第九章--食醋-食品发酵与酿造工艺学

第九章食醋食品发酵与酿造工艺学FoodFermentation＆BrewingTechnology徐州工程学院食品(生物)工程学院董玉玮珍极米醋工艺流程图淀粉质原料→预处理→糖化→酒精发酵→醋酸发酵→后处理→醋第一节简介一、现状1、产量与品种据不完全统计，1997年食醋产量约为180万吨，2001年250万吨。主要生产品种很多,如镇江香醋、山西老陈醋、四川麸醋、北京熏醋、上海米醋、福建红曲醋、浙江玫瑰米醋、广东糯米白醋、糯米甜醋、丹东白醋、全标米醋、太行米醋、龙门米醋、机轮香醋。2、当前我国常用的酿醋工艺自吸式液态深层发酵法制醋；酶法自然通风(液化、糖化、酒化)回流制醋；液态回流法制醋；生料酿醋法制醋；固态发酵法制醋一、现状3、四大名醋镇江香醋、山西陈醋、浙江米醋和保宁麸醋为我国四大名醋。保宁醋是惟一的药醋，素有“东方魔醋”之称，1915年曾在“巴拿马太平洋万国博览会”与国酒茅台一并获得金奖，从而奠定了其在中国四大名醋中的地位。第一节简介二、食醋的营养成分及保健功能除主要成分醋酸外，还含有各种氨基酸、有机酸、糖类、维生素、矿物质、醇和酯等营养成分及风味成分；具有独特的色、香、味、体，不仅是调味佳品，经常食用对健康也有益。食醋有杀菌解毒、健胃消食、防暑降温、软化血管、促进血液循环、防治动脉硬化、冠心病并有一定的防癌作用。三、食醋的种类1按照生产工艺酿造醋：其中产量最大，是用粮食等为原料，经微生物制曲、糖化、酒精发酵、醋酸发酵等阶段酿制而成。合成醋：是用化学方法合成的醋酸配制而成，缺乏发酵调味品的风味，质量不佳。再制醋：是以酿造醋为基料，经进一步加工制成，如五香醋、蒜醋、姜醋、固体醋等。2按照地名如山西陈醋、镇江香醋、北京熏醋、上海米醋、四川麸醋、江浙玫瑰醋、福建红曲醋等等。山西水塔陈醋镇江香醋熏醋四、制醋原料1主料：它是制醋的主要原料，是能通过微生物发酵被转化而生成食醋的主要成分醋酸的原料，主要是含淀粉、含糖、含酒精的三类物质，如谷物、薯类、果蔬、糖蜜、酒精、酒糟以及野生植物等。2辅料：酿醋需要大量的辅助原料，一般使用谷糠、麸皮或豆粕作辅料。3填充料：疏松，有适当的硬度和惰性，没有异味，表面积大•固态发酵法制醋及速酿法制醋都需要填充料，其主要作用是疏松醋醅，积存和流通空气，有利于醋酸菌的好氧发酵。•固态发酵法制醋一般使用粗谷糠、小米壳、高粱壳等;•速酿法制醋常以木刨花、玉米芯、木炭、瓷料等作为固定化载体。4添加剂：改进色泽、风味和体态•a.食盐：醋醅发酵成熟后，需及时加入食盐以抑制醋酸菌，防止醋酸菌将醋酸分解，同时，食盐还起到调和食醋风味的作用；•b.砂糖、香辛料：能增加成醋的甜味，并赋予特殊的风味。•c.炒米色：炒米色能增加成醋色泽及香气。五、各种常用淀粉质原料的特点1高粱：淀粉、维生素含量高，但单宁含量高。2大米（碎米）：糯米3甘薯：淀粉含量高、易糊化，粗纤维、蛋白质、脂肪含量较低，果胶含量高。4玉米：去胚芽六、原料的预处理1除去杂质分选机；洗涤机2粉碎与水磨锤式粉碎机、刀片轧碎机、钢磨3蒸煮粉碎后的淀粉质原料，润水→蒸煮（100℃以上），目的：⑴淀粉糊化；⑵高温灭菌七、食醋酿造用微生物传统工艺酿醋（即老法酿醋）：利用自然界中野生菌制曲、发酵，涉及的微生物种类繁多，如：霉菌属的根霉、曲霉、毛霉、犁头霉，酵母菌属的汉逊氏酵母、假丝酵母，以及芽孢杆菌、乳酸菌、醋酸菌、产气杆菌等等。新法酿醋：均采用经人工选育的纯培养菌株，进行制曲、酒精发酵和醋酸发酵，其好处是酿醋周期缩短，原料利用率提高，经济效益显著。（一）曲霉菌曲霉菌有丰富的淀粉酶、糖化酶、蛋白酶等酶系，因此常用曲霉菌制糖化曲。糖化曲是水解淀粉质原料的糖化剂。曲霉菌可分为黑曲霉和黄曲霉两大类群。从酶系特征来看，黑曲霉的淀粉糖化酶活力强，而其淀粉液化酶和蛋白酶的活力较弱，有较强的单宁酶活力。黄曲霉的淀粉糖化酶活力弱，而其淀粉液化酶和蛋白酶的活力较强，无单宁酶活力。黑曲霉更适合于酿醋工业中的制曲。黄曲霉菌分生孢子黄曲霉黄曲霉菌菌落黑曲霉黑曲霉菌落黑曲霉菌分生孢子头（二）酵母菌1酿酒酵母：在酵母菌的酒精发酵中，除生成酒精外还有少量有机酸、杂醇油、酯类等物质生成，这些物质对形成醋的风味有一定作用。AS2.109、AS2.399；2产酯酵母：AS2.300、AS2.338、中国食品发酵科研所的1295和1312等产酯酵母。（三）醋酸菌1作用醋酸菌具有氧化酒精生成醋酸的能力。醋酸是在酿制过程中继酒精生成之后由醋酸菌将酒精转化成的。2特性(1)营养要求：最适宜的碳源是葡萄糖、果糖等六碳糖，其次蔗糖和麦芽糖等。酒精也是很适宜的碳源，有些醋酸菌还能以甘油、甘露醇等多元醇为碳源。蛋白质水解产物、尿素、硫酸铵等都适宜作为醋酸菌的氮源。必需的有磷、钾、镁3种元素。由于酿制食醋的原料一般是粮食，其淀粉、蛋白质、矿物质的含量也很丰富，营养成分已能满足醋酸菌的需要，除少数酿醋工艺外，一般不再需要另外添加氮源、矿物质等营养物质。矿物质：(2)酶系特征醋酸菌有相当强的醇脱氢酶、醛脱氢酶等氧化酶系活力，因此除能氧化酒精生成醋酸外，还有氧化其他醇类和糖类的能力，生成相应的酸、酮等物质。(3)培养条件•温度：•醋酸菌生长繁殖的适宜温度为28～33℃，醋酸菌不耐热，在60℃下10min即死亡。•pH：•醋酸菌生长的最适pH值为3.5～6.5，一般的醋酸杆菌菌株在醋酸含量达1.5%～2.5%的环境中，生长繁殖就会停止，但有些菌株能耐受醋酸达7%～9%。酒精的耐受力：醋酸杆菌对酒精的耐受力颇高，酒精浓度可达到5%～12%（体积分数）。对食盐的耐受力：对食盐的耐受力很差，当食盐浓度超过1%～1.5%时就停止活动。在生产中当醋酸发酵完毕就添加食盐，其目的除调节食醋滋味外，也是防止醋酸菌继续作用，将醋酸氧化为二氧化碳和水的有效措施。3常用的醋酸菌(1)AS1.41醋酸菌属于恶臭醋酸杆菌，是我国酿醋常用菌株之一。平板培养时菌落隆起，表面平滑，菌落呈灰白色，液体培养时则形成菌膜。该菌生长适宜温度为28～30℃，生成醋酸的最适温度是28～33℃，最适pH为3.5～6.0，耐受酒精浓度8%（体积分数）。最高产醋酸7%～9%，产葡萄糖酸能力弱。能氧化分解醋酸为二氧化碳和水。(2)沪酿1.01醋酸菌它是从丹东速酿醋中分离得到的，是我国食醋工厂常用菌种之一。在含酒精的培养液中，常在表面生长，形成淡青灰色薄层菌膜。该菌由酒精产醋酸的转化率平均达到93%～95%。醋酸菌（Acetobacter）八、食醋生产中的生化变化（一）生化作用1糖化作用：将糊化后的淀粉在酶的作用下转变成可发酵性糖。2酒精发酵：酵母菌在厌氧条件下经过菌体内一系列酶的作用，把可发酵性糖转化成酒精和二氧化碳，然后通过细胞膜把产物排出菌体外的过程。在酒精发酵的同时会形成一系列的副产物如甘油、高级醇、有机酸等。3醋酸发酵醋酸发酵是继酒精发酵之后，酒精在醋酸菌氧化酶的作用下生成醋酸的过程。氧化酶系CH3CH2OH+O2CH3COOH+H2O根据上述反应式可知：醋酸与乙醇的质量比为1.304∶1。但由于发酵过程中醋酸的挥发、再氧化以及形成酯等原因，实际得到的醋酸与酒精的质量比仅为1∶1。（二）食醋色、香、味、体的形成1食醋的色色素来源：①原料本身的色素带入醋中，②原料预处理时发生化学反应而产生有色物质进入食醋中③发酵过程中由化学反应、酶反应而生成的色素，④微生物的有色代谢产物，⑤薰醅时产生的色素以及进行配制时人工添加的色素。其中酿醋过程中发生的美拉德反应是形成食醋色素的主要途径。熏醅时产生的主要是焦糖色素，是多种糖经脱水、缩合后的混合物，能溶于水，呈黑褐色或红褐色。2食醋的香气食醋的香气成分主要来源于食醋酿造过程中产生的酯类、醇类、醛类、酚类等物质。有的食醋还添加香辛料如芝麻、菌香、桂皮、陈皮等。酯类以乙酸乙酯为主；食醋中的醇类物质除乙醇外，还含有甲醇、丙醇、异丁醇、戊醇等。醛类有乙醛、糠醛、乙缩醛、香草醛、甘油醛、异丁醛、异戊醛等；酚类有4-乙基愈创木酚等。双乙酰、3-羟基丁酮的过量存在会使食醋香气变劣。3食醋的味酸味：食醋是一种酸性调味品，其主体酸味是醋酸。醋酸是挥发性酸，酸味强，尖酸突出，有刺激气味。食醋还含有一定量的不挥发性有机酸，如琥珀酸、苹果酸、柠檬酸、葡萄糖酸、乳酸等，它们的存在可使食醋的酸味变得柔和食醋的甜味。•甜味：来自于残存在醋液中的由淀粉水解产生出的但未被微生物利用完的糖。发酵过程中形成的甘油、二酮等也有甜味。•咸味：酿醋过程中添加食盐，可以使食醋具有适当的咸味，从而使醋的酸味得到缓冲，口感更好。鲜味：食醋中因存在氨基酸、核苷酸的钠盐而呈鲜味。其中氨基酸是由蛋白质水解产生的；酵母菌、细菌的菌体自溶后产生出各种核苷酸，如：5’-鸟苷酸、5’-肌苷酸，它们也是强烈助鲜剂。4食醋的体态食醋的体态是由固形物含量决定的。固形物包括：有机酸、酯类、糖分、氨基酸、蛋白质、糊精、色素、盐类等等。用淀粉质原料酿制的醋因固形物含量高，所以体态好。第二节糖化剂及其制备一、糖化剂1糖化剂：将淀粉转变成可发酵性糖所用的催化剂。2种类：曲和酶制剂。（1）曲定义：以麸皮、碎米等为原料，以曲霉菌纯菌制曲或多菌种混合进行微生物培养制得的糖化剂或糖化发酵剂。种类：大曲、小曲、麸曲、红曲、液体曲。目前酿醋中常用的是麸曲和液体曲。①麸曲：它是以麸皮为主要制曲原料，纯培养的曲霉菌为制曲菌种，采用固体培养法制得。其优点是：曲的制备成本低、制曲周期短、糖化力强、对酿醋原料适应性强、出醋率高。②液体曲：以纯培养的曲霉菌为菌种，经发酵罐深层培养，得到一种液态的含淀粉酶和糖化酶的糖化剂，可替代固体曲用于酿醋。其优点是：液体曲的生产机械化程度高，可节约劳动力，但设备投资和动力消耗较大。培养产生淀粉酶能力很强的微生物，再从其培养液中提取淀粉酶并制成酶制剂，将它们用作食醋酿造的糖化剂，如用于淀粉液化的枯草芽孢杆菌α-淀粉酶和用于将液化产物进一步糖化的拟内孢霉或根霉葡萄糖淀粉酶制剂。（2）淀粉酶制剂高转化率糖化酶二、糖化剂的制备1麸曲(1)特点：麸曲是以纯培养的优良曲霉菌为制曲菌种，用适合曲霉菌生长的麸皮作为制曲主要原料，因此制曲周期短，仅2～3d，制曲成本低。麸曲的糖化力强，用作酿醋糖化剂时出醋率高，麸曲能适用于各种酿醋原料，是食醋工业使用最多的糖化剂，但麸曲不宜长期保存，酿成的醋其风味比用老法曲的差。(2)麸曲制作的工艺流程种曲麸皮↓盒曲培养谷糠→拌匀→蒸料→扬凉→接种→堆积→帘曲培养→成曲水通风培养①配料：麸皮88%，谷糠10%，豆饼2%，水占原料总量的80%。②润料：30～60min。③蒸料：常压40～50min。④接种：迅速冷却到38～40℃。接种0.3～0.5%。⑤培养：曲料入池厚度25～30cm入池后先静止培养，约经5～8h，品温升至34～35℃，开始间歇通风，风温为28～30℃，湿度要求较大。通风3～4次以后，曲霉菌生长旺盛，品温上升很快，要连续通风，风温25℃左右，湿度可稍低，使品温控制在38℃左右，不得超过40℃。至后期，曲霉菌生长缓慢，水分不断减少，为了有利于糖化酶的产生，品温应控制不超过30℃，可间歇通入于风。培养时间为28～34h。培养时间的确定应通过测定曲子糖化力达到最高峰掌握。2、液体曲(1)特点：将曲霉菌在发酵罐中进行深层液体通风培养，得到含有丰富酶系的培养液，这种培养液称之为液体曲。其生产过程是在机械化和无菌状态下完成的。节约原料，原料利用率高，劳动效率高，可实现机械化生产。(2)工艺流程原料→配料→蒸煮→冷却→入发酵罐→接种通风培养→液体曲①原料：将豆饼粉1.2%、米糠2%、硫酸铵0.16%和甘薯粉5.2%配成干物质浓度为8.5%的培养液。②蒸煮：135℃，40～50min。③冷却：31～32℃。④入灭菌的发酵罐，接种量5～10%。通无菌空气培养，30～32℃培养36h。三