CN106754229B - 利用纤维素酶系分解高粱秸秆替代辅料酿造陈醋的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用纤维素酶系分解高粱秸秆替代辅料酿造陈醋的方法，以高粱为原料，经液态浓醪酒精发酵后，在酒醪中添加适量的强化β‑葡糖苷酶的纤维素酶系以及糖化酶，同时将高粱秸秆颗粒与麸皮按一定比例混合均匀作为辅料，再将酒醪与辅料混合均匀作为醋酸发酵醅开始固态醋酸发酵，再经熏醅、淋醋、陈酿得到陈醋成品。本方法是一种高粱秸秆高效利用的新方式，生产工艺简单，不仅丰富了陈醋的品种，同时用高粱秸秆替代谷糠、稻壳等辅料，大大的降低了生产成本，而且减少了焚烧高粱秸秆给环境带来的压力，有效提高了资源的利用率。

Description

利用纤维素酶系分解高粱秸秆替代辅料酿造陈醋的方法

技术领域

本发明涉及食醋加工技术领域，具体为利用纤维素酶系分解高粱秸秆替代辅料酿造陈醋的方法。

背景技术

高粱秸秆是高粱收获后剩下的作物残留物，含纤维素约11~15%，总糖约12~14%，粗蛋白质约3~4%，是可以综合利用的宝贵资源。但由于多种原因，高粱秸秆的综合利用受到限制。在广大农村，农民并未认识到高粱秸秆的重大利用价值，普遍将秸秆露天焚烧，焚烧时产生的浓烟以及温室气体会对环境造成危害；焚烧秸秆还会造成安全隐患，容易引起火灾；同时还会导致土壤营养成分流失，留下的钾元素会造成土壤板结，土壤持水力下降，从而影响作物生长；秸秆还田的技术不够完善，工业化程度低；将高粱秸秆制成肥料或饲料的收集和运输成本较高，经济效益不明显；利用高粱秸秆生产乙醇，液态发酵投资大成本高，固态发酵乙醇产量较低等，上述原因都使高粱秸秆的综合利用受到局限。因此，开发和发展高粱秸秆的利用技术，提高资源的利用率，具有现实意义。

陈醋色浓，味香绵，并能长期贮存，具有消除疲劳、抗衰老、软化血管、降血脂、降低胆固醇、养颜护肤、调节血液酸碱平衡等作用。而利用高粱秸秆蓄水性和透气性好的特点，可以将其作为陈醋醋酸发酵的填充料，从而扩大了醋醅的粮醅比，增加了拌醅量，提高出品率，同时降低了生产成本，并且在发酵过程中添加强化β-葡糖苷酶的纤维素酶系以及糖化酶分解高粱秸秆中的纤维素以及多糖，可以显著提高产品中还原糖含量。

目前，中国专利CN201410403601.7《一种利用高粱秸秆制作食用醋的方法》已经将高粱秸秆以填充料的形式添加到固态酒精发酵和固态醋酸发酵中生产食用醋，虽然采用微生物复合酶（干酵母糖化酶或酵母菌和醋酸菌的代谢产物）分解纤维素，由于酶的专一性不高，酶降解纤维素的降解率也不高，所以高粱秸秆中的纤维素未能较好的利用。现在，尚没有利用纤维素酶系分解高粱秸秆酿造高还原糖陈醋的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用纤维素酶系分解高粱秸秆替代辅料酿造陈醋的方法，以高粱为原料，经液态浓醪酒精发酵后，在酒醪中添加适量的强化β-葡糖苷酶的纤维素酶系以及糖化酶，同时将高粱秸秆颗粒与麸皮按一定比例混合均匀作为辅料，再将酒醪与辅料混合均匀作为醋酸发酵醅开始固态醋酸发酵，再经熏醅、淋醋、陈酿得到陈醋成品。

本发明是采用如下技术方案实现的：

一种利用纤维素酶系分解高粱秸秆替代辅料酿造陈醋的方法，包括如下步骤：

（1）、原料处理

将高粱和高粱秸秆粉碎，备用；

（2）、调浆润料

将步骤（1）粉碎好的高粱粉输送至糖化罐中，加温水调至淀粉含量为14~16%，升温至50℃，保温润料；

（3）、液化

向步骤（2）的醪液中加入耐高温α-淀粉酶调至100单位酶活力/克淀粉，搅拌均匀后继续升温至95℃，保温液化；

（4）、糖化

将经过步骤（3）的醪液温度降到65℃时，按高粱添加量的20~25%加入麸曲，保温糖化；

（5）、液态浓醪酒精发酵

将经过步骤（4）的醪液继续降温至32℃时，添加酵母和大曲，酵母添加量按高粱添加量的0.2%添加，大曲添加量为高粱添加量的20~25%；将醪液搅拌均匀，温度保持32℃，注入酒精发酵罐，开始液态浓醪酒精发酵；酒精发酵前期每天通空气，使酵母菌充分生长繁殖，设置酒精发酵罐温度32~34℃；酒精发酵后期将酒精罐密封发酵；

（6）、添加强化β-葡糖苷酶的纤维素酶系以及糖化酶

向步骤（5）的成熟酒醪中添加强化β-葡糖苷酶的纤维素酶系以及糖化酶，强化β-葡糖苷酶的纤维素酶系的添加量为后续拌醅中高粱秸秆添加量0.2~0.6%，糖化酶添加量为后续拌醅中高粱秸秆添加量0.048~0.050%，然后通气搅拌均匀；

（7）、拌醅

用步骤（6）的成熟酒醪将麸皮、谷糠和步骤（1）中的高粱秸秆颗粒充分拌匀，拌醅后醋酸发酵醅水分为62~67%，酒精含量4~5度；其中高粱秸秆颗粒添加量为高粱添加量的140~160%，麸皮添加量为高粱添加量的90~110%，谷糠添加量为高粱添加量的20~25%。

（8）、固态醋酸发酵

醋酸发酵醅入池，接火后开始醋酸发酵，接火量为醋酸发酵醅量的5~10%；每日翻醅，第一周温度控制在40~45℃，发酵后期控制在35~38℃；10~11天后总酸≥4.5g/100mL，酒精度＜0.2度，醋醅呈铜褐色有光泽，有醋香味则结束醋酸发酵；

（9）、经过熏醅、淋醋、陈酿后获得成品老陈醋。

本发明与现有陈醋加工方法相比，具有以下优点及突出性效果：

1、本发明所用强化β-葡糖苷酶的纤维素酶系，进一步的所用的纤维素酶系中包括C₁酶、C_x酶和β-葡糖苷酶等三种酶，三种单一酶配比合理，其中C₁酶占纤维素酶系的25%，C_x酶占纤维素酶系的30%，β-葡糖苷酶占纤维素酶系的45%，β-葡糖苷酶在纤维素酶系中得到强化。高粱秸秆颗粒中的纤维素先经C₁酶活化，C_x酶分解为纤维二糖、纤维三糖及其他低分子纤维糊精，C_x酶分解产物再经β-葡糖苷酶分解为葡萄糖。本发明在液态浓醪酒精发酵结束后添加强化β-葡糖苷酶的纤维素酶系，使其先与酒醪完全混合均匀，拌醅后使醋酸发酵醅中高粱秸秆颗粒碎粒中纤维素酶系分布均匀，提高纤维素酶系的降解率。本发明用强化β-葡糖苷酶的纤维素酶系分解纤维素，有利于葡萄糖的分解。

2、本发明利用了高粱秸秆透气性好的特点，替代了75~80%的谷糠、完全替代稻壳，作为固态醋酸发酵过程中便于通气的填充料，大大降低了生产成本，同时高粱秸秆蓄水性较好，用高粱秸秆颗粒作为填充料，可以更大程度的吸收醋酸发酵醅中的酒醪液，从而扩大了醋酸发酵醅的粮醅比，增加了拌醅量，提高了原料的出品率，拌醅量可以增加约8~9%，出品率可以提高约1~2%。为高粱秸秆的综合利用提供一种新方式，该方式工艺简单，投资小，便于推广利用。

3、本发明在固态醋酸发酵过程中采用纤维素酶系分解高粱秸秆和麸皮中的纤维素，同时复合糖化酶分解高粱秸秆中的蔗糖，分解产生的葡萄糖可以在固态醋酸发酵过程中提高还原糖含量，增加了半成品食醋的甜感；同时较多的还原糖还可以在熏醅过程中与蛋白质发生美拉德反应，提高半成品食醋的熏香味。由实验结果可知固态醋酸发酵前纤维素含量约为3.3~4.3g/100g；醋酸发酵结束后纤维素含量约为2.5~3.5g/100g。纤维素的降解率约为20~25 %。与原陈醋生产工艺生产的陈醋相比，本发明生产的陈醋还原糖含量提高0.8~1.2g/100mL。

本发明设计合理，以高粱为原料，经液态浓醪酒精发酵后，在酒醪中添加适量纤维素酶系，使其在酒醪中分散均匀，然后与高粱秸秆颗粒和麸皮混合拌醅，进入固态醋酸发酵阶段，醋酸发酵过程是多边发酵过程，高粱秸秆中的纤维素经纤维素酶系分解产生葡萄糖后，经过醋醅中的酵母菌、醋酸菌以及乳酸菌等微生物的作用后，还可以提高出品率，提高甜感。醋酸发酵结束后，进入熏醅阶段，纤维素酶分解产生的多糖以及单糖可以与蛋白质以及分解产生的氨基酸发生美拉德反应，生成呋喃系化合物以及糠醛等有重要香气风味的成分，使得熏醅更具有熏香味。白醅后淋醋所得的醋糟可以在畜禽饲料中直接应用，也可以作为食用菌培养基的原料，还可以制作有机肥料等。淋出的新醋陈酿数月后过滤灭菌包装成成品。此外，该方法也丰富了高粱秸秆综合利用的方式，在强化β-葡糖苷酶的纤维素酶系以及糖化酶辅助作用下，高粱秸秆的利用率大大提高。

总之，本发明所述的利用纤维素酶系分解高粱秸秆替代辅料酿造陈醋的方法，是一种高粱秸秆高效利用的新方式，生产工艺简单，不仅丰富了陈醋的品种，同时用高粱秸秆替代谷糠、稻壳等辅料，大大的降低了生产成本，而且减少了焚烧高粱秸秆给环境带来的压力，有效提高了资源的利用率。

附图说明

图1表示纤维素酶系分解高粱秸秆替代辅料酿造陈醋的工艺流程图。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施例进行详细说明。

本发明方法以高粱为原料，高粱秸秆颗粒和麸皮为辅料，经液态浓醪酒精发酵、固态醋酸发酵，熏醅、淋醋、陈酿、灭菌、包装等工序得到陈醋成品。

一种利用纤维素酶系分解高粱秸秆替代辅料酿造陈醋的方法，如图1所示，包括如下步骤：

（1）、原料处理

将高粱碎成40目，高粱秸秆颗粒碎成0.3~0.5cm颗粒，备用。

（2）、调浆润料

将步骤（1）粉碎好的高粱粉输送至糖化罐中，加温水调至淀粉含量为14~16%，升温至50℃，保温润料2h，使高粱中淀粉颗粒充分膨胀，便于糊化并被淀粉酶分解成简单糖类。

（3）、液化

向步骤（2）的醪液中加入耐高温α-淀粉酶调至100单位酶活力/克淀粉，搅拌均匀后继续升温至95℃，保温液化1h。

（4）、糖化

将经过步骤（3）的醪液开启冷凝水降温，当温度降到65℃时，按高粱添加量的20~25%加入麸曲，保温糖化1h，使液化生成的简单糖类继续分解成葡萄糖，便于被酵母利用。

（5）、液态浓醪酒精发酵

将经过步骤（4）的醪液继续开启冷凝水降温至32℃时，添加酵母和大曲，酵母添加量按高粱添加量的0.2%添加。大曲添加量约为高粱添加量的20~25%。将醪液搅拌均匀，温度保持32℃左右，注入酒精发酵罐。开始液态浓醪酒精发酵。酒精发酵前2对时每天开动空气搅拌器3次，每次通空气15min，使酵母菌充分生长繁殖。设置酒精发酵罐温控系统温度32~34℃。酒精发酵2对时后将酒精罐密封发酵，发酵8对时后，即为成熟酒醪。

（6）、添加强化β-葡糖苷酶的纤维素酶系以及糖化酶

向步骤（5）的成熟酒醪中添加强化β-葡糖苷酶的纤维素酶系（其中，C₁酶占纤维素酶系的25%，C_x酶占纤维素酶系的30%，β-葡糖苷酶占纤维素酶系的45%，三种单一酶均可由市场直接购买得到）以及糖化酶，强化β-葡糖苷酶的纤维素酶系的添加量为后续拌醅中高粱秸秆添加量0.2~0.6%，糖化酶添加量为后续拌醅中高粱秸秆添加量0.048~0.050%，然后通气搅拌均匀，便于在拌醅过程中强化β-葡糖苷酶的纤维素酶系以及糖化酶均匀分散在醋醅中。

（7）、拌醅

用步骤（6）的成熟酒醪将麸皮、谷糠和步骤（1）中的高粱秸秆颗粒充分拌匀，拌醅后醋酸发酵醅水分约为62~67%，酒精含量4.5度。其中高粱秸秆颗粒添加量为高粱添加量的140~160%，麸皮添加量为高粱添加量的90~110%，谷糠添加量为高粱添加量的20~25%。

（8）、固态醋酸发酵

醋酸发酵醅入池，接火后开始醋酸发酵，接火量为醋酸发酵醅量的5~10%。每日翻醅，第一周温度控制在40~45℃，发酵后期控制在35~38℃。10~11天后总酸≥4.5g/100mL，酒精度＜0.2度，醋醅呈铜褐色有光泽，有醋香味则结束醋酸发酵。

（9）、熏醅

将步骤（8）发酵好的白醅质量的50%入熏醅罐熏制，经过12小时高温高压（120℃、0.2Mpa）熏醅，获得具有熏香味的熏醅。熏醅水分含量约为55~60%，总酸≥4.5g/100mL。

（10）、淋醋

将步骤（8）的白醅和步骤（9）的熏醅分别装入白淋池和熏淋池，白醅淋醋经加热串淋熏醅，经过套淋获得半成品陈醋。具体为，将二淋水加热至85~90℃，浸泡白醅，浸泡时间不少于3小时，将淋出的醋液再加热到85~90℃，将此热醋液浸泡熏醅，浸泡时间不少于3小时，淋出的醋液便是半成品陈醋；然后再用三淋水浸泡经过第一次淋醋后的醋醅，淋出的醋液再浸泡经过第一次淋醋的熏醅，淋出的醋液便是上述的二淋水。醋醅经四次浸泡淋醋，每次淋出的醋液作为前一次醋液的淋液。

（11）、陈酿

将步骤（10）获得的半成品陈醋，转入陈酿罐中陈酿半年，使陈醋稳定性提高，色泽加深，风味由尖酸逐渐变得醇厚。

（12）、过滤灭菌

将经过步骤（11）的陈醋过滤后，采用UHT瞬时灭菌，灭菌条件为125℃，持续5~7s。

（13）包装

将经过步骤（12）灭菌后的陈醋，转入包装车间，进行包装。

产品质量控制如下：

感官特性控制如下表：

产品理化指标控制如下表：

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照本发明实施例进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明的技术方案的精神和范围，其均应涵盖权利要求保护范围中。

Claims (2)

1.一种利用纤维素酶系分解高粱秸秆替代辅料酿造陈醋的方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)、原料处理

将高粱和高粱秸秆粉碎，备用；

(2)、调浆润料

将步骤(1)粉碎好的高粱粉输送至糖化罐中，加温水调至淀粉含量为14～16％，升温至50℃，保温润料；

(3)、液化

向步骤(2)的醪液中加入耐高温α-淀粉酶调至100单位酶活力/克淀粉，搅拌均匀后继续升温至95℃，保温液化；

(4)、糖化

将经过步骤(3)的醪液温度降到65℃时，按高粱添加量的20～25％加入麸曲，保温糖化；

(5)、液态浓醪酒精发酵

将经过步骤(4)的醪液继续降温至32℃时，添加酵母和大曲，酵母添加量按高粱添加量的0.2％添加，大曲添加量为高粱添加量的20～25％；将醪液搅拌均匀，温度保持32℃，注入酒精发酵罐，开始液态浓醪酒精发酵；酒精发酵前期每天通空气，使酵母菌充分生长繁殖，设置酒精发酵罐温度32～34℃；酒精发酵后期将酒精罐密封发酵；

(6)、添加强化β-葡糖苷酶的纤维素酶系以及糖化酶

向步骤(5)的成熟酒醪中添加强化β-葡糖苷酶的纤维素酶系以及糖化酶，强化β-葡糖苷酶的纤维素酶系的添加量为后续拌醅中高粱秸秆添加量0.2～0.6％，糖化酶添加量为后续拌醅中高粱秸秆添加量0.048～0.050％，然后通气搅拌均匀；所述强化β-葡糖苷酶的纤维素酶系中，C1酶占纤维素酶系的25％，Cx酶占纤维素酶系的30％，β-葡糖苷酶占纤维素酶系的45％；

(7)、拌醅

用步骤(6)的成熟酒醪将麸皮、谷糠和步骤(1)中的高粱秸秆颗粒充分拌匀，拌醅后醋酸发酵醅水分为62～67％，酒精含量4～5度；其中高粱秸秆颗粒添加量为高粱添加量的140～160％，麸皮添加量为高粱添加量的90～110％，谷糠添加量为高粱添加量的20～25％；

(8)、固态醋酸发酵

醋酸发酵醅入池，接火后开始醋酸发酵，接火量为醋酸发酵醅量的5～10％；每日翻醅，第一周温度控制在40～45℃，发酵后期控制在35～38℃；10～11天后总酸≥4.5g/100mL，酒精度＜0.2度，醋醅呈铜褐色有光泽，有醋香味则结束醋酸发酵；

(9)、经过熏醅、淋醋、陈酿后获得成品老陈醋。

2.根据权利要求1所述的利用纤维素酶系分解高粱秸秆替代辅料酿造陈醋的方法，其特征在于：步骤(9)中，

熏醅：将发酵好的白醅质量的50％入熏醅罐熏制，经过高温高压熏醅，获得具有熏香味的熏醅；熏醅水分含量为55～60％，总酸≥4.5g/100mL；

淋醋：将白醅和熏醅分别装入白淋池和熏淋池，白醅淋醋经加热串淋熏醅，经过套淋获得半成品陈醋；

陈酿：将获得的半成品陈醋，转入陈酿罐中陈酿。

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