專利名稱：相容性溶質在高鹽稀態醬油發酵中的應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及發酵技術領域，具體涉及相容性溶質在高鹽稀態醬油發酵中的應用。
背景技術：
調味品是我國傳統食品行業的一個重要領域，其中又以醬油最為典型。醬油起源于中國，且歷史悠久，是具有鮮明的民族特色的傳統調味品。它已成為人們日常生活中不可缺少的一種重要調味品。現代醫學研究表明其除了傳統調味作用外，還具有營養與保健功能，如抗氧化、抗癌、降血壓等作用。目前醬油發酵工藝主要分為兩種高鹽稀態發酵和低鹽固態發酵。其中又以高鹽稀態工藝生產的醬油品質高，風味佳。但傳統的高鹽稀態發酵工藝由于技術水平和工藝條件限制，存在著諸如發酵周期長、設備利用率低、原料利用率和氨基態氮出品率較低等不足之處。導致以上不足之處的主要原因是由于醬醅或醬醪發酵過程是在高滲透壓環境下進行，醬醅或醬醪中的氯化鈉濃度達18%或以上(約19° Β )，當發酵微生物、固有或外源酶處于高滲脅迫環境中，微生物生長代謝能力及發酵活力或酶活性受到抑制，從而導致發酵時間長，基質或底物利用率低，氨基態氮出品率低、生產成本高。因此如何縮短其發酵周期，提高蛋白質利用率和氨基態氮出品率是本行業迫切需要突破的關鍵技術。目前致力于解決高鹽稀態醬油發酵工藝不足之處的研究很多，不少新的技術已在實際的發酵工藝中應用和推廣。如篩選優良的耐鹽性微生物菌種用于醬油發酵，以提高發酵微生物對高滲透壓環境的耐受能力；或者添加高濃度發酵微生物菌懸液或外源酶，以提高發酵微生物的菌密度或酶的活性；或利用固定化技術將發酵微生物或外源酶包埋于載體中，以減弱高滲透壓環境對發酵微生物或外源酶的抑制作用。但上述諸方法仍有不足之處，如添加高濃度發酵微生物菌懸液或外源酶溶液雖可以在一定時間或一定程度相應提高發酵效率，但在高滲透壓環境下這些微生物或外源酶很快失活，既使利用固定化技術保護微生物或酶活性，其作用效果仍非常有限，且會增加生產成本，影響企業的經濟效益，不利于大規模推廣應用。因此，如果要從根本上解決高滲透壓環境下發酵微生物代謝能力低或酶活性低的問題，就要增強發酵微生物、固有或外源酶的耐高滲透壓的能力，同時又能有效降低生產成本。相容性溶質(Compatible solutes)，也稱滲透壓保護劑，是近年來人們在研究高滲透壓環境中微生物耐受機理時發現的一種易溶的、生理PH值條件下不帶電荷的小分子有機物質，它能與細胞內體系相容，而不影響細胞的主要功能和蛋白質分子的正常折疊，在高滲透壓或低水活度環境下能夠在細胞內迅速積累到很高的濃度或者從細胞內泵出。微生物細胞內積累的相容性溶質主要有氨基酸類、氨基酸衍生物類、小分子肽類、甲胺類、硫酸酯類、多元醇類。而目前研究較多的相容性溶質是甘氨酸甜菜堿、甘油以及海藻糖等。相容性溶質對發酵微生物及酶的保護作用機理是在高滲透壓環境下，微生物通過在細胞內積累或釋放相容性溶質以緩解胞內水分的劇烈變化，以保持細胞內外的滲透壓平衡，維持細胞的正常代謝功能與活動。但是微生物自身合成相容性溶質是一個相對耗能的過程。在外界環境中存在相容性溶質時，微生物會通過其在細胞膜上的轉運系統從外界吸收相容性溶質進入細胞內，這在一定程度上節約了高滲透壓環境下細胞的能量消耗。
發明內容
本發明是針對傳統高鹽稀態發酵醬油工藝中的不足提出的一種解決方法。通過在高鹽稀態醬醪(或稱醬醅)發酵過程中添加一定量的相容性溶質，或同時添加耐鹽產香微生物或外源酶，增加高滲透壓環境下發酵微生物或酶的存活率與活性，以達到縮短發酵周期， 改善風味，提高蛋白質利用率和氨基態氮出品率的目的。同時本發明中的相容性溶質的應用范圍不局限于高鹽稀態醬醅或醬醪發酵，同時也可以應用于其他高滲透壓環境下的食品釀造中，比如低鹽固態醬油、泡菜、腐乳、豆豉、豆瓣醬、醬菜等，都屬于該專利的保護范圍。本發明所涉及的相容性溶質主要包括甘氨酸甜菜堿、甘油以及海藻糖中的一種或幾種。據食品安全國家標準食品添加劑使用標準(GB2760-2011)，甘油(食品用合成香料， FEMA編號2525)及甘氨酸甜菜堿(食品用天然香料，FEMA編號4223)可作為食品用香料加入食品中，符合食品添加劑的使用的基本要求及食品用香料的標準，安全性較高；海藻糖亦是一種安全、可靠的天然糖類，廣泛存在于自然界中許多可食用動植物及微生物體內部， 如人們日常食用的蘑菇類、海藻類、豆類、蝦、面包、啤酒及酵母發酵食品中都有含量較高的海藻糖。因此本發明選擇以上三種公認安全的或法定的食品添加劑的相容性溶質作為高滲透壓保護劑。本發明上述目的通過以下技術方案予以實現
相容性溶質在高鹽稀態醬油發酵中的應用，是在高鹽稀態醬醅或醬醪上罐發酵時，或者是在上罐后30天內添加質量百分數0. Γ0. 3%的相容性溶質；所述相容性溶質為甘氨酸甜菜堿、甘油、海藻糖中的一種或幾種。作為一種優選方案，可以在添加相容性溶質的同時，還添加質量百分數為(Γ0. 4% 的耐鹽產香微生物菌懸液或0. Γ0. 2%的酶溶液。更進一步地，上述耐鹽產香微生物為耐鹽乳酸菌、耐鹽酵母菌或耐鹽醋酸菌中的一種或幾種，所述耐鹽產香微生物終濃度為105CfU/ml以上。更進一步地，上述酶溶液是蛋白酶、淀粉酶、纖維素酶、木聚糖酶、半乳糖苷酶中的一種或幾種的溶液。相容性溶質在高鹽稀態醬油發酵中的應用，包括(1)按常規方法制備成曲。(2) 成曲與鹽水(18%，w/v)按1 2. (Γ2. 5的比例混合均勻后制成醬醅或醬醪上罐發酵，在上罐時或者是上罐后30天內，添加質量分數0. Γ0. 3%的相容性溶質，或同時添加質量分數 (Γ0. 4%的耐鹽產香微生物菌懸液或質量分數0. 1-0. 2%的酶溶液。(3)每天淋油一次，連續 10天左右。(4)當自然發酵到60-100天時濾出頭油。取一定樣品檢測其總酸含量、氨基態氮含量以及總氮含量。總酸與氨基態氮的測定依據GB/T5009. 39-2003。全氮的測定依據GB/ T5009. 5-2003。與現有技術相比，本發明具有如下有益效果(1)添加相容性溶質于傳統的高鹽稀態醬油發酵工藝中，有效提高發酵微生物、固有或外源酶的耐高滲透壓能力，從而提高發酵過程中微生物的代謝能力或酶的活性。(2)本發明的特點是通過在醬醅或醬醪發酵時，醬醅或醬醪發酵過程中不同時間添加相容性溶質，以利于不同發酵階段產香微生物的吸收積累，迅速平衡細胞內外滲透壓， 實現對發酵產香微生物或酶的保護作用及相應發酵產物的積累。
圖1為高鹽稀態醬油發酵試驗出油中全氮含量對比； 圖2為高鹽稀態醬油發酵試驗出油中總酸含量對比；
圖3為高鹽稀態醬油發酵試驗出油中氨基態氮含量對比； 圖4為高鹽稀態醬油發酵過程中全氮含量變化對比； 圖5為高鹽稀態醬油發酵過程中氨基態氮含量變化對比； 圖6為高鹽稀態醬油發酵過程中總酸含量變化對比； 圖7為高鹽稀態醬油發酵試驗出油中蛋白質轉化率對比； 圖8為高鹽稀態醬油發酵過程中醬醅或醬醪中剩余酶活的對比。
具體實施例方式以下結合實施例來進一步解釋本發明，但實施例并不對本發明做任何形式的限定。實施例1
按常規方法制成曲，然后將成曲與鹽水(18%，w/v)按1 2. 3的比例混合均勻后上罐發酵；上罐時，人工添加質量分數0. 2%的甘氨酸甜菜堿；上罐后每天淋油一次，連續10天， 然后鹽封發酵。當自然發酵到各理化指標達國家標準時濾出頭油。取一定樣品檢測其總酸含量、氨基態氮含量以及總氮含量。實施例2
按常規方法制成曲，然后與鹽水(18%，w/v)按1 2. 3的比例混合均勻后上罐發酵；上罐時，人工添加質量分數0.洲的甘氨酸甜菜堿和質量分數為0.洲的耐鹽乳酸菌菌懸液，耐鹽乳酸菌終濃度為105CfU/ml以上；上罐后每天淋油一次，連續淋油10天后鹽封發酵；當自然發酵到各理化指標達國家標準時濾出頭油。取一定樣品檢測其總酸含量、氨基態氮含量以及總氮含量。實施例3
按常規方法制成曲，將成曲與鹽水(18%，w/v)按1 2. 3的比例混合均勻后上罐發酵； 上罐時，人工添加質量分數0. 3%的甘油；上罐后每天淋油一次，連續淋油10天后鹽封發酵。 當自然發酵到各理化指標達國家標準時濾出頭油。取一定樣品檢測其總酸含量、氨基態氮含量以及總氮含量。實施例4
按常規方法制成曲，將成曲與鹽水(18%，w/v)按1 2. 3的比例混合均勻后上罐發酵； 上罐時，人工添加質量分數為0. 3%的甘油和質量分數為0. 2%的耐鹽酵母菌菌懸液，耐鹽酵母菌終濃度在105CfU/ml以上；每天淋油一次，連續淋油10天后鹽封發酵。當自然發酵到各理化指標達國家標準時濾出頭油。取一定樣品檢測其總酸含量、氨基態氮含量以及總氮含量。實施例5
按常規方法制成曲，將成曲與鹽水(18%，w/v)按1 2. 3的比例混合均勻后進行發酵試驗；同時人工添加質量分數為0. 2%的甘氨酸甜菜堿；定期測定醬醅或醬醪中酶活。實施方案結果分析從圖1可知，各實施例中頭油全氮含量均比空白有顯著提高， 提高幅度為20. 96^37. 09%。實施例2中頭油全氮含量比實施例1中頭油全氮含量提高高達 7. 3%，實施例4中頭油全氮含量比實施例3中全氮含量高出7. 59%。由圖2可得知，各實施方例中頭油總酸含量均比空白中頭油的總酸含量有明顯增加，增加幅度為28. 53^40. 50%。實施例2中頭油總酸含量比實施例1中頭油總酸含量提高高達5. 13%，實施例4中總酸含量比實施例3中頭油總酸含量高出5. 3%。從圖3可以比較出，實施例中頭油的氨基態氮含量比空白中的有較顯著的提高， 提高幅度為19. 15^38. 29%.實施例2中氨基態氮含量對比實施例1中氨基態氮含量提高 13. 10%,實施例4中氨基態氮含量較實施例3中提高了近10. 79%。從圖4、5、6可以比較出，實施例中各理化指標含量均比空白組較早達到國家規定標準；若以達到國家標準中的指標含量記為發酵結束，各實施例中全氮指標可提前至少20 天達到標準要求；氨基態氮指標較空白組可至少提前10天達標；總酸含量指標較空白組可提前10天左右達到國家標準。從圖7可以得出，實施例中蛋白質轉化率較空白組有顯著提高，提高幅度為 6.11-10. 41%。從圖8可知，實施例5中醬醅或醬醪中的酶活性得到了較好的保護，相比空白組， 酶活提高至少30%。綜合以上數據分析，各實施例中釀造出的醬油的各理化指標均比空白中含量有較大幅度的提高。根據對比試驗結果所示，在醬油釀造過程中添加相應的作為滲透壓保護劑的相容性溶質，能有效的提高高鹽稀態釀造醬油中各指標含量，且提高原料中蛋白質的利用率6. 11%以上，顯著縮短了發酵周期。
權利要求
1.相容性溶質在高鹽稀態醬油發酵中的應用，其特征在于是在高鹽稀態醬醅或醬醪上罐發酵時，或者是在上罐后30天內添加質量百分數0. Γ0. 3%的相容性溶質；所述相容性溶質為甘氨酸甜菜堿、甘油、海藻糖中的一種或幾種。
2.根據權利要求1所述相容性溶質在高鹽稀態醬油發酵中的應用，其特征在于在添加相容性溶質的同時，還添加質量百分數為(Γ0. 4%的耐鹽產香微生物菌懸液或0. Γ0. 2%的酶溶液。
3.根據權利要求2所述相容性溶質在高鹽稀態醬油發酵中的應用，其特征在于所述耐鹽產香微生物為耐鹽乳酸菌、耐鹽酵母菌或耐鹽醋酸菌中的一種或幾種。
4.根據權利要求3所述相容性溶質在高鹽稀態醬油發酵中的應用，其特征在于所述耐鹽產香微生物的終濃度為105CfU/ml以上。
5.根據權利要求2所述相容性溶質在高鹽稀態醬油發酵中的應用，其特征在于所述酶溶液是蛋白酶、淀粉酶、纖維素酶、木聚糖酶、半乳糖苷酶中的一種或幾種的溶液。
6.權利要求1所述相容性溶質在高鹽稀態醬油發酵中的應用。
7.權利要求1所述相容性溶質在高滲透壓環境下的食品釀造中的應用。
全文摘要
本發明公開了相容性溶質在高鹽稀態醬油發酵中的應用。本發明所述相容性溶質為甘氨酸甜菜堿、甘油、海藻糖中的一種或幾種。將上述相容性溶質添加到高鹽稀態醬油發酵的醬醅或醬醪中，在醬醅或醬醪上罐時，或者在醬醅或醬醪上罐后30天內添加。本發明通過添加相容性溶質，為高滲透壓環境下的發酵微生物或酶提供保護作用，提高其耐高滲透壓的能力，從而提高蛋白質的轉化率和氨基態氮出品率、縮短發酵周期，并改善醬油風味；本發明有效提高高鹽稀態醬油發酵中蛋白質轉化率，顯著縮短發酵周期。
文檔編號A23L1/24GK102342485SQ201110248389
公開日2012年2月8日 申請日期2011年8月26日 優先權日2011年8月26日
發明者吳惠玲, 周朝暉, 李芬芳, 李鐵橋, 胡文鋒, 韓春, 魏魯寧 申請人:廣東珠江橋生物科技股份有限公司, 胡文鋒