黃豆發酵工藝：微生物與風味物質生成的相關性分析
黃豆醬是我國著名傳統發酵調味品之一，主要由米曲霉制成的黃豆曲與一定比例鹽水均勻混合后長期發酵制得，具有醬香醇厚、酯香濃郁、咸甜適中的特點。黃豆醬的發酵過程主要由制曲過程中微生物主導，其中以米曲霉為主，微生物通過代謝產生的多種酶系在一系列生化作用下生成多種揮發性風味物質。米曲霉具有較強產淀粉酶及蛋白酶的能力，在發酵過程中能充分將原料中的淀粉和蛋白質等物質進行分解，利于風味物質的生成，因此廣泛應用于豆瓣、醬油、豆豉等傳統發酵豆制品中。但由于米曲霉單菌制得的黃豆曲中微生物種類較少，導致曲中酶系單一，不利于揮發性風味物質的產生。混菌強化發酵是改善黃豆醬風味品質的有效方法，其可豐富發酵微生物的種類，產生更多酶系分解原料，進一步促進風味物質的形成。紅曲霉具有較強的糖化力和酯化力，而米曲霉相應能力較弱，紅曲霉制曲后混合發酵豐富了體系中微生物和酶系種類，不僅利于原料的分解利用，還能夠加快發酵速率，有助于提升產品的色澤、香氣和口感。
黃豆醬中揮發性風味物質的主成分分析
為了進一步了解紅曲霉強化發酵對黃豆醬揮發性風味物質的影響，對39種主要呈香風味化合物進行PCA，如圖1A所示。PC1和PC2累計貢獻率達到84.6%，可代表大部分風味物質的信息。
PCA的得分圖（A）和載荷圖（B）
黃豆醬A、B、C、D、E分布在4個不同象限，說明5種黃豆醬中風味化合物存在較大差異。結合圖1B可知，異戊醇、正己醇、1-辛烯-3-醇、芳樟醇、2,3-丁二醇、苯乙醇、2-乙基己醇、2-壬醇、苯酚、壬醛、檜烯等與PC1具有較高的正相關性，是紅曲霉單菌制曲發酵黃豆醬A中主要差異化合物；糠醇、3-甲硫基丙醇、2-甲基苯酚、辛醇以及2-辛烯-1-醇與PC1具有較高的負相關性，是混合強化發酵黃豆醬C中的主要差異化合物；而反-2-辛烯醛、1-辛烯-3-酮、2-己酮和麥芽醇、苯甲酸甲酯異戊醛等分別為米曲霉單菌制曲發酵黃豆醬B和混合強化發酵黃豆醬D中的主要差異化合物。
強化發酵黃豆醬E中的差異化合物主要為4-壬酮、2-壬酮。
為了進一步了解黃豆醬發酵過程中微生物與揮發性風味物質之間的關系，通過對優勢微生物和揮發性風味物質數據進行同理化處理和相關性分析，結果如圖2所示。
Aspergillus和Bacillus是米曲霉單菌制曲發酵黃豆醬B中的主要優勢菌屬，其中Bacillus與大多數醇類和酚類物質呈顯著負相關（0.85＜|r|＜0.96），而與辛酸辛酯、γ-硬脂酸內酯具有較強的正相關性（0.56＜r＜0.84），研究證明，在醬類食品的發酵過程中，Bacillus的代謝是影響豆醬發酵后期揮發性酯類含量的重要因素。
而Bacillus在米曲霉單菌制曲發酵黃豆醬B的發酵過程中相對豐度較高，這可能是導致其酯類化合物含量高于其他黃豆醬的原因。
Aspergillus與4-甲基-2-庚酮、2-甲基-3-己酮和反-2-辛烯醛呈顯著或極顯著正相關（0.86＜|r|＜0.97）。Staphylococcus、Leuconostoc和Monascus是混合強化發酵組與米曲霉單菌制曲發酵黃豆醬B的主要差異微生物，其中Staphylococcus與黃豆醬中1-辛烯-3-醇、2,7-二甲基-4,5-辛二醇、鄰苯二甲醚、3-羥基-2-丁酮及1-甲氧基-4-[(Z)-1-丙烯基]苯呈顯著或極顯著正相關（r＞0.90）。
Leuconostoc與4-甲基-2-戊酮呈顯著正相關（r＞0.90），4-甲基-2-戊酮具有相對較低的風味閾值和較為突出的草木味和果香味。Monascus則與1-辛烯-3-醇、(2R,3R)-2,3-丁二醇、芳樟醇、苯乙醇、愈創木酚、3-羥基-2-丁酮、鄰苯二甲醚、2,7-二甲基-4,5-辛二醇、1-甲氧基-4-[(Z)-1-丙烯基]苯等物質呈顯著或極顯著正相關（r＞0.85），其在紅曲霉發酵的米酒中也有相似發現，具有青草味、花香味、玫瑰味、草木香等氣味，這表明Monascus對黃豆醬中花草香氣的形成具有貢獻作用。
由此可以看出，由差異微生物代謝產生的化合物對黃豆醬整體風味具有較大的作用，而這些化合物可能是區別于米曲霉單菌制曲發酵黃豆醬B風味的關鍵風味物質。Millerozyma主要與異戊醇呈顯著正相關（r＝0.92），與2.5節分析結果一致，雖然Millerozyma在米曲霉單菌制曲發酵黃豆醬B發酵后期具有較高的相對豐度，但在發酵過程中產生以異戊醇為主的醇類化合物較少，因此，混合強化發酵的黃豆醬和米曲霉單菌制曲發酵的黃豆醬B在醇類風味上有較大的區別。
Faecalibaculum則主要與1-辛烯-3-醇、(2R,3R)-2,3-丁二醇、芳樟醇、苯乙醇、愈創木酚、鄰苯二甲醚等物質呈顯著負相關（0.85＜|r|＜0.95），說明Bacillus和Faecalibaculum不利于黃豆醬中花草香氣的形成。