一种用生物反应器快速酿制优质酱油的方法

一种用生物反应器快速酿制优质酱油的方法

本发明是关于用生物反应器快速酿制优质酱油的方法方面的专利，即在生物反应器中用 生物酶分解原料48小时后再加入酵母菌完成96小时发酵的快速酿制优质酱油方法的专 利。又称“七天法生物酱油”。本发明属发酵调味品工业技术领域。

目前酿制酱油的方法有传统法、酶解法、生物反应器法三类。

传统法包括天然晒露法、低盐固态发酵法、稀醪发酵法、无盐发酵法、固稀发酵法等， 这些方法虽然在原料组成、蒸料、制曲、取油的方法和设备以及是否添加纯菌种和添加的种 类等方面有所不同，但都属固态(制曲、混合)发酵范畴，都离不开以下基本工序：原料→ 润水→蒸煮→制曲→腌制(原料分解与发酵)→取油→调配→杀菌→成品，并在调配或腌制 时添加素、香精、味精、防腐剂以及蛋白质或淀粉水解物等，这是早已形成的技术。

1986年3期食品科学公布的《酱油简易制法--酶解法》工艺，其流程为：豆饼→粉 碎→蒸煮--麦麸→加酶糖化→加盐→调节温度、pH→加蛋白酶、淀粉酶水解(6天)→ 补盐淋油→杀菌增→调配→成品。该法与传统法不同之处是不制曲，用蛋白酶、淀粉酶分 解原料。这个工艺流程中无发酵工序，因此制品、香、味均差，需加鲜味剂、素、香精 等。

1989年2期《日本酿造协会志》公布《用固定化生物反应器制作酱油样调味液》一文， 综述了自1982年以来日本用现代生物技术研究开发酱油制作方法方面的成果，这类方法基 本工序如下：加工大豆→撒水→蒸煮小麦→煎炒→割碎→加液体曲→加水分解→压榨除渣→ 固定化谷氨酰胺酶反应器→固定化乳酸菌反应器→固定化鲁酵母反应器→固定化易变假丝 酵母反应器→配兑→加热→澄清→成品。这类方法与传统方法(日本称本酿造法)不同之处 有五：(一)使用液体曲(二)原料在低盐(10％)高温(40--50℃)条件下分解(三) 在发酵前先压榨除渣(四)以一种乳酸菌和两种酵母菌纯菌种分步发酵(五)发酵周期短 (7-10日)。由于该类方法制作的产品与传统酱油还有一些差别，称“酱油样调味液”。

本发明人在仔细研究了上述各类制作酱油的方法后，注意到(一)传统方法需将全部原 料蒸煮制曲然后加盐(或盐水)腌制、蒸料工序所用热能约占全部生产热能消耗的25--50 ％，全国年产酱油400万吨以上，若按一吨混合料产五吨二级酱油计算，则每年需蒸原料80 万吨以上。当今世界面临能原匮乏，同时燃烧锅炉排放大量烟尘又是主要的环境污染源。其 次，腌制阶段将原料分解与发酵在同一容器相同条件下混合进行，曲中所含不同酶系的活性 表达与酱醪中多种有益微生物繁殖发酵条件很难一一兼顾，因此腌制周期长达一月至一年， 而原料利用率则偏低(全国平均在50％上下)。此外，开放式的分级扩大制曲与长期的腌 制过程又给杂菌繁殖、产毒提供可能。全国质量检查不少市售酱油细菌总数甚至黄曲霉毒素 超过允许含量，这会给消费者健康带来危害。因此研究开发节能、防止污染、提高原料利用 率、改善酱油品质的方法已是酿造业的当务之急。(二)酶解法不制曲、将蛋白质原料与淀 粉原料分别加酶水解，较易控制水解条件，但豆饼仍需蒸煮，分解液不经过发酵还不能称为 酿造酱油，此外加入多种化学添加剂的产品也难以被消费者所接受。(三)生物反应器法先 用液体曲分解原料，再将压榨除渣后的分解液分别经过固定化酶及细胞反应器发酵，发酵周 期缩短至7--10日，而乙醇和脂类生成速度和含量均好，反应器可连续使用较长时间，比传 统方法更具科学性及先进性。但原料仍需蒸炒处理，原料在相同温度条件(45--50℃)进行 分解，因而分解速度仍较慢(7-12日)，发酵阶段需四套酶和细胞生物反应器，设备复 杂，费用大，固定化技术及管理要求高，在实用性方面还有不少尚待研究解决的课题，因此， 至今未见其在酱油生产企业中工业化应用。此外在酱油发酵时存在于酱醪中的大量酵母菌， 除了其代谢产物对酱油香气及风味形成至关重要外，酵母菌菌体本身所含核苷酸、蛋白质、 肽、氨基酸、多糖等成份也对酱油品质作出贡献。这可能是用固定化细胞生物反应器制作的 酱油风味略感单薄的重要原因之一。

为此克服上述方法地缺点，本发明人设计了一种用生物反应器、分两步快速酿造酱油的 方法。第一步是在原料分解阶段去掉高温蒸料、制曲工序，将豆粕粉碎后与麦麸直接投入水 中加酶分解，以期达到节能，防止杂菌污染的目的。在原料分解时尽可能兼顾到与蛋白质、 淀粉分解相关酶类的最佳温度、pH等条件，分段分解，以缩短原料分解时间、提高原料分 解率、减少用酶量；第二步是发酵阶段，由于对酱油香气形成起协同作用的鲁酵母与球拟酵 母生长发酵条件较为一致，将发酵用的3--4套单菌种和酶固定化反应器改为只用一套共固定 化细胞反应器-混合游离细胞-单罐发酵，以节省设备投资，缩短发酵周期，改善酱油风味。 本发明人经过大量实际研究后，认定以下实验例是有价值的：

实验例：即在搅拌式反应器中加水600升，预热至60℃，分别投入麦麸20kg，次粉10kg， 淀粉酶200克，豆粕粉70kg。pH6.4，升温至75℃，并保持120分钟。继续升温至沸，调 pH至8.5，降温至50℃，加蛋白酶2kg，食盐30kg，45--50℃分解40小时。升温至65 ℃，加糖化酶40克、63-65℃保温2小时。除渣，分解液调正至含盐量10％，加液体葡萄 糖20kg，酵母及乳酸菌菌液40kg，32-34℃发酵96小时，杀菌，沉淀，得成品酱油250kg。 产品外观棕红、清亮、有酿造酱油的香气，鲜味很明显，经测定其氨基酸态氮1.18g/100ml， 食盐14.34g/100ml，总酸(以乳酸计)5.67g/100ml。细菌总数＜10个/ml，大肠菌＜3 个/100ml，致病菌未检出，黄曲霉毒素B1未检出，以上主要理化、卫生指标均超过特级酱油 标准。原料出品率达85％以上，这一实验例的结果，说明本发明具备实用的可能性，本发明 人注意到上述产品检测指标中，总酸的含量超过规定的标准，口感略带酸味，因此在实施例 的发酵阶段不加入乳酸菌。

本发明的构成是：原料不蒸炒、不制曲，直接投入水中，在反应器中，分三段加酶分解、 除渣、分解液经调配后在反应器中加入混合酵母菌液发酵。

工艺流程为：原料配比→加水→pH6.2-6.5，75-80℃加淀粉酶保温2小时→升温至沸 →pH8.5-9.0，45-50℃加入蛋白分解酶保温40小时→62-65℃，pH5.0-5.2，加糖化酶保 温2小时→除渣→分解液经调正后，加入按适当比例混合的两种酵母菌液32-34度保温96 小时→调配→杀菌→沉淀→澄清→成品。为了验正这一方法的可靠性及可行性，本发明人设 计了以下实施例：

实施例：工艺流程：原料→加水调浆→加酶分解→除渣→调正→加酵母菌发酵→调配 →杀菌→沉淀→滤清→成品。

工艺操作：(一)1.原料分解：在搅拌式反应器中加6kl水，升温至60℃。2.分散投 入麦麸200kg，次粉100kg，淀粉酶2kg，豆粕粉700kg，升温至75℃，75-80℃保温2 小时。3.升温至沸，保持10分钟后冷却至50℃，调pH至8.5-9.0，加蛋白酶40kg，食盐 300kg，45-50℃保温40小时。4.升温至62℃，加糖化酶0.5kg，62-65℃保温2小时。(二) 除渣(三)分解液调正至含盐10％，还原糖8％，加入酵母菌液，32-34℃保温96小时。 (四)调配、杀菌、沉淀，澄清得成品酱油28kl，检测结果如下：

氨基酸态氮1.1克/100毫升；

食盐17.5克/100毫升；

总酸(以乳酸计)2.2克/100毫升；

细菌总数2900个/毫升；

大肠菌＜3个/100毫升；

致病菌未检出。

本发明方法所得酱油中含19种氨基酸，总量达4.618克/100毫升，其组成比为：

天冬氨酸7.7％；谷氨酸13.5％；天冬酰氨3.3％；谷氨酰氨0.5％；丝氨酸5.9％，组 氨酸1.9％，甘氨酸+苏氨酸11.4％，精氨酸0.9％，酪氨酸0.7％，丙氨酸7.7％，蛋氨酸 0.8％，氨酸1.4％，缬氨酸5.5％，苯丙氨酸3.8％，异亮氨酸15.7％，亮氨酸6.3％， 赖氨酸6.4％，鸟氨酸6.6％。

本发明方法所制酱油中，还含有核苷酸(包括呈鲜味的肌苷酸、鸟苷酸)，及核黄素， 硫胺素，抗坏血酸等维生素及葡萄糖、果糖、山梨糖等糖类。、香、味、体与传统法酿制 酱油无明显区别，不加防腐剂，贮存四年不变质，且香气随贮存时间延长而变浓。

本发明方法与现有方法有以下不同之处：

(一).原料选择性宽，除大豆、小麦外，可选用粮油加工副产品：豆粕、麦麸、次粉 等。

(二).豆粕粉碎后，与麦麸、直接水解，不蒸煮制曲。

(三).用酶代替曲分解原料。

(四).按不同酶类最适反应条件分段分解原料，将原料分解周期缩短到48小时以内。

(五).分解醪经除渣后发酵。

(六).谷氨酰氨脱酰氨反应在原料分解阶段进行，发酵阶段省去固定化谷氨酰氨酶反 应器。

(七).发酵阶段不加乳酸菌，省去固定化乳酸菌生物反应器。

(八).用两种酵母菌种、在一套搅拌式反应器中96小时完成发酵，代替两套固定化酵 母反应器。

(九).已实现工业化生产，建成5000吨/年生产线。

(十).由于不蒸炒制曲，从原料投入至出产品，可实现封闭式生产，管道化输送，计 算机监控，使传统作坊式生产一跃进入现代化发酵工程领域。