Роль микробиологического разнообразия в формировании аромата и вкуса шу пуэра. Метоксибензолы

Небольшая, но любопытная публикация — www.frontiersin.org/journals/n... (полный текст в формате pdf прикреплён к посту). Учёные факультета пищевых наук и инженерии Куньминского университета науки и технологий, Колледжа сельского и лесного хозяйства Пуэрского университета, а также Научно-исследовательского института специй и напитков Китайской академии тропических сельскохозяйственных наук изучили, как влияют на состав, аромат и вкус шу пуэра различные комбинации грибов, которые вводились во влажную кучу при постферментации.

Для этого юньнаньский крупнолистный шайцин – иными словами, шэн маоча – подвергали влажному скирдованию в 300-килограммовых кучах с добавлением 40% (по массе) воды и, если я правильно понял, 0,1% закваски. Было шесть куч с шестью заквасками:

A. Saccharomyces : Rhizopus = 1:2;
B. Saccharomyces : Aspergillus niger = 1:2;
C. Saccharomyces : Aspergillus oryzae = 1:2;
D. Saccharomyces : Rhizopus : Aspergillus oryzae = 1:1:1;
E. Saccharomyces : Rhizopus : Aspergillus niger = 1:1:1;
F. Saccharomyces : Rhizopus : Aspergillus niger : Aspergillus oryzae = 1:1:1:1.

Saccharomyces – это дрожжи. Rhizopus – род зигомицетов, хорошо растущих на разлагающейся органике; некоторые представители рода – хлебные плесени; Rhizopus oligosporus используется при производстве темпе – весьма специфического продукта из ферментированных соевых бобов; по данным ряда предшествовавших исследований, грибы рода Rhizopus способны обогатить шу пуэр цветочными и фруктовыми оттенками. Aspergillus niger – важный агент пуэрной постферментации; есть мнение, что именно чёрные аспергиллы отвечают за накопление низкомолекулярных углеводов на начальном этапе скирдования (см. vk.com/wall-47905050_24232 ). Aspergillus oryzae известен также как плесень кодзи и используется для ферментации сои и риса при производстве мисо, натто, соевого соуса, сакэ, мирина и т.д.; в последнее время японцы пытаются применить кодзи и в чайной индустрии (см. vk.com/wall-47905050_17456 ).

Скирдование велось с регулярным (трижды в сутки) контролем температуры, влажности и pH; кучи переворачивали в зависимости от этих показателей. На 7-й, 14-й, 21-й, 28-й и 35-й дни из пятнадцати точек на трёх уровнях (10 см от поверхности, 30 см от поверхности и 5 см от земли) каждой кучи отбирались образцы, которые затем смешивались, сушились, измельчались до состояния порошка и хранились при -20°С. Затем из этих образцов извлекали летучие соединения методом твёрдофазной микроэкстракции в парофазном пространстве и исследовали их методом газовой хроматографии с масс-спектрометрией.

Всего было идентифицировано 135 соединений: 34 спирта (54,34%), 17 эфиров (16,68%), 14 кетонов (2,62%), 11 альдегидов (4,88%), 6 фенолов (0,76%), 14 метоксибензолов (12,64%), 4 кислоты (0,84%), 9 алкенов (2,11%), 3 азотистых соединения (3,42%) и 23 прочих (1,69%) – см. рис. 1.

В кучах A, B и C содержание летучих соединений нарастало медленно и плавно, а в кучах D, E и F – значительно увеличивалось к 21-му дню, достигая 6999,26 мкг/кг, 5132,07 мкг/кг и 7264,87 мкг/кг соответственно, а к концу постферментации снижалось. По окончании скирдования содержание летучих соединений увеличилось по сравнению с исходным шэн маоча на 70,26, 52,71, 66,13, 82,17, 86,35 и 106,15% для A, B, C, D, E и F соответственно.

Было обнаружено 27 соединений с OAV>1, среди них 8 спиртов, 1 эфир, 4 кетона, 8 альдегидов, 3 метоксибензола, 2 алкена и 1 кислота. OAV (odour activity value) – значение активности запаха. Это отношение концентрации этого вещества в образце к его пороговой концентрации. OAV показывает, во сколько раз концентрация исследуемого вещества выше того уровня, который может быть обнаружен человеческим обонянием. Считается, что вещества с OAV>1 вносят наиболее заметный вклад в аромат и вкус образца (хотя и вещества с OAV<1 могут играть роль). Замечу, что в работе чаще всего используется термин «flavor», у которого нет полного аналога в русском языке; я буду переводить его как «аромат и вкус» — это громоздко, но подчёркивает, что речь не об аромате-aroma, odour или fragrance и не о вкусе-taste, а о комплексном ощущении. Далее были построены радарные ароматические диаграммы для чая из шести куч – см. рис. 2. Чай при этом никто не заваривал и не дегустировал – выраженность сладкого аромата и вкуса рассчитывалась по содержанию веществ с OAV>1, имеющих сладкий аромат и вкус, и т.д. Согласно этим расчётам, по цветочному и фруктовому аромату и вкусу A, B и C были сопоставимы с исходным шэн маоча. Профиль E был в целом схож, но с более выдающимися характеристиками. Интенсивность цветочного аромата и вкуса в D была аналогичной, но в нём сильнее были затхлые (в хорошем смысле), выдержанные и лекарственные тона. F существенно отличался от прочих пяти: затхлый и выдержанный аромат и вкус в нём был выражен сильнее, а цветочный – слабее.

Затем исследователи сосредоточились на двух группах веществ – на соединениях, отвечающих за цветочные, фруктовые и сладкие оттенки, и на метоксибензолах.

К первой группе были отнесены 17 соединений с OAV>1: линалоол (цветочный, сладкий и фруктовый), 6-метил-5-гептен-2-он, 3,5-октадиен-2-он, лимонен (фруктовый), гераниол, линалоолоксиды I и II, фенилэтиловый спирт, α-ионон (цветочный), β-ионон (цветочный, сладкий), бензолацетальдегид, нонановая кислота, α-терпинеол (сладкий), нонаналь, 2,6-нонадиеналь (фруктовый и цветочный), деканаль, β-мирцен (сладкий и фруктовый). Общее содержание этих соединений, особенно цветочных, достигало максимума на 21-й день. В это время цветочный, сладкий и фруктовый аромат и вкус D увеличился на 144,27%, E – на 101,20% и F – на 199,59% по сравнению с исходным шэн маоча. Но на 35-й день лишь у E цветочный, сладкий и фруктовый аромат и вкус был сильнее, чем в маоча, на 15,36%. Во всех остальных кучах он стал слабее – см. рис. 3.

Три основных компонента цветочного аромата и вкуса в чае – линалоол, линалоолоксид I и гераниол. Их содержание нарастало у D, E и F к 21-му дню, а затем снижалось. Содержание линалоола и гераниола опускалось ниже исходного уровня, а содержание линалоолоксида по окончании скирдования оказывалось выше, чем у шэн маоча – см. рис. 4.

Метоксибензолы представляют собой простые метиловые эфиры полифенолов. Они образуются при микробиологической деградации катехинов и отвечают за характерный для шу пуэра выдержанный и затхлый аромат и вкус. Всего в этом исследовании было идентифицировано 14 метоксибензолов, включая 1,2,3-триметоксибензол, 1,2,4-триметоксибензол, 1,2-диметоксибензол, 1,4-диметоксибензол, 2,3-диметокситолуол, 3,4,5-триметокситолуол, 1,2,3,4-тетраметоксибензол, 1,2-диметокси-4-пропенилбензол, элемицин, азарон и др. (наиболее значимыми были первые три). Содержание метоксибензолов неуклонно росло в процессе скирдования и на 35-й день было пропорционально числу внесённых штаммов грибов – в кучах D и E оно было выше (893,42 и 927,88 мкг/кг), чем в A, B и C (613,60, 531,66 и 644,44 мкг/кг), а в куче F достигало максимума (1466,20 мкг/кг) – см. рис. 6.

Исследователи отмечают, что наилучший баланс между разными гранями аромата и вкуса возникал по окончании постферментации в образце E (Saccharomyces : Rhizopus : Aspergillus niger = 1:1:1).

Что здесь интересно?

Едва ли стоит зацикливаться, например, на дрожжах и пытаться свести к ним всю микробиологию шу пуэра – как видим, роль аспергилл тоже весьма велика. Делать однозначные выводы преждевременно, но можно осторожно предположить, что использование смесей разных видов грибов – более перспективное направление пуэрной биотехнологии, нежели постферментация монокультурой. Разные виды грибов действуют совместно, обогащая чай вкусоароматическими веществами. И когда чайная индустрия сделает наконец давно назревший шаг, который десятки, если не сотни лет назад сделан винной индустрией, молочной индустрией и т.д. – от спонтанной ферментации «дикими» микроорганизмами к контролируемой и предсказуемой ферментации чистыми культурами – это откроет широкие возможности управления ароматом и вкусом.

Headspace solid-phase microextraction coupled with gas chromatography-mass spectrometry (HS-SPME-GC-MS) and odor activity val…pdf

Рис. 1. Слева – химическая природа летучих вкусоароматических соединений шу пуэра в цитируемом исследовании (усреднённо). Справа – их распределение по классам в кучах A, B, C, D, E и F в динамике.

Рис. 2. Радарные ароматические диаграммы куч A, B, C, D, E и F в динамике.

Рис. 3. Содержание цветочных, фруктовых и сладких летучих соединений в кучах A, B, C, D, E и F в динамике. На последней диаграмме цветочные, фруктовые и сладкие вещества суммированы.