发酵食品生产技术

第九章发酵食品生产技术9.1酱油生产技术9.2食醋生产技术9.3啤酒生产技术9.4其它发酵酒生产技术9.1酱油生产技术酱油是一种营养价值丰富、以粮食作物为原料加工制成的发酵调味品。每l00mL酱油中含可溶性蛋白质、多肽、氨基酸达7.5～10g，含糖分2g以上，此外，还含有较丰富的维生素、磷脂、有机酸以及钙、磷、铁等无机盐，是五味调和、色香味俱佳的调味品。我国酱油酿造有悠久的历史，传统的方法采用野生菌制曲、晒露发酵，生产周期长，原料利用率低，卫生条件差。现代酱油生产在继承传统工艺优点的基础上，在原料、工艺、设备、菌种等方面进行了很多改进，生产能力有了很大的提高，品种也日益丰富。酱油的生产方法主要按发酵工艺的类型来区分。将成曲加入多量盐水，使呈浓稠的半流动状态的混合物称为酱醪；将成曲拌加少量盐水，使呈不流动状态的混合物，称为酱醅。根据醪及醅状态的不同可分为稀醪发酵、固稀发酵、固态发酵。根据加盐多少的不同可分为有盐发酵、无盐发酵。根据发酵加温状况可分为常温发酵及保温发酵。9.1.1酱油生产方法稀醪发酵固稀发酵固态发酵1.稀醪发酵稀醪发酵是指原料制曲后，在成曲内一次性加入相当成品重量约250%的盐水，使之成为流动状态的酱醪而进行发酵的方法。一般有常温发酵和保温发酵两种。常温发酵生产周期长，一般长达半年以上；保温发酵的酱醪温度保持在42~45℃，2个月左右可完成发酵。稀醪发酵的特点是酱醪稀薄，便于保温、搅拌和输送，适合于机械化生产，而且酱油滋味鲜美，酱香和酯香醇厚，色泽较淡。但生产周期长，设备利用率低，压榨工序繁杂，劳动强度高。2.固稀发酵固稀发酵，即先固态后稀醪，二者分阶段性结合起来，而且蛋白质原料与淀粉质原料分开制曲，高低温分开制醅及制醪发酵。一般固态发酵温度保持在40～50℃，然后再加入一定数量的盐水，进行稀醪发酵，温度保持在30～40℃。特点是吸取了二种发酵各自的优点，先固可促使蛋白质及淀粉先充分水解，后稀可使醇类、酸类及酯类发酵合成风味浓郁、醇厚的产品。但生产工艺复杂，劳动强度大，周期较长。3.固态发酵固态发酵可分为固态无盐发酵和固态低盐发酵。固态低盐发酵是在成曲中拌入一定的盐水而进行保温发酵。其特点是操作方便，不需要特殊设备，生产周期大约15d。成品色泽浓润、滋味鲜美、后味浓厚。固态无盐发酵排除了食盐对酶活力的抑制作用，生产周期较短，仅56h，设备利用率较高；而且用浸出法代替压榨，节省压榨设备。但由于是采用高温发酵，成品酱油风味较差，缺乏酱香气，生产过程中的温度和卫生条件要求较高。固态低盐发酵法的工艺流程如下：水菌种→种曲成曲拌盐水↓↓↓原料→润水→蒸煮→冷却→接种→通风制曲→成曲拌盐水→入池发酵→成熟酱醅浸出淋油→生酱油→加热→调配二油或三油→澄清→检验质量→成品9.1.2固态低盐发酵酱油生产1.原料及处理1)原料酿造酱油所需的原料有蛋白质原料、淀粉质原料、食盐、水及一些辅料。大豆豆粕麸皮小麦蛋白质原料酱油酿造过程中利用微生物产生的蛋白酶的作用，将原料中的蛋白质水解成多肽、氨基酸，成为酱油的营养成分以及鲜味来源。另外，部分氨基酸的进一步反应与酱油香气的形成、色素的生成有直接的关系。因此，蛋白质原料对酱油色、香、味、体的形成非常重要，是酱油生产的主要原料。酱油酿造一般选择大豆、脱脂大豆作为蛋白质原料，也可以选用其他蛋白质含量高的代用原料如豌豆、蚕豆。生产中人们发现大豆里的脂肪对酱油生产作用不大，为合理利用粮油资源，节约油脂，目前多以豆粕和豆饼作为主要的蛋白质原料来使用。淀粉质原料生产酱油用的淀粉质原料，传统是以面粉和小麦为主，现在多改用麸皮。麸皮质地疏松、体轻、表面积大，富含淀粉、蛋白质、维生素和钙、铁等营养成分，能促进米曲霉生长。麸皮中多缩戊糖含量高达20%～30%，与蛋白质的水解物氨基酸相结合而产生酱油色素。麸皮资源丰富，价格低廉，使用方便。生产中也有选用地瓜、玉米、碎米、大麦等作为淀粉质原料。食盐是酱油生产的重要原料之一，它使酱油具有适当的咸味，并与氨基酸共同给予酱油鲜味，起到调味且抑制杂菌的作用。水酱油生产用水需符合食用标准，凡可饮用的自来水、深井水、清洁的河水、江水等均可使用，但必须注意水中不可含有过多的铁，否则会影响酱油的香气和风味。原料处理的主要目的是使大豆蛋白质适度变性，使原料中的淀粉糊化，同时把附着在原料上的微生物杀死，以利于米曲霉的生长及原料分解。原料的种类不同，所采取的处理工艺也有区别。热榨豆饼在制取过程中，由于经过了一定的热处理，蒸煮时间可以短一些；而冷榨豆饼和大豆则宜温度高些或时间长些。某些水溶性氮指数偏高的豆粕，为防止结块，以利制曲，可以先干蒸，然后再润水蒸煮。若在一定的压力下蒸煮时间偏短或在一定时间内温度偏低，则蛋白质不能达到适度变性，不易被酶分解，产生许多蛋白质的初级结构，分子量较大，既不同于大豆中的可溶性蛋白质，也不同于酱油中的可溶性胨和肽，难于再分解，稀释加热后易产生沉淀。2）破碎豆饼颗粒过大，不容易吸足水分，因而不能蒸熟，影响制曲时菌丝繁殖，减少了曲霉繁殖的总面积和酶的分泌量。如果粗细颗粒相差悬殊，会使吸水及蒸煮程度不一致，影响蛋白质的变性程度和原料利用率，因此需将豆饼轧碎，并通过筛孔直径为9mm的筛子。原料细度要适当，如果原料过细，辅料比例又少，润水时易结块，制曲时通风不畅，发酵时酱醅发粘，淋油困难，影响酱油的质量和原料利用率。3）润水润水就是向原料内加入一定量的水分，并经过一定时间均匀而完全的吸收，其目的是利于蛋白质在蒸料时迅速达到适当变性，使淀粉充分糊化，以便溶出米曲霉所要的营养成分，使米曲霉生长、繁殖得到必需的水分。常用的原料配比为豆饼60%～67%，麸皮30%～40%，加水量为豆饼重量的80%～100%。应随气温高低调节用水量，气温高则用水量多，气温低则用水量少。可采用螺旋输送式或旋转式蒸煮锅加水润水，也可完全人工翻拌加水。一般润水时间为1～2h。润水时要求水、料分布均匀，使水分充分渗入原料颗粒内部。4）蒸料蒸料的目的主要是使豆粕(或豆饼)及麸皮中的蛋白质适度变性，也就是具有立体结构的蛋白质中的氢键被破坏后，使原来绕成螺旋状的多肽链变成松散紊乱状态，这样有利于米曲霉在制曲过程中旺盛生长和米曲霉中蛋白酶水解蛋白质。通过蒸料可使物料中的淀粉糊化成可溶性淀粉和糖分，成为容易为酶作用的状态。此外，还可通过加热蒸煮杀灭附在原料表面的微生物，以利于米曲霉的正常生长和发育。如果蒸汽压力过高和蒸煮时间过长，会使蛋白质过度变性，导致多肽链松散紊乱、缠结一团，包在螺旋体内部的疏水基（烃基）暴露出来，从而降低蛋白质的吸水能力，变成不易溶解的物质而很难被蛋白酶分解。如果温度太低或时间太短，蛋白质未适度变性，肽键未彻底暴露，则难以被蛋白酶分解。这部分蛋白质虽能溶于酱油中，但经稀释或加热后，仍会生成混浊性物质或沉淀，影响成品质量，因此要注意蒸煮的温度和时间。通常采用旋转式蒸煮锅或刮刀式蒸煮锅蒸料。用旋转式蒸煮锅蒸料，一般控制条件约为0.18MPa，5～10min；或0.08～0.15MPa，15～30min。在蒸煮过程中，蒸锅应不断转动。蒸料完毕后，立即排汽，降压至零，然后关闭排汽阀，开动水泵用水力喷射器进行减压冷却。锅内品温迅速冷却至需要的温度(约50℃)即可开锅出料。用刮刀式蒸煮锅蒸料，上料2～5min，先开动刮刀0.5min，使原料平铺锅底，然后开启蒸汽。原料装满后，控制压力约0.12MPa，保持15min，关闭蒸汽，再停15min，然后排尽蒸汽，即行出锅。对蒸熟的原料要求感觉松散、不扎手，呈微红色，有光泽不发黑，有甜香气味。不带有糊味、苦味和其他不良气味。原料蛋白质消化率在80%～90%，曲料熟料水分在45%～50%。2.种曲种曲是制酱油曲的种子，在适当的条件下由试管斜面菌种经逐级扩大培养而成，每克种曲孢子数达25亿个以上，用于制曲时具有很强的繁殖能力。生产上不仅要求孢子多、发芽快、发芽率高，而且必须纯度高。种曲的优劣，直接影响酱油的质量、酱油杂菌含量、发酵速度、蛋白质和淀粉的水解程度，因此种曲制造必须十分严格。目前常用的有AS3.951、UE336、渝3.811等菌株，采用察氏培养基保藏，生产前先用豆汁察氏培养基移接，进行驯化，使其适应生产条件。制种曲前还必须做好曲室、工具的灭菌工作，种曲室每次使用前要冲洗。种曲外观要求孢子旺盛，呈新鲜的黄绿色，具有种曲特有的曲香，无夹心、无根霉、无青霉及其他异色。孢子数应在25～30亿个/g，发芽率在90%以上。3.制曲制曲是酱油加工中的关键环节，制曲工艺直接影响着酱油质量。制曲中所培养的米曲霉分泌多种酶，其中最重要的蛋白酶和淀粉酶使原料中的蛋白质分解成氨基酸，把淀粉分解成各种糖类，因此制曲过程就是生产各种酶的过程。制曲工艺合理，曲霉生长良好，分泌大量的酶，酶活力高，原料中蛋白质、淀粉等物质分解完全，原料利用率高。过去采用木盘、草席和竹匾等落后工具制曲，劳动强度大且效率低。现在国内大多采用厚层通风制曲，不仅减轻了劳动强度，便于实现机械化，提高劳动生产率，而且成曲质量稳定，制曲设备占地面积少。矩形曲池通风制曲示意图1-温湿调节箱2-通风管道3-风机4-贮水池5-曲池6-通风假底7-水管8-蒸汽管9-闸门制曲工艺的重点是严格控制曲内的温度和湿度。由于制曲是在有菌空气的条件下进行的，所以在制曲过程中很容易污染各种杂菌。尤其是当应用的种曲孢子数量不足或孢子繁殖力差时，对杂菌的抵抗力就减弱。此外，曲料含水量过高，米曲霉培养时温度高，温度大以及氧气供给不适等，都是制曲污染杂菌的主要原因。1）制曲工艺熟料出锅后，打碎并冷却至40℃左右，接入种曲。种曲在使用前可与适量经干热处理的鲜麸皮充分拌匀，种曲用量约为原料总质量的0.3%。曲料接种后移入曲池，装池温度为28～30℃，料层疏松、厚薄均匀。制曲品温控制在30～35℃，品温过高，立即通风降温，通风量为70～80m3/m3·min)，进风温度约30℃，制曲时间22～28h。2）曲料的各种变化（1）霉菌在曲料上的生长变化第一阶段孢子发芽期：曲料接种进入曲池后，在最初的4～5h，米曲霉得到适当的温度及水分就开始发芽生长。温度低，霉菌发芽缓慢；温度过高不适合霉菌发芽生长，反而适合于细菌的发育繁殖，制曲受到杂菌污染的影响。生产上一般控制在30～32℃。第二阶段菌丝生长期：孢子发芽后接着生长菌丝，品温逐渐上升至36℃，需要进行间歇或连续通风，可起到调节品温和调换新鲜空气的作用，以利于米曲霉的生长。当肉眼稍见曲料发白、菌丝体形成时，进行第一次翻曲。第三阶段菌丝繁殖期：第一次翻曲后，菌丝发育更加旺盛，品温迅速上升，需要连续通风，严格控制品温在35℃左右。约隔5h后曲料表面层产生裂缝迹象，品温相应上升，进行第二次翻曲。此阶段米曲霉菌丝充分繁殖，肉眼见到曲料全部发白。第四阶段孢子着生期：第二次翻曲后，品温逐渐下降，但仍需要连续通风维持品温30～32℃。当曲料接种培养18h左右，曲霉逐渐由菌丝大量繁殖，而开始着生孢子。培养26h左右，孢子逐渐成熟，使曲料呈现淡黄色直至黄绿色。一般孢子着色期间，米曲霉的蛋白酶分泌最为旺盛。（2）制曲过程中的物理、化学变化制曲过程中由于温度升高和通风使水分大量蒸发，一般来说，每吨原料经24h制曲其水分蒸发接近0.5吨。由于粗淀粉的减少，水分的蒸发，以及菌丝体的大量繁殖，使曲料坚实，料层收缩以至发生裂缝，引起漏风或料温不均匀。制曲过程中主要的化学变化是米曲雷分泌的淀粉酶分解部分淀粉为糖分，以及蛋白酶分解部分蛋白质为氨基酸。制曲时碳水化合物的消耗量较大，特别是高温制曲时更为明显。3）成曲质量判断（1）感官检查：外观呈块状，手感疏松，内部菌丝丛生，孢子茂密，无灰黑或杂色夹心，曲香浓厚，无异味。（2）理化检验：水分含量约30％，蛋白酶活力1500IU/g以上。4.发酵发酵在酿造酱油中是一个极重要的环节。它是指在一定条件下，微生物通过本身的新陈代谢所分泌的各种酶，把不同的物质分解和合成，生成为人们所需要的物质，这个加工工艺过程就称为发酵过程。1）发酵原理酱油发酵主要利用微生物生命活动中产生的各种酶类，对原料中的