国际食醋技术交流研究论文

简述固定化酵母在传统食醋生产中的应用情况，并就固定化酵母在各种食醋发酵工艺中的应用优势及大生产应用的效果和笔者近几年在食醋生产中推广应用的几种较典型的、已经成熟的生产工艺作以介绍。关键词固定化酵母 食醋生产 工艺 应用 固定化细胞 (Immobilized cells)技术是近十余年生物工程的重点研究领域之一〔1〕。它是用物理或化学的手段将游离细胞定位于限定的空间区域 ,并使其保持催化活性、反复使用的方法。固定化细胞技术的出现 ,使高细胞密度的高速率发酵成为可能 ,使单位时间、单位容积的生产能力大大提高。而且固定化细胞作为生物催化剂 ,能反复活化使用和连续化运转。固定化细胞对杂菌的污染和代谢产物的抑制作用比游离细胞有更高的抵抗性 ,发酵产物易于与菌体分离。当前 ,用固定化细胞技术改革传统的发酵工业 ,已成为传统发酵工业提升技术水平、提高产品竞争力的一个重要手段和趋势。 将固定化细胞应用于酒精工业化生产是细胞固定化技术在工业生产应用研究最活跃、最深入同时也是最成熟的领域之一〔2〕。使用的菌种一般是酿酒酵母，在这方面，日本已经有工业化大生产的应用实例且已经建立起较先进的固定化酵母细胞生产线。我国科学家自上世纪七十年代研究以来，也取得了很好的科研成果，但多年来，大多数研究成果仅限于实验室阶段。甘肃省科学院生物研究所自八十年代初开始研究固定化酵母在酒精生产中的应用以来，先后攻破了固定化酵母在糖蜜、淀粉质原料大生产发酵中的诸多难题并形成定型工艺在全国范围内推广应用，为企业取得了较好的经济效益和社会效益，并于一九九五年建成国内第一条固定化酵母生产线，实现了此产品的工业化批量生产。在此基础上又针对我国传统发酵产业现状，先后相继开发出了固定化酵母食醋发酵工艺、固定化酵母酱油增香工艺等工艺技术和相应的固定化酵母产品，并在国内数十家大中型食醋、酱油酿造企业应用成功。以下为您介绍的便是固定化酵母在食醋发酵中的应用情况。 固定化酵母在食醋发酵中的应用机理 食醋的酿制过程是有三个基本的生化反应过程组成的，即淀粉的糖化过程、酒精发酵过程、醋酸发酵过程。 做好醋必先酿好酒"，酒精发酵的成功与否直接关系着食醋酿造的好坏。长期以来，寻找一种优良的酒化催化剂以提高酒化阶段中酒精的含量，一直是食醋酿造中技术创新的重点。由于食醋酿造实际操作中，为酒精发酵制备的酒化催化剂－酒母总是表现出杂菌抵抗力差、不耐高酒、不耐高温发酵的特点。因而食醋生产中怎样找寻一种对杂菌有较强抵抗力、酒化活性强、耐高酒精的酵母细胞便成了其生产发酵的关键。在此基础上，建立可在高杂菌情况、可重复使用且能保持乙醇系列酶活性的固定化酵母细胞发酵体系，也成为此工艺应用，降低生产成本，应用于生产的关键。 将固定化酵母应用于酒精的生产，能够大大提高生产效率，这已是国内外研究者的共识〔3〕，但如何将固定化酵母发酵技术成功应用于食醋酿造中的酒精发酵并同我国传统的食醋酿造工艺结合，解决食醋酿造中所面临的酵母发酵力不强、耐杂菌能力差的缺点？理论上，固定化酵母就具有这样的优势。近年来，我们对固定化酵母在食醋酿造不同发酵工艺下推广应用中遇到的一些主要影响因素如原料、耐杂菌能力、产酒精能力、载体的稳定性等进行了长期的探讨和研究，结果发现用固定化酵母替代传统游离酵母直接或间接的用于食醋酿造，同传统发酵工艺相比具有酒化活性强、耐高酒精、较强杂菌抵抗力等特点，进而可实现稳定生产、提高淀粉利用率、降低产品生产成本的目的。目前已推广至甘肃、宁夏、陕西、内蒙、山西等近二十家企业。以下即为固定化酵母在各种工艺条件下的应用优势介绍。一、固定化酵母在全固态食醋发酵工艺中的应用优势以甘肃武威凉州益明食品有限公司和甘肃平凉副食品厂固定化酵母应用和试验数据为例，简述如下： 1、固定化酵母的发酵速度 固定化酵母应用于固态法食醋发酵工艺，同传统游离酵母相比，表现出了起温快、起温高的特点，同等入缸温度和条件下，发酵升温和最高温度平均比用游离酵母酒醅高出1～2℃（见表一），且保持了“前缓（温）、中挺（温）和后回落（温）”的趋势。从而证明了固定化酵母相比传统游离酵母而言，由于细胞数多，出芽率高的自身特点，从而加快了发酵速度。另外，我们从跟踪测酒醅的酒精变化趋势看（见表二、固态法食醋工艺中固定化酵母酒醅酒度的变化），固定化酵母发酵的酒醅平均第三天即主发酵完毕，4～5天后发酵结束，也证明了固定化酵母发酵速度快的特点。 表一固定化酵母同游离酵母酒醅温度变化对照表时间组别[] 24h []48h []72h []96h []120h []144h固定化酵母 []31℃ []37℃ []34℃ []30℃ []28℃ []28℃对照酵母 []29℃ []℃ []28℃ []26℃ []23℃ []22℃ 表二固态法食醋工艺中固定化酵母酒醅酒度的变化表酒度(v/v)发酵时间测定批次[] 72h []96h []120h []144h1 [] [] [] [] [] [] [] [] [] [] [] [] [] [] [] [] 2、固定化酵母的产酒能力 固定化酵母由于细胞数多、发酵速度快、活力强，在同等工艺条件下比传统酵母产酒明显，且稳定。详见表三、固态法食醋工艺中固定化酵母同对照酵母酒醅酒度变化表。表三固定化酵母同对照酵母酒醅酒度变化表时间组别酒度 []144h []144h []144h []144h []144h []144h []144h []平均试验组[]1[][][][][][][][][][][][][][][]对照组[]3[][][][][][][][][][][][][]无料[][][][][][][][][][][][][][][][][][][][][][][][][][][][][][]平均[10]≥ 3、增香效果 固定化酵母的制备，理论上可以复合多种优良酵母菌种。其中，增香酵母的使用，可以有效提高食醋中的乙酸乙酯，从而增加食醋的风味物质。因而对比传统的游离酵母培养具有一定的增香优势。实际应用中，从固定化酵母的酒母培养液中可以明显的感到乙酸乙酯的香味。 4、使用寿命 我们生产的固定化酵母在淀粉质原料酒精发酵中的使用寿命超过160天〔4〕〔5〕，在食醋生中实际应用过程中，只要应用环境卫生、使用方法得当，采取定期保养的措施，在160天内，其酒化活性和抗杂菌能力都不会下降。甘肃武威凉州益明食品有限公司甚至能使用1－2年都活性不下降。二、固定化酵母在前稀后固食醋发酵工艺中的应用优势 在前稀后固食醋发酵工艺中，食醋的酒精发酵部分是在液态状态下完成的，其酒精发酵操作条件和工艺同淀粉质酒精发酵基本一样，因而用固定化酵母替代传统游离培养酵母可以较好的解决酒精发酵过程中的不耐高酒、不耐杂菌的能力，同时可大大提高酒醪中的酒精含量，为后期醋化工序提供了很好的拌醅〔6〕〔7〕。以宁夏银川三利酱醋酿造有限公司和甘肃省酒泉市酒厂酿造分厂固定化酵母应用和试验数据为例，简述如下： 1、产酒能力和耐高酒能力 根据在甘肃省酒泉市酒厂酿造分厂应用结果数据看出，固定化酵母细胞本身具有增殖能力快、发酵能力强、产酒量高、耐高酒的优良特性。从以下的测定数据可以证实。表四甘肃省酒泉市酒厂酿造分厂酒精发酵醪中含酒量对比酵母对比产酒对比[]应用固定化酵母[]本厂大生产酵母平均产酒[](v/v)[](v/v)单罐平均产酒[](v/v)[](v/v) 另外，根据原始数据统计表明：固定化酵母细胞具有优良的发酵能力，在前稀后固食醋发酵工艺中，玉米原料耗糖能力在24小时内，外观糖度一般为～3BX，还原糖一般在～，产酒能力达到8～9%（V/V），30小时即可达最高点，产酒最高可达12% V/V。高粱原料耗糖能力24小时外观糖度一般为2～5BX，产酒能力在35～38小时可达最高点，残余还原糖一般达到1%以下，产酒最高可达12% V/V。 2、耐杂菌能力 食醋酒精发酵，由于所用原料颗粒粗、浓度大，原料达到无菌发酵很难，且培养基一直不灭菌，在加上环境卫生条件较差，固定化酵母细胞的连续重复使用更是无法达到绝对不染菌。 宁夏银川三利酱醋酿造有限公司在固定化酵母的大生产应用中，原料一直不灭菌，在160天的使用期内，发酵液杂菌感染率并未有较大幅度的增长。杂菌对产酒的影响亦不大，这主要是因为固定化细胞浓度特别高，在酒精发酵液中始终占据着绝对的种群优势，能有效的抑制杂菌生长，且固定化酵母能在较短的发酵时间内使酒精量的增长且占主导地位，显示出其高密度细胞集中于一体的优良抗杂菌能力。 3、简化工序 在传统前稀后固食醋发酵工艺中，酒精发酵从菌种培养到酵母培养需5－6天，直至酒精发酵结束，一个批次总共需要时间8－10天；而固定化酵母只需发酵将固定化酵母投入发酵罐（池）内，即可重复使用160天以上。培养工艺操作简单，省略了传统游离酵母培养的扩大工序中接种、过滤、灭菌等操作。而且，发酵速度快，大大缩短发酵时间，因而实用简单，操作弹性大。 综上所述，固定化酵母细胞培养及发酵技术对比传统游离酵母培养及技术，综合性能优越，培养成本低廉，在淀粉利用率、耐高酒精、增香、快速发酵、抗杂菌能力和简化工序方面都表现出了此项技术的优势特点，且不改变传统食醋原有的风味，因此，将固定化酵母应用于传统食醋发酵工艺具有很强的优势和广阔的前景。固定化酵母食醋发酵定型工艺 固定化酵母食醋发酵定型工艺是我们根据固定化酵母在国内一些厂家推广应用过程中形成的、已经成熟且已经应用的工艺,而作的一点总结。下面即为此工艺的详细介绍，供相关食醋生产企业参考一、工艺适用范围： 固定化酵母适合于目前国内所有食醋发酵工艺，如前稀后固发酵、全固态发酵、稀醪发酵等且不受制曲工艺的影响，即麸曲、大曲或全酶制剂酿醋均可采用此固定化酵母前酵工艺，以下即为两种典型工艺的介绍。二、 工艺介绍：（一）、前稀后固工艺 1、工艺流程2、工艺特点介绍 ①．采用固定化酵母取代传统酒精发酵剂（自培酵母或活性干酵母），此酵母具有酒化酶活力高、发酵时间短，耐高酒的特点，酒度最高可达12%（v/v）一般稳定在8-10%之间。 ②粮耗降低：由于酒化过程中，酒度增加，淀粉利用率得以提高，使得进入固态发酵后，淀粉利用率便整体提高，酒化部分淀粉利用率的提高，也就提高了整个工艺过程的淀粉利用率。由于目前食醋发酵中醋糟淀粉仍含量很高，也就是说，酒化过程中淀粉利用率提高不会影响醋化过程中淀粉继续发酵，创造良好的风味。 ③操作方便、简单：无需酒母扩大培养工艺，且发酵罐无需灭菌，既减轻了工人劳动强度，有简单实用。 ④固定化酵母可重复使用，一次可应用半年以上。 ⑤增香明显：由于增香酵母可同时固定在载体内，因而使风味更趋自然柔和。 ⑥设备改造简单：仅仅需要少量改造费用，具体是在已有的酒化罐内加假底或筛板即可。（二）、全固态工艺 1、工艺流程2、工艺特点 ①抗杂菌能力强，耐高酒度。彻底改变传统酵母易染杂菌和酵母活力降低，从而酒度降低的现象，即一般杂菌不影响固定化酵母抗杂菌能力，同时具有较强的产酒优势。 ②设备改造简单：在前工序加酒母预培养罐和玉米糖化液化罐即可。 ③改善产品风味和状态，由于此工艺严格按照食醋发酵理论设计，避免了不正常的发酵，同时由于增香酵母的混合固定应用，因而使风味更趋自然柔和。存在问题食醋生产是一个比较传统的发酵工业，长期以来，由于地域、原料和消费习惯的不同，在各地形成了形形色色生产工艺。经过多年的发展与改造，虽然，大体上可以化分为全固态、全液态、前稀后固等几种较典型的生产工艺，但具体到每个地方、每个企业，由于所用容器、设备的不同、原料处理方式的不同、工艺操作方式的不同，表现出了参差不齐、各有特色的特点。客观上，由于食醋生产与消费的这种特殊性，不可能所有生产企业都采取一样的生产方式。从而使固定化酵母在食醋生产中应用时，出现了多种多样的使用方式，直接或间接的影响固定化酵母全部特点和优势的充分体现，这既是固定化酵母推广应用中遇到的最大难题，同时也是我国食醋工业长期以来，一直不能实现自动化、规模化发展的主要症结所在。工艺上，由于大多数食醋生产企业在醋酸发酵阶段都采取传统的自然接种固态倒醅的的发酵方式，有些企业在利用固定化酵母发酵时，未能及时调整生产工艺和原料配比，经常出现"产高酒而不出高醋"的现象，为使该工艺保持一贯的稳定性，便迫切要求应当人工培养耐高酒醋酸菌，才能保证醋酸发酵的顺利进行。固定化酵母是生物工程新技术，正常应用时，与之相配套的设备必须符合其基本的生化动力要求，原则上必须配备固定化酵母专用的培养罐或反应器，但由于我国食醋工业当前的现状是手工操作，给固定化酵母的推广应用造成一定的影响，另外，对固定化酵母使用的好坏与否，跟企业整体技术工人素质特别是酵母培养工人的素质也具有很大的关系。无论如何，随着经济的发展、技术的进步、竞争的加剧，越来越多的食醋酿造企业对生物工程新技术改造传统产业表现出的那种前所未有的热情和支持，必将推动固定化酵母在食醋酿造中的应用步伐更加快速、成熟。可以预测，随着固定化酵母及其发酵技术的日益完善和企业技术创新力度的加强，固定化酵母及其发酵技术在传统食醋酿造中的应用将更加广泛。

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传统食醋的酿造方法分为固体法酿醋和液体法酿醋。

1、山西老陈醋——固体法酿醋

用大曲酒制醋：以高粱米为关键原材料，运用大曲酒中代谢的酶，开展超低温糖化与酒精发酵后，将完善醋醅的一半放置熏醅主缸，用慢火加温，进行熏醅后。

再添加另一半完善醋醅淋出的醋液侵泡，随后淋更新醋。最终，将新醋经三伏一冬季晒液与捞冰的特酿全过程，做成颜色黑裼、材质粘稠、怪味醇正、具备独特芬芳的食用醋。

2、镇江香醋——固体法酿醋

用小调制醋：以檽米和稻米为原材料，先运用小调(别称酒药)中的根霉和酵母菌等微生物菌种，在米饭粒上开展固体发酵，边糖化边发醇。再放水及麦曲，再次糖化和酒精发酵。

随后酒醪中拌入麦麸成固体入缸，加上高品质醋醅作种子，选用固体层次发醇，逐渐扩张醋酸菌繁育。经老陈醋酿后，选用套淋法淋出醋汁，添加炒米色及白砂糖配置，回应后，加温烧开而得米醋。

3、福建省红曲老醋——固体法酿醋

以麦麸为主要材料，用檽米加酒或蓼汁做成醋母开展醋酸发酵，醋醅特酿一年，制取口味与众不同的麸醋。

4、黑龙江省丹东市白米醋——液体法酿醋

以檽米、红曲、白芝麻为原材料，选用分次加上法，开展当然液态发酵，并经3年特酿，最终加白砂糖配置而得制成品。

醋的分类：

1、酿造醋

生产时间长，成本增加。用谷物等淀粉质为原材料，经微生物菌种白酒酿造、糖化、酒精发酵、醋酸发酵等环节酿造而成，主要成分除冰醋酸(3%～5%)外，还带有各种各样碳水化合物、柠檬酸、糖原、维他命、纯正酯等营养元素及口味成份。

2、人造合成醋

醋精，是以服用冰醋酸，加上水、怪味剂、调味品，调味料、食品色素勾调而成。醋味非常大，但无香气。冰醋酸对身体有一定的浸蚀功效，应用时要开展稀释液，一般要求冰醋酸成分不可以超出3-4%。这类醋没有食用醋中的各种各样营养元素，因而不易长霉霉变;但没有营养成分功效。

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一、原料：传统制法以黄酒糟为主要原料，但产量较低，现改为优质糯米。二、辅料：麸皮、稻壳、食盐、食糖。三、配料：糯米1000kg、麸皮1700kg、稻壳940kg、酒曲4kg、麦曲60kg、食盐40kg、食糖12kg。四、工艺：糯米→浸泡→蒸煮→酒曲→酒发酵→麸皮、稻壳→醋发酵→加盐→陈酿→淋醋→煎醋→成品。五、操作：1、浸泡糯米，要求米粒浸透无白心，一般冬季浸泡24小时，夏季15小时，春秋季18—20小时。然后捞出放入箩筐，用清水反复冲洗。沥干后蒸煮，要求熟透，不焦、不粘、不夹生。蒸饭取出后用凉水冲淋冷却，冬季至30℃，夏季25℃，然后拌人酒药，拌匀后装缸搭窝成“V”型，再用草盖封缸，防止污染和注意保温。2、保持发酵品温，一般发酵4天后，饭粒上浮，汁有酒香气，再添加水分和麦曲、保持品温。24小时后开耙，以后每天开耙1—2次，直到酒醪成熟。3、将酒醪中加入麸皮拌匀，取发酵好的成熟醋醅适量，再加少许稻壳及水，用手充分搓拌均匀，放于醅面中心处，再上复一层稻壳，不须加盖，进行发酵。4、发酵3—5天后，即将上复稻壳揭开，把上面发热的醅料与下层醅料再加适量稻壳充分拌匀，进行过勺，一缸料醅分10次逐层过完，每天一次，每次皆添加适量稻壳，并补加部分温水。过勺完毕，原缸“露底”，料醅全部过到另一缸。5、过缸后，应天天翻缸，即将缸内的醋醅全部翻过装入另一缸。期间应注意掌握温度。经过7天发酵，温度开始下降，酸度不再上升，即表明发酵完毕。6、醋醅成熟后，立即向缸中加盐，并进行拼缸，做到缸满醅实，醅面上复一层食盐，缸口用塑料布封严，进行陈酿。封缸七天后，再翻缸一次，整个陈酿期20－30天，陈酿时间越长，风味越好。7、将陈酿后的醋醅加水加色浸泡，进行淋醋，采用套淋法，循环泡淋，每缸淋醋三次。8、将头汁醋加糖搅拌融化，澄清后过滤，加热煮沸，趁热装入容器，密封存放。六、一级香醋质量标准：1、感官指标：色泽一深褐色，色泽明亮，无明显沉淀；香气一芬芳浓郁；口感一酸而不涩，香而微甜，无异味。2、理化指标：浓度11—12°B'e；总酸－》6．4g／100ml；糖分≥1．5g／100ml。