CN108841547A - 一种天然酒味香料的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用酿酒副产物发酵生产天然酒味香料的方法,属食品发酵技术领域。主要包括两步：步骤一、以酿酒副产物为原料发酵产生及提取脂肪酸，得天然脂肪酸酒味香料；步骤二、将发酵液中的脂肪酸原位酯化或提纯后酯化，得天然脂肪酸酯酒味香料。其中，脂肪酸利用微生物进行发酵而得，包括乙酸、乳酸、丁酸和己酸中至少一种；酯化采用先原位酯化发酵液中的脂肪酸后提取产物、或先提取发酵液中的脂肪酸后对其酯化。发明工艺绿色安全，制备的产品香味自然。

Description

一种天然酒味香料的生产方法

技术领域

本发明属于食品发酵领域，具体涉及一种天然酒味香料的生产方法。

背景技术

白酒酿造分为三类工艺：固态酿造，固液结合酿造和液态酿造。固态酿造的白酒不同批次之间呈香呈味物质浓度有差异，为了协调统一，需要进行勾调。后两种工艺酿造的白酒中，普遍香味成分浓度较低，需要利用香精香料调味液等进行勾调，以丰满酒体。勾兑于白酒如雕琢于璞玉，玉不精雕细琢难成大器，酒不精心勾调难成佳酿。白酒的勾调使用的香精香料，其合成工艺主要是化学过程。以浓香型白酒的主体香己酸乙酯为例，现在市场上的己酸乙酯单体香料来源于己酸，由己酸与乙醇酯化后制得。己酸虽然可以从椰子油中精馏得到，但为了节约成本，酿酒行业使用的己酸是用硝酸氧化仲辛醇的方法得到，属于化学合成，即在50～55℃下在工业硝酸中滴入仲辛醇，将其升温至100℃保温反应2h。然后降温至50℃，用水洗涤得粗己酸。用无水氯化钙脱水干燥后减压蒸馏，收集158℃(8.0kPa)馏分，即为己酸。现阶段来源于化工合成的香精香料不能满足白酒酿造对自然发酵香料的需求。

在白酒行业，一直在利用对黄水等发酵副产物制取各种酒味调味液或者调味酒。虽然现阶段对黄水等副产物的综合利用技术较多，但是其工艺路线分为两类，一类直接对黄水进行浓缩蒸馏/串蒸/萃取/超临界萃取等得到以有机酸为主的白酒调味液(宋柯等，白酒发酵副产物丢糟、黄水、底锅水中提取香味成分在酒味香料中的应用。酿酒科技，2008(6)，82-84)；一类为在黄水中加入乙醇/酒尾等含乙醇的酿造副产物，给微生物提供额外的乙醇为能源供体，经厌氧发酵后浓缩提取/串蒸/萃取/超临界萃取/塔式蒸馏/大曲酯化/生物酶酯化等，得到白酒调味液(CN101445776B，CN103173340A，CN101849663B)，或者发酵后直接回窖养窖(刘琼等，酿酒副产物黄水的综合利用。酿酒2001(4))。

这些工艺对黄水等副产物的利用途径，其特点综合为以下几点：1)其主要目的一般是得到己酸，最终产物为以己酸为主的多种有机酸，技术的选择性较差，含有乙酸，丙酸，丁酸，戊酸，尤其是乙酸/丁酸浓度较高；2)最终制得的产品主要是溶解于水/乙醇溶液中的调味液/调味酒，没有得到相应的油状香料单品，有机酸/酯浓度很低，一般适用于企业内部勾调，难以在市场上形成具有优势竞争力的香料产品；3)代谢途径单一，即以乙醇为能源供体，提供还原力，经过碳链延长将乙酸还原为己酸，因此已有的方法里都会提到添加乙醇或者含乙醇的酿造副产物，而采用的菌主要是己酸菌，并且己酸菌主要是Clostridiumkluyveri(或者泸氏梭菌)；4)对黄水中有机质的利用率很低，仅利用其中的乙酸，并且由于外源添加过多的乙醇，还会导致黄水的化学需氧量(COD)上升。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用酿酒副产物发酵生产天然酒味香料的方法，即对酿造副产物充分利用、高效发酵、制取天然复合酒味香料和单体酒味香料。

为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：一种天然酒味香料的生产方法，具体步骤包括：

(1)使用微生物发酵酿酒副产物，得发酵液；

(2)提取步骤(1)所述发酵液中的脂肪酸，即为天然脂肪酸酒味香料；

(3)原位酯化步骤(1)所述发酵液中的脂肪酸，得脂肪酸酯，提取所述脂肪酸酯，即得天然脂肪酸酯酒味香料；

或：酯化步骤(2)所述脂肪酸，即得天然脂肪酸酯酒味香料。

优选的，步骤(1)所述酿酒副产物为黄水、糟醅中的一种或两种的混合物。

优选的，所述黄水为以下五种黄水中的一种或几种的混合物：

(1)酿酒窖池直接产生的黄水；

(2)黄水与酒尾等掺和在一起后的底锅水；

(3)黄水经过蒸发浓缩后产生的浓缩液；

(4)黄水经萃取后的剩余液体；

(5)含有上述任意一种黄水的液体。

优选的，步骤(1)所述发酵为微生物发酵，所述微生物为产乙酸菌、产丁酸菌、产己酸菌中的一种或几种混合。

优选的，所述微生物在所述酿酒副产物中的接种比例为：按体积比，微生物：酿酒副产物＝5:100。

优选的，步骤(2)所述的提取的方法为：液液萃取固液分离后的发酵液3次。

优选的，所述固液分离的方法为：使用离心或膜过滤或板框压滤的方法去除发酵液中的微生物。

优选的，所述液液萃取所用的萃取剂为乙酸乙酯、环己烷、正己烷中的一种。

优选的，步骤(3)所述酯化的具体方法为：按体积比，固液分离的发酵液：无水乙醇＝100:20，加入无水乙醇，边搅拌边加入酯化剂反应；所述酯化剂为强酸性阳离子交换树脂、曲粉、酵母菌、酯化酶中的一种。

优选的，步骤(3)所述酯化的具体方法为：按摩尔比，提纯后的脂肪酸：无水乙醇＝1:1，加入无水乙醇，边搅拌边加入酯化剂反应，所述酯化剂为强酸性阳离子交换树脂、曲粉、酵母菌、酯化酶中的一种。

本发明具有以下有益效果：

(1)本发明独创了一套发酵技术路线：将①黄水中的淀粉、糖等碳水化合物进行乳酸和乙醇发酵，②乳酸和乙醇转化为乙酸，③乳酸和乙醇转化为丁酸，④乳酸和乙醇转化为己酸，⑤乙酸/丁酸/己酸/乳酸的提取以及⑥乙酸/丁酸/己酸/乳酸酯化进行选择性地综合，最终获得了一套可针对性生产天然酒味香料的技术。这在食品香料领域属于首创，是对黄水等发酵副产物中大量未发酵的淀粉，多糖，双糖，单糖以及剩余的乳酸和乙醇进行发酵-提取-酯化获得天然酒味香料。

(2)本发明①第一次选择性利用多种菌对白酒酿造副产物进行高效发酵，本发明的发酵途径多样化并且具有针对性，可以最大限度地将有机质进行高效转化，即将大分子有机质逐级分解，经乳酸转化为丙酮酸再转化为乙酰辅酶A，并产生还原力NADH，同时也可经乙醇转化为乙酰辅酶A，并产生还原力NADH。接种乙酸菌利用乙酰辅酶A将其氧化为乙酸，而接种丁酸菌和己酸菌则经β氧化逆循环逐步碳链延长得到丁酸以及己酸；②本发明将针对性的高效发酵与各有机酸/酯的提取/酯化有机结合，从而首次得到了单一/复合的香料(纯度一般为80％以上)，而非水溶性或者酒溶性的白酒调味液/调味酒(各有机酸/酯的浓度一般在10g/L及以下)。③本发明在不添加任何外源碳源的情况下，对白酒酿造副产物中主要的有机质残糖，残淀粉，乳酸以及乙醇进行高效转化，因此本发明可以对酿造副产物进行充分利用，提供了一种对酿造副产物进行更为高效资源化利用，降低环境污染的策略。

(3)本发明独创性地将白酒酿造副产物的定向高效发酵、产物提取和催化进行有机结合与集成，最终制得复合酒味香料和单体酒味香料，满足了白酒行业对天然发酵的香料的需求，这不仅将极大提高行业的生产力，同时将减少环境污染，对白酒行业可持续发展具有重要的现实意义。

具体实施方式

为实现天然酒味香料的生产，本发明经过多次反复试验，下面具体提供优选的实施例，以使本领域技术人员更加清楚本发明的技术方案和效果。

实施例一

在黄水中按5％(即：按体积比，乙酸菌：黄水＝5:100。下同，不再赘述)的比例接种产乙酸菌液，起始pH值调整为7.0，温度为30℃，搅拌速度为180r/min，经过3天发酵，黄水中70％以上的乳酸、乙醇、单糖等碳水化合物转化为乙酸。去除发酵液中的菌体，按照体积比(即，按体积比，无菌体的发酵液：萃取剂＝100:25。下同，不再赘述)25％加入萃取剂，液液萃取3次，合并萃取液，45℃，真空旋转蒸发(0.03～0.09MPa)10min，获得乙酸，浓度为85～90％。精馏后制得纯度为98％的乙酸。

其中：

(1)本实施例中，产乙酸菌选择的是热醋穆尔氏菌，实际所有已知产乙酸菌均能达到发明目的；下述涉及到产乙酸菌的，均与本实施例相同，下文不再赘述。

(2)本实施例中，去除发酵液中菌体时，使用离心的方法去除菌体，但使用膜过滤、板框压滤等常用分离方法均可达到发明目的，下同，不再赘述。

(3)产物提取的方法有多种，本实施例中采用的是萃取的方法，且萃取剂选择的是乙酸乙酯，但环己烷、正己烷等常用萃取剂均可达到发明目的，下同，不再赘述。

实施例二

在黄水中按5％(体积比)的比例接种产乙酸菌液，起始pH调节为3.5，温度为30℃，搅拌速度为180r/min，经过30天发酵，黄水中的50％以上的乳酸、乙醇、单糖等碳水化合物转化为乙酸。去除发酵液中的菌体，按照体积比25％加入萃取剂，液液萃取3次，合并萃取液，45℃，真空旋转蒸发(0.03～0.09MPa)，获得乙酸，浓度为60～70％。精馏后制得纯度为98％的乙酸。按照1：1的摩尔比加入无水乙醇，边搅拌边加入酯化剂，40℃反应3天，获得乙酸乙酯，浓度为95％。精馏后制得纯度为98％的乙酸乙酯。

其中，本实施例所述酯化剂为酵母菌，实际强酸性阳离子交换树脂(或称固态酯化)/曲粉/酯化酶等常用酯化剂均可达到发明目的。下同，不再赘述。

实施例三

在黄水中分别按5％(体积比)的比例接种产乙酸菌液和产甲烷菌液，调节pH为7.0，温度为30℃，搅拌速度为180r/min，经过30d发酵，黄水中的90％以上的乳酸、乙醇、单糖等碳水化合物转化为乙酸。去除发酵液中的菌体，按照体积比25％加入萃取剂，液液萃取3次，合并萃取液，45℃，真空旋转蒸发(0.03～0.09MPa)10min，获得乙酸，浓度为90～95％。精馏后制得纯度为98％的乙酸。按照1：1的摩尔比加入无水乙醇，边搅拌边加入酯化剂，40℃反应3天，获得乙酸乙酯，浓度为95％。精馏后制得纯度为98％的乙酸乙酯。

实施例四

在黄水中按5％(体积比)的比例接种产丁酸菌液，起始pH值调节为6.5，温度为30℃，搅拌速度为180r/min，经过4天发酵，黄水中90％以上的乳酸、乙醇、单糖等碳水化合物转化为丁酸。去除发酵液中的菌体，按体积比25％加入萃取剂，液液萃取3次，合并萃取液，45℃，真空旋转蒸发(0.03～0.09MPa)20min，获得丁酸，浓度为85～90％。精馏后制得纯度为98％的丁酸。

其中，本实施例中，产丁酸菌选择的是丁酸梭菌，实际所有已知产丁酸菌均能达到发明目的；下述涉及到产丁酸菌的，均与本实施例相同，下文不再赘述。

实施例五

在黄水中按5％(体积比)的比例接种产丁酸菌液，起始pH值调节为5.5，温度为30℃，搅拌速度为180r/min，经过8天发酵，黄水中90％以上的乳酸、乙醇、单糖等碳水化合物转化为丁酸。去除发酵液中的菌体，按体积比20％(即按体积比，无菌发酵液：无水乙醇＝100:20；下同，不再赘述)加入无水乙醇，边搅拌边加入酯化剂，40℃反应3天，按照体积比25％加入萃取剂，液液萃取3次，合并萃取液，45℃，真空旋转蒸发(0.03～0.09MPa)20min，获得丁酸乙酯香料，浓度为85～90％。精馏后制得纯度为98％丁酸乙酯。

实施例六

在黄水中按5％(体积比)的比例接种产丁酸菌液，起始pH值调节为3.5，温度为40℃，搅拌速度为180r/min，经过40d发酵，黄水中60％以上的乳酸、乙醇、单糖等碳水化合物转化为丁酸。去除发酵液中的菌体，按体积比25％加入萃取剂，液液萃取3次，合并萃取液，45℃，真空旋转蒸发(0.03～0.09MPa)20min，获得丁酸香料，浓度为60～70％。精馏后制得纯度为98％的丁酸。按照1：1的摩尔比加入无水乙醇，边搅拌边加入酯化剂，40℃反应3天，获得丁酸乙酯，浓度为95％。精馏后制得纯度为98％的丁酸乙酯。

实施例七

在黄水中按5％(体积比)的比例接种产己酸菌液，起始pH值调节为6.5，温度为50℃，搅拌速度为180r/min，经过7天发酵，黄水中的90％以上的乳酸、乙醇、单糖等碳水化合物转化为己酸。去除发酵液中的菌体，按照体积比25％加入萃取剂，液液萃取3次，合并萃取液，45℃，真空旋转蒸发(0.03～0.09MPa)30min，获得己酸，浓度为86～92％。精馏后制得纯度为98％的己酸。

其中，本实施例中，产己酸菌选择的是梭菌四属己酸菌(Clostridium IV)和克氏梭菌(Clostridium kluyveri)，实际所有的产己酸菌均能达到发明目的；下述涉及到产己酸菌的，均与本实施例相同，下文不再赘述。

实施例八

在黄水中按5％(体积比)的比例接种产己酸菌液，起始pH值调节为5.0，温度为30℃，搅拌速度为180r/min，经过20天发酵，黄水中的90％以上的乳酸、乙醇、单糖等碳水化合物转化为己酸。去除发酵液中的菌体，按体积比20％，加入无水乙醇，边搅拌边加入酯化剂，40℃反应3天，按照体积比25％，加入萃取剂，液液萃取3次，合并萃取液，45℃，真空旋转蒸发(0.03～0.09MPa)20min，获得己酸乙酯，浓度为90％。精馏后制得纯度为98％的己酸乙酯。

实施例九

在黄水中按5％(体积比)的比例接种产己酸菌液，起始pH值调节为4.5，温度为40℃，搅拌速度为180r/min，经过60天发酵，黄水中90％以上的乳酸、乙醇、单糖等碳水化合物转化为己酸。去除发酵液中的菌体，按照体积比25％加入萃取剂(乙酸乙酯/环己烷/正己烷等)，液液萃取3次，合并萃取液，45℃，真空旋转蒸发(0.03-0.09MPa)30min，获得己酸香料，浓度为85～90％。精馏后制得纯度为98％的己酸。按照1：1的摩尔比加入无水乙醇，边搅拌边加入酯化剂(强酸性阳离子交换树脂/大曲粉/酵母菌/酯化酶)，40℃反应3天，获得己酸乙酯，浓度为95％。精馏后制得纯度为98％的己酸乙酯。

实施例十

在黄水中按0.1％、0.2％和5％(体积比)加入产乙酸菌液、产丁酸菌液和产己酸菌液，起始pH值调节为6.5，温度为30℃，搅拌速度为180r/min，经过7天发酵，黄水中的90％以上的乳酸、乙醇、单糖等碳水化合物转化为乙酸、丁酸和己酸，去除发酵液中的菌体，按照体积比25％加入萃取剂，液液萃取3次，合并萃取液，45℃，真空旋转蒸发(0.03～0.09MPa)，获得乙酸、丁酸和己酸的混合物。

实施例十一

在黄水中按0.1％、0.2％、5％和3％(体积比)加入产乙酸菌液、产丁酸菌液、产己酸菌液和产甲烷菌液，起始pH值调节为6.5，温度为30℃，搅拌速度为180r/min，经过7天发酵，黄水中的90％以上的乳酸、乙醇、单糖等碳水化合物转化为乙酸、丁酸和己酸，去除发酵液中的菌体，按照体积比25％加入萃取剂，液液萃取3次，合并萃取液，45℃，真空旋转蒸发(0.03～0.09MPa)30min，获得乙酸、丁酸和己酸的混合物。

实施例十二

在黄水中按0.1％、0.2％和5％(体积比)加入产乙酸菌液、产丁酸菌液和产己酸菌液，起始pH值调节为6.5，温度为30℃，搅拌速度为180r/min，经过7天发酵，黄水中90％以上乳酸、乙醇、单糖等碳水化合物转化为乙酸、丁酸和己酸，去除发酵液中的菌体，按照体积比25％加入萃取剂，液液萃取3次，45℃，真空旋转蒸发(0.03～0.09MPa)30min，获得含有乙酸，丁酸和己酸的混合物。按照1：1的摩尔比加入无水乙醇，边搅拌边加入酯化剂，40℃反应3天，获得乙酸乙酯、丁酸乙酯和己酸乙酯的混合物。

实施例十三

在黄水中按0.1％、0.2％和5％(体积比)加入产乙酸菌液、产丁酸菌液和产己酸菌液，起始pH值调节为6.0，温度为40℃，搅拌速度为180r/min，经过4天发酵，黄水中70％以上的乳酸、乙醇、单糖等碳水化合物转化为乙酸、丁酸和己酸，去除发酵液中的菌体，按照体积比25％加入萃取剂，液液萃取3次，45℃，真空旋转蒸发(0.03～0.09MPa)，获得含有乙酸、乳酸、丁酸和己酸的混合物。按照1：1的摩尔比加入无水乙醇，边搅拌边加入酯化剂，40℃反应3天，获得乙酸乙酯、乳酸乙酯、丁酸乙酯和己酸乙酯的混合物。

实施例十四

在黄水中按5％的比例加入乳酸菌，起始pH值调节为5.0，温度为30℃，搅拌速度为180r/min，发酵20天，去除黄水中的菌体，60℃，真空旋转蒸发(0.03～0.09MPa)20min，在剩余黄水中，按体积比20％加入无水乙醇，边搅拌边加入酯化剂，40℃反应3天，再按照体积比25％加入萃取剂，液液萃取3次，合并萃取液，40℃，真空旋转蒸发(0.03～0.09MPa)，获得乳酸乙酯，浓度为70～80％。精馏后制得纯度为98％的乳酸乙酯。

实施例十五

糟醅与水(或者黄水)混合后，按0.1％、0.2％和5％的体积比加入产乙酸菌液、产丁酸菌液和产己酸菌液，起始pH值调节为6.5，温度为30℃，搅拌速度为180r/min，经过30天发酵，混合液中90％以上的乳酸、乙醇、单糖、淀粉等碳水化合物转化为乙酸、丁酸和己酸，去除发酵液中的固体成分，即菌体和糟醅，按体积比20％加入无水乙醇，边搅拌边加入酯化剂，40℃反应3天，按照体积比25％加入萃取剂，液液萃取3次，合并萃取液，45℃，真空旋转蒸发(0.03～0.09MPa)，获得含有乙酸乙酯、丁酸乙酯和己酸乙酯的混合物。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施做出各种修改以及工艺的放大，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进、修改和放大都应该在本发明的保护范围之内。

说明：

(1)本发明中,“/”表示“或者”的意思。

(2)本发明中提及的具体参数，如30℃、180r/min、45℃、百分比、发酵天数、pH等确切数值，均包含允许的误差范围。

Claims (10)

1.一种天然酒味香料的生产方法，其特征在于：具体步骤包括：

(1)使用微生物发酵酿酒副产物，得发酵液；

(2)提取步骤(1)所述发酵液中的脂肪酸，即为天然脂肪酸酒味香料；

(3)原位酯化步骤(1)所述发酵液中的脂肪酸，得脂肪酸酯，提取所述脂肪酸酯，即得天然脂肪酸酯酒味香料；

或：酯化步骤(2)所述脂肪酸，即得天然脂肪酸酯酒味香料。

2.根据权利要求1所述的天然酒味香料的生产方法，其特征在于：步骤(1)所述酿酒副产物为黄水、糟醅中的一种或两种的混合物。

3.根据权利要求2所述的天然酒味香料的生产方法，其特征在于：所述黄水为以下五种黄水中的一种或几种的混合物：

(1)酿酒窖池直接产生的黄水；

(2)黄水与酒尾等掺和在一起后的底锅水；

(3)黄水经过蒸发浓缩后产生的浓缩液；

(4)黄水经萃取后的剩余液体；

(5)含有上述任意一种黄水的液体。

4.根据权利要求1所述的天然酒味香料的生产方法，其特征在于：步骤(1)所述发酵为微生物发酵，所述微生物为产乙酸菌、产丁酸菌、产己酸菌中的一种或几种混合。

5.根据权利要求4所述的天然酒味香料的生产方法，其特征在于：所述微生物在所述酿酒副产物中的接种比例为：按体积比，微生物：酿酒副产物＝5:100。

6.根据权利要求1所述的天然酒味香料的生产方法，其特征在于：步骤(2)所述的提取的方法为：液液萃取固液分离后的发酵液3次。

7.根据权利要求6所述的天然酒味香料的生产方法，其特征在于：所述固液分离，其方法为：使用离心或膜过滤或板框压滤的方法去除发酵液中的微生物。

8.根据权利要求6所述的天然酒味香料的生产方法，其特征在于：所述液液萃取所用的萃取剂为乙酸乙酯、环己烷、正己烷中的一种。

9.根据权利要求1所述的天然酒味香料的生产方法，其特征在于：步骤(3)所述酯化的具体方法为：按体积比，固液分离的发酵液：无水乙醇＝100:20，加入无水乙醇，边搅拌边加入酯化剂反应；所述酯化剂为强酸性阳离子交换树脂、曲粉、酵母菌、酯化酶中的一种。

10.根据权利要求1所述的天然酒味香料的生产方法，其特征在于：步骤(3)所述酯化的具体方法为：按摩尔比，提纯后的脂肪酸：无水乙醇＝1:1，加入无水乙醇，边搅拌边加入酯化剂反应，所述酯化剂为强酸性阳离子交换树脂、曲粉、酵母菌、酯化酶中的一种。