CN101671615A - 一种复合大曲的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及微生物发酵领域，具体为一种复合大曲的制备方法，解决传统大曲原料营养成分单一、制曲、酿造时间较长、粮食利用率低、成本高等问题，包括：(1)大曲原料的处理；(2)将黑曲霉41254、黑曲霉UV－11、红曲霉属、总状毛霉、雅致放射毛霉、米根霉、酿酒酵母、克鲁斯假丝酵母、醋杆菌属、枯草芽孢杆菌、德氏乳杆菌6100接入装有大曲原料的三角瓶中进行培养，然后再扩大培养，得到种曲；(3)采用生料制曲，将得到的种曲与大曲原料接入固态发酵设备，温度30℃～33℃，时间30～33h，出曲，最后低温真空烘干。丰富了原料中的营养成分，提高酿造产品质量；人为添加多个菌种，提高粮食的利用率，缩短了制曲周期，提高了酿造产品的产率，降低了生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及生物工程微生物发酵领域，具体为一种复合大曲的制备方法。
背景技术
随着对酿造产品研究的深入，人们对曲的认识也在深化，曲不仅仅是提高酿造产率的主要因素，而且也是决定酿造产品质量和风格特点的关键物质，曲质量的改进和加强有利于酿造产品质量的稳定提高。我国地域广阔、物产丰富、南北气候差异较大，在长期的酿造生产中，我国各地人们按照本地历史、地理、物产和生活习惯至今仍被一些生产企业所保留，例如大型酒醋企业通常有自己的制曲车间，发酵的温度和通气量难以精确的控制，而且环境恶劣，往往容易造成杂菌的污染，且耗费人力物力，而小型酒醋企业则是通过购买成曲而进行生产，因此产品的质量及稳定性很难保证。
传统的制曲工艺在长期生产实践中存在以下问题：
1、传统大曲的制曲原料一般为大麦、豌豆、小麦，这三种原料已流传几千年了，一直沿用至今。如果仅有传统工艺的优势，是不利于保持传统的，也不利于企业以及酿造产品的长远发展。随着人们生活水平的提高，对酿造产品的要求并不仅仅是产品的味道，更重要的是产品的质量以及是否具有一定的保健功效。因此利用传统大曲所得到的酿造产品已经不能满足人们的需求。公知，杂粮富含营养成分，保健性强，大多为药食同源食品，符合“优质、营养、保健、方便”的食品消费的发展趋势，然而到目前为止将杂粮作为制曲原料的报道很少；
2、传统制曲通过人工翻动、堆烧、开启门窗等过程来控制发酵过程中对温度和湿度的要求，缺陷是单位面积产量低，生产周期长，大曲质量受生产人员的经验和环境条件的影响较大，而且劳动强度大、工作环境差。
3、制曲的主要热量来源是碳氢化合物，是由糖化菌、液化菌将原料中的碳氢化合物分解而生成的。菌的生长，酶的生成，都需要消化蛋白质及其它营养。如果碳源不足，微生物就难以摄取所需的营养，而后的酒化、酸化、酯化也无法顺利进行，同时也不能为微生物的生长提供能量。因此，提高糖化酶系活力，就可以提高发酵过程中糖的生成量，为后面的酒化、酸化、酯化提供物质基础。但是传统大曲曲霉酶活平均仅为700～1000U，远远满足不了要求。
综上所述，传统大曲制备周期以及利用传统大曲酿造产品时存在制曲时间、酿造时间较长、粮食利用率低、产品质量不稳定以及生产成本高等缺点。
发明内容
本发明为了解决传统大曲原料营养成分单一、制曲时间、酿造时间较长、粮食利用率低、产品质量不稳定以及生产成本高等问题，提供一种复合大曲的制备方法。
本发明是采用如下技术方案实现的：一种复合大曲的制备方法，包括以下步骤：(1)大曲原料的处理：将大曲原料混合、筛选、粉碎，然后加水，使得大曲原料与水的重量比为1∶2.5～3；(2)种曲的制备：将试管斜面培养基中的以下菌种：黑曲霉(Aspergillus niger)41254、黑曲霉(Aspergillus niger)UV-11、红曲霉属(Monascus sp.)、总状毛霉(Mucor racemosus)、雅致放射毛霉(Actinomucor elegans)、米根霉(Rhizopus oryzae)、酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)、克鲁斯假丝酵母(Candida krusei)、醋杆菌属(Acetobacter sp.)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、德氏乳杆菌(Lactobacillusdelbrueckii subsp.bulgaricus)6100各取一环，分别接入装有大曲原料的三角瓶中进行培养，控制发酵温度为30℃～33℃，时间为44～46h，pH值为5～7，然后再继续进行扩大培养，得到种曲；(3)复合大曲的制备：采用生料制曲，将得到的种曲与大曲原料按1∶45～55的重量比接入固态发酵设备，充分混合均匀后，控制发酵温度保持在30℃～33℃，pH值为5～7，鼓风量为50-75m3/m3·min，当发酵时间达到30～33h时，出曲，然后将得到的大曲放入真空干燥箱，进行低温真空烘干(温度在40℃左右)，即得到本发明所述的复合大曲，通过低温真空干燥可以提高产品稳定性，大大降低了杂菌的污染。上述各菌种在制曲过程中，均能代谢产生有利于大曲原料发酵的不同的酶，发挥微生物群体协同作用，提高成曲的生化性能，产生较多的代谢产物，其中黑曲霉41254代谢产生纤维素酶、果胶酶、单宁酶；黑曲霉UV-11代谢产生糖化酶；红曲霉属代谢产生糖化酶、色曲；总状毛霉代谢产生蛋白酶；雅致放射毛霉代谢产生糖化酶；米根霉代谢产生糖化淀粉酶；酿酒酵母1001代谢产生乙醇；克鲁斯假丝酵母代谢产生生香酵母；醋杆菌属代谢产生醋酸；枯草芽孢杆菌代谢产生淀粉糖化酶、蛋白酶；德氏乳杆菌6100代谢产生乳酸。上述菌种均可从市场上购买到。
所述的大曲原料由以下重量百分比的原料制成：带壳小麦40-45％、荞麦18-22％、绿豆35-40％。本发明经过多次试验及经验总结，同时根据制曲原料的条件要求，确定杂粮的品种及杂粮的营养成分比例，并将其应用于制曲原料，不断提高酿造产品质量。其中小麦富含淀粉、面筋等成分，可以为微生物的生长提供丰富的碳源。曲坯粘着力强，是各类微生物繁殖、产酶的优良天然物料。富含矿物质，淀粉占种子质量的70％，在磨粉过程中，淀粉颗粒受到破损，可以在淀粉酶的作用下，转化为单糖，对发酵作用十分重要。使用带壳的小麦，相当于给原料中添加了麸皮成分，麸皮的淀粉含量高，透气性好，氨基态氮大于其它原料曲几十倍，充分表现麸皮制曲的优越性；绿豆营养丰富，性味甘、凉，入心、胃经，有清热解暑，利尿通淋，解毒消肿之功，蛋白质含量较高，可以弥补其它粮食原料中蛋白质含量不足，谷氨酸、天冬氨酸含量十分丰富，对提高淀粉酶生成最为有效，脂肪含量较低，是制曲的好原料；荞麦的营养价值很高，不仅含有丰富的碳水化合物，而且蛋白质含量为10％～13％，包括19种氨基酸，组分良好，其中赖氨酸和精氨酸含量较高。荞麦脂肪含量低，其中对人体有益的油酸、亚油酸含量很高，这两种脂肪酸在人体内起着降低血脂的作用。与众不同的是，荞麦含有芦丁，它具有改善毛细血管通透性、降低血脂胆固醇的功效。荞麦还有利于降低血压，并对脂肪肝有明显促进恢复的作用。荞麦中除了含有天然钙，还含有硒元素，有助于排除人体的有毒物质。除此以外，含量丰富的镁盐也是淀粉酶对基质水解作用的赋活剂。因此荞麦对于高血脂症及因此而导致的心脑血管疾患具有预防保健作用，对控制和治疗糖尿病总有效率达93％，它还有健胃、免疫、消炎、防癌等功效，是一种价值较高的保健食品。总之，带壳小麦的碳水化合物为75.2％、荞麦为73％，可以为发酵过程提供丰富的碳水化合物；绿豆蛋白质含量为21.6％，可以补充因添加以上两种原料不足的蛋白质含量，谷氨酸及天冬氨酸，含量较其它粮食高，脂肪含量只有0.8％，可以降低曲中脂肪含量；荞麦营养保健价值比较高。
所述黑曲霉(Aspergillus niger)41254、黑曲霉(Aspergillus niger)UV-11、红曲霉属(Monascus sp.)三种曲霉平均酶活为2400U～2600U。人为选用高活力的曲霉菌，代谢产生高活力的糖化酶，可以快速、大量的将原料中的碳水化合物转变为可利用的单糖，同时还可以提高粮食的利用率，降低企业的生产成本。
提高霉酶活的方法如下：
①不断分离筛选霉菌，希望获得酶活较高的出发菌株；②利用紫外诱变提高产品酶活：选取菌株孢子悬浮液，在紫外灯下(K＝226nm，40W)垂直照射适宜的时间，避光培养2-3d，选取长势良好的菌落接入试管斜面，培养，待长出孢子后贮存备用。经过酶活测定，取酶活相对较高的霉菌菌株为种曲培养菌株；③优化霉菌培养基：在原有察氏培养基配方的基础上，添加天然培养基豆汁，代替无菌水作为溶剂，并添加缓冲液，调节pH值，使微生物的生长更加旺盛。
为了进一步证明利用本发明所述方法得到的复合大曲的应用效果，申请人进行了复合大曲酶系酶活测定，称取得到的复合大曲100g，磨成粉，按照现有方法进行酶活测定，结果如下：
指标名称 结果 测定方法参照
液化力(U/g) 0.51 GB 8275-2009《食品添加剂α-淀粉酶制剂》
糖化力(U/g) 2647 GB 8276-2006《食品添加剂糖化酶制剂》
酸性蛋白酶活(U/g) 534 SB/T 10317-1999《蛋白酶活力测定法》
发酵力(％) 1.4 GBT394.2-2008《酒精通用分析方法》
酯化力(mg/g) 0.9 GB 19777-2005《原产地域产品山西老陈醋》
醋酸菌产酸量(mg/g) 1.1 方法参照GB/T5009.41-2003《食醋卫生标准
的分析方法》
乳酸菌产酸量(mg/g) 0.6 GB18187-2000《酿造食醋》
纤维素酶活(U) 189 QB2583-2003《纤维素酶制剂》
从上表可以看出，复合大曲糖化力有了显著的提高，可以充分分解制曲原料中的碳水化合物等，为微生物生长繁殖提供能量，而且为以后的酒化、酸化、酯化提供了充分的物质基础，还可以有效的提高粮食的利用率；通过复合菌株的接入，曲中菌系酶系丰富，可以获得大量的相应目的代谢产物；纤维素酶的存在，可以将制曲原料中的纤维素分解为葡萄糖供以后的发酵过程中使用，另外，由于纤维素酶对植物细胞壁的分解，有利于淀粉的释放和被利用，这样可以显著提高酒醋的出品率以及原料的利用率。
与传统制曲相比，本发明在传统大曲制作的工艺基础上，使用小麦、绿豆、荞麦作为大曲原料，参照大曲中酶系菌系的构成，人为地将发酵过程所需的能代谢产生糖化酶、酒化酶、醋化酶、酯化酶、纤维素酶等的菌种接入制曲原料中，经现代发酵技术制曲，具有以下优点：
1、根据制曲原料的条件要求，添加了杂粮作为制曲原料，丰富了原料中的营养成分，大大提高酿造产品质量；
2、接入多菌种，以丰富大曲的菌系、酶系构成，根据对传统大曲中存在的菌系酶系动态变化进行的研究，以及获得我们所需的最适目的代谢产物，人为地选择不同菌种接入制曲原料中，这样不需要再向大曲中添加其他酶制剂，同时也简化了生产工序，使得生产工艺简单、快捷，产品质量安全可靠，利用复合大曲制得的发酵产品，质量和口感也要好于利用快曲制得发酵产品；
3、采用生料制曲，这样不仅可以依靠自然存在于原料中的野生微生物，发挥微生物群体协同作用，提高成曲的生化性能，产生较多的代谢产物，对提高原料利用率和改善产品质量均有良好效果；而且提高了原料出品率，使制曲的成本下降，还减轻了工人的劳动强度；
4、选用高活力曲霉菌，接入大曲中，以提高粮食的利用率，为发酵过程中的醇化、酸化、酯化提供充足原料和代谢需要的能量；
5、人为增加了酶系中的纤维素酶，提高了原料的分解率，纤维素酶是指能将纤维素水解为葡萄糖的一组复杂酶系的总称，它不是单一酶，而是起协同作用的多组分酶系，大曲原料中富含丰富的膳食纤维，包括粗纤维、半粗纤维和木质素，利用纤维素酶，将这些纤维素物质分解为小分子葡萄糖，不仅可以为发酵过程提供更多的能源物质，而且提高了原料的分解率；
6、通过固态发酵设备以及真空干燥箱的使用，解决了人工原料配比无法保持一致的缺点，而且降低了工作强度及提高了工作效率，适合于大规模生产，具有速度快、曲坯成型较好等特点，其成曲糖化力和发酵力都好于人工踩曲；
7、缩短了制曲周期，提高了酿造产品的产率，本发明的复合大曲制作工艺，相对于传统的大曲，极大的缩短了制曲的时间，将原有的制曲时间缩短了近5倍以上，降低了企业的生产成本，加快了出曲率，可以为企业创造可观的经济价值；同时，将复合大曲应用于酿酒制醋中，也可以缩短产品的酿造时间，提高出品率。
具体实施方式
实施例1：
一种复合大曲的制备方法，包括以下步骤：(1)大曲原料的处理：将大曲原料混合、筛选、粉碎，然后加水，使得大曲原料与水的重量比为1∶2.5，大曲原料由以下重量百分比的原料制成：带壳小麦40％、荞麦22％、绿豆38％；(2)种曲的制备：将试管斜面培养基中的以下菌种：黑曲霉(Aspergillus niger)41254、黑曲霉(Aspergillus niger)UV-11、红曲霉属(Monascus sp.)、总状毛霉(Mucor racemosus)、雅致放射毛霉(Actinomucor elegans)、米根霉(Rhizopusoryzae)、酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)、克鲁斯假丝酵母(Candida krusei)、醋杆菌属(Acetobacter sp.)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、德氏乳杆菌(Lactobacillus delbrueckii subsp.bulgaricus)6100各取一环，分别接入装有大曲原料的三角瓶中进行培养，控制发酵温度为30℃，时间为44h，pH值为5，然后再继续进行扩大培养，得到种曲，上述试管斜面培养基如下：改良霉菌培养基(改良察氏培养基)：蔗糖30g，MgSO4·7H200.5g，NaNO3 2g，FeSO40.01g，K2HPO4 1g，KCl 0.5g，黄豆汁1000mL，琼脂20g，pH值6.5；酵母菌培养基(麦芽汁琼脂培养基)：麦芽汁1000ml，琼脂20g，pH值6.5；细菌培养基(牛肉膏蛋白胨培养基)：蛋白胨5g，牛肉膏30g，NaCl 5g，琼脂15g，蒸馏水1000mL，pH7.0-7.2；乳酸菌培养基(改良TJA培养基)：番茄汁50mL，酵母抽提液5g，，牛肉膏10g，乳糖20g；葡萄糖2g，K2HPO4 2g，吐温-80 1g，乙酸钠5g，琼脂15g，蒸馏水1000mL，pH6.8±0.2；醋酸菌培养基：葡萄糖100g，酵母膏10g，CaCO3 20g，琼脂15g，蒸馏水1000mL，pH6.8；(3)复合大曲的制备：采用生料制曲，将得到的种曲与大曲原料按1∶45的重量比接入固态发酵设备，充分混合均匀后，控制发酵温度保持在30℃，pH值为5，鼓风量为50m3/m3·min，当发酵时间达到30h时，出曲，然后将得到的大曲放入真空干燥箱，进行低温真空烘干，温度为40℃，即得到本发明所述的复合大曲。
实施例2：
一种复合大曲的制备方法，包括以下步骤：(1)大曲原料的处理：将大曲原料混合、筛选、粉碎，然后加水，使得大曲原料与水的重量比为1∶3，大曲原料由以下重量百分比的原料制成：带壳小麦45％、荞麦18％、绿豆37％；(2)种曲的制备：将试管斜面培养基中的以下菌种：黑曲霉(Aspergillus niger)41254、黑曲霉(Aspergillus niger)UV-11、红曲霉属(Monascus sp.)、总状毛霉(Mucor racemosus)、雅致放射毛霉(Actinomucor elegans)、米根霉(Rhizopusoryzae)、酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)、克鲁斯假丝酵母(Candida krusei)、醋杆菌属(Acetobacter sp.)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、德氏乳杆菌(Lactobacillus delbrueckii subsp.bulgaricus)6100各取一环，分别接入装有大曲原料的三角瓶中进行培养，控制发酵温度为33℃，时间为46h，pH值为7，然后再继续进行扩大培养，得到种曲；(3)复合大曲的制备：采用生料制曲，将得到的种曲与大曲原料按1∶55的重量比接入固态发酵设备，充分混合均匀后，控制发酵温度保持在33℃，pH值为7，鼓风量为75m3/m3·min，当发酵时间达到33h时，出曲，然后将得到的大曲放入真空干燥箱，进行低温真空烘干，温度为35℃，即得到本发明所述的复合大曲。
实施例3：
一种复合大曲的制备方法，包括以下步骤：(1)大曲原料的处理：将大曲原料混合、筛选、粉碎，然后加水，使得大曲原料与水的重量比为1∶2.8，大曲原料由以下重量百分比的原料制成：带壳小麦45％、荞麦20％、绿豆35％；(2)种曲的制备：将试管斜面培养基中的以下菌种：黑曲霉(Aspergillus niger)41254、黑曲霉(Aspergillus niger)UV-11、红曲霉属(Monascus sp.)、总状毛霉(Mucor racemosus)、雅致放射毛霉(Actinomucor elegans)、米根霉(Rhizopusoryzae)、酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)、克鲁斯假丝酵母(Candida krusei)、醋杆菌属(Acetobacter sp.)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、德氏乳杆菌(Lactobacillus delbrueckii subsp.bulgaricus)6100各取一环，分别接入装有大曲原料的三角瓶中进行培养，控制发酵温度为32℃，时间为45h，pH值为5，然后再继续进行扩大培养，得到种曲；(3)复合大曲的制备：采用生料制曲，将得到的种曲与大曲原料按1∶50的重量比接入固态发酵设备，充分混合均匀后，控制发酵温度保持在31℃，pH值为7，鼓风量为60m3/m3·min，当发酵时间达到33h时，出曲，然后将得到的大曲放入真空干燥箱，进行低温真空烘干，温度为42℃，即得到本发明所述的复合大曲。
实施例4：
一种复合大曲的制备方法，包括以下步骤：(1)大曲原料的处理：将大曲原料混合、筛选、粉碎，然后加水，使得大曲原料与水的重量比为1∶2.5～3，大曲原料由以下重量百分比的原料制成：带壳小麦40％、荞麦20％、绿豆40％；(2)种曲的制备：将试管斜面培养基中的以下菌种：黑曲霉(Aspergillus niger)41254、黑曲霉(Aspergillus niger)UV-11、红曲霉属(Monascus sp.)、总状毛霉(Mucor racemosus)、雅致放射毛霉(Actinomucor elegans)、米根霉(Rhizopusoryzae)、酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)、克鲁斯假丝酵母(Candida krusei)、醋杆菌属(Acetobacter sp.)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、德氏乳杆菌(Lactobacillus delbrueckii subsp.bulgaricus)6100各取一环，分别接入装有大曲原料的三角瓶中进行培养，控制发酵温度为31℃，时间为46h，pH值为5，然后再继续进行扩大培养，得到种曲；(3)复合大曲的制备：采用生料制曲，将得到的种曲与大曲原料按1∶48的重量比接入固态发酵设备，充分混合均匀后，控制发酵温度保持在32℃，pH值为7，鼓风量为70m3/m3·min，当发酵时间达到30h时，出曲，然后将得到的大曲放入真空干燥箱，进行低温真空烘干，温度为40℃左右，即得到本发明所述的复合大曲。
Claims (3)
1、一种复合大曲的制备方法，其特征是包括以下步骤：
(1)大曲原料的处理：将大曲原料混合、筛选、粉碎，然后加水，使得大曲原料与水的重量比为1∶2.5～3；
(2)种曲的制备：将试管斜面培养基中的以下菌种：黑曲霉(Aspergillus niger)41254、黑曲霉(Aspergillus niger)UV-11、红曲霉属(Monascus sp.)、总状毛霉(Mucor racemosus)、雅致放射毛霉(Actinomucorelegans)、米根霉(Rhizopus oryzae)、酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)、克鲁斯假丝酵母(Candida krusei)、醋杆菌属(Acetobacter sp.)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、德氏乳杆菌(Lactobacillus delbrueckii subsp.bulgaricus)6100各取一环，分别接入装有大曲原料的三角瓶中进行培养，控制发酵温度为30℃～33℃，时间为44～46h，pH值为5～7，然后再继续进行扩大培养，得到种曲；
(3)复合大曲的制备：采用生料制曲，将得到的种曲与大曲原料按1∶45～55的重量比接入固态发酵设备，充分混合均匀后，控制发酵温度保持在30℃～33℃，pH值为5～7，鼓风量为50-75m3/m3·min，当发酵时间达到30～33h时，出曲，然后将得到的大曲放入真空干燥箱，进行低温真空烘干，即得到本发明所述的复合大曲。
2、根据权利要求1所述的一种复合大曲的制备方法，其特征是所述的大曲原料由以下重量百分比的原料制成：带壳小麦40-45％、荞麦18-22％、绿豆35-40％。
3、根据权利要求1或2所述的一种复合大曲的制备方法，其特征是黑曲霉(Aspergillus niger)41254、黑曲霉(Aspergillus niger)UV-11、红曲霉属(Monascus sp.)三种曲霉平均酶活为2400U～2600U。
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