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固态发酵技术在传统食品中的应用

  • 来源:3dhentai-fortune.net 网站编辑:广世生物 发表时间:2022-04-25 14:10

 

酒和醋
我国的酿酒行业有两类典型的产品采用了SSF技术生产,一类是固态法培养酒曲,一类是固态法酿酒(白酒和黄酒)。酒曲是酿酒时糖化发酵所用的粗酶制剂,品种繁多,如小曲、大曲、麦曲等,常用浅盘式、厚层通风法大规模培养。典型的大曲白酒生产工艺的主要特点是:以厌氧发酵为主,固态配醅发酵,在较低温度下边糖化边发酵,多种微生物混合发酵,固态甑桶蒸馏。对固态发酵白酒和液态发酵白酒的风味差异性研究表明,SSF法采用配醅发酵且配醅量很大(是原料的 3~4倍),通过调整入窖淀粉浓度和pH,可实现对残余淀粉的再利用。在这些酒醅的长期反复发酵过程中会积累产生大量香味成分的前体物质,经微生物再次发酵后可转变成香味物质。采用固态蒸馏方式既能分离浓缩酒精,也是香味提取和重组的过程。白酒独特的酿造工艺、微生物生理代谢特征及机制,形成其特殊的酒品风味。目前,大量国内研究关注于应用分子生物学、蛋白质工程与酶工程等新技术研究白酒酿造过程中微生物多样性及其不同酶系的代谢机制,并利用先进仪器对白酒风味物质及其产生机理进行深入剖析。此外,传统白酒发酵技术机械化、智能化升级是其应用关注的热点。
自古以来,酿酒和酿醋密不可分,酿醋即是在酿酒的基础上进行醋酸发酵。醋酸发酵过程主要是醋酸菌的好氧发酵,其产生的乙醇脱氢酶使酒精氧化成乙醛,乙醛通过水化作用形成水化乙醛,再被乙醛脱氢酶氧化成乙酸。由于酶制剂的作用可降低生产成本,近年来,逐渐使用复合酶制剂及活性干酵母代替大曲、麸曲等传统粗酶制剂。酿醋过程需要在酒醅中加入填充物(麸皮和谷糠等),以增加发酵物料孔隙率,并通过适时翻拌醋醅供给新鲜氧气。由于固态醋醅的翻拌是间歇式的,且醋醅是分层次的,故醋酸发酵过程是好氧发酵和厌氧发酵同时进行。无论是传统工艺还是现代的机械化生产工艺,SSF酿醋的工艺流程基本相同:制酒醅、制醋醅、淋醋(勾兑)、煎醋、储存陈酿[2]。工业化生产基本是采取先液后固发酵工艺,即酒醅采用SmF生产,醋醅采用SSF生产。目前,已初步阐明了传统食醋酿造过程中微生物群落多样性及其形成规律,但是对群落中微生物之间的相互作用及主要代谢产物形成之间的关系仍缺乏系统的研究。
 酱油
酱油是以大豆(或脱脂大豆)、小麦(或麸皮)为原料,经蒸煮、曲霉制曲后与盐水混合,再
经微生物发酵制成的具有特殊色、香、味的液体调味品,生产过程具有多菌共生和多酶共酵的特点。原料、制曲、后酵工艺是影响酱油酿造和产品质量的重要因素,微生物是影响制曲和后酵的主要因素。酵母菌(能够产生多种乙醇、有机酸和酯类,可改善产品感官品质)和乳酸菌在酱油的制曲和发酵中发挥重要的作用,其中乳酸菌是酱油酱醅中的主要细菌,是一种耐盐的菌种,其繁殖生长减小了酱醅pH从而控制杂菌生长,乳酸乙酯能使酱油具有良好的香味,酱油咸味会因乳酸作用而被隐藏,使酱油味道变得纯正浓厚。
目前,低盐固态工艺是我国酱油的普遍生产工艺,其技术特点是管道连续蒸煮代替蒸煮锅,圆盘制曲代替曲室厚层通风池制曲,发酵罐代替水泥池发酵,浇淋发酵工艺代替池式发酵。其发酵周期较短(15~30d),但发酵温度高,导致酶易失活,对产香产酯物质和氨基酸的生成有影响,不利于后期熟成。随着技术的不断进步,正逐渐被高盐稀醪发酵法取代。高盐稀醪发酵的特点是制酱醪的盐水浓度较高(18.5%~20.5%)且用量较多(为总原料的2~2.5倍),发酵期较长(4~6 个月),但其产品品质高,香气成分多,营养物质丰富。已有研究表明,酵母菌以及乳酸菌在高盐稀态酱油中的种类比低盐固态酱油中多。
近年来,酱油酿造过程不同阶段的微生物区系以及酱油风味的组成受到了较多关注,这些研究对酱油酿造机理和风味构成具有重要意义。王夫杰等综述了酱油酿造过程的制曲、后酵工艺、酱油中的风味物质及形成的相关研究,并提出应对参与发酵过程的多种微生物(包括影响发酵成熟快慢和成品味道鲜美的米曲霉及与酱油风味相关的酵母菌和乳酸菌)的种类、特性及其应用和酱油风味进行更加深入、透彻的分析和研究。闫冬梅等综述了多菌种酿造酱油技术的相关研究进展,主要包括多菌种制曲(以米曲霉为主,添加其他菌种协同发酵制曲)和多菌种发酵,具有利用原料的全氮能力强、氨基酸生产率高和混合培养易控制等优势,已有多项研究表明其能提高酱油发酵产物中香气和呈味物质含量。
 豆豉
豆豉是传统的发酵豆制品调味料,一般用黑豆或黄豆为原料蒸煮后,经发酵制成。其发酵过程主要是在毛霉、曲霉、根霉或者细菌蛋白酶的分解作用下降解大豆蛋白质,并通过加盐、加酒和干燥等方法在发酵达到一定程度时抑制酶的活力,延缓发酵过程。豆豉的种类较多,按原料分为黑豆豉和黄豆豉,按口味可分为咸豆豉和淡豆豉、干豆豉和水豆豉。我国生产豆豉以家庭作坊式为主,其关键工序——制曲一般采用接种毛霉和米曲霉为主的多菌种共生发酵模式。蒋立文详细总结了豆豉发酵工艺与品质、风味形成的关系,分析了大豆蒸煮熟化(或高湿热处理)、盐分含量、后发酵温度控制(低温发酵)等对发酵产品成分和功能的影响。许多研究关注于豆豉发酵中的物质变化及营养功能性之间的关系,豆豉较高的食用安全性主要得益于有益微生物生长代谢产物对有害微生物形成抑制,大豆发酵后营养抑制因子基本消除,酿造过程中加入的食盐、乙醇和香辛料等对其贮藏性有较好影响,且大豆发酵后生物利用度增加,异黄酮和氨基酸等功能成分含量显著增加,使其具有降血压、抗氧化和控制糖尿病等诸多功能特性[。豆豉发酵中微生物群落是豆豉品质形成的核心。豆豉发酵过程微生态研究与风味关系在卢露等综述中阐述较为详细,由于其发酵过程的开放性使得豆豉物质变化与风味形成、功能因子生成与微生物有密切关系。尽管国内很多专家学者对不同类型豆豉的发酵菌种、代谢产物、功能因子等多个方面进行了研究,但研究仍不系统,无法形成完整的技术创新体系。豆豉与其他传统发酵食品产业化一样,均存在生物学机制不明、质量不稳定等问题。
近年来出现了一批霉菌型和细菌型豆豉发酵新工艺。蔡尤林建立了以黑豆为原料,利用一支产溶栓酶的中国根霉12发酵生产具有高溶栓活性的淡豆豉的新工艺。陈浩[24]对豆豉制作工艺进行优化,显著缩短了豆豉制作周期。袁小娟以大豆为原料,研究了利用毛霉721-3和纳豆菌通过双菌组合发酵生产细菌型豆豉的新工艺。刘锦绣从自然发酵的细菌型豆豉中筛选出产蛋白酶和β-葡萄糖苷酶的菌株,进行混菌发酵,所得豆豉产品既含有丰富的苷元型大豆异黄酮,又具有较强的抗氧化性和抗肿瘤能力,提高了豆豉产品的功能性。曾小飞以豆豉为主要原料研发了香辣豆豉、榨菜豆豉和豆豉鱼等系列产品,并提出采用真空包装和杀菌来解决豆豉返霜的问题。
腐乳
腐乳是在豆腐的基础上进一步经过微生物发酵的豆制品。涉及的发酵菌种主要包括细菌型、根霉型和毛霉型3种,其中毛霉是腐乳生产中使用量最多的微生物。关于我国腐乳生产用菌和微生物蛋白酶的研究现状可参见周锦绣等、李大鹏等和符晓静等的综述。腐乳的酿造过程分为前期培菌和后期发酵,前酵是培菌的过程,菌种在白坯上生长代谢分泌酶类,生成的菌丝体使坯体包裹成型,蛋白质部分降解;后酵是坯体中蛋白质等大分子物质在前酵分泌酶系与后酵加入汤料中微生物和化学物质的协同参与下降解与酯化成香的过程,总体认为乙酯类物质对腐乳风味的贡献较大。
目前,有对腐乳生产过程中主要营养成分变化(如大豆异黄酮)和全程质构性质的报道,为提高腐乳营养价值和品质量化提供参考。有研究关注于腐乳生产过程中存在的潜在毒性物质如桔霉素和生物胺的生成规律与控制,以提高腐乳产品安全性。李雪莹研究了腐乳风味呈味基料的可控制备,以腐乳及其白坯边角料为原料,通过酶解技术和美拉德反应技术制备出营养安全、风味浓郁的呈味基料。由于传统腐乳制作大多属于作坊式生产,其自然接种的方式易导致菌系复杂且发酵过程不可控因素较多,造成产品风味和品质不稳定,生产周期长且工艺繁琐。已有许多研究对现有腐乳生产工艺进行改进。杨帆通过改变传统白方腐乳的后酵汤料组成研制出新型低褐变白方腐乳,改善了腐乳的感官品质,增强了风味。耿媛优化了酶促腐乳工艺以制备富含大豆异黄酮的功能性腐乳。汪彬彬对腐乳培养条件、培养基、混合比例等进行深入研究,提出了缩短豆腐乳发酵周期的关键技术。邹丽宏[38]研究了直装腐乳发酵技术,是在原有豆腐坯生产工艺不变的前提下,将不经前期培菌发酵的半成品,即基料和腐乳生产中所用的辅料,灌装入发酵容器中,直接进行腐乳后熟的工艺过程。
 

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