提升耐高酸醋酸菌發(fā)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(fā)酵高酸度醋的工藝方法進(jìn)行了研究，通過逐步提升酸度法及發(fā)酵條件優(yōu)化，確定了耐高酸醋酸菌發(fā)酵高酸度醋生產(chǎn)工藝。

關(guān)鍵詞：高酸度醋;提升酸度;條件優(yōu)化;生產(chǎn)工藝

中圖分類號 TS264.22文獻(xiàn)標(biāo)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(yè)市場消費(fèi)呈快速增長趨勢，同時居民的消費(fèi)水平、消費(fèi)理念也在不斷提升，市場對醋產(chǎn)品的品質(zhì)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(yè)，其他行業(yè)如藥品、保健品、化妝品也逐漸傾向于用發(fā)酵食醋替代冰醋酸，因此研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)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(fā)酵工藝，國內(nèi)外食醋液態(tài)深層發(fā)酵技術(shù)運(yùn)用均較成熟，已普遍應(yīng)用于生產(chǎn)酒精醋、果醋等產(chǎn)品。本研究基于液體深層發(fā)酵工藝，使用耐高酸醋酸菌，通過控制發(fā)酵的酸度和酒度，提升發(fā)酵液酸度，從而獲得高酸度醋酸，并確定高酸度醋的發(fā)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(yǎng)鹽：國產(chǎn)酒精醋發(fā)酵營養(yǎng)鹽。其他材料包括95°食用酒精、食品級冰乙酸。

1.2 主要設(shè)備 200L自吸式醋酸發(fā)酵試驗罐。

1.3 試驗方法

1.3.1 醋酸菌耐酒耐酸試驗 取發(fā)酵10°醋的福林斯耐高酸醋酸菌，待其正常發(fā)酵進(jìn)料4h后，將發(fā)酵菌液置于試驗罐中，繼續(xù)發(fā)酵2～3輪后，開展不同程度的補(bǔ)酒補(bǔ)酸試驗，設(shè)置補(bǔ)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(bǔ)加乙酸量，使發(fā)酵溶液中酸度∶酒度=7∶3。觀察發(fā)酵周期、發(fā)酵產(chǎn)酸濃度及轉(zhuǎn)化率情況，分析醋酸菌耐酒耐酸水平。在試驗罐正常進(jìn)料約4h后補(bǔ)酒補(bǔ)酸。

1.3.2 發(fā)酵醋酸度提升 根據(jù)最大耐酒耐酸濃度，分批補(bǔ)料，逐步提升發(fā)酵醋酸度，設(shè)置補(bǔ)酒酒液濃度>最大耐酸濃度，補(bǔ)酒后控制酒度<最大耐酒濃度。

1.3.3 分割補(bǔ)料連續(xù)發(fā)酵分析 酸度提升達(dá)到最大發(fā)酵酸度，結(jié)合殘留酒度，可知最大耐受總濃度，根據(jù)最大耐受總濃度，配制相應(yīng)濃度的酒精溶液，進(jìn)行后續(xù)分割補(bǔ)料連續(xù)發(fā)酵，分割方式根據(jù)最大耐受酒度進(jìn)行測算，保證補(bǔ)料后酒度<最大耐受酒度。

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

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

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

2 結(jié)果與分析

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

2.2 發(fā)酵醋酸度 根據(jù)耐酒耐酸試驗結(jié)果，設(shè)置補(bǔ)酒酒度為30°，補(bǔ)酒后控制酒度小于5.0°，經(jīng)過分批補(bǔ)料3次，發(fā)酵醋酸度提升情況及發(fā)酵周期、轉(zhuǎn)化率情況如表2所示。根據(jù)試驗結(jié)果，在保證補(bǔ)料后酒度低于5.0°的情況，逐步提升發(fā)酵酸度，最終可實現(xiàn)發(fā)酵醋酸度的提升，經(jīng)過3次酸度提升，發(fā)酵醋酸度達(dá)到15.81%。隨著酸度提升，平均轉(zhuǎn)化率下降，最后1次補(bǔ)酒平均轉(zhuǎn)化率為0.09%/h，與耐酒耐酸試驗中酸度達(dá)到最大時轉(zhuǎn)化率相近，表明此發(fā)酵的酸度已為最大酸度，再進(jìn)行補(bǔ)酒將出現(xiàn)發(fā)酵異常的現(xiàn)象。

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

2.4 不同營養(yǎng)添加量對發(fā)酵周期的影響 由圖2可知，提升營養(yǎng)鹽用量，可適當(dāng)減少發(fā)酵周期時間，當(dāng)營養(yǎng)鹽用量控制在2.0g/L，可縮短發(fā)酵周期到33h。進(jìn)一步提升營養(yǎng)鹽用量，發(fā)酵周期無明顯縮短，從企業(yè)投入成本角度出發(fā)，最佳營養(yǎng)鹽添加量為2.0g/L。

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

3 小結(jié)

本試驗研究了耐高酸醋酸菌發(fā)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(fā)酵酸度，設(shè)置了酸度提升方案，重點控制補(bǔ)酒后發(fā)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(fā)酵酸度。并對發(fā)酵條件進(jìn)行優(yōu)化，最大化縮短發(fā)酵周期，提升發(fā)酵產(chǎn)能，優(yōu)化發(fā)酵成本。

參考文獻(xiàn)

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

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

（責(zé)編：張 麗）