液态发酵薏仁碎米食醋的方法与流程

本发明涉及食醋生产领域，特别是一种液态发酵薏仁碎米食醋的方法。

背景技术：

据《本草纲目》、《神农本草经》等医籍记载，薏仁米具有健脾胃、祛风湿、消水肿、强筋骨、清肺等功效，中国卫生部1987 年10月已将薏仁米列入第一批药食兼用名单，称其可利水渗湿补脾、清热排脓，被誉为“世界禾本科植物之王”的薏仁米营养、药用价值极高，所含的酯类、甾醇类、苯并唑酮类、萜类、木脂素类、酚类、多糖类、生物碱类和腺苷类等药效成分具有抗肿瘤、抗病毒、免疫调节、降血糖血钙、降压等药理功效。贵州兴义是全球最大的薏仁米种植、加工、销售集散地，兴仁县被称为“中国薏仁米之乡”，但在贵州对薏仁米的加工较为粗放，主要为脱去薏苡仁的壳、麸皮后加工成薏仁米销售，产品单一、深加工产品少，且对在加工过程中产生的大量薏仁碎米等副产物的回收利用不充分。在薏仁整米加工过程中产生薏仁碎米的数量在10%以上，薏仁碎米不仅含有与整米相近的营养价值，价格仅为整米的1/6，将薏仁碎米生产食醋，使薏仁米的保健功能引入日常调味品中，也增加新型食醋品种，既顺应时代潮流，又可引领酿醋行业新风，促进薏仁米深加工领域发展，延伸薏仁米产业链。

在薏仁米醋的研究方面，对薏仁米的成分和薏仁米醋做过研究，特别是对薏仁米醋的工艺做了进一步的改进，首次加入α-淀粉酶促进原料的液化。本发明在薏仁碎米淀粉糊化前加入酸性蛋白酶，能有效提高薏仁淀粉的糖化效果。主要工艺步骤有蛋白酶解、糊化、液化、糖化、酒精发酵、醋酸发酵到半成品。目前已有的薏仁醋研究，均没有考虑到薏仁碎米的利用价值，本发明旨在更好的回收利用薏仁碎米等副产物，为薏仁米产业带来更高的附加值。

技术实现要素：

本发明提供一种以薏仁碎米为原材料经液态法生产食醋的方法。

要解决的技术问题：

1、薏仁碎米糖化效果优化：为了提高薏仁碎米食醋的产率和品质，需要对薏仁碎米的糖化进行优化，通过破碎度、料水比、蛋白酶添加的试验可优化薏仁碎米的糖化效果。

2、醋酸发酵条件优化：醋酸发酵是薏仁碎米食醋研究的关键，通过对薏仁碎米酒精发酵醪进行醋酸发酵时发酵方式、接种量、培养温度、娤液量等的单因子及多因子条件试验，对薏仁碎米液态醋酸发酵进行优化。

本发明的构成，一种液态发酵薏仁碎米食醋的方法，其特征在于：它是由下述工序制成，（1）、薏仁碎米预处理：将薏仁碎米淘洗至水清，烘干，除杂，粉碎， 细度要求在 60 目-80 目之间， 按料水比1：4加蒸馏水；

（2）、蛋白酶处理：添加酸性蛋白酶，酶活力5万u/g，按0.2g/kg原料添加，在40℃，pH3.0的条件下酶解3小时；

(3)、糊化及液化：将蛋白酶处理液置于沸水浴加热糊化，在稍高于95℃条件下加入α-淀粉酶，酶活4000u/g，按2g/100g加入，调pH为6.5，液化3h；

（4）、糖化：在55℃时加入糖化酶，酶活为3700u/g，按2.5g/100g加入，调pH为4.5，糖化2.5h；

（5）、酒精发酵：称取原料 0.1%的安琪活性干酵母，置于 5%的蔗糖溶液中， 配制成 10 g/100mL 的酵母活化液，在 30℃下活化 30min 后加入到制备好的糖化醪中，初始发酵液按容器的 70-80%进行装液， 用保鲜膜封口后， 30℃条件下发酵 3 天， 发现汽泡变少， 上层液体由混浊变澄清后终止发酵， 过滤除去发酵液中的酵母菌及杂质，得到成熟的酒精发酵醪；

（6）、醋酸发酵：用无菌蒸馏水调节上述酒精发酵醪的酒精度为8%；静置条件下接入12% 新鲜醋酸种子液，发酵温度 32℃， 装液量 25%，每隔24h取一瓶发酵液测定酸度，直到连续两次的酸度不再增加或略有下降为止。

与现有技术比较，本发明的有益效果：

本发明充分利用薏仁碎米发酵成食醋，得到的薏仁碎米醋淡棕色、有光泽、酸味柔和、醇香、稍甜，具有薏仁特有香气。本发明不仅将薏仁的食用价值发挥到调味品中，扩大消费者对食醋的选择范围，也有益于薏仁米产业链的延伸，增加企业的额外收益。

附图说明

图1是本发明工艺流程图，

图2是装液量20%时不同发酵方式对薏仁碎米醋酸发酵总酸的影响图，

图3是装液量50%时不同发酵方式对薏仁碎米醋酸发酵总酸的影响图，

图4是醋酸发酵温度对薏仁碎米醋酸发酵总酸的影响图，

图5是接种量对薏仁碎米醋酸发酵总酸的影响图，

图6是装液量对薏仁醋酸发酵总酸的影响图，

图7是正交设计优化条件的验证试验图。

具体实施方式

如图1所示，薏仁碎米进行预处理、糊化前加蛋白酶、液化加α-淀粉酶、糖化、酒精发酵加活化干酵母、灭菌、醋酸发酵加醋酸菌液、陈酿、食醋半成品、调配、食醋。

、薏仁碎米基本组成成分测定

表1分析了薏仁碎米、薏仁米、大米的主要成分，从表 1 中可以看出， 薏仁碎米中粗脂肪和蛋白质含量比薏仁米中稍低， 淀粉含量比薏仁米高， 其余成分基本一致， 而大米中的淀粉含量比薏仁碎米中高，为 75.5g/100g， 大米中蛋白质含量约为 7g/100g， 约是薏仁碎米中蛋白质含量的二分之一， 其次大米中脂肪和灰分分别约为 0.8 g/100g 和 0.6g/100g， 均低于薏仁碎米中的脂肪和灰分的含量； 综上所述可知， 薏仁碎米中的营养成分比精制大米丰富， 但在对薏仁碎米的利用， 一般作为喂猪或者喂鸡的饲料， 薏仁碎米的价值没有得到很好的开发利用。

、单因素实验

（1） 破碎度对糖化效果的影响 将薏仁粉用不同目数的筛子进行筛选，分别取未过筛、≥40 目、40-60目、60-80目、≤80目的薏仁粉各 10g， 按 1:4 的比例加入蒸馏水，经液化糖化制成糖化醪液后，分别测定各组分的还原糖含量，每个试验做 3 次平行。从表2 可知，与未过筛的糖化醪相比，随着薏仁米破碎度的增加，还原糖含量逐渐提高，破碎度为 60-80 目时还原糖含量增加最为明显，而破碎度≤80目时还原糖含量增加相对较小，这表明一定范围内破碎度的提高有利于糖化作用，但随着破碎度的进一步提高，原料中所含淀粉转化效率的增加效果不明显，可能是因为，较高的破碎度加大了酶与颗粒的接触面积，增强了酶的降解能力，当破碎度控制在 60 目-80 目范围内时，原料中的淀粉大部分已被降解，破碎度的继续增加对还原糖含量的增加效果相对较弱，所以选取薏仁米破碎度为 60-80目进行后续试验。

（2） 适宜料水比的选取 分别取 10g 60 -80目的薏仁米粉按1:3、 1:4、1:5、1:6、1:7 的比例加入蒸馏水后糖化，测定所得糖化醪的还原糖含量，每个比例进行 3 次平行试验。本试验拟酿制液态发酵薏仁碎米醋，参考液态深层发酵酿醋工艺规程 SB/T10307-1999 中规定的酒精发酵醪质量要求：酒精含量（ 以容量计） 6%以上，外观糖度 0.5 ^oBx 以下，总酸（ 以醋酸计）含量 0.50 g/100 mL 左右。因为试验选用的原料成分复杂，酵母及醋酸菌在其中生长代谢情况不明确，接种醋酸种子液时会有一定的稀释作用，暂定为可发酵到酒度为 8.00 %Vol 左右的。为了达到这个酒度，选取不同料水比进行试验。从表 3 可知，加水量的多少可以调节糖化醪的还原糖含量，加水越多则糖化醪还原糖含量越低；参考葡萄酒工业手册可知，要达到酒度为 8%左右，则发酵液含可发酵性糖量约为 14.4g/100g，从表3 可知，料水比为 1:3、1:4 时，所得糖化醪的还原糖含量均高于 14.4g/100g，虽然料水比 1:5 还原糖含量 14.4g/100g相差很小， 考虑到发酵过程种可发酵性糖的利用率等因素，醋酸发酵前添加醋母的稀释，所以选取料水比 1:4 进行后续试验。

（3）蛋白酶对糖化效果的影响 取 10g 60 -80 目的薏仁粉按 1:4 的比例加入蒸馏水，取一份不加蛋白酶，直接液化糖化制成糖化醪液； 取三份在糊化前分别加入酸性蛋白酶、中性蛋白酶和碱性蛋白酶，反应后，经液化糖化，制成糖化醪液；另三份先液化糖化制成糖化醪液， 再分别加入酸性蛋白酶、中性蛋白酶和碱性蛋白酶；分别测定上述糖化醪液的还原糖含量，每个试验做 3 次平行。从表 4 可知，在不添加蛋白酶时，糖化醪的还原糖含量为 12.00g/100g，在添加酸性、中性和碱性蛋白酶后，除在糖化完成后的糖化醪中添加碱性蛋白酶中还原糖含量下降，其余均有所增加，而从表 4中可知，在糊化前添加蛋白酶的效果明显优于在糖化完成后的糖化醪中添加蛋白酶的效果， 其中酸性蛋白酶的效果最佳，所以在后续试验中选择在糊化前添加酸性蛋白酶。

备注 a： A： 在糊化前添加蛋白酶；b： B： 在糖化完成后的糖化醪中添加蛋白酶

上述结果也间接验证了薏仁米中蛋白组织的存在在一定程度上阻碍了薏仁淀粉的糖化，在糊化前加入蛋白酶，薏仁米中的蛋白组织被蛋白酶分解，使得后续的糊化和淀粉分解作用更加完全，而在糖化醪中添加蛋白酶，此时淀粉酶分解淀粉的反应已经基本完成，在调节 pH 后加入蛋白酶，虽然蛋白质组织可能得以分解，但 pH 的变化，使淀粉酶的活性减弱甚至失活，在加入酸性蛋白酶、中性蛋白酶和碱性蛋白酶时，pH 分别由4.5®3.0、4.5®6.0 和4.5®9.0，相对于不加蛋白酶，在酸性和中性蛋白酶的试验中，还原糖含量都有所增加， 而在碱性蛋白酶试验中，还原糖含量下降了，可能是因为在碱性溶液中， 还原糖将金属离子（ 铜离子） 等还原，还原糖本身被氧化成酸类化合物。

（4） 不同发酵方式对醋酸发酵总酸的影响 将酒度为 8%左右的薏仁酒液按 20%的装液量装入 250mL 的锥形瓶中，按10%接种量接入沪酿 1.01 醋酸菌种子液，在 30℃的恒温培养箱和 30℃的恒温振荡培养箱，每隔 24h 测定一次酸度，直到连续两次的酸度不再增加或略有下降为止；将装液量改为 50%按重复上述试验。从图 2 可知，在装液量为 20%的情况下，在发酵第一天，因为震荡情况下的溶氧量大于静置的溶氧量，所以震荡发酵比静置发酵产酸速度快，而在后续的发酵过程中，静置发酵的总酸均高于震荡发酵的总酸， 这可能是因为在装液量为20%时，静置发酵的溶氧量已经能够满足醋酸菌的生长，使发酵在较快条件下进行；而在震荡条件下发酵液中的乙醇挥发量大于静置时的乙醇挥发量，醋酸菌所转化的乙醇含量减少，所以测得的最高总酸含量低于静置发酵所测得的最高总酸含量。而当装液量为 50%时，从图3 可知，震荡发酵和静置发酵的最高总酸相差不大，但在发酵的前四天，震荡发酵所测得的总酸含量均高于静置发酵的总酸含量，从这个结果可以看出，此时静置发酵的溶氧量不能完全满足发酵所需，而在震荡发酵情况下，发酵体系所需的溶氧量得到满足，产酸速率也较静置发酵的高。在震荡条件下，装液量为 50%的最高总酸为 5.62g/100mL 高于装液量为 20%时的 4.1g/100mL， 可能是因为装液量 20%时，乙醇挥发损失过大。从图 2、图3 可知，在静置条件下，20%和 50%装液量的最高总酸相差 0.54g/100mL，相差不大，但装液量 20%达到最高总酸的时间比装液量 50%提前一天。 因在后续的试验中，装液量多为 20%左右，所以针对本试验，我们选取静置发酵作为后续的醋酸发酵方式。

（5）醋酸发酵温度对醋酸发酵总酸的影响 将酒度为 8%左右的薏仁酒液按 20%的装液量装入 250mL 的锥形瓶中， 按10%接种量接入沪酿 1.01 醋酸菌种子液，分别置于 28℃、30℃、32℃、34℃、36℃条件下静置培养，每隔 24h 测定一次酸度，直到连续两次的酸度不再增加或略有下降为止。发酵结束后进行感官评分。由图 4 可知，当醋酸发酵温度为 28℃、30℃和32℃，发酵最高总酸都较高，分别为 4.42g/100mL、5.24 g/100mL 和4.88g/100mL，所以初步选择发酵温度为 28℃-32℃。

（6） 接种量对醋酸发酵总酸的影响 将酒度为 8%左右的薏仁酒液按 20%的装液量装入 250mL 的锥形瓶中，分别按 8%、10%、 12%、 14%、16%接种量接入沪酿 1.01 醋酸菌种子液后，置于 30℃条件下静置培养，每隔 24h 测定一次酸度，直到连续两次的酸度不再增加或略有下降为止。醋酸菌接种量的大小对于醋酸产量和发酵速度都有一定的影响。在发酵液成分相同的情况下，接种量越大，发酵液中的营养成分就更多的用于醋酸菌的生长，使得用于生产醋酸的底物减少或接种比例增加导致酒精含量降低， 醋酸的产量反而较低； 接种量过小则会导致醋酸菌生长过慢，醋酸发酵速度慢，发酵不充分，醋酸产量低。从图5可知， 当接种量为 10%、 12%和 14%时， 最高总酸含量分别为 5.33g/100mL、 5.14g/100mL 和 5.01g/100mL， 发酵速度也较快，所以初步接种量为10%～14%。

（7） 装液量对醋酸发酵总酸的影响 将酒度为 8%左右的薏仁酒液分别按 15%、20%、25%、30%、35%的装液量装入 250mL 的锥形瓶中，按 10%接种量接入沪酿 1.01 醋酸菌种子液，在 30℃条件下静置培养，每隔 24h 测定一次酸度，直到两次的酸度不再增加或略有下降为止。发酵结束后进行感官评分。醋酸菌是好氧菌，发酵时装液量越多，发酵液的溶氧量越少，醋酸菌因得不到足够的氧气使的醋酸菌生长缓慢，所得到的醋液感官品质也会较差；在发酵时装液量过少，醋酸菌生长过快，产生的醋酸在氧气过多的情况下，可能会被氧化成水。由图 6 可知，装液量在 20%、25%和 30%时，发酵产生的醋酸都较多，产生速度也较快，所以初步选择装液量为 20%-30%。

（8） 正交试验设计确定醋酸发酵条件 在单因素试验的结果基础上， 采用三因素三水平的正交设计方法，考察发酵温度、接种量和装液量对薏仁醋酸发酵总酸含量的影响。

A 正交试验条件的选择 虽然选取了发酵温度、接种量和装液量进行单因素试验，但考虑到发酵温度与接种量和装液量存在某种交互作用，因而有可能在高水平下体现出更好的组合效果，所以选用 L₉(3³)来进行正交设计，以总酸含量作为衡量指标，因素及水平见表5。

B正交试验设计结果分析

（1） 直观分析

（2） 正交试验设计方差分析

极差分析（ 表6） 可知， 以总酸含量作为指标， 影响主次顺序是接种量＞发酵温度＞装液量，而在方差分析（ 表 7） 中， 各因素均不显著，所以根据极差分析直观判断，得到最佳方案为接种量 12%，发酵温度 32℃，装液量 25%，这种条件的薏仁醋，正交试验中未有，在该条件下用同一批次薏仁酒进行醋酸发酵的验证试验，见图 7。

（3） 验证试验

在接种量 12%，发酵温度 32℃，装液量 25%的条件下进行薏仁碎米食醋的发酵，从图 7可知，在该条件下发酵所得的薏仁碎米食醋最高总酸含量为6.46g/100mL，均高于正交试验中所得薏仁碎米食醋的最高总酸含量，得到的薏仁碎米醋淡棕色、有光泽、酸味柔和、醇香、稍甜，具有薏仁特有香气。所以将该条件作为薏仁碎米食醋液态醋酸发酵的最优条件。