葛根醋發(fā)酵工藝的研究范文

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《食品工業(yè)雜志》2014年第八期

1材料與方法

1.1菌種活化

1.1.1釀酒高活性干酵母稱取所需量的活性干酵母，在35℃~40℃下，用2%的蔗糖水復(fù)水15min~20min，然后將溫度降至34℃，活化1~2h，有大量氣泡產(chǎn)生時即可使用。

1.1.2醋酸菌配制1%酵母粉，1%葡萄糖的培養(yǎng)基，并分裝于若干在三角瓶中。0.1MPa，121℃高壓蒸汽滅菌20min，冷卻至30℃。無菌條件下每個三角瓶中加入4%食用酒精并接種醋酸菌種，30℃，200r/min條件下?lián)u床振蕩培養(yǎng)48h~72h，得到醋酸菌種子液。

1.2分析檢測方法可溶性固形物含量檢測：折光法；還原糖（以葡萄糖計）含量檢測：快速菲林法；酒精含量檢測：蒸餾法；總酸（以醋酸計）含量檢測：氫氧化鈉滴定法；pH檢測：酸度計法；總黃酮含量測定：紫外分光光度法[5-6]。

1.3釀造工藝

1.3.1工藝流程試驗在傳統(tǒng)工藝的基礎(chǔ)上采用改進的酶法工藝來釀制葛根醋，其工藝流程為：水高溫α-淀粉酶糖化酶干酵母活化↓↓↓↓葛根粉→糊化→液化→糖化→酒精發(fā)酵→醋酸發(fā)酵→過濾→產(chǎn)品↑醋酸菌活化

1.3.2操作要點

1.3.2.1糊化在15L發(fā)酵罐中加入8L水，將發(fā)酵罐升溫至85℃以上，葛根粉與水按1∶4（kg/L）的比例調(diào)和，即加入2kg葛根粉，不斷攪拌1h，直至葛根粉基本溶解，呈漿狀，保證淀粉充分糊化。

1.3.2.2液化向糊化液中加入1.5gCaCl2，pH調(diào)至5.8~7.8之間，將發(fā)酵罐溫度升至95℃，加入高溫α-淀粉酶，適當進行攪拌，恒溫液化，用碘指示劑檢測酶解液是否液化完全，加入碘指示劑無藍色出現(xiàn)，則液化完全。

1.3.2.3糖化確定液化完全后，將發(fā)酵罐溫度降至55℃~65℃之間，調(diào)節(jié)溶液pH至4.0~4.5，加入糖化酶，進行糖化。糖化完成后，檢測固形物含量及糖度（還原糖）。

1.3.2.4酒精發(fā)酵適當稀釋葛根糖化液，調(diào)整葛根糖化液糖度（總糖）為12%~16%，加入活化好的釀酒高活性干酵母進行發(fā)酵。每隔12h檢測發(fā)酵液的糖度、酒度。將發(fā)酵完全的葛根酒醪靜置沉降數(shù)天，取上層較清的葛根酒液備用。

1.3.2.5醋酸發(fā)酵采用液態(tài)半連續(xù)發(fā)酵，發(fā)酵罐空罐滅菌后，加入按工藝要求配制的發(fā)酵醪液，0.1MPa滅菌20min，待溫度下降至65℃時，向罐中加入葛根酒，待溫度下降至30℃，開啟自動控溫，并開始通氣。當罐內(nèi)溫度穩(wěn)定在30℃左右，接入10%活化好的醋酸菌種子液，測定發(fā)酵液的酒度和酸度；根據(jù)總濃度理論（將酒度和酸度去掉單位作純數(shù)值的求和得到一個數(shù)值，該值就稱為該發(fā)酵液的總濃度），在發(fā)酵周期的末期，當理論酒精度達到卸料點0.5%時，放出部分醋酸發(fā)酵液。同時，向罐中補充相同體積的葛根酒，下一周期隨即開始。每隔4h檢測發(fā)酵液的酸度、酒度[7]。

1.4最優(yōu)工藝條件的確定對原料的液化工藝，進行一段法液化與兩段法液化的比較；對影響糖化工藝的因素進行正交試驗，以最終還原糖量為指標，確定適宜的工藝技術(shù)參數(shù)；對影響酒精發(fā)酵和醋酸發(fā)酵的因素進行單因素試驗，以最終酒精度和總酸量為指標，確定最優(yōu)工藝條件。

2試驗結(jié)果與討論

2.1液化工藝由于后期的醋酸發(fā)酵階段會出現(xiàn)大量泡沫，導(dǎo)致溢罐現(xiàn)象出現(xiàn)，嚴重影響了正常發(fā)酵，降低了原料利用率。出現(xiàn)大量泡沫，導(dǎo)致溢罐現(xiàn)象的主要原因有可能是前期的液化效果較差，糊精量殘留過多，因此，在此對液化工藝進行了改進，采用兩段液化法，并將原本的一段液化法與改進的兩段液化法進行了比較[8]。

2.1.1一段法液化

2.1.2兩段法液化由表1可以看出，采用一段液化法，醋酸發(fā)酵階段幾乎每批都會產(chǎn)生大量泡沫，甚至導(dǎo)致溢罐，而采用兩段液化法，基本不會出現(xiàn)溢罐現(xiàn)象，并且最后的成品都較易過濾，濾液澄清。兩段液化法的第一段液化斷裂淀粉分子，變?yōu)楹?，淀粉在高溫下完全分散，后面再?jīng)過二次液化，就可以將淀粉液化得比較徹底，酒精發(fā)酵和醋酸發(fā)酵比較順利，最后的過濾也較易進行。然而，一段液化法卻沒能讓淀粉完全分散，淀粉微粒的中心部分未被液化，所以液化效果差。酒精發(fā)酵屬于厭氧發(fā)酵，不用通氣，CO2的排出相對較少，所以酒精發(fā)酵相對正常，但醋酸發(fā)酵是在大量通風條件下進行的，過多的糊精使發(fā)酵液黏度增加，空氣在發(fā)酵液中停留時間增加，氣泡小且多，容易造成溢罐。

2.2糖化工藝糖化是葛根醋生產(chǎn)中的重要工序，糖化是否徹底決定著酒精發(fā)酵是否成功。在所用糖化酶最適的pH條件下，以糖化酶用量、糖化溫度和糖化時間為主要考察因素，對糖化工藝條件進行試驗，以糖度（還原糖）為評價指標，對糖化工藝條件進行優(yōu)化，各因素水平取值見表2，正交試驗結(jié)果見表3。根據(jù)表3，采用直觀分析法比較3個因素的極差R值大小可知，各因素對試驗指標影響的主次順序是B＞C＞A，即糖化溫度影響最大，其次是糖化時間，而糖化酶用量影響最小。由各因素均值的大小可知，因素優(yōu)水平組合為A3B2C2，即糖化工藝的最優(yōu)條件為：糖化酶用量4mL、糖化溫度60℃、糖化時間2h。

2.3酒精發(fā)酵加入檸檬酸調(diào)整糖化液pH至4.0左右，溫度30℃，以酵母接種量和糖度（總糖）為考察因素，以酒精度為評價指標，對酒精發(fā)酵工藝條件進行優(yōu)化，試驗結(jié)果見表4。由結(jié)果分析可知，酵母接種量為0.3%、糖度（總糖）16%時效果最好。

2.4醋酸發(fā)酵由圖1可知，發(fā)酵啟動階段48h后出現(xiàn)明顯產(chǎn)酸，發(fā)酵進行72h后趨于穩(wěn)定，開始第1次分割補料。分割量不宜過大，以確保留有一定的菌體量，為了讓產(chǎn)酸速率最大化，確定35%為合適的分割量，分割時酸度穩(wěn)定在7.0g/100mL附近，周期不超過24h，平均產(chǎn)酸速率為1.1g/（L•h）；醋酸產(chǎn)率可達90%以上，但是由于罐內(nèi)發(fā)酵液的酸度一直保持在較高水平，較大的通氣量會將一部分易揮發(fā)酸隨尾氣帶出，而15L的小型發(fā)酵罐沒有尾氣回收裝置，因此醇酸轉(zhuǎn)化率僅為80%左右，導(dǎo)致原料利用率較低；但是在工業(yè)生產(chǎn)中此問題能得到有效解決，醇酸轉(zhuǎn)化率將大幅提高[7]。

2.5后處理

2.5.1加鹽醋酸發(fā)酵結(jié)束后，葛根醋酸度可達7.0g/100mL，此時加入1%~2%的食鹽，抑制醋酸菌等不耐鹽菌的生長，同時避免醋酸繼續(xù)氧化分解生成二氧化碳和水，可以起到增加產(chǎn)品的風味作用。

2.5.2過濾常用的分離設(shè)備有離心機和過濾機等，為了比較這2種不同過濾工序?qū)Τ善反赘泄傩Ч挠绊?，先將葛根醋靜置，用4層紗布進行粗濾，再經(jīng)平均孔徑為2μm~5μm砂芯漏斗抽濾，過濾后的葛根醋澄清度提高，色度下降明顯，可溶性固形物、總酸、有機酸變化很小，不影響主要風味物質(zhì)，感官品質(zhì)明顯提高；經(jīng)離心機8000r/min離心20min效果雖然好于前者，但是成本較高，不利于工業(yè)放大生產(chǎn)[9]。

3產(chǎn)品質(zhì)量指標

3.1感官指標色澤呈淺黃褐色，澄清透明、有光澤、均勻一致、無懸浮物及沉淀物；具有釀造食醋香味及葛根特有的清香味，酸味柔和純正，濃郁醇厚，無異味。

3.2理化指標總酸（以醋酸計）≥7.0g/100mL；酒精體積分數(shù)≤0.5%；還原糖（以葡萄糖計）≥1.2g/100mL；砷（以As計）≤0.5mg/L；鉛（以Pb計）≤1.0mg/L。

3.3微生物指標細菌總數(shù)≤100個/mL；大腸桿菌≤3個/100mL；致病菌不得檢出。

3.4黃酮含量葛根醋液中總黃酮含量達19.5mg/100mL。

4結(jié)論與討論

以野生葛根粉為原料，采用液態(tài)發(fā)酵法釀造葛根醋，原料用量葛根粉與水的比例為1∶4（kg/L），糊化1h，加入CaCl2，在95℃條件下，加入2mL高溫α-淀粉酶液化1h，再加1mL，液化30min；糖化的最佳工藝為：糖化酶用量4mL、糖化溫度60℃、糖化時間2h；酒精發(fā)酵的最佳工藝條件為：酵母接種量為0.3%、糖度（總糖）為16%，30℃發(fā)酵4d；醋酸發(fā)酵的最佳工藝條件為：半連續(xù)發(fā)酵，溫度為30℃，接種量為10%，分割量為35%，發(fā)酵6d，所得葛根醋酸度可達7.0g/100mL。

此工藝所釀造的葛根醋綜合了葛根和食醋的功能，市場前景廣闊良好，但由于工藝采用的是純種液態(tài)發(fā)酵，故而在風味上有所欠缺，考慮采用多菌種混合發(fā)酵，添加蛋白、蜂蜜、檸檬酸及果膠分解酶、陳釀等措施改善產(chǎn)品品質(zhì)，做成葛根保健醋飲料，開拓了野生葛根資源綜合開發(fā)利用的新途徑。

作者：李歷郭會明洪厚勝單位：南京工業(yè)大學(xué)理學(xué)院南京工業(yè)大學(xué)生物與制藥工程學(xué)院南京匯科生物工程設(shè)備有限公司