航天生抽的特化混菌共酵研究

鞏曉芳 ，張宗舟 ，薛林貴 ，張紅光 ，李 琳 ，趙 燕

（1.蘭州交通大學化學與生物工程學院，甘肅蘭州730070；2.天水師范學院生命科學與化學學院，甘肅天水741001）

生抽為醬油生產(chǎn)中的一種，是天然制曲高鹽稀態(tài)發(fā)酵而成的營養(yǎng)豐富、風味獨特的調(diào)味品。它具有色澤金黃，味道鮮美、豉香濃郁、口感醇厚等特點。目前，大多數(shù)生抽的生產(chǎn)用大曲的同時添加米曲霉[1-2]。米曲霉生長迅速，中性蛋白酶活力較強[3]。但是生抽生產(chǎn)是在高鹽稀態(tài)條件下進行，要求添加的菌種蛋白酶活在高鹽條件下要高，才能提高原料利用率。

航天誘變是利用天空中重離子、強輻射、失重等復雜特殊的條件使遺傳物質(zhì)發(fā)生變異的一種誘變方法[4-5]。根霉ZG-2是一株從航天搭載的大曲中選育出來的高蛋白酶活菌株[6-7]，出發(fā)菌株的中性蛋白酶活870單位，而根霉ZG-2中性蛋白酶活1 227單位。根霉ZG-2生長迅速，菌絲發(fā)達，具有較高的纖維素酶、淀粉酶等酶活。利用米曲霉、根霉ZG-2及黑曲霉ZM-8混合制曲，用復合菌種代替單一菌種[8]，可獲得酶系互補的效果[9]，以彌補單一菌種釀造造成蛋白質(zhì)分解不足的缺陷。

本試驗采用根霉ZG-2、黑曲霉ZM-8和米曲霉混合制曲[10]，黑曲霉ZM-8和米曲霉不同配比的混合制曲，純米曲霉制曲，生抽大曲制曲4種處理，均采用日光浴保溫發(fā)酵進行生抽生產(chǎn)，對3類大曲制得的生抽品質(zhì)進行模糊比較[11-12]，旨在提高原料的利用率和生抽風味。

1 材料和方法

1.1 材料

供試材料為黃豆、麩皮、食鹽、水、生抽大曲。

1.2 菌種

菌種包括米曲霉、根霉ZG-2和黑曲霉ZM-8（后2種均是從航天搭載的大曲中選育獲得），由天水師范學院微生物研究室保存菌株。

1.3 工藝流程

黃豆粉碎＋麩皮＋水（約50%）→潤料→蒸料→冷卻→接菌種→通風制曲→成曲→入缸→混合→日光露曬發(fā)酵→醬醪成熟→壓濾→配兌→滅菌→沉淀澄清→成品。

1.4 試驗設(shè)計

1.4.1 酶活測定試驗 對根霉ZG-2、米曲霉、黑曲霉ZM-8、生抽大曲在固態(tài)曲中的中性蛋白酶以及在13%的高鹽條件下的蛋白酶活性、發(fā)酵30 d的酶活降低率進行測定。

1.4.2 單因素試驗 處理1.根霉ZG-2、黑曲霉ZM-8和米曲霉混合制曲，加量分別為1%；處理2.黑曲霉ZM-8和米曲霉混合制曲，加量分別為1%；處理3.米曲霉制曲，加量為1%。以生抽大曲作為對照。按照完全相同的工藝流程，將不同處理通風制曲，風干，每100 kg加60℃13%的食鹽水300 kg，拌勻，置大缸中，塑料布封口。在日光溫室內(nèi)，室內(nèi)溫度控制在55～60℃（品溫為52℃），保溫發(fā)酵，每隔10 d翻攪一次。醬醪的顏色會隨著發(fā)酵時間的延長而逐漸變?yōu)榧t褐色。發(fā)酵周期60 d。壓榨機壓榨，控制每處理干料100 kg，獲得生抽400 kg。滅菌，質(zhì)檢（參照GB 18186—2000）。

1.4.3 混菌加量試驗采用正交試驗L9（34）（表1）測定氨基酸態(tài)氮的含量，并進行色、香、味、體的模糊評價。

表1 混菌加量的正交試驗因素水平 %

2 結(jié)果與分析

2.1 根霉ZG-2、米曲霉、黑曲霉ZM-8、生抽大曲中性蛋白酶酶活比較

中性蛋白酶是生抽生產(chǎn)中的重要蛋白酶。從表2可以看出，根霉ZG-2、米曲霉、黑曲霉ZM-8、生抽大曲的中性蛋白酶酶活都比較高，這為生抽生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。但是生抽生產(chǎn)是在高鹽條件下進行，各種微生物的蛋白酶耐鹽性不同。生抽大曲是生抽生產(chǎn)的專用大曲，其中性蛋白酶酶活相對較低。到發(fā)酵30 d，生抽大曲酶活殘留率為58.6%；根霉ZG-2酶活殘留率為53.3%，接近生抽大曲；而米曲霉的中性蛋白酶酶活殘留率為40.9%。生抽前30 d主要是蛋白質(zhì)降解，后30 d主要是中間產(chǎn)物的平衡與協(xié)調(diào)。

表2 中性蛋白酶酶活比較

2.2 單因素試驗

從表3可以看出，不同處理的結(jié)果有很大的差異，在生抽主要成分上，處理1加了根霉ZG-2、黑曲霉ZM-8和米曲霉，氨基酸態(tài)氮達到0.97g/100 mL、全氮1.65 g/100 mL、可溶性無鹽固形物16.8g/100mL，分別比CK提高42.65%，17.02%和29.23%；處理2比CK分別提高26.47%，8.51%和6.92%；處理3比CK分別提高8.82%，6.38%和2.31%。說明根霉ZG-2、黑曲霉ZM-8和米曲霉的酶活都較高，使大分子物質(zhì)降解較徹底，使產(chǎn)品的主要成分氨基酸態(tài)氮、全氮、可溶性無鹽固形物顯著提高，賦予產(chǎn)品的鮮味更凸顯、體態(tài)更優(yōu)美、口感更豐厚[4-5]。且氨基酸態(tài)氮轉(zhuǎn)化率（氨基酸態(tài)氮/全氮），處理1是58.79%，處理2是52.21%，處理3是49.33%，CK是48.23%。說明黑曲霉ZM-8與米曲霉的加入，使蛋白質(zhì)分解更完全，氨基酸轉(zhuǎn)化率更高，也可以使其他大分子物質(zhì)有所降解；根霉ZG-2加入后產(chǎn)品質(zhì)量又有較大幅度的提高。這株高蛋白酶活菌株根霉ZG-2除了比出發(fā)菌株產(chǎn)蛋白酶的能力強以外，還具有較高的纖維素酶、糖化酶、淀粉酶等酶活[6]。發(fā)酵所得的產(chǎn)品具有更佳的色、香、味、體。

表3 不同處理的產(chǎn)品質(zhì)量

2.3 混菌加量試驗

正交試驗結(jié)果（表4）表明，試驗設(shè)計的4個因素中，影響產(chǎn)品品質(zhì)的極差值由大到小依次為根霉ZG-2、生抽大曲、米曲霉、黑曲霉ZM-8。說明根霉ZG-2的變化量對生抽品質(zhì)的影響最為顯著，生抽大曲、米曲霉、黑曲霉ZM-8對生抽品質(zhì)的影響效果逐漸減小。組合8的氨基酸態(tài)氮含量最高，即A2B1C2D2，也就是說每100 kg干料中添加根霉ZG-2 1.0 kg、黑曲霉ZM-8 0.5 kg、米曲霉1.0 kg和生抽大曲1.0 kg，產(chǎn)品的氨基酸態(tài)氮含量可達0.98 g/100 mL。

因氨基酸態(tài)氮含量低于0.9 g/100 mL的組合產(chǎn)量偏低，而不予考慮。對在0.9 g/100 mL以上的3個組合（組合3、組合5、組合8）產(chǎn)品的色、香、味、體進行模糊評價，評委會成員由10個技術(shù)人員組成。評分結(jié)果為：N3＝5.426；N5＝5.758；N8＝4.917，組合 5（A2B2C3D3）的得分最高，即：根霉 ZG-2 1.0 kg、黑曲霉 ZM-8 1.0 kg、米曲霉1.5 kg和生抽大曲2.0 kg的添加量生產(chǎn)的生抽質(zhì)量最佳。

表4 混菌加量正交試驗結(jié)果（L9（34）)

3 結(jié)論

經(jīng)航天誘變選育的根霉ZG-2的中性蛋白酶活是1 227單位，且具耐鹽與耐高滲透壓能力，在含鹽量13%的稀醪發(fā)酵30 d，酶活殘留率為53.3%。根霉ZG-2、黑曲霉ZM-8及米曲霉混合制曲，產(chǎn)品在色、香、味、體等方面均達到了高品質(zhì)生抽的要求，并具有高蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化率和氨基酸的生成率。在保證了生抽發(fā)酵所需較龐大的微生物群體和酶系的情況下，使發(fā)酵更充分，原料降解更完全，產(chǎn)品的物質(zhì)更豐富。

根霉ZG-2、黑曲霉ZM-8、米曲霉、生抽大曲的最佳配比為1∶1∶1.5∶2。航天生抽醬香凸顯，鮮味更濃，口感豐厚，體態(tài)更佳。

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