提升耐高酸醋酸菌發酵酸度的工藝研究

張曉輝 吳廣泉 張慶宇

摘 要：該試驗對耐高酸醋酸菌發酵高酸度醋的工藝方法進行了研究，通過逐步提升酸度法及發酵條件優化，確定了耐高酸醋酸菌發酵高酸度醋生產工藝。

關鍵詞：高酸度醋;提升酸度;條件優化;生產工藝

中圖分類號 TS264.22文獻標識碼 A文章編號 1007-7731（2020）06-0026-02

Abstract： The article researches the fermentation technology of high acidity vinegar by high acidity resistant Acetobacter. The production process of high acidity vinegar by high acid resistant Acetobacter was determined by gradually increasing the acidity and optimizing the fermentation conditions.

Key words： High acidity vinegar; Improving acidity; Optimization of conditions; Production process

近年來，我國食醋行業市場消費呈快速增長趨勢，同時居民的消費水平、消費理念也在不斷提升，市場對醋產品的品質和層次要求也越來越高。冰醋酸的使用逐漸受到限制，不僅食醋行業，其他行業如藥品、保健品、化妝品也逐漸傾向于用發酵食醋替代冰醋酸，因此研發及產業化生產高酸度醋酸已成為目前研究的重點[1]。如何提升食醋酸度，主要依托液體深層發酵工藝，國內外食醋液態深層發酵技術運用均較成熟，已普遍應用于生產酒精醋、果醋等產品。本研究基于液體深層發酵工藝，使用耐高酸醋酸菌，通過控制發酵的酸度和酒度，提升發酵液酸度，從而獲得高酸度醋酸，并確定高酸度醋的發酵工藝[2]。

1 材料與方法

1.1 材料 耐高酸醋酸菌種：德國福林斯（Frings）耐高酸醋酸菌種。營養鹽：國產酒精醋發酵營養鹽。其他材料包括95°食用酒精、食品級冰乙酸。

1.2 主要設備 200L自吸式醋酸發酵試驗罐。

1.3 試驗方法

1.3.1 醋酸菌耐酒耐酸試驗 取發酵10°醋的福林斯耐高酸醋酸菌，待其正常發酵進料4h后，將發酵菌液置于試驗罐中，繼續發酵2～3輪后，開展不同程度的補酒補酸試驗，設置補酒后酒度分別控制為3.5%、4.0%、4.5%、5.0%和5.5%，同時計算補加乙酸量，使發酵溶液中酸度∶酒度=7∶3。觀察發酵周期、發酵產酸濃度及轉化率情況，分析醋酸菌耐酒耐酸水平。在試驗罐正常進料約4h后補酒補酸。

1.3.2 發酵醋酸度提升 根據最大耐酒耐酸濃度，分批補料，逐步提升發酵醋酸度，設置補酒酒液濃度>最大耐酸濃度，補酒后控制酒度<最大耐酒濃度。

1.3.3 分割補料連續發酵分析 酸度提升達到最大發酵酸度，結合殘留酒度，可知最大耐受總濃度，根據最大耐受總濃度，配制相應濃度的酒精溶液，進行后續分割補料連續發酵，分割方式根據最大耐受酒度進行測算，保證補料后酒度<最大耐受酒度。

1.3.4 發酵條件優化試驗 根據各影響因素對發酵周期及最終產量的影響，先后開展不同營養鹽添加量和通氧量試驗，并確定最佳營養鹽添加量和最適的通氧量。具體方案如下：

（1）不同營養鹽添加量對發酵周期影響試驗 設置營養鹽用量分別為1.5、1.8、2.0和2.5g/L。

（2）不同通氧量對發酵周期影響試驗 設置通氧量分別為3.7、4.0、5.0和6.0L/h·L;

2 結果與分析

2.1 醋酸菌耐酒耐酸水平 經過5次補酒補酸，補料后不同酒度相應發酵周期、發酵后酸度及平均轉化率如表1所示。從表1可以看出，隨著升高補酒后的酒度，發酵酸度提升，發酵周期延遲長，平均轉化率降低，其趨勢如圖1所示。由圖1可知，隨著補料后酒度越大，發酵周期增加幅度越大，發酵平均轉化率下降越明顯，最后2者呈直線上升或下降趨勢。結合表1數據，初步確定耐高酸醋酸菌最大可發酵酸度約為15.8%，最大發酵總濃度約為16.3%，最大耐酒精酒度約為5.0°。

2.2 發酵醋酸度 根據耐酒耐酸試驗結果，設置補酒酒度為30°，補酒后控制酒度小于5.0°，經過分批補料3次，發酵醋酸度提升情況及發酵周期、轉化率情況如表2所示。根據試驗結果，在保證補料后酒度低于5.0°的情況，逐步提升發酵酸度，最終可實現發酵醋酸度的提升，經過3次酸度提升，發酵醋酸度達到15.81%。隨著酸度提升，平均轉化率下降，最后1次補酒平均轉化率為0.09%/h，與耐酒耐酸試驗中酸度達到最大時轉化率相近，表明此發酵的酸度已為最大酸度，再進行補酒將出現發酵異常的現象。

2.3 分割補料連續發酵 殘留酒度為0.5°，可知發酵最大總濃度約為16.3%，控制進料后酒度小于5.0°，則設置分割比例為30%，即80L發酵溶液體積，每次排料進料24L。連續發酵3批，發酵周期、發酵速率及產能情況如表3所示。采用30%比例分割發酵，發酵周期約為35h，平均轉化率0.126%/h，發酵產能15.4L/d。相對于升酸發酵，轉化率略有提升，這可能是因為菌種一直處于可適應的濃度條件，其發酵能力較為穩定。

2.4 不同營養添加量對發酵周期的影響 由圖2可知，提升營養鹽用量，可適當減少發酵周期時間，當營養鹽用量控制在2.0g/L，可縮短發酵周期到33h。進一步提升營養鹽用量，發酵周期無明顯縮短，從企業投入成本角度出發，最佳營養鹽添加量為2.0g/L。

2.5 不同通氣量對發酵周期的影響 由圖3可知，通氣量增大，發酵周期沒有明顯縮短，但隨著通氣量增大，發酵溶液酒精的揮發將增大，影響發酵得率，進一步影響發酵成本。綜合考慮，通氣量為4.0L/h·L為此發酵罐最佳通氣量。

3 小結

本試驗研究了耐高酸醋酸菌發酵高酸度醋工藝，通過耐酒耐酸試驗分析了耐高酸醋酸菌最大耐酒性和最大發酵酸度，設置了酸度提升方案，重點控制補酒后發酵溶液的酒度不得高于最大耐酒酒度，分批次逐步提升酸度到最大發酵酸度。并對發酵條件進行優化，最大化縮短發酵周期，提升發酵產能，優化發酵成本。

參考文獻

[1]王亞利，洪厚勝，張繼民，等.液態發酵高酸度醋的發展前景[J].中國調味品，2007，345（11）：16-20.

[2]亓正良，楊海麟，張玲，等.高酸度醋發酵工藝研究[J].食品與生物技術學報，2010，29（6）：911-915.

（責編：張 麗）