膜過濾分離技術(shù)在廣式高鹽稀態(tài)發(fā)酵醬油中的應(yīng)用

陳耿文 莊奕超 張靈芬 侯冶海 張少鵬 李冰

摘 要：該研究使用不同孔徑的有機(jī)膜和無機(jī)膜過濾設(shè)備，對廣式高鹽稀態(tài)醬油產(chǎn)品進(jìn)行了膜過濾實(shí)驗(yàn)。通過與傳統(tǒng)燭式過濾機(jī)過濾后的醬油在理化指標(biāo)、微生物指標(biāo)、感官等方面進(jìn)行對比，結(jié)果表明，膜過濾機(jī)處理效果優(yōu)于傳統(tǒng)燭式過濾機(jī)處理效果，且無機(jī)膜與有機(jī)膜的過濾效果并無明顯差異；使用0.1～0.4μm孔徑的膜過濾機(jī)，在保障過濾后的醬油維持原有風(fēng)味不變的基礎(chǔ)上，能有效除去醬油中的微生物和顆粒沉淀。

關(guān)鍵詞：廣式高鹽稀態(tài)醬油；膜過濾；有機(jī)膜；無機(jī)膜

中圖分類號 TS264.21 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-7731（2018）09-0131-04

Study on the Application of Membrane Filtration Separation Technology in Cantonese-Style High-Salt Diluted Soy Sauce

Chen Gengwen et al.

（Guangdong Meiweixian Flavoring FoodsCo.，LTD，Zhongshan 528437， China）

Abstract：Use different aperture organic membrane and inorganic membrane separating devices in the high-salt diluted soy sauce. The comparison of physical and chemical indicators，microbiological indicators，and sensory organ of the soy sauce after filtration with a traditional candle filter showed that the membrane filter treatment was superior to the treatment effect of the candle filter.And there is no significant difference in the filtration effect between inorganic membrane filter and organic membrane filter.In addition，using a membrane filter with a pore size of 0.1～0.4μm can effectively remove microorganisms and particulate matter from soy sauce on the basis of ensuring that the filtered soy sauce remains unchanged in flavor.

Key words：Soy sauce；Membrane separation；Organic membrane；Inorganic membrane

1 前言

醬油在我國的釀造歷史悠久，南方醬油工藝以高鹽稀態(tài)為主，以廣式醬油為代表，是以大豆、小麥為原料，經(jīng)日曬夜露，自然發(fā)酵，并從自然環(huán)境中獲取龐大微生物體系，共同互生最終賦予醬醪復(fù)雜而完整的酶系，釀制而成，因而廣式傳統(tǒng)醬油具有優(yōu)良的特殊風(fēng)味[1]。廣式高鹽稀態(tài)澆淋工藝釀造涉及多種微生物及相應(yīng)生化反應(yīng)的協(xié)同作用，過程復(fù)雜，雖然所得醬油交低鹽固態(tài)工藝好，但存在以下問題：存在不溶解的黃豆破碎物，后期醬油處理中過濾難度大；醬油中的可溶性蛋白質(zhì)會在儲存過程及貨架期中因凝聚而形成沉淀，即二次沉淀，降低醬油的澄清度。

傳統(tǒng)的硅藻土過濾往往很難獲得理想的澄清效果，直接影響產(chǎn)品的品質(zhì)和貨價期。而且硅藻土過濾機(jī)的占地面積大，其高能耗及硅藻土的排放和污染是企業(yè)面臨的巨大難題。而膜分離技術(shù)是一種常溫處理、無相變、操作簡單的新型分離技術(shù)，采用膜技術(shù)對加溫后的醬油進(jìn)行除菌和澄清處理，可以不損害醬油的原有風(fēng)味，在常溫下有效去除細(xì)菌、酶等物質(zhì)以及其他懸浮物，從而可以獲得味道豐滿圓潤的醬油，同時省去硅藻土過濾工序，簡化工藝流程[2-3]。日本于20世紀(jì)80年代已將微濾應(yīng)用于醬油生產(chǎn)[4]。本實(shí)驗(yàn)中對發(fā)酵后的醬油原油，采用中空纖維微濾膜（有機(jī)卷式膜）和陶瓷微濾膜（無機(jī)膜）進(jìn)行過濾，并對微濾處理生醬油的技術(shù)可行性進(jìn)行分析研究，重點(diǎn)分析研究膜過濾除菌效果和相關(guān)質(zhì)量指標(biāo)在膜過濾前后的變化，同時與傳統(tǒng)的過濾澄清技術(shù)進(jìn)行比較，探索膜過濾分離技術(shù)在廣式高鹽稀態(tài)發(fā)酵醬油中的應(yīng)用[5-6]。

2 材料與方法

2.1 材料和設(shè)備

2.1.1 醬油 廣東美味鮮調(diào)味食品有限公司自產(chǎn)高鹽稀態(tài)醬油。

2.1.2 膜過濾設(shè)備 （1）無機(jī)陶瓷膜：由湖南恒輝膜技術(shù)公司提供的小型試驗(yàn)機(jī)，膜為無機(jī)陶瓷（二氧化鈦+氧化鋯）（2）有機(jī)卷式膜：由安徽普朗膜技術(shù)公司提供的小型試驗(yàn)機(jī)膜為該公司生產(chǎn)的中空纖維有機(jī)卷式膜（聚偏二氟乙烯材質(zhì)）。

2.2 實(shí)驗(yàn)方法

2.2.1 膜過濾技術(shù)介紹 膜過濾是一種“錯流過濾”形式的流體分離過程：原料液在膜管內(nèi)高速流動，在壓力驅(qū)動下含小分子組分的澄清滲透液沿與之垂直方向向外透過膜，含大分子組分的混濁濃縮液被膜截留，從而使原料液達(dá)到過濾分離、濃縮、純化的目的（圖1）。

2.2.2 膜孔徑和材料的選擇 （1）無機(jī)陶瓷膜：孔徑為1.4μm、0.8μm、0.4μm微濾膜管；（2）有機(jī)卷式膜：孔徑為0.8μm、0.2μm、0.1μm微濾膜管以及0.03μm超濾膜管。

2.2.3 試驗(yàn)方法 采用中空纖維膜柱和陶瓷膜柱對國內(nèi)某醬油廠提供的原油進(jìn)行了可濾性實(shí)驗(yàn)，料液處理量為2～3L/min，錯流過濾操作溫度為30～50℃。過濾結(jié)束后先用冷水沖洗系統(tǒng)至回流液無色，接著使用60℃熱水循環(huán)清洗10min，然后使用60℃質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%的NaOH和質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1%～0.3%的 H2O2混合溶液循環(huán)清洗30min。

2.2.4 分析方法 （1）總酸的測定：堿液滴定法，瑞士萬通888TItrando全自動電位滴定儀；（2）色度的測定：日本柯尼卡美能公司生產(chǎn)的CR-5分光測色儀；（3）濁度的測定：采用日本U T-21 型濁度儀測量；（4）氨基態(tài)氮的測定：甲醛滴定法，瑞士萬通888TItrando全自動電位滴定儀；（5）總氮的測定：采用瑞典FOSS-TECATOR公司生產(chǎn)的8400型凱氏全自動定氮儀，結(jié)合凱氏定氮法測定；（6）食鹽（以氯化鈉計）的測定：硝酸銀滴定法，瑞士萬通916全自動電位滴定儀；（7）可溶性無鹽固形物測量：烘干恒量稱重法；（8）pH值的測定：瑞士萬通888TItrando全自動電位滴定儀；（9）還原糖的測定：國標(biāo)GB5009.7-2016直接滴定法。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同膜材料對醬油濾出性能的影響 由表1可知：（1）使用1.4、0.8、0.4μm的無機(jī)陶瓷莫在36℃下對醬油澄清過濾時，1.4μm膜柱的平均滲透通量明顯高于0.8、0.4μm膜柱。進(jìn)膜壓力隨膜柱孔徑變小而增大。（2）使用0.8、0.2、0.1、0.03μm的有機(jī)卷式膜在36℃下對醬油澄清過濾時平均滲透通量為483、221、200、75mL，孔徑為0.8μm的有機(jī)卷式膜滲通量最高。

3.2 不同膜材料對微生物攔截的影響 由表2可知：（1）無論是無機(jī)陶瓷膜或有機(jī)卷式膜，其對微生物的攔截效果均優(yōu)于燭式過濾機(jī)，且不同膜孔徑的微生物指標(biāo)差異較??；（2）經(jīng)查閱相關(guān)資料，發(fā)現(xiàn)醬油中的常見的乳酸菌、酵母菌微生物直徑均在1.0μm以上，只有個別的微球菌直徑在0.7μm左右。燭式過濾機(jī)的助濾劑硅藻土的孔徑在10～14μm，形成架橋后孔徑有所縮小，但仍比膜過濾機(jī)大，因而在攔截微生物方面，膜過濾機(jī)效果更佳。

3.3 不同膜材料對常見理化指標(biāo)的影響 由表3可知：（1）無論是有機(jī)膜還是無機(jī)膜機(jī)，過濾醬油前后的氨基態(tài)氮均無太大變化。因此，膜過濾前后對醬油氨基酸態(tài)氮變化影響較??；（2）除孔徑0.03μm的有機(jī)膜外，無論是有機(jī)膜還是無機(jī)膜，過濾后對醬油澄清液總酸含量在過濾后變化較小，pH值變化小?？讖?.03μm的有機(jī)膜總酸降低、pH值有所上升，其原因可能是一些相對分子質(zhì)量較大的酸性物質(zhì)過濾后被截留；（3）膜過濾對于醬油澄清度影響程度較大，即孔徑越小，一些懸浮物質(zhì)截留越多，對于醬油澄清越有利；比較2種膜，發(fā)現(xiàn)有機(jī)膜過濾后的醬油濁度要小于同等情況下的無機(jī)膜的情況，因此認(rèn)為有機(jī)膜對于醬油過濾的澄清效果也更好。

3.4 不同膜材料對鹽分和可溶性無鹽固形物含量的影響 由表4可知：（1）膜過濾前后食鹽指標(biāo)在16.47～16.56g/100mL，在檢測誤差范圍內(nèi)，因而膜過濾前后對醬油中鹽分變化影響較小；（2）不論有機(jī)膜和無機(jī)膜，過濾后的可溶性無鹽固形物數(shù)值均比過濾前有所降低，只要是大顆粒物質(zhì)被小孔徑的膜攔截下來。

3.5 不同膜材料對色差（L值）指標(biāo)的影響 由表5可知：膜的孔徑與L呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系，猜測原因?yàn)榭讖皆叫?，有色物質(zhì)被截留得越多。

3.6 不同膜材料對醬油感官的影響 由表6可知：1.4μm孔徑的無機(jī)膜用于過濾醬油，過濾后醬油口感、氣味無明顯差異，使用0.8、0.4μm孔徑的無機(jī)膜及0.8、0.2、0.1μm孔徑的有機(jī)膜用于過濾醬油，過濾后醬油口感、氣味有一定的損耗但優(yōu)于傳統(tǒng)熱滅活醬油，而選用0.03μm的有機(jī)膜過濾后醬油口感、氣味差異明顯。

3.7 不同膜材料對留樣體態(tài)的影響 由表7可知：（1）總體上膜過濾后的樣品比傳統(tǒng)的燭式過濾機(jī)過濾效果更佳，其中孔徑為1.4μm較其他<1μm孔徑的留樣沉淀稍大些，而0.1、0.2、0.4、0.8μm的孔徑留樣沉淀一致；（2）不論使用無機(jī)膜及有機(jī)膜過濾醬油，其膜柱孔徑越小，其過濾效果越佳，其中0.03μm超濾后的留樣效果最佳。

4 結(jié)論

綜上所述，與傳統(tǒng)的硅藻土過濾相比較，使用膜過濾的成本會比硅藻土過濾稍高，但是減少了使用硅藻土等助濾劑而帶來的廢棄物的排放量。在相關(guān)的指標(biāo)上，膜過濾處理過的醬油，其氨基酸、全氮等醬油核心指標(biāo)無變化，同時更有效攔截微生物和顆粒物沉淀，保障醬油的澄清度和穩(wěn)定性。從試驗(yàn)的數(shù)據(jù)來說，選擇使用0.1～0.4μm孔徑的膜過濾均可以達(dá)到所要求的除菌、除沉淀的效果。關(guān)于0.03μm孔徑的過濾后產(chǎn)品口感、氣味有一定損耗，不建議使用。實(shí)際生產(chǎn)中對膜孔徑的選擇還得結(jié)合對產(chǎn)量進(jìn)行選擇。

參考文獻(xiàn)

[1]BAO Qi-an.History of soy sauce [J].Technology，1994，9：104.（in Chinese）

[2]湘華，許鎖鏈，慕躍林，等.米曲霉ASP-m21產(chǎn)果膠酶及其酶學(xué)性質(zhì)[J].食品與生物技術(shù)學(xué)報，2008，28（2）：112-116.

[3]Balbuena M B.Regeneration of Spanish style green table olive brines by ultrafiltration [J].Journal of Food Science，1998，6：1733-1736.（in Chinese）

[4]Nichol D J，CheryanM.Production of soy isolates by ultrafiltration：process engineering characteristics of the hollow fibred system[J].J Food Proc Preserve，1981，5（2）：103-108.

[5]譚佩毅.無機(jī)陶瓷膜醬油的澄清工藝研究[J].江蘇食品與發(fā)酵，2006，4：22-23.

[6]李梅生，趙宜江，張艷，等.陶瓷微濾膜處理生醬油的工藝研究[J].食品與機(jī)械，2007，1：120-124.

（責(zé)編：張宏民）