镇江香醋酶解工艺的优化研究

毕 静

(江苏经贸职业技术学院，南京 211168)

镇江香醋选用江南糯米为主要原料，采用优良醋酸菌种经制酒、制醅等40多道工序酿制而成。在镇江香醋酿造过程中，首先是将糯米进行糖化和酒化，酿造出用作制醋醅的优质酒醅，然后在酒醅中拌入麸皮和稻糠，采用固态分层发酵法进行醋酸发酵，经20多天生成醋酸、氨基酸、还原糖等酸、鲜、香、甜等物质，然后再将成熟的醋醅封醅陈酿[1]。

生产镇江香醋的主要原料为糯米，糯米(glutinous rice)是糯稻脱壳的米，颜色为白色，不透明，黏性强。糯米中含有的主要营养成分为：每100 g糯米中碳水化合物(含纤维素)78.0 g、蛋白质7.5 g、脂肪1.0 g，在醋醅固态分层发酵时，拌入了大量的麸皮，麸皮中含有的营养成分为：每100 g麸皮中含水分13 g、蛋白质15 g、脂肪4 g、碳水化合物(含纤维素)48 g。从中可看出麸皮中含有大量的可利用碳水化合物(含纤维素)。

在正常生产中，使用的酶制剂一般为耐高温α-淀粉酶和糖化酶，但如果因酒精和醋酸发酵阶段发酵不彻底，蛋白质就会分解不完全，成品中含有未分解的蛋白质，易形成絮状漂浮物，影响产品外观形象，而且在醋酸发酵过程中，因使用大量的麸皮，其所含的大量纤维素，不能被利用。

本研究是在生产镇江香醋过程中，通过添加酸性蛋白酶和纤维素酶，能有效地水解原料中的蛋白质和纤维素，破坏原料颗粒间细胞壁的结构，有利于糖化酶的作用，使原料中可利用碳源增加，从而可提高原料出酒率[2-4]；另一方面，蛋白质的水解提高了醪液中α-氨基态氮的含量，促进了酵母菌的生长与繁殖，提高了发酵速度，从而缩短了发酵周期和提高了发酵设备的生产能力[5-7]。通过添加不同量的酸性蛋白酶和纤维素酶，研究对醋醅的醅酸和还原糖含量的影响，以期提高镇江香醋的生产效率和产品质量。

1 材料和方法

1.1 材料

糯米、麸皮等：市售；酸性蛋白酶：江苏博立公司，酶活≥50000 U/g；纤维素酶：江苏博立公司，酶活≥15000 U/g。

1.2 方法

1.2.1 试验方法

1.2.1.1 单因素试验

以镇江香醋的生产工艺为基础，分别将酸性蛋白酶和纤维素酶在糖化结束后加入，添加量酸性蛋白酶为0,5,10,15,20,25 U/g原料,纤维素酶为0,2,4,6,8,10 U/g原料,在醋酸发酵结束后，测定醋醅的酸度和还原糖,每个条件试验重复2～3 次,在相同条件下进行测定。

1.2.1.2 正交试验

根据酸性蛋白酶的添加量、纤维素酶的添加量和加入时机等单因素，采用三因素三水平正交试验，根据最终醋醅的酸度和还原糖含量，可确定其添加量和添加时机，即可优化酶解工艺。

根据单因素试验结果，酸性蛋白酶添加量、纤维素酶添加量和添加时机各选取3个水平，正交试验因素水平见表1，正交试验设计见表2。

表1 正交试验因素水平编码表Table 1 Factors and levels of orthogonal test

1.2.2 工艺流程

糯米→粉碎蒸煮→糖化→酒精发酵→分层醋酸发酵→封醅→淋醋→煎醋→陈酿→成品。

1.2.3 测定方法

酸度用酸度计法测定；还原糖用斐林氏法测定。

2 结果与分析

2.1 纤维素酶对醋醅酸度的影响

添加纤维素酶后，醋醅酸度的变化见表3。

表3 纤维素酶对醋醅酸度的影响Table 3 Effects of cellulase on acidity of vinegar fermented grains

由表3可知，随着酶添加量的增加，酸度上升，产量加大，说明纤维素酶的加入，可加快纤维素的分解，促进酒精的生成，相应的产酸也增加，醋的单位产量可加大，但纤维素酶添加量达到6 U/g原料后时，醅酸增长就很慢了。

2.2 纤维素酶对醋醅中还原糖含量的影响

添加纤维素酶后，醋醅中还原糖含量的变化见表4。

表4 纤维素酶对醋醅中还原糖含量的影响Table 4 Effects of cellulase on reducing sugar content in vinegar

由表4可知，纤维素酶对还原糖含量的影响较大，纤维素酶加入量越大还原糖含量越高，但当纤维素酶添加量达到6 U/g原料时，还原糖含量增长幅度变慢。

2.3 酸性蛋白酶对醋醅酸度的影响

添加酸性蛋白酶后，醋醅酸度的变化见表5。

表5 酸性蛋白酶对醋醅酸度的影响Table 5 Effects of acid protease on acidity of vinegar fermented grains

由表5可知，由于酸性蛋白酶添加量的递增，酸度上升，产量加大，说明酸性蛋白酶的加入，能有效水解原料中的蛋白质，破坏原料颗粒间细胞壁的结构，有利于糖化酶的作用，使原料中可利用碳源增加，从而达到了提高原料出酒率、使醅酸明显提高的效果。但当酸性蛋白酶的添加量达到10 U/g原料后，醅酸增长就很慢了。

2.4 酸性蛋白酶对醋醅中还原糖含量的影响

添加酸性蛋白酶后，醋醅中还原糖含量的变化见表6。

表6 酸性蛋白酶对醋醅中还原糖含量的影响Table 6 Effects of acid protease on reducing sugar content in vinegar fermented grains

由表6可知，酸性蛋白酶对还原糖含量的影响不大，因添加了酸性蛋白酶后，蛋白质的水解提高了醪液中α-氨基态氮的含量，促进了酵母菌的生长与繁殖，增加了酵母浓度，多消耗了部分糖分，因此还原糖含量未见明显变化。

2.5 正交试验结果

根据酸性蛋白酶添加量和纤维素酶添加量等单因素结果及添加时机，进行了正交试验，结果见表7。

表7 正交试验结果Table 7 Results of orthogonal test

由表7可知，影响醋醅酸度的因素为酶的添加时机>纤维素酶添加量>酸性蛋白酶添加量，分别是：在糖化开始时添加、纤维素酶添加量6 U/g糯米和酸性蛋白酶添加量10 U/g糯米为最佳；而影响醋醅还原糖含量的因素也是酶的添加时机>纤维素酶添加量>酸性蛋白酶添加量，但分别是：在糖化结束时添加、纤维素酶添加量6 U/g糯米和酸性蛋白酶添加量10 U/g糯米为最佳。综合考虑实际操作，以在糖化结束时添加、纤维素酶添加量6 U/g糯米和酸性蛋白酶添加量10 U/g糯米为最佳。

根据三因素三水平正交试验的结果，我们在糖化结束时添加、纤维素酶添加量6 U/g糯米和酸性蛋白酶添加量10 U/g糯米来进行实际验证，最优条件下醋醅的最终醋度达到了7.01 g/100 g (以醋酸计)，还原糖含量为3.96 g/100 g (以葡萄糖计)，并且解决了多年来经常出现的成品醋的沉淀现象，产品完全符合国家相关标准的要求。

3 讨论

将纤维素酶和酸性蛋白酶应用于镇江香醋的生产过程中，加入量分别为6 U/g糯米和10 U/g糯米，食醋的产量、还原糖的含量和外观质量都有了明显提高。

纤维素酶和酸性蛋白酶的加入，一方面能有效地水解原料中的蛋白质和纤维素，破坏原料颗粒间细胞壁的结构，使一些难水解的淀粉释放出来，有利于糖化酶的作用，使原料中可利用碳源增加，从而提高的原料出酒率，进一步提高了醅酸和还原糖的含量；另一方面，蛋白质的水解提高了发酵液中α-氨基态氮的含量，为酵母菌的生长与繁殖提供了丰富的氮源，相应会增加酵母菌的浓度，并提高了发酵速度，从而缩短了酒精发酵阶段的周期和提高了发酵设备的利用率。

在食醋生产中添加纤维素酶和酸性蛋白酶，其操作方法简便易学，一方面由于醅酸的提高，产品产量增加；另一方面，由于原料利用率的提高，生产废弃物减少，环保压力随之减轻。综合考虑，其生产成本是降低的，必将取得明显的经济效益和社会效益。

在食醋生产中添加纤维素酶和酸性蛋白酶，解决了多年来经常出现的成品醋的沉淀现象，产品质量完全符合相关的国家标准。

[1]沈志远.高新技术在传统镇江香醋生产中的应用研究[J].食品科学,2004,25(11):351-353.

[2]杨玉华,刘德海,王子光,等.纤维素酶在食醋酿造中的应用[J].河南农业大学学报,1999,33(4):398-399.

[3]刘鑫,李佳,刘克武,等.黑曲霉酸性蛋白酶在食醋酿造中的催化效应[J].化学研究与应用,2004,16(4):482-484.

[4]黄河.酒用酸性蛋白酶在酒精浓醪发酵中的应用[J].酿酒科技,2010(10):72-74.

[5]司笑丁.纤维素酶在酒精生产中的应用探讨[J].酿酒科技,2004(6)：61-62.

[6]杨玉华,刘德海,王子光,等.纤维素酶提高食醋产量的研究[J].食品与发酵工业,1999,25(4):67-68.

[7]邓天福,杜开书,李广领.纤维素酶及其在酿造业中的应用[J].中国酿造,2011,30(12):17-19.