CN113151245B - 一种降低米酒杂醇油的风味复合菌剂及应用 - Google Patents

一种降低米酒杂醇油的风味复合菌剂及应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种降低酒醅杂醇油的风味复合菌剂，由下述方法制备：（1）制备米曲霉孢子、蓝细菌、地衣芽孢杆菌悬液；（2）以聚乙烯醇（PVA）和羧甲基壳聚糖（CMCS）为壁材原料，戊二醛（GA）为交联剂制备包埋含有聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯的对数中期酿酒酵母悬液；（3）羟丙基甲基纤维素包埋酯化红曲裂解物的水溶抽提物；（4）以玉米芯为载体携带发酵微生物及辅料，形成复合微生物剂。该复合菌剂可有效降低杂醇油，在提高出酒率、酯风味、氨基酸营养、感官方面也具有较好的效果。

Description

一种降低米酒杂醇油的风味复合菌剂及应用
背景技术
高级醇是指碳原子数大于3的脂肪醇混合物，俗称杂醇油，是谷类作物发酵制品(如酒、乙醇、食醋)的主要副产物，包括正丙醇、异丁醇、异戊醇、活性戊醇、苯乙醇等。高级醇形成了传统发酵食品的香气和风味。白酒、葡萄酒、伏特加、XO、黄酒等酒类产品都含有杂醇油。高级醇含量过高时将会影响啤酒的风味和口感，也对机体有毒害作用。杂醇油在体内的氧化速度比乙醇慢，在机体内停留时间较长；它的中毒和麻醉作用比乙醇强，能使神经系统充血，引起头痛，杂醇油毒性随分子量增大而加剧。蒸馏酒国家标准规定甲醇含量小于40mg/100ml，普通啤酒高级醇含量为100-150mg/L、优质啤酒高级醇含量90-110mg/L。杂醇油也会影响食醋的色泽，降低品质。另外，过量的杂醇油占用了碳源，降低发酵产物含量和原料利用率。
从原理角度，一般认为杂醇油与酵母的氨基酸代谢密切相关，由于原料中蛋白质分解产生了氨基酸，脱氨基酶的作用下生成的氨基被酵母菌同化，用作氮源；剩余的羧酸部分经脱羧产生相应的醇类，这些醇类就是杂醇油。另外，氨基酸不足时，酵母将碳水化合物转变成各种醇(糖代谢生成的中间产物α-酮酸经脱羧、加氢形成少一个碳原子的高级醇，其他酸如乙酰乙酸和丁酸可分别转变为异丙醇和丁醇)，形成杂醇油。CN103509724A公开了一种低产杂醇油酵母及其在降低小曲原酒杂醇油含量中的应用。
从工艺角度，发酵醪中杂醇油含量不合理是由于生产工艺控制不当，导致微生物异向发酵生产的杂醇油过高。目前研究表明，降低白酒中杂醇油的方法主要是适当减少量，如量水用量、用糠量、投粮量、发酵力、糖化力和蛋白分解力等多因素调控有可能有效地降低杂醇油的生成量，还有研究通过改变发酵过程中的温度、pH、氧气含量等发酵条件控制白酒中高级醇含量，此外，也有学者根据蛋白含量选择优质原料用以酿高级醇含量适当的白酒。物理学方法也被用于降低杂醇油，CN108330040A在发酵过程中采用超声辅助3A分子筛的方法减少杂醇油的生成，有利于后续蒸馏得到高浓度低碳醇的白酒产品，采用外加电场和通氧可以促进酒体中醇的转化，杂醇油与有机酸类物质发生酯化反应生成酯类物质，同时也促进杂醇油的挥发扩散。
杂醇油产生机理复杂，开发一种有效的低成本工艺降低杂醇油含量十分必要。针对该问题，本发明开发了一种降低米酒杂醇油复合菌剂，通过调控酵母阶段性生长和控制酵母生长环境，在不影响酵母生长的情况下，即通过氨基酸竞争抑制杂醇油生成，又通过菌体通透性移除胞内有机酸(有机酸被碱性环境中和)，从而减少杂醇油含量。另外，本菌剂在产酒阶段促进有机酸(杂醇油的前体物质)酯化，达到增加酯香味且进一步避免杂醇油产生，提高出酒率的目的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种降低米酒杂醇油的风味复合菌剂，以玉米芯为载体负载曲霉孢子、蓝细菌、地衣芽孢杆、酿酒酵母及辅料，通过调控酵母阶段性生长和控制酵母生长环境，在不影响酵母生长的情况下，减少杂醇油含量。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种降低米酒杂醇油的风味复合菌剂，由下述方法制备而成：
(1)用玉米芯颗粒吸附米曲霉孢子、蓝细菌、地衣芽孢杆菌；
(2)以聚乙烯醇和羧甲基壳聚糖为壁材原料，戊二醛为交联剂包埋含有聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯的酿酒酵母菌液，将包埋液喷雾至步骤(1)制备的玉米芯颗粒；
(3)酯化红曲、牛磺酸和亚硒酸钠溶解后制成酯化红曲溶液，用羟丙基甲基纤维素包埋酯化红曲溶液，再将包埋液喷洒至步骤(2)制备的玉米芯颗粒，干燥后制成复合微生物剂。
进一步地，在本发明的具体实施例中提供了上述复合菌剂的具体制备方法：
(1)制备米曲霉孢子、蓝细菌、地衣芽孢杆菌的混合悬液；加入粉碎的玉米芯颗粒，搅拌培养，沥干备用；
(2)以聚乙烯醇(PVA)和羧甲基壳聚糖(CMCS)为壁材原料，戊二醛(GA)为交联剂制备包埋材料：PVA为0.6-0.8％，CMCS为0.15-0.25％，GA为1.2-1.5‰，得到水凝胶；制备对数中期酿酒酵母悬液，添加0.3-0.5％聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯，搅拌条件下，将(2)制备的水凝胶喷雾至酵母悬液中，菌悬液与水凝胶总体积比为0.8-1.0：0.8-1.0，混合液静置后再均匀喷雾至(1)制备的玉米芯颗粒(雾滴完全吸收，无明显液滴附着)；
(3)充分溶解0.5-1.0％的酯化红曲、0.1-0.5％牛磺酸和0.1-0.5％亚硒酸钠，形成酯化红曲溶液，在搅拌状态下将2-2.5％的羟丙基甲基纤维素喷雾至酯化红曲溶液进行包埋；包埋液喷洒至(2)制备的玉米芯颗粒，干燥后形成复合微生物剂
与现有技术相比，本发明通过精准控制酵母在整个发酵过程的生长和代谢，减少杂醇的形成，具有以下优点及有益效果：
(1)早期，通过载体局部高密度微生物竞争和酵母包埋控制酵母的生长，避免原料中较少的可利用碳源和氮源被代谢形成杂醇油；米曲霉孢子、蓝细菌单细胞、地衣芽孢杆菌处于相对开放的环境，可迅速获取营养而生长繁殖，快速生长的米曲霉/地衣芽孢杆菌分泌胞外蛋白酶和淀粉酶形成局部适量浓度游离氨基酸(适量浓度游离氨基酸是由于原料蛋白质/氨基酸氮源含量低)和丰富葡萄糖，为酵母快速生长提供营养；蓝细菌快速繁殖，消耗游离氨基酸，但同时通过固氮作用，提供一定量无机氮，而且蓝细菌和地衣芽孢杆菌代谢形成载体碱性微环境，有利于包埋酵母的释放。
(2)酵母增殖期：利用碱性环境促使PVA-CMCS-GA释放酿酒酵母，聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯增加了酵母通透性，此时糖代谢或氨基酸代谢生成的有机酸(杂醇油的前体物质)在改善透性的情况下泄露到胞外并被碱性中和，阻止重复摄入和杂醇油生成；无机氮源减少酵母对游离氨基酸的利用，减少氨基酸脱羧形成醇类，而且足量氨基酸反馈抑制糖代谢形成杂醇油合成途径中酶的活性，降低杂醇油的生成量。
(3)酵母发酵阶段：逐渐累积的乙醇导致乙醇敏感的羟丙基甲基纤维素胶囊缓释酯化红曲，在较长时间内可稳定促进有机酸(杂醇油的前体物质)酯化，增加酯香味且进一步降低杂醇油形成的可能性。
具体实施方式
生物材料说明：米曲霉孢子(Aspergillus oryzae)，编号：BNCC181413；蓝细菌单细胞(Anabaena sp.)，编号：BNCC171990；地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)，编号：CICC10181；酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)，编号：BNCC186832。
实施例1
降低米酒杂醇油的风味复合菌剂的制备方法：
(1)制备浓度为2.0×107个/mL的米曲霉孢子、蓝细菌、地衣芽孢杆菌的混合悬液；按10g/L加入粉碎的10目筛干玉米芯颗粒，搅拌培养10h，沥干备用；
(2)以聚乙烯醇(PVA)和羧甲基壳聚糖(CMCS)为壁材原料，戊二醛(GA)为交联剂制备包埋材料：PVA为0.6％，CMCS为0.15％，GA为1.2‰，PVA于90℃溶解，冷却至55℃加入CMCS和GA，封口保温搅拌50分钟，继续静置10小时，得到水凝胶；
(3)制备对数中期酿酒酵母悬液(2.0×108个/mL)，添加0.3％聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯，磁力搅拌条件下，将制备的水凝胶喷雾(喷雾直径50-100μm)至搅拌(80转/分钟)的酵母悬液中，菌悬液与水凝胶总体积比为0.8：1.0，混合液静置50分钟，均匀喷雾至(1)制备的玉米芯颗粒(雾滴完全吸收，无明显液滴附着)；
(4)羟丙基甲基纤维素包埋酯化红曲：充分溶解0.5％的酯化红曲、0.1％牛磺酸和0.1％亚硒酸钠，形成酯化红曲溶液；在搅拌状态下，用2％的羟丙基甲基纤维素喷雾包埋酯化红曲，将包埋液喷洒至(3)玉米芯，30℃负压(10pa)抽干，形成复合微生物剂。
上述复合菌剂用于制作米酒的方法：
(1)泡粮：向粮食中加入温度为78℃的水，泡粮18h，放出泡粮水；
(2)蒸粮：对上述泡好的粮食蒸煮90min；
(3)摊凉：将蒸好的粮食均匀铺满清洁干燥的通风凉床上，吹凉至35℃；
(4)添加发酵剂：添加复合菌剂10％，均匀翻粮；
(5)落缸搭窝：将拌好的糯米分装缸，并在糯米中间搭窝；
(6)发酵：30℃的恒温培养3天，米饭稀化、酒香浓郁，即完成制作。
实施例2
降低米酒杂醇油的风味复合菌剂的制备方法如下，米酒制作工艺与实施例1相同：
(1)制备均含5.0×107个/mL的米曲霉孢子、蓝细菌、地衣芽孢杆菌的混合悬液；按15g/L加入粉碎的18目筛干玉米芯颗粒，搅拌培养12h，沥干备用；
(2)以聚乙烯醇(PVA)和羧甲基壳聚糖(CMCS)为壁材原料，戊二醛(GA)为交联剂制备包埋材料：PVA为0.8％，CMCS为0.25％，GA为1.5‰，PVA于100℃溶解，冷却至60℃加入CMCS和GA，封口保温搅拌60分钟，继续静置12小时，得到水凝胶；
(3)制备对数中期酿酒酵母悬液，添加0.5％聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯，磁力搅拌条件下(100转/分钟)，将制备的水凝胶喷雾(喷雾直径50-100μm)至酵母悬液中，菌悬液与水凝胶总体积比为1.0：0.8，混合液静置60分钟，均匀喷雾至(1)制备的玉米芯颗粒；
(4)羟丙基甲基纤维素包埋酯化红曲：充分溶解1.0％的酯化红曲、0.5％牛磺酸和0.5％亚硒酸钠，形成酯化红曲溶液；在搅拌状态下(100转/分钟)，用2.5％的羟丙基甲基纤维素喷雾包埋酯化红曲，将包埋液喷洒至(3)玉米芯，30℃负压(20pa)抽干，形成复合微生物剂。
实施例3：与实施例1相同，除米酒制作过程中复合菌添加量为15％
对比例1：与实施例1相同，除了无PVA-CMCS-GA包埋
对比例2：与实施例1相同，除了无米曲霉
对比例3：与实施例1相同，除了无蓝细菌
对比例4：与实施例1相同，除了无地衣芽孢杆菌
对比例5：与实施例1相同，除了无酯化红曲水溶抽提物
对比例6：与实施例1相同，除了无牛磺酸
对比例7：与实施例1相同，除了无亚硒酸钠
对比例8：与实施例1相同，除了无羟丙基甲基纤维素包埋
对比例9：常规米酒曲(安琪黄酒曲10％)酿造
对比例10：常规米酒曲酿造(安琪黄酒曲10％，添加碳酸铵0.2％)
对比例11：常规米酒曲酿造(安琪黄酒曲10％，添加酵母粉0.4％)
表1不同菌剂对米酒发酵的影响
Figure BDA0003089092800000051
Figure BDA0003089092800000061
a，杂醇油检测GB/T 5009.48-2003
b，蒸馏法
c，气质联用测定
d，参考GB/T5009.39-2003《酱油卫生标准的分析方法》中的甲醛值法。
从表中数据可看出，与传统工艺比较(对比例9)，本发明在降低杂醇油、提高出酒率、提高酯风味、提高氨基酸营养、提高感官等具有较好的效果。尽管无机铵对降低杂醇油有较好效果(对比例10)，但其降低了出酒率和口感，发酵品的氨基酸营养较本发明明显减少，添加氨基酸氮源(对比例11)对杂醇油含量几乎没有影响，可能原本氨基酸已经足量，对酵母吸收代谢没有明显影响。

Claims (4)

1.一种降低米酒杂醇油的风味复合菌剂，其特征在于，由下述方法制备而成：
（1）用玉米芯颗粒吸附米曲霉孢子、蓝细菌、地衣芽孢杆菌；
（2）以聚乙烯醇和羧甲基壳聚糖为壁材原料，戊二醛为交联剂包埋含有聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯的酿酒酵母菌液，将包埋液喷雾至步骤（1）制备的玉米芯颗粒；
（3）酯化红曲、牛磺酸和亚硒酸钠溶解后制成酯化红曲溶液，用羟丙基甲基纤维素包埋酯化红曲溶液，再将包埋液喷洒至步骤（2）制备的玉米芯颗粒，干燥后制成复合微生物剂。
2.根据权利要求1所述的复合菌剂，其特征在于，步骤（2）中聚乙烯醇为0.6-0.8%，羧甲基壳聚糖为0.15-0.25%，戊二醛为1.2-1.5‰。
3.根据权利要求1所述的复合菌剂，其特征在于，步骤（2）中添加0.3-0.5%聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯。
4.根据权利要求1所述的复合菌剂，其特征在于，步骤（3）中酯化红曲溶液含有0.5-1.0%的酯化红曲、0.1-0.5%牛磺酸和0.1-0.5％亚硒酸钠。
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