鎮江香醋酶解工藝的優化研究

畢 靜

(江蘇經貿職業技術學院，南京 211168)

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

生產鎮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。糯米中含有的主要營養成分為：每100 g糯米中碳水化合物(含纖維素)78.0 g、蛋白質7.5 g、脂肪1.0 g，在醋醅固態分層發酵時，拌入了大量的麩皮，麩皮中含有的營養成分為：每100 g麩皮中含水分13 g、蛋白質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酵階段發酵不徹底，蛋白質就會分解不完全，成品中含有未分解的蛋白質，易形成絮狀漂浮物，影響產品外觀形象，而且在醋酸發酵過程中，因使用大量的麩皮，其所含的大量纖維素，不能被利用。

本研究是在生產鎮江香醋過程中，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和纖維素，破壞原料顆粒間細胞壁的結構，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，蛋白質的水解提高了醪液中α-氨基態氮的含量，促進了酵母菌的生長與繁殖，提高了發酵速度，從而縮短了發酵周期和提高了發酵設備的生產能力[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，以期提高鎮江香醋的生產效率和產品質量。

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 試驗方法

1.2.1.1 單因素試驗

以鎮江香醋的生產工藝為基礎，分別將酸性蛋白酶和纖維素酶在糖化結束后加入，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,在醋酸發酵結束后，測定醋醅的酸度和還原糖,每個條件試驗重復2～3 次,在相同條件下進行測定。

1.2.1.2 正交試驗

根據酸性蛋白酶的添加量、纖維素酶的添加量和加入時機等單因素，采用三因素三水平正交試驗，根據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，即可優化酶解工藝。

根據單因素試驗結果，酸性蛋白酶添加量、纖維素酶添加量和添加時機各選取3個水平，正交試驗因素水平見表1，正交試驗設計見表2。

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

1.2.2 工藝流程

糯米→粉碎蒸煮→糖化→酒精發酵→分層醋酸發酵→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，產量加大，說明纖維素酶的加入，可加快纖維素的分解，促進酒精的生成，相應的產酸也增加，醋的單位產量可加大，但纖維素酶添加量達到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，但當纖維素酶添加量達到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，破壞原料顆粒間細胞壁的結構，有利于糖化酶的作用，使原料中可利用碳源增加，從而達到了提高原料出酒率、使醅酸明顯提高的效果。但當酸性蛋白酶的添加量達到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，蛋白質的水解提高了醪液中α-氨基態氮的含量，促進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 正交試驗結果

根據酸性蛋白酶添加量和纖維素酶添加量等單因素結果及添加時機，進行了正交試驗，結果見表7。

表7 正交試驗結果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>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>纖維素酶添加量>酸性蛋白酶添加量，但分別是：在糖化結束時添加、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。綜合考慮實際操作，以在糖化結束時添加、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。

根據三因素三水平正交試驗的結果，我們在糖化結束時添加、纖維素酶添加量6 U/g糯米和酸性蛋白酶添加量10 U/g糯米來進行實際驗證，最優條件下醋醅的最終醋度達到了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常出現的成品醋的沉淀現象，產品完全符合國家相關標準的要求。

3 討論

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

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和纖維素，破壞原料顆粒間細胞壁的結構，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，進一步提高了醅酸和還原糖的含量；另一方面，蛋白質的水解提高了發酵液中α-氨基態氮的含量，為酵母菌的生長與繁殖提供了豐富的氮源，相應會增加酵母菌的濃度，并提高了發酵速度，從而縮短了酒精發酵階段的周期和提高了發酵設備的利用率。

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

在食醋生產中添加纖維素酶和酸性蛋白酶，解決了多年來經常出現的成品醋的沉淀現象，產品質量完全符合相關的國家標準。

[1]沈志遠.高新技術在傳統鎮江香醋生產中的應用研究[J].食品科學,2004,25(11):351-353.

[2]楊玉華,劉德海,王子光,等.纖維素酶在食醋釀造中的應用[J].河南農業大學學報,1999,33(4):398-399.

[3]劉鑫,李佳,劉克武,等.黑曲霉酸性蛋白酶在食醋釀造中的催化效應[J].化學研究與應用,2004,16(4):482-484.

[4]黃河.酒用酸性蛋白酶在酒精濃醪發酵中的應用[J].釀酒科技,2010(10):72-74.

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

[6]楊玉華,劉德海,王子光,等.纖維素酶提高食醋產量的研究[J].食品與發酵工業,1999,25(4):67-68.

[7]鄧天福,杜開書,李廣領.纖維素酶及其在釀造業中的應用[J].中國釀造,2011,30(12):17-19.