葛根醋发酵工艺的研究范文

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《食品工业杂志》2014年第八期

1材料与方法

1.1菌种活化

1.1.1酿酒高活性干酵母称取所需量的活性干酵母，在35℃~40℃下，用2%的蔗糖水复水15min~20min，然后将温度降至34℃，活化1~2h，有大量气泡产生时即可使用。

1.1.2醋酸菌配制1%酵母粉，1%葡萄糖的培养基，并分装于若干在三角瓶中。0.1MPa，121℃高压蒸汽灭菌20min，冷却至30℃。无菌条件下每个三角瓶中加入4%食用酒精并接种醋酸菌种，30℃，200r/min条件下摇床振荡培养48h~72h，得到醋酸菌种子液。

1.2分析检测方法可溶性固形物含量检测：折光法；还原糖（以葡萄糖计）含量检测：快速菲林法；酒精含量检测：蒸馏法；总酸（以醋酸计）含量检测：氢氧化钠滴定法；pH检测：酸度计法；总黄酮含量测定：紫外分光光度法[5-6]。

1.3酿造工艺

1.3.1工艺流程试验在传统工艺的基础上采用改进的酶法工艺来酿制葛根醋，其工艺流程为：水高温α-淀粉酶糖化酶干酵母活化↓↓↓↓葛根粉→糊化→液化→糖化→酒精发酵→醋酸发酵→过滤→产品↑醋酸菌活化

1.3.2操作要点

1.3.2.1糊化在15L发酵罐中加入8L水，将发酵罐升温至85℃以上，葛根粉与水按1∶4（kg/L）的比例调和，即加入2kg葛根粉，不断搅拌1h，直至葛根粉基本溶解，呈浆状，保证淀粉充分糊化。

1.3.2.2液化向糊化液中加入1.5gCaCl2，pH调至5.8~7.8之间，将发酵罐温度升至95℃，加入高温α-淀粉酶，适当进行搅拌，恒温液化，用碘指示剂检测酶解液是否液化完全，加入碘指示剂无蓝色出现，则液化完全。

1.3.2.3糖化确定液化完全后，将发酵罐温度降至55℃~65℃之间，调节溶液pH至4.0~4.5，加入糖化酶，进行糖化。糖化完成后，检测固形物含量及糖度（还原糖）。

1.3.2.4酒精发酵适当稀释葛根糖化液，调整葛根糖化液糖度（总糖）为12%~16%，加入活化好的酿酒高活性干酵母进行发酵。每隔12h检测发酵液的糖度、酒度。将发酵完全的葛根酒醪静置沉降数天，取上层较清的葛根酒液备用。

1.3.2.5醋酸发酵采用液态半连续发酵，发酵罐空罐灭菌后，加入按工艺要求配制的发酵醪液，0.1MPa灭菌20min，待温度下降至65℃时，向罐中加入葛根酒，待温度下降至30℃，开启自动控温，并开始通气。当罐内温度稳定在30℃左右，接入10%活化好的醋酸菌种子液，测定发酵液的酒度和酸度；根据总浓度理论（将酒度和酸度去掉单位作纯数值的求和得到一个数值，该值就称为该发酵液的总浓度），在发酵周期的末期，当理论酒精度达到卸料点0.5%时，放出部分醋酸发酵液。同时，向罐中补充相同体积的葛根酒，下一周期随即开始。每隔4h检测发酵液的酸度、酒度[7]。

1.4最优工艺条件的确定对原料的液化工艺，进行一段法液化与两段法液化的比较；对影响糖化工艺的因素进行正交试验，以最终还原糖量为指标，确定适宜的工艺技术参数；对影响酒精发酵和醋酸发酵的因素进行单因素试验，以最终酒精度和总酸量为指标，确定最优工艺条件。

2试验结果与讨论

2.1液化工艺由于后期的醋酸发酵阶段会出现大量泡沫，导致溢罐现象出现，严重影响了正常发酵，降低了原料利用率。出现大量泡沫，导致溢罐现象的主要原因有可能是前期的液化效果较差，糊精量残留过多，因此，在此对液化工艺进行了改进，采用两段液化法，并将原本的一段液化法与改进的两段液化法进行了比较[8]。

2.1.1一段法液化

2.1.2两段法液化由表1可以看出，采用一段液化法，醋酸发酵阶段几乎每批都会产生大量泡沫，甚至导致溢罐，而采用两段液化法，基本不会出现溢罐现象，并且最后的成品都较易过滤，滤液澄清。两段液化法的第一段液化断裂淀粉分子，变为糊精，淀粉在高温下完全分散，后面再经过二次液化，就可以将淀粉液化得比较彻底，酒精发酵和醋酸发酵比较顺利，最后的过滤也较易进行。然而，一段液化法却没能让淀粉完全分散，淀粉微粒的中心部分未被液化，所以液化效果差。酒精发酵属于厌氧发酵，不用通气，CO2的排出相对较少，所以酒精发酵相对正常，但醋酸发酵是在大量通风条件下进行的，过多的糊精使发酵液黏度增加，空气在发酵液中停留时间增加，气泡小且多，容易造成溢罐。

2.2糖化工艺糖化是葛根醋生产中的重要工序，糖化是否彻底决定着酒精发酵是否成功。在所用糖化酶最适的pH条件下，以糖化酶用量、糖化温度和糖化时间为主要考察因素，对糖化工艺条件进行试验，以糖度（还原糖）为评价指标，对糖化工艺条件进行优化，各因素水平取值见表2，正交试验结果见表3。根据表3，采用直观分析法比较3个因素的极差R值大小可知，各因素对试验指标影响的主次顺序是B＞C＞A，即糖化温度影响最大，其次是糖化时间，而糖化酶用量影响最小。由各因素均值的大小可知，因素优水平组合为A3B2C2，即糖化工艺的最优条件为：糖化酶用量4mL、糖化温度60℃、糖化时间2h。

2.3酒精发酵加入柠檬酸调整糖化液pH至4.0左右，温度30℃，以酵母接种量和糖度（总糖）为考察因素，以酒精度为评价指标，对酒精发酵工艺条件进行优化，试验结果见表4。由结果分析可知，酵母接种量为0.3%、糖度（总糖）16%时效果最好。

2.4醋酸发酵由图1可知，发酵启动阶段48h后出现明显产酸，发酵进行72h后趋于稳定，开始第1次分割补料。分割量不宜过大，以确保留有一定的菌体量，为了让产酸速率最大化，确定35%为合适的分割量，分割时酸度稳定在7.0g/100mL附近，周期不超过24h，平均产酸速率为1.1g/（L•h）；醋酸产率可达90%以上，但是由于罐内发酵液的酸度一直保持在较高水平，较大的通气量会将一部分易挥发酸随尾气带出，而15L的小型发酵罐没有尾气回收装置，因此醇酸转化率仅为80%左右，导致原料利用率较低；但是在工业生产中此问题能得到有效解决，醇酸转化率将大幅提高[7]。

2.5后处理

2.5.1加盐醋酸发酵结束后，葛根醋酸度可达7.0g/100mL，此时加入1%~2%的食盐，抑制醋酸菌等不耐盐菌的生长，同时避免醋酸继续氧化分解生成二氧化碳和水，可以起到增加产品的风味作用。

2.5.2过滤常用的分离设备有离心机和过滤机等，为了比较这2种不同过滤工序对成品醋感官效果的影响，先将葛根醋静置，用4层纱布进行粗滤，再经平均孔径为2μm~5μm砂芯漏斗抽滤，过滤后的葛根醋澄清度提高，色度下降明显，可溶性固形物、总酸、有机酸变化很小，不影响主要风味物质，感官品质明显提高；经离心机8000r/min离心20min效果虽然好于前者，但是成本较高，不利于工业放大生产[9]。

3产品质量指标

3.1感官指标色泽呈浅黄褐色，澄清透明、有光泽、均匀一致、无悬浮物及沉淀物；具有酿造食醋香味及葛根特有的清香味，酸味柔和纯正，浓郁醇厚，无异味。

3.2理化指标总酸（以醋酸计）≥7.0g/100mL；酒精体积分数≤0.5%；还原糖（以葡萄糖计）≥1.2g/100mL；砷（以As计）≤0.5mg/L；铅（以Pb计）≤1.0mg/L。

3.3微生物指标细菌总数≤100个/mL；大肠杆菌≤3个/100mL；致病菌不得检出。

3.4黄酮含量葛根醋液中总黄酮含量达19.5mg/100mL。

4结论与讨论

以野生葛根粉为原料，采用液态发酵法酿造葛根醋，原料用量葛根粉与水的比例为1∶4（kg/L），糊化1h，加入CaCl2，在95℃条件下，加入2mL高温α-淀粉酶液化1h，再加1mL，液化30min；糖化的最佳工艺为：糖化酶用量4mL、糖化温度60℃、糖化时间2h；酒精发酵的最佳工艺条件为：酵母接种量为0.3%、糖度（总糖）为16%，30℃发酵4d；醋酸发酵的最佳工艺条件为：半连续发酵，温度为30℃，接种量为10%，分割量为35%，发酵6d，所得葛根醋酸度可达7.0g/100mL。

此工艺所酿造的葛根醋综合了葛根和食醋的功能，市场前景广阔良好，但由于工艺采用的是纯种液态发酵，故而在风味上有所欠缺，考虑采用多菌种混合发酵，添加蛋白、蜂蜜、柠檬酸及果胶分解酶、陈酿等措施改善产品品质，做成葛根保健醋饮料，开拓了野生葛根资源综合开发利用的新途径。

作者：李历郭会明洪厚胜单位：南京工业大学理学院南京工业大学生物与制药工程学院南京汇科生物工程设备有限公司