contains a variety of nutrients and bio-active components， including organic acids， amino acids， carbohydrates and other non-volatile components， which give Shanxi aged vinegar the taste of sourness， umami and sweetness， and have health care functions. In this paper， the composition， functions， influencing factors and analysis methods of non-volatile components in Shanxi aged vinegar are mainly reviewed， which helps to deepen the scientific understanding of Shanxi aged vinegar and provides a certain theoretical basis for subsequent related research.

Key words： Shanxi aged vinegar; non-volatile components; health care functions; analysis; amino acids

收稿日期：2023-09-20

基金項目：北京市教育委員會科技計劃項目資助（KZ202210011015）；國家重點研發計劃項目（2022YFC3701702）

作者簡介：孫寶山（1997—），男，碩士研究生，研究方向：食品化學。

*通信作者：周雅文（1973—），女，教授，博士，研究方向：膠體與界面化學、食品化學。

我國食醋歷史悠久，春秋時期山西就已經開始釀醋。山西老陳醋是我國北方醋的代表，以酸、綿、甜、香、鮮五大特色聞名于世[1]。醋的香氣源于揮發性成分，對于它們的組成、形成機制和分析方法已有深入研究[2-3]。但對于醋的滋味，即難揮發性成分的關注較少，尤其是山西老陳醋。難揮發性成分在不同因素綜合作用下賦予老陳醋獨特的口感和味覺特征，表現出抗菌、抗氧化、抗癌、減肥、抗高血壓、提高免疫力和營養等作用[4-6]。本文對近年來山西老陳醋難揮發性成分研究的相關文獻進行了梳理總結，為更全面地了解山西老陳醋的風味和化學成分提供了參考。

1? 難揮發性成分的種類及功能研究進展

山西老陳醋中難揮發性成分來源于發酵和陳釀過程，包括微生物代謝物、美拉德反應、蛋白質和糖，主要為有機酸、氨基酸、多肽、糖類等，具體見表1。這些難揮發性成分不僅是醋的呈味物質，而且有一定保健功能。

1.1? 有機酸

由表1可知，山西老陳醋中有機酸種類較多，其中含量較高的難揮發性有機酸是乳酸和檸檬酸。乳酸、酒石酸、蘋果酸、檸檬酸和琥珀酸不僅提供酸味，而且可以緩沖揮發性乙酸的刺激，使醋具有溫和的風味[19]，當其進入三羧酸循環中，最終可被人體代謝并產生能量。有機酸同時具有一定的生物活性，滲透到微生物細胞膜中會導致細菌細胞死亡，表現出很強的抗菌效果[20]。另外，原兒茶酸、對羥基苯甲酸、水楊酸、阿魏酸等酚酸是醋外觀和澀味的體現，具有抗氧化、抗糖尿病、抗微生物、抗腫瘤、減肥、抗高血壓和降膽固醇等功能[21-22]。Gao等[23]發現山西老陳醋的抗氧化能力明顯比福建永春老醋高，這主要是因為山西老陳醋含有較多的難揮發性有機酸。

1.2? 氨基酸和多肽

醋中氨基酸主要來源于發酵微生物和原料中的蛋白質，并且總濃度隨著陳化時間的延長而增加[24-25]。山西老陳醋中總氨基酸含量為中國四大名醋之首[26]，丙氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、精氨酸和甘氨酸是山西老陳醋鮮味的代表，含量超過總氨基酸含量的50%[27]。氨基酸含量和種類對醋的口感和感官質量都有很大影響，如不同種類的氨基酸產生獨特的酸味、甜味、苦味、鮮味[28-30]。除此之外，氨基酸也具有生物活性。這些氨基酸被人體吸收后，表現出與游離氨基酸相似的生物和代謝性質。通過形成免疫球蛋白、載體蛋白和神經遞質等復雜肽，可提高人體免疫力和促進大腦發育的功能[31]，酪氨酸和色氨酸具有很強的抗氧化活性[32]，γ-氨基丁酸可以抑制神經遞質傳遞，具有抗焦慮和鎮靜作用[33]。二肽在山西老陳醋中種類較多，不僅是風味化合物，而且具有生物活性，如脯氨酸-亮氨酸可阻止流感感染[34]。

1.3? 糖類

糖類是山西老陳醋風味的重要組成部分，主要以單糖的形式存在，如果糖、葡萄糖、半乳糖和甘露糖。糖類是微生物的能量來源，也是形成風味的前體物質。糖能提供甜味，同時使醋風味更加柔和，還能提高醋的黏度和色澤[35]。山西老陳醋中不同糖具有不同的生理功能，如糖醇和單糖有利于治療心血管疾病，麥芽三糖和麥芽四糖能抑制人體腸道內有害菌生長，促進人體有益菌繁殖。

1.4? 其他物質

類黑素是棕色大分子化合物，由糖和含氮化合物通過美拉德反應生成，具有一定抗氧化功能[36]。Xia等[25]研究發現隨著類黑素含量增加，自由基清除能力增強。酚類化合物如兒茶素、表兒茶素和蘆丁在醋中的含量相比于酚酸較低，但具有相似的生物活性[37]。生物堿（β-咔啉）具有抗氧化、抗細胞誘變和降血糖作用[38]。維生素和礦物質是人體必需的營養物質，其中維生素B常見于谷物醋中，在提高人體免疫力、促進代謝和維持腸胃健康方面有積極作用[39]。核苷類、核苷酸及其類似物含量越高說明發酵過程中微生物代謝越旺盛，被人體吸收后的功能目前尚存在爭議。

2? 難揮發性成分含量影響因素

滋味物質是發酵食品的靈魂，主要由食品原料提供并在微生物生態系統中產生。難揮發性成分決定了山西老陳醋的滋味特性，并且不同原料、微生物間相互作用的代謝產物、生產方法和陳釀時間會造成其含量的差異。

2.1? 原料

發酵工藝所用原料是滋味的關鍵因素[40]。不同原料含有不同含量的碳水化合物、脂類、蛋白質類物質，因此使微生物代謝產物具有多樣性。例如，青稞中淀粉和蛋白質含量較多，Zhang等[41]研究表明青稞陳釀一年半后的老陳醋乳酸、琥珀酸含量顯著升高。山西老陳醋主要以高粱、麩皮為主要原料，發酵后難揮發性成分種類多，顏色較深，口感醇厚。

2.2? 微生物的相互作用

微生物與其他有機體和胞外環境存在復雜的感應反饋體系，它們之間相互作用對難揮發性成分含量的變化有重要影響。優良乳酸菌L7和L729相互作用時，山西老陳醋中還原糖含量最低，當L7和L729的比例達1∶0.5時，草酸、丙酮酸、蘋果酸、乳酸含量最高。如酒精階段接入8%釀酒酵母Y421、8%莫海威芽孢桿菌B15和2.5%植物乳桿菌L7，在醋酸階段接入20%巴氏醋桿菌A2416、20%芽孢桿菌B15和10%植物乳桿菌L7得到的新淋醋不揮發性酸和氨基氮含量明顯升高。

2.3? 生產方法

山西老陳醋以固態發酵法生產，分為傳統手工釀造和現代機械釀造。傳統手工釀造是利用自然界中的野生菌制曲，發酵速度慢，生產效率低，但是涉及的微生物種類繁多，滋味獨特，成本低[42]?，F代工業制醋采用人工培養菌株進行制曲，機械設備先進，發酵周期短，利用率和成本較高。與傳統工藝相比，高溫、高壓機械工藝的熏蒸方式有利于黃酮類物質的積累，同時降低了單寧含量，減少了山西老陳醋的濁度[43]。實際上，不同的生產方法造成微生物和發酵環境的改變，從而引起發酵效率及難揮發性成分的變化。

2.4? 陳釀時間

山西老陳醋的陳釀采用“夏伏曬、冬撈冰”方法。陳釀后的山西老陳醋無論比重、濃度、黏度、可溶性固形物還是不揮發酸、總糖、還原糖和氨基酸等指標均位居全國食醋前列[44]。邢曉瑩等[45]研究表明在陳釀365 d內，氨基酸、糖類、不揮發酸和總黃酮含量均有所增加，陳釀后的食醋口感柔和、品質較佳。在陳釀1年后，蘆丁含量逐漸減少，可能與蘆丁的苷元容易脫落以及與化合物的聚集沉積有關[17]。在陳釀過程中，水含量的減少可能會促進單體類黃酮的縮聚反應，造成聚合酚類化合物和抗氧化活性增加[46]。

3? 難揮發性物質分析方法研究進展

食醋中呈味物質的研究始于20世紀五六十年代，從測定不揮發酸、總糖、還原糖和游離氨基酸開始，逐步發展為各類難揮發性化合物種類和含量的檢測。另外，為了獲得不同因素下山西老陳醋的代謝信息，利用代謝組學研究其不同代謝途徑下完整或重點關注的代謝物，評估與產品滋味相關的生物和化學物質，實現對醋的各種質量屬性的提升，已經被認為是一種有價值的分析手段。

3.1? 定性定量分析

多種現代儀器可對陳醋進行定性定量分析。如核磁共振波譜方法具有快速、簡單、無創等優點，但靈敏度較低、成本高[47]。李愛平等[48]利用核磁技術從山西老陳醋中鑒定出21種化合物，主要為有機酸、氨基酸和糖類。

為了盡可能多地獲取醋中化合物信息并節約測序成本，高通量、高分辨率的色譜技術應運而生。例如，王爭爭等[49]利用氨基酸自動分析儀測定出17種氨基酸，初步確定甘氨酸、丙氨酸、纈氨酸為山西老陳醋的特征性氨基酸。王韋崗等[15]采用高效液相色譜法結合示差折光檢測器測定出山西老陳醋中5種糖類，其中果糖含量較高。

采用光譜法分析醋中化合物具有速度快、靈敏度高，但穩定性較差的特點。李葉麗等[50]建立了拉曼光譜快速檢測山西老陳醋中總黃酮的方法。熒光光度計法和原子分光光度計法在檢測陳醋中維生素和礦物質方面得到應用。另外，將核磁共振或色譜分析結果結合質譜和紅外光譜等方法，可更加準確地鑒定山西老陳醋中難揮發性成分（見表1）。

3.2? 感官分析

食品感官評價集食品風味化學、生理學、心理學和統計學為一體，可用于指導食醋產品的開發和工藝優化，也是食品風味輪構建的理論基礎[3]。山西老陳醋的滋味輪是以酸味為主，苦味和甜味次之，同時伴有少許鮮味的感官分析體系。電子舌能更靈敏地檢測到人類感官小組無法檢測到的細微變化和差異，評估所有難揮發性成分對整體風味的貢獻情況[51]，指紋圖譜差異分析出不同年份的山西老陳醋。

3.3? 代謝組學分析

代謝組學可以對山西老陳醋發酵過程中的代謝物進行定性和定量分析，同時結合多元統計學對數據進行降維處理，挖掘出海量信息中的潛在規律，極大闡明多因素下造成的代謝差異，更精確地鑒別出組間特征性差異化合物，并探索其對老陳醋品質的相關性和貢獻程度，進而優化產品的質量指標?；诖x組學研究發現吲哚乙酸是山西老陳醋中色氨酸的代謝物，可以作為區別于山東醋的標志性代謝物。Nie等[52]基于核磁共振代謝組學方法發現發酵時間不足1年和超過1年的山西食醋氨基酸含量的差異最明顯，尤其是異亮氨酸。Li等[14]基于代謝組學發現山西老陳醋中Pro-Leu和Phe-Pro兩種二肽含量較高，可以區分其他谷物醋。

4? 總結與展望

文章總結了山西老陳醋難揮發性成分的組成、功能和影響因素，并對其分析方法進行了梳理總結，文章有助于加深人們對山西老陳醋的全面科學理解，并為后續相關研究提供一定理論基礎，為山西老陳醋品質提升提供了新思路。山西老陳醋的保健功能依賴于醋中的難揮發性成分，因此加大山西老陳醋功能研究，闡明物質在體內和體外的作用機理，用多種研究方法來揭示營養物質和生物活性物質在醋中的相互作用，有助于進一步發掘其保健價值。另外，利用代謝組學研究山西老陳醋中代謝物及其潛在規律具有重要意義，尤其是鑒定山西老陳醋成分組成和老化時間對產品組成的影響，實現對山西老陳醋的指紋鑒定，為其質量監測和安全評估提供方案。

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