鎮(zhèn)江香醋酶解工藝的優(yōu)化研究

畢 靜

(江蘇經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，南京 211168)

鎮(zhèn)江香醋選用江南糯米為主要原料，采用優(yōu)良醋酸菌種經(jīng)制酒、制醅等40多道工序釀制而成。在鎮(zhèn)江香醋釀造過程中，首先是將糯米進(jìn)行糖化和酒化，釀造出用作制醋醅的優(yōu)質(zhì)酒醅，然后在酒醅中拌入麩皮和稻糠，采用固態(tài)分層發(fā)酵法進(jìn)行醋酸發(fā)酵，經(jīng)20多天生成醋酸、氨基酸、還原糖等酸、鮮、香、甜等物質(zhì)，然后再將成熟的醋醅封醅陳釀[1]。

生產(chǎn)鎮(zhèn)江香醋的主要原料為糯米，糯米(glutinous rice)是糯稻脫殼的米，顏色為白色，不透明，黏性強(qiáng)。糯米中含有的主要營養(yǎng)成分為：每100 g糯米中碳水化合物(含纖維素)78.0 g、蛋白質(zhì)7.5 g、脂肪1.0 g，在醋醅固態(tài)分層發(fā)酵時，拌入了大量的麩皮，麩皮中含有的營養(yǎng)成分為：每100 g麩皮中含水分13 g、蛋白質(zhì)15 g、脂肪4 g、碳水化合物(含纖維素)48 g。從中可看出麩皮中含有大量的可利用碳水化合物(含纖維素)。

在正常生產(chǎn)中，使用的酶制劑一般為耐高溫α-淀粉酶和糖化酶，但如果因酒精和醋酸發(fā)酵階段發(fā)酵不徹底，蛋白質(zhì)就會分解不完全，成品中含有未分解的蛋白質(zhì)，易形成絮狀漂浮物，影響產(chǎn)品外觀形象，而且在醋酸發(fā)酵過程中，因使用大量的麩皮，其所含的大量纖維素，不能被利用。

本研究是在生產(chǎn)鎮(zhèn)江香醋過程中，通過添加酸性蛋白酶和纖維素酶，能有效地水解原料中的蛋白質(zhì)和纖維素，破壞原料顆粒間細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)，有利于糖化酶的作用，使原料中可利用碳源增加，從而可提高原料出酒率[2-4]；另一方面，蛋白質(zhì)的水解提高了醪液中α-氨基態(tài)氮的含量，促進(jìn)了酵母菌的生長與繁殖，提高了發(fā)酵速度，從而縮短了發(fā)酵周期和提高了發(fā)酵設(shè)備的生產(chǎn)能力[5-7]。通過添加不同量的酸性蛋白酶和纖維素酶，研究對醋醅的醅酸和還原糖含量的影響，以期提高鎮(zhèn)江香醋的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

1 材料和方法

1.1 材料

糯米、麩皮等：市售；酸性蛋白酶：江蘇博立公司，酶活≥50000 U/g；纖維素酶：江蘇博立公司，酶活≥15000 U/g。

1.2 方法

1.2.1 試驗(yàn)方法

1.2.1.1 單因素試驗(yàn)

以鎮(zhèn)江香醋的生產(chǎn)工藝為基礎(chǔ)，分別將酸性蛋白酶和纖維素酶在糖化結(jié)束后加入，添加量酸性蛋白酶為0,5,10,15,20,25 U/g原料,纖維素酶為0,2,4,6,8,10 U/g原料,在醋酸發(fā)酵結(jié)束后，測定醋醅的酸度和還原糖,每個條件試驗(yàn)重復(fù)2～3 次,在相同條件下進(jìn)行測定。

1.2.1.2 正交試驗(yàn)

根據(jù)酸性蛋白酶的添加量、纖維素酶的添加量和加入時機(jī)等單因素，采用三因素三水平正交試驗(yàn)，根據(jù)最終醋醅的酸度和還原糖含量，可確定其添加量和添加時機(jī)，即可優(yōu)化酶解工藝。

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，酸性蛋白酶添加量、纖維素酶添加量和添加時機(jī)各選取3個水平，正交試驗(yàn)因素水平見表1，正交試驗(yàn)設(shè)計見表2。

表1 正交試驗(yàn)因素水平編碼表Table 1 Factors and levels of orthogonal test

1.2.2 工藝流程

糯米→粉碎蒸煮→糖化→酒精發(fā)酵→分層醋酸發(fā)酵→封醅→淋醋→煎醋→陳釀→成品。

1.2.3 測定方法

酸度用酸度計法測定；還原糖用斐林氏法測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 纖維素酶對醋醅酸度的影響

添加纖維素酶后，醋醅酸度的變化見表3。

表3 纖維素酶對醋醅酸度的影響Table 3 Effects of cellulase on acidity of vinegar fermented grains

由表3可知，隨著酶添加量的增加，酸度上升，產(chǎn)量加大，說明纖維素酶的加入，可加快纖維素的分解，促進(jìn)酒精的生成，相應(yīng)的產(chǎn)酸也增加，醋的單位產(chǎn)量可加大，但纖維素酶添加量達(dá)到6 U/g原料后時，醅酸增長就很慢了。

2.2 纖維素酶對醋醅中還原糖含量的影響

添加纖維素酶后，醋醅中還原糖含量的變化見表4。

表4 纖維素酶對醋醅中還原糖含量的影響Table 4 Effects of cellulase on reducing sugar content in vinegar

由表4可知，纖維素酶對還原糖含量的影響較大，纖維素酶加入量越大還原糖含量越高，但當(dāng)纖維素酶添加量達(dá)到6 U/g原料時，還原糖含量增長幅度變慢。

2.3 酸性蛋白酶對醋醅酸度的影響

添加酸性蛋白酶后，醋醅酸度的變化見表5。

表5 酸性蛋白酶對醋醅酸度的影響Table 5 Effects of acid protease on acidity of vinegar fermented grains

由表5可知，由于酸性蛋白酶添加量的遞增，酸度上升，產(chǎn)量加大，說明酸性蛋白酶的加入，能有效水解原料中的蛋白質(zhì)，破壞原料顆粒間細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)，有利于糖化酶的作用，使原料中可利用碳源增加，從而達(dá)到了提高原料出酒率、使醅酸明顯提高的效果。但當(dāng)酸性蛋白酶的添加量達(dá)到10 U/g原料后，醅酸增長就很慢了。

2.4 酸性蛋白酶對醋醅中還原糖含量的影響

添加酸性蛋白酶后，醋醅中還原糖含量的變化見表6。

表6 酸性蛋白酶對醋醅中還原糖含量的影響Table 6 Effects of acid protease on reducing sugar content in vinegar fermented grains

由表6可知，酸性蛋白酶對還原糖含量的影響不大，因添加了酸性蛋白酶后，蛋白質(zhì)的水解提高了醪液中α-氨基態(tài)氮的含量，促進(jìn)了酵母菌的生長與繁殖，增加了酵母濃度，多消耗了部分糖分，因此還原糖含量未見明顯變化。

2.5 正交試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)酸性蛋白酶添加量和纖維素酶添加量等單因素結(jié)果及添加時機(jī)，進(jìn)行了正交試驗(yàn)，結(jié)果見表7。

表7 正交試驗(yàn)結(jié)果Table 7 Results of orthogonal test

由表7可知，影響醋醅酸度的因素為酶的添加時機(jī)>纖維素酶添加量>酸性蛋白酶添加量，分別是：在糖化開始時添加、纖維素酶添加量6 U/g糯米和酸性蛋白酶添加量10 U/g糯米為最佳；而影響醋醅還原糖含量的因素也是酶的添加時機(jī)>纖維素酶添加量>酸性蛋白酶添加量，但分別是：在糖化結(jié)束時添加、纖維素酶添加量6 U/g糯米和酸性蛋白酶添加量10 U/g糯米為最佳。綜合考慮實(shí)際操作，以在糖化結(jié)束時添加、纖維素酶添加量6 U/g糯米和酸性蛋白酶添加量10 U/g糯米為最佳。

根據(jù)三因素三水平正交試驗(yàn)的結(jié)果，我們在糖化結(jié)束時添加、纖維素酶添加量6 U/g糯米和酸性蛋白酶添加量10 U/g糯米來進(jìn)行實(shí)際驗(yàn)證，最優(yōu)條件下醋醅的最終醋度達(dá)到了7.01 g/100 g (以醋酸計)，還原糖含量為3.96 g/100 g (以葡萄糖計)，并且解決了多年來經(jīng)常出現(xiàn)的成品醋的沉淀現(xiàn)象，產(chǎn)品完全符合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

3 討論

將纖維素酶和酸性蛋白酶應(yīng)用于鎮(zhèn)江香醋的生產(chǎn)過程中，加入量分別為6 U/g糯米和10 U/g糯米，食醋的產(chǎn)量、還原糖的含量和外觀質(zhì)量都有了明顯提高。

纖維素酶和酸性蛋白酶的加入，一方面能有效地水解原料中的蛋白質(zhì)和纖維素，破壞原料顆粒間細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)，使一些難水解的淀粉釋放出來，有利于糖化酶的作用，使原料中可利用碳源增加，從而提高的原料出酒率，進(jìn)一步提高了醅酸和還原糖的含量；另一方面，蛋白質(zhì)的水解提高了發(fā)酵液中α-氨基態(tài)氮的含量，為酵母菌的生長與繁殖提供了豐富的氮源，相應(yīng)會增加酵母菌的濃度，并提高了發(fā)酵速度，從而縮短了酒精發(fā)酵階段的周期和提高了發(fā)酵設(shè)備的利用率。

在食醋生產(chǎn)中添加纖維素酶和酸性蛋白酶，其操作方法簡便易學(xué)，一方面由于醅酸的提高，產(chǎn)品產(chǎn)量增加；另一方面，由于原料利用率的提高，生產(chǎn)廢棄物減少，環(huán)保壓力隨之減輕。綜合考慮，其生產(chǎn)成本是降低的，必將取得明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

在食醋生產(chǎn)中添加纖維素酶和酸性蛋白酶，解決了多年來經(jīng)常出現(xiàn)的成品醋的沉淀現(xiàn)象，產(chǎn)品質(zhì)量完全符合相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)。

[1]沈志遠(yuǎn).高新技術(shù)在傳統(tǒng)鎮(zhèn)江香醋生產(chǎn)中的應(yīng)用研究[J].食品科學(xué),2004,25(11):351-353.

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[5]司笑丁.纖維素酶在酒精生產(chǎn)中的應(yīng)用探討[J].釀酒科技,2004(6)：61-62.

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