CN101948734B - 防止大米糖化液酒精发酵醪生产食醋时菌膜产生的方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种防止大米糖化液酒精发酵醪生产食醋时菌膜产生的方法，涉及食醋生产领域，是通过改进发酵底物达到预防菌膜产生的目的，即在国内常用的大米糖化液酒精发酵醪中加入同酒精浓度的食用酒精溶液，当大米糖化液的酒精发酵醪和食用酒精液体积配比为4：6时，即可以有效防止菌膜的生成，又不影响醋酸的产量。通过对发酵底物改进前后的动力学研究，并采用OriginLabOriginV8.0分析软件分别对以大米糖化液酒精发酵醪和最佳比例的混合发酵液为底物的醋酸发酵进行动力学研究，得出动力学模型，结果表明改进发酵底物后菌体细胞的最大比生长速率为0.95，大于大米糖化液的酒精发酵醪的菌体细胞最大比生长速率0.82，从而说明改进的底物比大米糖化液酒精发酵醪更利于微生物的生长。

Description

防止大米糖化液酒精发酵醪生产食醋时菌膜产生的方法

技术领域：本发明涉及淋浇发酵生产食醋领域，是针对食醋淋浇发酵生产过程中不利因素的前期解决方法，具体地说是防止食醋淋浇生产中菌膜形成的方法。

背景技术：本技术立足当今食醋生产企业采用大米糖化液酒精发酵醪淋浇发酵生产食醋时，淋浇发酵塔填充料间产生致密的菌膜，堵塞填料间隙导致淋浇发酵塔透过率下降，醋酸发酵能力降低，甚至出现因堵塞而无法继续发酵的现象。以德国为主的西方国家，采用低浓度食用酒精淋浇发酵生产食醋，但生产出的食醋风味比较单一；而我国大都以大米糖化液酒精发酵醪发酵产醋，虽然风味较丰富，口感醇厚，但在淋浇发酵生产中，菌膜的污染一直是困扰该行业的一个技术难题。

发明内容：本发明的目的在于解决当今我国大米糖化液酒精发酵醪淋浇生产食醋过程中，由于菌膜的产生，导致食醋发酵周期长，产量降低，甚至因菌膜堵塞发酵塔填料间隙导致无法连续生产的问题。由于大米糖化液酒精发酵醪发酵生产醋，风味较丰富，口感醇厚，比西方国家低浓度酒精发酵生产食醋好，故我国目前大都采用大米糖化液酒精发酵醪发酵生产食醋，因此解决大米糖化液酒精发酵醪淋浇发酵生产食醋产生菌膜的问题具有较普遍的意义。

发明人研究发现，通过改进发酵底物可以达到预防大米糖化液酒精发酵醪生产食醋过程中菌膜的产生，发明人进一步研究发现，在糖化液酒精发酵醪底物中，加入一定量的食用酒精，在不影响食醋生产的同时，能有效防止菌膜的产生，发明人还研究发现食用酒精的添加量的多少，会影响醋酸菌的最大比生产速率，影响醋酸菌的生长，如说明书附图。

根据上述研究结论发明人提出本发明防止食醋淋浇发酵生产中产生菌膜的前期实验方法。

本发明一种防止大米糖化液酒精发酵醪生产食醋时菌膜产生的方法，是通过改进淋浇发酵液的底物，即在大米糖化液酒精发酵醪中加入一定量的食用酒精溶液，再进行食醋淋浇发酵，从而有效防止大米糖化液酒精发酵醪发酵生产食醋中菌膜的产生，为大规模淋浇发酵生产食醋中菌膜的防止提供技术支持。

所述的在大米糖化液酒精发酵醪中加入一定量的食用酒精液，指当大米糖化液酒精发酵醪与其同酒精浓度的食用酒精溶液以4∶6的体积比混合时既可以防止菌膜的生成，对醋酸发酵的影响也较小，达到了有效防止大米糖化液酒精发酵醪生产中菌膜产生的目的。

本发明通过发酵动力学模型的构建，可以看出当大米糖化液酒精发酵醪与其同酒精浓度的食用酒精溶液以4∶6的体积比混合时，菌体细胞的最大比生长速率为0.95，大于大米糖化液酒精发酵醪中菌体细胞最大比生长速率0.82，说明改进的底物比大米糖化液酒精发酵醪更利于醋酸菌的生长。

本发明提出通过改进淋浇发酵液底物，即在大米糖化液酒精发酵醪中加入一定量的食用酒精溶液，通过模拟染菌并进行摇床培养，在不影响产酸的前提下，能有效防止大米糖化液酒精发酵醪中菌膜的产生，同时试验了食用酒精的最佳加配比。通过下列试验说明，将酒精含量为6.2％的大米糖化液的酒精发酵醪与6.2％的食用酒精液分别按照10∶0，9∶1，8∶2，7∶3，6∶4，5∶5，4∶6，3∶7，2∶8，1∶9，0∶10的体积比配制成混合液，取100mL混合液混匀后装入250mL三角瓶中，用保鲜膜封住瓶口在80℃的水浴锅灭菌10min，冷却后接入培养24～48h的新鲜醋酸菌液(接种量为5％)，摇床培养待酸度达到2g/100mL左右时，再接入1％的木醋杆菌(模拟染菌)，每天观察菌膜的产生情况，同时测醋酸的产量。空白只用大米糖化液的酒精发酵醪，不接木醋杆菌。观察菌膜产生的情况如表1，测定醋酸的生量情况如说明书附图

表1底物不同配比下发酵过程中的产膜情况

表1和说明书附图显示，当相同酒精浓度的大米糖化液的酒精发酵醪和食用酒精体积配比为4∶6时，既能有效防止菌膜的生成，对醋酸发酵的影响也较小，接近空白值。采用OriginLab0riginV8.0分析软件分别对以大米糖化液酒精发酵醪和最佳比例的混合发酵液为底物的醋酸发酵进行动力学研究，得出动力学模型。大米糖化液的酒精发酵醪中混菌培养的发酵动力学研究后得出：

1、混菌发酵体系中菌体生长动力学模型为： $\mathrm{Cx}\left(t\right)=\frac{0.23\exp \left(0.82t\right)}{0.88+0.12\exp \left(0.82t\right)}$

醋酸生成动力学模型为： $\mathrm{Cp}=1.13+4.3(\frac{0.23\exp \left(0.82t\right)}{0.88+0.12\exp \left(0.82t\right)}-0.23)$

葡萄糖消耗动力学模型为：

$\mathrm{Cs}=2.73-1.81\{\frac{0.23\exp \left(0.82t\right)}{0.88+0.23\exp \left(0.82t\right)}-0.23\}-0.005\left\{\frac{1.85}{0.82}\ln (1-\frac{0.23-0.23\exp \left(0.82t\right)}{1.85})\right\}$

2、改进发酵底物混菌培养的发酵动力学研究后得出：

菌体生长动力学模型为： $\mathrm{Cx}\left(t\right)=\frac{0.22\exp \left(0.95t\right)}{0.86+0.14\exp \left(0.95t\right)}$

醋酸生成动力学模型为： $\mathrm{Cp}=0.45+3.45(\frac{0.22\exp \left(0.95t\right)}{0.86+0.14\exp \left(0.95t\right)}-0.22)$

葡萄糖消耗动力学模型为：

$\mathrm{Cs}=1.09-0.6\{\frac{0.22\exp (0.95t)}{0.86+0.14\exp (0.95t)}-0.013\}-0.006\left\{\frac{1.56}{0.95}\ln (1-\frac{0.22-0.22\exp \left(0.95t\right)}{1.56})\right\}$

式中，Cx(t)表示菌体浓度，Cp表示产物浓度，Cs表示底物浓度，t表示培养时间。

通过模型可以看出改进发酵底物混菌培养中，菌体细胞的最大比生长速率为0.95，大于大米糖化液的酒精发酵醪混菌培养中的菌体细胞最大比生长速率(0.82)，从而说明改进的底物比大米糖化液酒精发酵醪更利于微生物的生长。

有益效果：本发明人按照不同的比例，将大米糖化液酒精发酵醪和同酒精浓度的食用酒精进行混合进行发酵，得出最佳体积比例为4∶6，发酵液中没有菌丝出现，对产酸影响小，产酸周期为7天。

本发明提供一种通过改进发酵底物的方法，能够达到预防菌膜产生的目的，为困扰食醋行业多年的技术难题提供解决的途径，还可增加食醋产量，降低生产成本，提高了经济效益。同时，动力学模型的建立为我国首例，为大规模、长时间淋浇发酵生产食醋奠定了基础。

附图说明：附图为料液不同体积配比下各样品产酸情况图

图中，横座标表示发酵时间(天)，纵坐标表示测定的总酸度(g/100ml)，每个样对应的混合液的配比见表1，从附图可知当配比为比4∶6时最优，与空白最接近。

具体实施方式：实施例1、通过分析，淋浇发酵生产食醋过程中大米糖化液酒精发酵醪的酒精含量为6.2g/100ml。取该大米糖化液酒精发酵醪40ml，再加入浓度为6.2g/100ml的食用酒精60ml于250mL三角瓶中，用保鲜膜封住瓶口在80℃的水浴锅灭菌10min，冷却后接入培养24～48h的新鲜醋酸菌液(接种量为5％)，摇床培养待酸度达到2g/100mL左右时，再接入1％的木醋杆菌，摇床培养7天，醋酸发酵正常，未发现菌膜的产生。

实施例2、通过分析，淋浇发酵生产食醋过程中大米糖化液酒精发酵醪的酒精含量为8g/100ml。取该大米糖化液酒精发酵醪40ml，根据c₁v₁/c₂v₂＝4/6计算，再加入浓度为8g/100ml的食用酒精60ml于250mL三角瓶中，用保鲜膜封住瓶口在80℃的水浴锅灭菌10min，冷却后接入培养24～48h的新鲜醋酸菌液(接种量为5％)，摇床培养待酸度达到2g/100mL左右时，再接入1％的木醋杆菌，摇床培养7天，醋酸发酵正常，未发现菌膜的产生。

Claims (2)

1.一种防止大米糖化液酒精发酵醪生产食醋时菌膜产生的方法，其特征是通过改进淋浇发酵液的底物，即在大米糖化液酒精发酵醪中按照大米糖化液酒精发酵醪与食用酒精溶液4∶6的体积比加入与其同酒精浓度的食用酒精溶液，再进行食醋淋浇发酵，从而有效防止大米糖化液酒精发酵醪发酵生产食醋中菌膜的产生。

2.按照权利要求1所述的一种防止大米糖化液酒精发酵醪生产食醋时菌膜产生的方法，其特征是通过发酵动力学模型的构建，当大米糖化液酒精发酵醪与其同酒精浓度的食用酒精溶液以4∶6的比例混合时，菌体细胞的最大比生长速率为0.95，大于大米糖化液的酒精发酵醪培养时菌体细胞最大的比生长速率0.82。

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