固定化技術(shù)應(yīng)用于香芋醋的研究

王 巖

(江蘇食品藥品職業(yè)技術(shù)學(xué)院 江蘇省食品加工技術(shù)研發(fā)中心，江蘇 淮安 223003)

固定化技術(shù)應(yīng)用于香芋醋的研究

王 巖

(江蘇食品藥品職業(yè)技術(shù)學(xué)院 江蘇省食品加工技術(shù)研發(fā)中心，江蘇 淮安 223003)

以香芋為主要原料，將固定化技術(shù)應(yīng)用于香芋醋的釀制研究。研究結(jié)果表明：酒精發(fā)酵的適宜條件為初始糖度18.0%，酵母菌接種量為5.0%，接種發(fā)酵菌種中生香酵母與釀酒酵母的比例為1∶4，發(fā)酵溫度為28 ℃，發(fā)酵時(shí)間為96 h；醋酸發(fā)酵的適宜條件為起始酒精度為9.0%，醋酸菌接種量為12.0%，醋酸發(fā)酵溫度為32 ℃，發(fā)酵時(shí)間為72 h。

固定化技術(shù)；發(fā)酵；香芋醋

香芋中含有較豐富的淀粉、粗纖維、粗蛋白、還原糖、維生素和多種微量元素等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，同時(shí)具有清熱解毒、健脾強(qiáng)胃、散結(jié)理氣等功效，能夠增強(qiáng)機(jī)體的免疫力[1]。應(yīng)用固定化發(fā)酵技術(shù)釀制食醋可使生產(chǎn)效率獲得顯著提高，本文以市售香芋為原料，應(yīng)用固定化發(fā)酵技術(shù)釀造香芋醋，提高香芋資源的科學(xué)利用價(jià)值，為食醋市場(chǎng)增添新的花色品種。

1 材料與方法

1.1 主要原料與試劑

市售新鮮香芋、α-淀粉酶、α-1,4-葡萄糖水解酶、檸檬酸、氫氧化鈉、氯化鈉、海藻酸鈉、氯化鈣、無水乙醇、葡萄糖、蔗糖、酵母膏、安琪生香酵母、釀酒酵母(AS2.1189)、醋酸菌(滬釀1.01)。

1.2 主要儀器設(shè)備

制漿機(jī)、生化培養(yǎng)箱、恒溫?fù)u床、高壓滅菌鍋、手持糖度計(jì)、酸度計(jì)、酒精計(jì)。

1.3主要檢測(cè)項(xiàng)目[2]

依據(jù)文獻(xiàn)中提供的方法，進(jìn)行糖度(手持糖度計(jì)法)、酒精度(酒精計(jì)法)和總酸度(酸堿滴定法)的測(cè)定。

1.4菌種固定化操作技術(shù)[3]

依據(jù)文獻(xiàn)中提供的方法，進(jìn)行海藻酸鈉和氯化鈣固定化造粒。

1.5工藝流程[4]

香芋→挑選清洗→去皮、切片→護(hù)色→制漿→α-淀粉酶酶解→滅酶→α-1,4-葡萄糖水解酶酶解→冷卻→接種固定化生香酵母、釀酒酵母→酒精發(fā)酵→接種固定化醋酸菌→液體搖瓶醋酸發(fā)酵→殺菌→過濾→陳釀→澄清→成品。

2 結(jié)果與分析

2.1 固定化酵母比例對(duì)酒精發(fā)酵的影響

香芋漿液酸度調(diào)節(jié)至pH 值為5.0，調(diào)整初始糖度為18.0%，接種固定化酵母5.0%，調(diào)控生香酵母和釀酒酵母的比例，控制酒精發(fā)酵溫度28 ℃，每隔12 h取樣測(cè)定酒精度1次，結(jié)果見圖1。

圖1 接種酵母比例對(duì)酒精發(fā)酵的影響

在酒精發(fā)酵過程中，接種的菌種比例不同會(huì)導(dǎo)致酒精度不同，由圖1可知，生香酵母和釀酒酵母的比例為1∶4時(shí)，檢測(cè)酒精度高，因此接種時(shí)選取生香酵母和釀酒酵母的比例為1∶4較為合適。

2.2 初始糖度對(duì)酒精發(fā)酵的影響

香芋漿液酸度調(diào)節(jié)至pH 值為5.0，依次調(diào)整糖度為12.0%，14.0%，16.0%，18.0%，20.0%，固定化酵母(生香酵母∶釀酒酵母為1∶4)接種量5.0%，控制酒精發(fā)酵溫度28 ℃，每隔12 h取樣測(cè)定酒精度1次，結(jié)果見圖2。

圖2 糖度對(duì)酒精發(fā)酵的影響

酒精發(fā)酵過程中，糖度不同會(huì)導(dǎo)致酒精度不同。結(jié)果顯示：在相同發(fā)酵時(shí)間的條件下，酒精度隨糖度增加而增大，5個(gè)糖度水平下發(fā)酵酒精產(chǎn)量增加趨勢(shì)一致。由圖2可知， 18.0%糖度和20.0%糖度時(shí)的酒精度差別不大，所以，從原料和工藝角度考慮，選擇初始發(fā)酵糖度為18.0%較為合適。

2.3 固定化酵母接種量對(duì)酒精發(fā)酵的影響

香芋漿液酸度調(diào)節(jié)至pH 值為5.0，調(diào)整糖度為18.0%，調(diào)節(jié)固定化酵母(生香酵母∶釀酒酵母為1∶4)接種量依次為3.0%，4.0%，5.0%，6.0%，7.0%，控制酒精發(fā)酵溫度28 ℃，每隔12 h取樣測(cè)定酒精度1次，結(jié)果見圖3。在酒精發(fā)酵過程中，相同的發(fā)酵條件下，酵母菌接種量不同，酒精度也會(huì)出現(xiàn)差異。

圖3 固定化酵母接種量對(duì)酒精發(fā)酵的影響

由圖3可知，酵母接種量越大，酒精度越大，酒精發(fā)酵84 h后，酒精度增加幅度開始趨緩，酒精度隨接種量增大反而降低。 所以，確定適宜的固定化酵母菌接種量為5.0%。

2.4 酒精度對(duì)醋酸發(fā)酵的影響

在香芋酒中接入固定化醋酸菌進(jìn)行醋酸發(fā)酵，調(diào)節(jié)起始酒精度依次為6.0%，7.0%，8.0%，9.0%，10.0%，固定化醋酸菌接種量為8.0%，控制發(fā)酵溫度為32 ℃進(jìn)行醋酸發(fā)酵，每隔12 h取樣測(cè)定1次酸度，結(jié)果見圖4。

圖4 酒精度對(duì)醋酸發(fā)酵的影響

醋酸發(fā)酵過程中，伴隨著初始酒精度的增加，香芋醋酸酸度也會(huì)增加。由圖4可知，相同的發(fā)酵條件下，隨著發(fā)酵時(shí)間的增加，由于酒精度過高可能會(huì)抑制醋酸菌生長(zhǎng)，導(dǎo)致醋酸酸度增加速度放緩，所以根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，確定適宜的初始酒精度為9.0%。

2.5固定化醋酸菌接種量對(duì)醋酸發(fā)酵的影響

在香芋酒中接入固定化醋酸菌進(jìn)行醋酸發(fā)酵，調(diào)節(jié)起始酒精度為9.0%，調(diào)節(jié)固定化醋酸菌接種量依次為8.0%，10.0%，12.0%，14.0%，16.0%，控制發(fā)酵溫度為32 ℃進(jìn)行醋酸發(fā)酵，每隔12 h取樣測(cè)定1次酸度，結(jié)果見圖5。

圖5 固定化醋酸菌接種量對(duì)醋酸發(fā)酵的影響

選擇適宜接種量可以增加酸度、縮短發(fā)酵周期。由圖5可知，發(fā)酵初期，固定化醋酸菌接種量越大，酸度增加越快，但到了發(fā)酵后期，由于接種量過大造成菌體細(xì)胞的生長(zhǎng)繁殖過快而消耗底物中的營(yíng)養(yǎng)，酸度會(huì)因接種量過高而增加趨緩。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，確定適宜的醋酸菌接種量為12.0%。

2.6香芋醋的固定化菌種發(fā)酵與游離菌種發(fā)酵效果比較

接種量相同的情況下，采用菌種固定化顆粒發(fā)酵生產(chǎn)香芋醋與菌種游離細(xì)胞發(fā)酵生產(chǎn)香芋醋的發(fā)酵效果對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖6。

圖6 固定化醋酸菌發(fā)酵與游離醋酸菌細(xì)胞發(fā)酵的對(duì)比

由圖6可知，在發(fā)酵工藝參數(shù)一致的前提下，酒精發(fā)酵階段，利用固定化酵母菌發(fā)酵相對(duì)于游離酵母菌發(fā)酵具有很高酒精生產(chǎn)速率，同樣在醋酸發(fā)酵，固定化醋酸菌種發(fā)酵速度也遠(yuǎn)比游離醋酸菌種發(fā)酵速度要快，醋酸生產(chǎn)速率提高。發(fā)酵初期，固定化細(xì)胞參與發(fā)酵速率增加得明顯些，這是因?yàn)榫N固定化顆粒參與構(gòu)成的發(fā)酵系統(tǒng)存在很高的細(xì)胞濃度，隨著發(fā)酵繼續(xù)進(jìn)行，在固定化發(fā)酵液中會(huì)逐漸累積從固體凝膠中泄露的游離菌種細(xì)胞，泄露出的游離菌種細(xì)胞會(huì)進(jìn)一步發(fā)揮發(fā)酵作用，增加產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化。

3 結(jié)論

在香芋醋的釀制工藝中，應(yīng)用固定化菌種發(fā)酵技術(shù)具有較好的發(fā)酵效果，適宜的香芋醋固定化菌種發(fā)酵工藝條件為：酒精發(fā)酵階段，初始糖度為18%，固定化酵母菌接種量為5%，其中，生香酵母與釀酒酵母的比例為1∶4，發(fā)酵溫度為28 ℃，發(fā)酵時(shí)間為96 h；醋酸發(fā)酵階段，起始酒精度為9.0%，固定化醋酸菌接種量為12.0%，發(fā)酵溫度為32 ℃，發(fā)酵時(shí)間為72 h。

[1]曹夢(mèng)竺.香芋的開發(fā)利用價(jià)值[J].農(nóng)技服務(wù),2007,24(9):35.

[2]王巖.固定化菌種發(fā)酵生產(chǎn)金柑果醋的研究[J].中國(guó)調(diào)味品,2016,41(8):101-103.

[3]程麗娟,薛泉宏.微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)[M].北京：世界圖書出版公司,2000.

[4]李西騰,師文添,張?jiān)?，?芋頭發(fā)酵醋的工藝研究[J].中國(guó)調(diào)味品,2016,41(6):102-104.

Study on Application of Immobilization Technology to Taro Vinegar

WANG Yan

(Jiangsu Food Processing Technology R & D Center, Jiangsu Food and Pharmaceutical Science College,Huai'an 223003, China)

Taro vinegar is produced using taro as main raw material by immobilization technology.The research results show that the optimum conditions of alcoholic fermentation are initial sugar degree of 18.0%, yeast inoculation amount of 5.0%，the ratio of aroma-producing yeast andSaccharomycescerevisiaeof 1∶4 in inoculated and fermented bacteria, the fermentation temperature of 28 ℃ and the fermentation time of 96 h; the optimum conditions of acetic fermentation are initial alcohol degree of 9.0%，acetic acid inoculation amount of 12.0%, the acetic acid fermentation temperature of 32 ℃ and the fermentation time of 72 h.

immobilization technology；fermentation；taro vinegar

2017-03-16

王巖(1978-)，男，遼寧沈陽人，講師，碩士，研究方向：食品科學(xué)與工程。

TS264.22

A

10.3969/j.issn.1000-9973.2017.09.020

1000-9973(2017)09-0085-03