提升耐高酸醋酸菌发酵酸度的工艺研究
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摘 要：该试验对耐高酸醋酸菌发酵高酸度醋的工艺方法进行了研究，通过逐步提升酸度法及发酵条件优化，确定了耐高酸醋酸菌发酵高酸度醋生产工艺。
关键词：高酸度醋;提升酸度;条件优化;生产工艺
中图分类号 TS264.22 文献标识码 A 文章编号 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，我国食醋行业市场消费呈快速增长趋势，同时居民的消费水平、消费理念也在不断提升，市场对醋产品的品质和层次要求也越来越高。冰醋酸的使用逐渐受到限制，不仅食醋行业，其他行业如药品、保健品、化妆品也逐渐倾向于用发酵食醋替代冰醋酸，因此研发及产业化生产高酸度醋酸已成为目前研究的重点[1]。如何提升食醋酸度，主要依托液体深层发酵工艺，国内外食醋液态深层发酵技术运用均较成熟，已普遍应用于生产酒精醋、果醋等产品。本研究基于液体深层发酵工艺，使用耐高酸醋酸菌，通过控制发酵的酸度和酒度，提升发酵液酸度，从而获得高酸度醋酸，并确定高酸度醋的发酵工艺[2]。
1 材料与方法
1.1 材料 耐高酸醋酸菌种：德国福林斯（Frings）耐高酸醋酸菌种。营养盐：国产酒精醋发酵营养盐。其他材料包括95°食用酒精、食品级冰乙酸。
1.2 主要设备 200L自吸式醋酸发酵试验罐。
1.3 试验方法
1.3.1 醋酸菌耐酒耐酸试验 取发酵10°醋的福林斯耐高酸醋酸菌，待其正常发酵进料4h后，将发酵菌液置于试验罐中，继续发酵2～3轮后，开展不同程度的补酒补酸试验，设置补酒后酒度分别控制为3.5%、4.0%、4.5%、5.0%和5.5%，同时计算补加乙酸量，使发酵溶液中酸度∶酒度=7∶3。观察发酵周期、发酵产酸浓度及转化率情况，分析醋酸菌耐酒耐酸水平。在试验罐正常进料约4h后补酒补酸。
1.3.2 发酵醋酸度提升 根据最大耐酒耐酸浓度，分批补料，逐步提升发酵醋酸度，设置补酒酒液浓度>最大耐酸浓度，补酒后控制酒度<最大耐酒浓度。
1.3.3 分割补料连续发酵分析 酸度提升达到最大发酵酸度，结合残留酒度，可知最大耐受总浓度，根据最大耐受总浓度，配制相应浓度的酒精溶液，进行后续分割补料连续发酵，分割方式根据最大耐受酒度进行测算，保证补料后酒度<最大耐受酒度。
1.3.4 发酵条件优化试验 根据各影响因素对发酵周期及最终产量的影响，先后开展不同营养盐添加量和通氧量试验，并确定最佳营养盐添加量和最适的通氧量。具体方案如下：
（1）不同营养盐添加量对发酵周期影响试验 设置营养盐用量分别为1.5、1.8、2.0和2.5g/L。
（2）不同通氧量对发酵周期影响试验 设置通氧量分别为3.7、4.0、5.0和6.0L/h·L;
2 结果与分析
2.1 醋酸菌耐酒耐酸水平 经过5次补酒补酸，补料后不同酒度相应发酵周期、发酵后酸度及平均转化率如表1所示。从表1可以看出，随着升高补酒后的酒度，发酵酸度提升，发酵周期延迟长，平均转化率降低，其趋势如图1所示。由图1可知，随着补料后酒度越大，发酵周期增加幅度越大，发酵平均转化率下降越明显，最后2者呈直线上升或下降趋势。结合表1数据，初步确定耐高酸醋酸菌最大可发酵酸度约为15.8%，最大发酵总浓度约为16.3%，最大耐酒精酒度约为5.0°。
2.2 发酵醋酸度 根据耐酒耐酸试验结果，设置补酒酒度为30°，补酒后控制酒度小于5.0°，经过分批补料3次，发酵醋酸度提升情况及发酵周期、转化率情况如表2所示。根据试验结果，在保证补料后酒度低于5.0°的情况，逐步提升发酵酸度，最终可实现发酵醋酸度的提升，经过3次酸度提升，发酵醋酸度达到15.81%。随着酸度提升，平均转化率下降，最后1次补酒平均转化率为0.09%/h，与耐酒耐酸试验中酸度达到最大时转化率相近，表明此发酵的酸度已为最大酸度，再进行补酒将出现发酵异常的现象。
2.3 分割补料连续发酵 残留酒度为0.5°，可知发酵最大总浓度约为16.3%，控制进料后酒度小于5.0°，则设置分割比例为30%，即80L发酵溶液体积，每次排料进料24L。连续发酵3批，发酵周期、发酵速率及产能情况如表3所示。采用30%比例分割发酵，发酵周期约为35h，平均转化率0.126%/h，发酵产能15.4L/d。相对于升酸发酵，转化率略有提升，这可能是因为菌种一直处于可适应的浓度条件，其发酵能力较为稳定。
2.4 不同营养添加量对发酵周期的影响 由图2可知，提升营养盐用量，可适当减少发酵周期时间，当营养盐用量控制在2.0g/L，可缩短发酵周期到33h。进一步提升营养盐用量，发酵周期无明显缩短，从企业投入成本角度出发，最佳营养盐添加量为2.0g/L。
2.5 不同通气量对发酵周期的影响 由图3可知，通气量增大，发酵周期没有明显缩短，但随着通气量增大，发酵溶液酒精的挥发将增大，影响发酵得率，进一步影响发酵成本。综合考虑，通气量为4.0L/h·L为此发酵罐最佳通气量。
3 小结
本试验研究了耐高酸醋酸菌发酵高酸度醋工艺，通过耐酒耐酸试验分析了耐高酸醋酸菌最大耐酒性和最大发酵酸度，设置了酸度提升方案，重点控制补酒后发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发酵酸度。并对发酵条件进行优化，最大化缩短发酵周期，提升发酵产能，优化发酵成本。
参考文献
[1]王亚利，洪厚胜，张继民，等.液态发酵高酸度醋的发展前景[J].中国调味品，2007，345（11）：16-20.
[2]亓正良，杨海麟，张玲，等.高酸度醋发酵工艺研究[J].食品与生物技术学报，2010，29（6）：911-915.
（责编：张 丽）
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