酒糟固態(tài)發(fā)酵成醋的工藝研究

耿麗晶，張 巖，周 圍

(遼寧醫(yī)學(xué)院食品科學(xué)與工程學(xué)院，遼寧錦州121001)

釀造食醋是以含酒精質(zhì)的糧食等作物為原料經(jīng)醋酸菌發(fā)酵而成的一種古老的調(diào)味佳品。它含有多種有機酸和豐富的氨基酸、維生素和礦物質(zhì)等，具有多種保健和治療疾病的作用，如具有恢復(fù)疲勞、預(yù)防動脈硬化和增進食欲、幫助消化吸收的功能，以及防腐殺菌作用［1-2］。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，制造醋的工藝千變?nèi)f化，其中醋酸固態(tài)發(fā)酵能夠促使食醋產(chǎn)生時產(chǎn)生大量的風(fēng)味物質(zhì)，保證了食醋的口感［3］。國內(nèi)生產(chǎn)食醋所用的原料80%為糧食，在歐洲67%用酒精，7%用葡萄酒，3%用其他原料。目前國內(nèi)在酒精制醋方面相關(guān)研究比較少，酒精制醋的關(guān)鍵問題是營養(yǎng)源的選擇問題［4］。白酒糟是固態(tài)白酒生產(chǎn)中的副產(chǎn)品，含有比較豐富的粗蛋白和粗脂肪，其蛋白質(zhì)中氨基酸的組成比較平衡，基本上是全價的，此外還含有大量的酸、酯、醇、羰基化合物等風(fēng)味物質(zhì)。目前對其作為飼料應(yīng)用的研究較多，其次是生產(chǎn)燃料乙醇，都不能更好的對其進行利用。丟掉又是一種極大的浪費，而且容易污染環(huán)境［2］。日常生活中的糧食醋口味比較單一，蒸餾白酒后的酒糟就是一筆可觀的資源。為充分利用資源，變廢為寶，利用酒糟生產(chǎn)食醋，是解決白酒廠綜合利用的一條途徑，具有一定的意義［5］。

本文采用酸堿滴定法定期對發(fā)酵0～170h 酒糟的醋酸含量進行測定，研究了發(fā)酵過程中配料比、溫度和酒精含量對醋酸產(chǎn)量的影響，并對發(fā)酵后的酒糟醋成品進行了氨基態(tài)氮含量、醋酸含量、還原糖含量、微生物的測定，旨在為酒糟醋發(fā)酵時間的選擇和加工原料的利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

自家干酒糟(蛋白含量約20%，酒精度約為10%)，豆粕，麩皮，食用酒精，醋酸菌。氫氧化鈉、甲醛、過氧化氫、磷酸二氫鉀、磷酸氫二鉀、硫酸銅、酒石酸鉀鈉、亞甲基藍、氯化鈉 均為分析純。

恒溫培養(yǎng)箱HZQ-X160 上海昂尼儀器儀表有限公司;恒溫水浴鍋DK-98-11A 天津市秦斯特儀器有限公司;磁力攪拌器YY-78-1 西化儀(北京)科技有限公司;精密pH 計pHS-3B 上海安亭昌吉路;電子天平FA2004N 上海精密科學(xué)儀器有限公司;真空抽濾機LA-AP 50 北京同德創(chuàng)業(yè)科技有限公司;立式殺菌鍋ZQD700 西化儀(北京)科技有限公司;酒精計0～100% VOL 三支組 河北省河間市儀表廠。

1.2 實驗方法

1.2.1 工藝流程

1.1.2 操作要點

1.2.2.1 配料 將一定量的干酒糟、麩皮、豆粕，翻拌均勻后，加入500mL 水。

1.2.2.2 蒸煮 將配料放入燒杯中于100℃的水浴鍋中進行蒸煮10min。

1.2.2.3 醋酸發(fā)酵 將蒸煮后的原料加入酒精，調(diào)節(jié)酒精度至6.0%。加入一定量醋酸菌，翻拌均勻，迅速密封燒杯，放入27℃恒溫培養(yǎng)箱中發(fā)酵，定期地測酸度一次，直至酸度不變即醋酸發(fā)酵完成。

1.2.2.4 后熟 當(dāng)酸味刺鼻時，取樣化驗。酸度超過6%，酒精度0.5%～0.8%時發(fā)酵結(jié)束，及時加入2%氯化鈉，陳放1d。如酸度未達到6%，而酒精度已很低時，可補加一定量的酒精，翻拌均勻，再發(fā)酵。

1.2.2.5 抽濾 將成熟后的醋酸倒入真空抽濾機中，結(jié)束后，進行殺菌。

1.2.2.6 殺菌 將濾液放入溫度為85～90℃的殺菌鍋中，維持20 ～30min，迅速降溫并加防腐劑，澄清2～4d即可。

1.3 原料發(fā)酵的最佳配料比的確定

以酒糟、麩皮、豆粕的配料比為考察因素(見表1)，調(diào)節(jié)酒精度至6.0%，分別添加0.7%的醋酸菌，在27℃恒溫發(fā)酵100h，根據(jù)醋酸產(chǎn)量結(jié)果確定最佳原料配比。

表1 單因素實驗設(shè)計原料發(fā)酵的最佳配料比Table 1 Single-factor test design on best ingredient ratio of raw materials fermentation

1.4 酒糟在發(fā)酵期間醋酸含量的變化趨勢及最佳酒糟添加量

取三份配比為5∶3∶1(酒糟量∶麩皮量∶豆粕量)的原料，按最終酒糟為0%、10%、30%的量添加原料，并加水后，再分別進行實驗，調(diào)節(jié)酒精度至6.0%，添加0.7%的醋酸菌，在27℃恒溫條件下發(fā)酵，取不同發(fā)酵時間段70、80、90、95、100、105、110、120、130h 的醋酸，抽濾后，測量醋酸產(chǎn)量，通過酒糟在發(fā)酵期間醋酸產(chǎn)量的變化趨勢以確定最佳酒糟添加量。

1.5 最優(yōu)醋酸發(fā)酵的工藝參數(shù)的確定

1.5.1 單因素實驗設(shè)計醋酸發(fā)酵的最佳初始酒精度 取三份配比為5∶3∶1(酒糟量∶麩皮量∶豆粕量)的原料，分別采取4.0%、6.0%、8.0%三個初始酒精度進行醋酸發(fā)酵，0.7%醋酸菌接種量，27℃發(fā)酵100h，通過測定醋酸產(chǎn)量來確定初始酒精度對醋酸產(chǎn)量的影響及不同酒精度下的轉(zhuǎn)化率。

1.5.2 單因素實驗設(shè)計醋酸發(fā)酵的接種量 取五份配比為5∶3∶1(酒糟量∶麩皮量∶豆粕量)的原料，調(diào)節(jié)酒精度至6.0%，分別采用0.5%、0.6%、0.7%、0.8%和0.9%五個醋酸菌接種量，27℃發(fā)酵100h，根據(jù)醋酸產(chǎn)量結(jié)果確定醋酸菌接種范圍。

1.5.3 單因素實驗設(shè)計醋酸發(fā)酵的最佳溫度 取五份配比為5∶3∶1(酒糟量∶麩皮量∶豆粕量)的原料，調(diào)節(jié)酒精度至6.0%，0.7%醋酸菌接種量，分別調(diào)節(jié)發(fā)酵溫度為26、28、30、32、34℃五個主發(fā)酵溫度進行醋酸發(fā)酵100h，根據(jù)醋酸產(chǎn)量的結(jié)果確定醋酸發(fā)酵溫度。

1.5.4 正交實驗設(shè)計優(yōu)化醋酸發(fā)酵工藝參數(shù) 采用正交實驗法考察醋酸菌添加量、發(fā)酵溫度和初始酒精度三個因素對發(fā)酵效果的影響，以發(fā)酵液總酸含量為評價指標，優(yōu)化酒糟醋醋酸發(fā)酵工藝條件參數(shù)。實驗設(shè)計的各因素水平見表2。

表2 醋酸發(fā)酵正交實驗因素水平設(shè)計表Table 2 Orthogonal factors level design on acetic acid fermentation

1.6 產(chǎn)品質(zhì)量指標

感官指標:用10 人對成品進行感官評定。

理化指標:酸度采用酸堿滴定法測定［6-13］，根據(jù)酸堿中和原理，醋酸的含量(%)=V/V' ×100，其中V為滴定過程中消耗c =0.050mol/L NaOH 體積、V 為樣品體積;氨基態(tài)氮采用甲醛間接滴定法測定［2］;還原糖采用斐林試劑法測定［6］。

衛(wèi)生指標:參照GB 4789.2-2010 食品安全國家標準食品微生物學(xué)檢驗進行菌落總數(shù)測定［14-15］;參照GB/T 4789.38-2008 食品衛(wèi)生微生物學(xué)檢驗進行大腸桿菌計數(shù)［14-15］。

2 結(jié)果與分析

2.1 配料比的確定

醋酸產(chǎn)量隨配料比變化的情況見表3。

由表3 可知，配料比對產(chǎn)酸量的影響幅度不是很大，醋酸產(chǎn)量最低為5∶4∶2 比例的3.48%，最高為5∶3∶1 比 例的4.23%，即 酒 糟 為100.0g/L，麩 皮為60.0g/L，豆粕為20.0g/L，所產(chǎn)醋酸香味豐富，口味柔和，設(shè)為最佳比。

表3 配料比對醋酸產(chǎn)量的影響Table 3 Impact of ingredients ratio on acetic acid production

2.2 酒糟在發(fā)酵期間醋酸含量的變化趨勢

酸度變化曲線圖見圖1。

圖1 酸度變化曲線Fig.1 Curve of acidity change

由圖1 可知，酒糟在發(fā)酵期間醋酸產(chǎn)量的變化趨勢是醋酸菌進入發(fā)酵期，產(chǎn)酸比較迅速。發(fā)酵95h后，產(chǎn)酸逐漸趨于平緩，這是因為醋酸菌活力減弱加上酒精揮發(fā)，使得醋酸菌可以利用的產(chǎn)酸原料減少，故產(chǎn)酸緩慢。發(fā)酵110h 后，酸度降低，這是因為酒精消耗完之后，醋酸菌將產(chǎn)生的醋酸分解，故使得酸度開始降低。

從圖1 中的三條曲線可以看出:酒糟添加量為0%的酸度曲線的最低值為1.59%，發(fā)酵130h 達到最高值和終值為3.54%;酒糟添加量為10%的酸度曲線的最低值為2.96%，發(fā)酵100h 達到最高值為3.89%，終值為3.15%;酒糟添加量為30%的酸度曲線的最低值為3.28%，發(fā)酵95h 達到最高值為4.15%，終值為3.27%。添加酒糟量大的發(fā)酵比較迅速，但二者在時間上的產(chǎn)酸量差別不大，經(jīng)過品評統(tǒng)計，添加量10%的酒糟發(fā)酵100h 的醋酸口味更加親和，故選為最佳酒糟添加量。

2.3 最優(yōu)醋酸發(fā)酵的工藝參數(shù)的確定

2.3.1 不同醋酸菌接種量對產(chǎn)酸的影響結(jié)果 產(chǎn)酸量隨接種量的變化情況如表4。

表4 不同醋酸菌接種量對產(chǎn)酸的影響Table 4 Impact of different acetic acid bacteria inoculation amount on acid production

由表4 可知，在0.5%～0.9%的接種量范圍內(nèi)，酒糟發(fā)酵的醋酸產(chǎn)量由小增大，但增加幅度逐漸減小，說明醋酸菌接種量越大，醋酸產(chǎn)量越大，但由于實際生產(chǎn)中的經(jīng)濟原因，所以確定醋酸菌的適宜接種量為0.7%。

2.3.2 發(fā)酵溫度對醋酸產(chǎn)量的影響結(jié)果 醋酸產(chǎn)量隨溫度變化的情況見表5。

表5 發(fā)酵溫度對醋酸產(chǎn)量的影響Table 5 Impact of fermentation temperature on the yield of acetate

由表5 可知，醋酸產(chǎn)量在發(fā)酵溫度為26～34℃的范圍內(nèi)呈線性增加，隨著發(fā)酵溫度的升高，醋酸產(chǎn)量也逐漸升高，這是由于醋酸菌最適宜發(fā)酵溫度范圍是30～40℃。為了能夠達到實際應(yīng)用，環(huán)境溫度過高不易實現(xiàn)，所以本實驗醋酸發(fā)酵的溫度應(yīng)控制在30℃為宜，溫度過低會影響醋酸產(chǎn)量。

2.3.3 初始酒精度對醋酸產(chǎn)量的影響結(jié)果 醋酸產(chǎn)量隨初始酒精度變化的情況見表6。

表6 初始酒精度對醋酸產(chǎn)量的影響Table 6 Impact of initial alcohol on acetic acid production

由表6 可知，初始酒精度的增加有利于醋酸的產(chǎn)量的增加，醋酸產(chǎn)量隨著初始酒精度的增加而增加，加快了發(fā)酵的速率。初始酒精度偏低時，醋酸產(chǎn)量較低，發(fā)酵速率不高;適宜的酒精度有利于提高醋酸的品質(zhì)，但是初始酒精度過高時，酒糟發(fā)酵能力降低，影響了醋酸發(fā)酵的效果，因此酒糟發(fā)酵的初始酒精度應(yīng)該控制在6.0%為最佳。

2.3.4 醋酸發(fā)酵的工藝參數(shù)的優(yōu)化結(jié)果 正交實驗結(jié)果見表7 和表8。

表7 醋酸發(fā)酵正交實驗結(jié)果Table 7 Orthogonal test results of acetic acid fermentation

表8 醋酸發(fā)酵條件的方差分析結(jié)果Table 8 Analysis variance results of acetic fermentation conditions

表7 和表8 結(jié)果顯示，三個因素對于酒糟醋酸發(fā)酵產(chǎn)酸量的影響主次順序為:B ＞A ＞C，即發(fā)酵溫度＞接種量＞初始酒精度。酒糟醋酸發(fā)酵的最佳工藝因素組合為A1B3C2，即菌種接種量為0.7%、發(fā)酵溫度為30℃，調(diào)整初始酒精度為6.0%，經(jīng)過實驗檢測最佳工藝條件發(fā)酵醋的醋酸含量為4.98%，并且此時的酒糟醋口感好，風(fēng)味好。普通食用醋中醋酸的含量在5%左右，本實驗利用酒糟發(fā)酵所得醋成品含量約為5%，能夠滿足社會大眾需求，具有一定商業(yè)意義。

2.4 產(chǎn)品質(zhì)量指標

感官指標:色澤為棕黃色，澄清透亮;香氣為有淡淡的醇香氣，無異味;滋味為酸味柔和。

理化指標:總酸(以醋酸計)≥50.0g/L;可溶性固形物≥30.0g/L;還原糖(以葡萄糖計)≥11.0g/L。衛(wèi)生指標:菌落總數(shù)＜10cfu/mL;大腸桿菌:未檢出;致病菌:未檢出。產(chǎn)品符合國家衛(wèi)生標準。

3 結(jié)論

本實驗確定酒糟固態(tài)發(fā)酵成醋的工藝為:酒糟添加量為10%，原料配比為5 ∶3 ∶1，菌種接種量為0.7%，調(diào)整初始酒精度至6.0%為最佳，發(fā)酵溫度為30℃，發(fā)酵時間為100h。所得產(chǎn)品香味豐富，口味柔和。

［1］曾波.白酒糟資源的開發(fā)利用［J］.廣東飼料，2009，18(9):33-35.

［2］高曉娟，王君高，王欣，等.酒糟在食醋釀造中的應(yīng)用研究［J］.中國調(diào)味品，2010，35(7):45-47.

［3］段冠收，劉軍，朱文優(yōu).以次粉和麩皮為原料采用前稀后固法工藝釀造食醋［J］.中國釀造，2011(9):102-104.

［4］張立強，王慧，王君高.酒精制醋工藝初探［J］.中國釀造，2007(7):49-50.

［5］廖湘萍，易華蓉，王久增，等.利用大曲酒尾、酒糟發(fā)酵生產(chǎn)食醋的研究［J］.中國釀造，2007(6):56-58.

［6］袁美，麻成金，黃群，等.玉米醋釀造工藝研究［J］.食品科學(xué)，2009，30(5):42-47.

［7］林森，蔣予箭，國建娜，等.醋酸發(fā)酵工藝條件優(yōu)化的研究［J］.中國釀造，2008(1):39-40.

［8］Tesfaye W，Morales M L，Garcia-Parrilla M C，et al.Wine vinegar technology authenticity and quality evaluation［J］.Trends Food Sci Tech，2002，13:12-13.

［9］Mejias R C，Marin R N，Moreno M V G，et al.Optimization of hesdspace solid-phase microextraction for analysis of aromatic compounds in vinegar［J］.J Chrom A，2002，953:7-9.

［10］劉洪祥，王敏，王春霞，等.巴氏醋酸桿菌醋酸發(fā)酵工藝的優(yōu)化［J］.中國釀造，2009(3):34-37.

［11］Horiuchi J，Tada K，Kobayasi M，et al.Biological approach for effective utilization of worthless oniness-vinegar production and com-positing［J］.Res Cons Recycling，2004，40:99-101.

［12］郭養(yǎng)浩，張雅惠.醋酸桿菌AS1.41 的醋酸發(fā)酵動力學(xué)特性［J］.微生物學(xué)通報，1992，19(1):24-26.

［13］余永建.桑葚果醋液態(tài)深層發(fā)酵工藝的研究［J］.中國釀造，2010(11):23-25.

［14］暢功民，宋春雪，張茜，等.糖含量對醋酸發(fā)酵的影響［J］.中國調(diào)味品，2011，36(7):55-57.

［15］關(guān)清蓮，張健，王長勝，等.高品質(zhì)暴馬丁香花飲料的研制［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011(8):20.