PPT文档系列(PPT可编辑编辑 版)优质果醋酿造技术及风味改进二、研究启示一、读书体会一、读书体会1、水果醋酸发酵产品研究、开发现状2、 醋酸发酵机理与酶化学 3、醋酸菌的菌学研究与应用4、醋酸发酵技术研究 5、果醋风味化学 6、苹果生产及加工现状 7、 资料分析 8 、优质苹果醋研究思路与内容一、读书体会 1、水果醋酸发酵产品研究、开发现状醋酸发酵的主产品是醋酸、食醋及醋酸饮料。醋酸发酵起源于食醋发酵。醋是人类最早的酿造调味品。世界食醋年产量25亿升，其中我国是生产消费大国年 产量4亿升，欧美果醋生产消费高于亚洲，以苹果醋、葡 萄醋为主，美国年产苹果醋0.93亿升，占食醋总产量的 16.6%，英国年产量0.1亿升，占食醋产量的10%。日本产 量最大的是米醋，果实醋年产0.175亿升，占食醋年产量 3.9亿升的5%，主要是苹果醋、葡萄醋，其中苹果醋占食 醋总量的2.9 %。我国果醋生产量很小，目前国内研究并开 发的果醋主要有葡萄醋、梨醋、柿子醋、山楂 醋、苹果醋；果醋具有降血压、软化血管、帮助消化、 降血糖、减肥、抑菌等功能，富含K、Zn、有 机酸、多酚类功能因子，比粮食醋具有更好的 保健性；同时含果香、果酸，比粮食醋有更好 的风味特点及适口性。加强优质果醋产品的研究与开发，将促进 果醋商品化生产与消费。 2、 醋酸发酵机理与酶化学醋酸菌是食醋酿造中醋酸发酵阶段的主要菌， 醋酸菌的发酵机理及酶学特性研究认为，它具有氧 化乙醇生成醋酸的能力。乙醇向醋酸的转化分两步，中间产物是乙醛:CH3CH2OH CH3CHO CH3COOH E1 E2 式中E1是乙醇脱氢酶，E2是醛脱氢酶 细胞色素氧化酶CH3COOHCH3CH2OH CH3CHO CH3COOHE1 E12e E2NADPNADPHE32e 醋酸生成的细胞代谢反应 日本学者中山竹义对醋酸发酵机理阐述：乙醇先由 醇细胞色素553还原酶（E1）氧化成乙 醛，电子转移到E1的血红蛋白铁上，乙醛由不依赖于 辅酶的醛脱氢酶（E2）或由依赖于NADP的醛脱氢酶（ E3）进一步氧化，由E2氧化时，自由电子也转移到E1 的血红蛋白铁上，还原型的细胞色素553被存在于细 胞中的细胞色素氧化酶氧化，由E3氧化乙醛释放出的 电子将NADP还原成NADPH。 O.Adachi，E.Shinagawa等（1978）从醋酸杆菌（Acetobacter aceti ）细胞膜分离、纯化出乙醇脱氢酶的结晶，并同时对酶的性质进行 了研究，乙醇的氧化是通过电子传递链进行的，其吸收光谱呈现典 型的C型细胞色素吸收光谱，以还原态存在，在分光光度仪上有特 征的吸收，这种乙醇脱氢酶的辅酶是PQQ（吡咯喹啉苯醌）。M.Shimao,H.等（1984）证明，醋酸菌在醋酸发酵中，酶类均存 在于醋酸菌的细胞膜中，与同膜中的磷脂相结合，通过乙醇氧化为 乙醛的乙醇脱氢酶（ADH）和将乙醛再氧化成醋酸的乙醛脱氢酶（ ALDH）实现食醋酿造,醋酸菌的发酵能力虽与二者都有关，但乙醇 脱氢酶（ADH）起更大的作用。 Takemura,H等（1993）克隆了巴氏醋酸杆菌A.Pasturianus的ADH 的编码基因和细胞色素C亚基，并确定其核苷酸顺序是由26-35个 AA组成的信号肽，在ADH基因上游(59bp，232bp)有两个不同的启 动子，无乙醇时膜上ADH亚基减少可能是ADH活性降低的原因。 3、醋酸菌的菌学研究与应用醋酸菌属于醋酸单孢菌属，革兰氏阳性，是严格好氧 细菌，其细胞从椭圆到杆状，单生、成对或成链状排列， 周生或极生鞭毛，氧化各种有机物生成有机酸。它种类多 ，分布广，它不仅用于制醋，也用于生产葡萄糖酸、山梨 酸，对于研究乙醇、多元醇和糖类基质氧化有重要作用。1900年伯杰氏（Beijerinck）将醋杆菌（Acetobacter）作为 醋酸菌的属名，1935年朝井勇宣提议氧化葡萄糖生成葡萄 糖酸能力强的归属葡萄糖杆菌属，1950年Frateur 按氧化能 力将醋杆菌属分成4大类群：过氧化、氧化、中氧化和弱 氧化。据朝井的不完全统计，醋杆菌属（Acetobacter）有71 个种，30个变种，醋单胞菌属（Acetomonas）有5个种，4个 变种，葡萄糖杆菌属（Gluconobacter）有17个种，1个变 种。因醋酸杆菌的变异性，醋酸菌分类实际意义不大。 醋酸菌广泛存在于自然界中，容易被所利用。自古以 来主要依靠空气中的醋酸菌酿造食醋，或用发酵好的醋液 或醋醅作醋母来引发醋酸发酵,目前的工业化生产也常留 一部分发酵醪或醋醅作为下批醋酸发酵的菌种。自然醋酸发酵是多菌种和菌株参与的过程，Caridi.A 等(1997)从42种葡萄醋和23种家庭醋中分离出530株醋酸 菌，其中91.7%为巴氏醋酸杆菌（A.Pastearanus）,5%为 醋化醋酸杆菌（A.aceti），2.8%为汉逊理杆菌（ A.hansenli）。Sacki.A等(1996)根据耐高温醋酸菌的分 类学和生理特征将其鉴定为4个种属，耐温在3840， 培养分离出耐20%酸的深层发酵醋酸菌。 应用于食醋酿造的优良醋酸菌的应具有以下特点：产 酸迅速，具有强氧化性能；无过氧化性；在残留酒精至一 定限度前，中途发酵不应停止；生成的醋应有一定芳香气 味。目前国内厂家常采用单一菌种生产液态粮食醋，常用 AS1.41和沪酿1.01菌种，国外有些厂家用混合醋酸菌生产 食醋，以提高发酵速度，增加产品香味和固形物。 4、醋酸发酵技术研究发酵在生理学上是指微生物的无氧呼吸和有氧呼吸以 外的一种生物氧化作用，在生物氧化过程中有机化合物本 身既是电子（或氢）供体同时又是其受体，在工业生产中 发酵是利用微生物获得产品的泛称，发酵工程是研究利用 微生物的工业，即微生物参与的工艺过程，与其相关的技 术即发酵技术。19世纪末人们开始认识厌氧发酵，1826年Schiitzenbach 用速酿法从乙醇快速生产醋酸，使好氧技术得到发展， 1933年 Kluyver等人发明摇床培养法，为深层培养奠定了 技术基础。发酵生产分固体发酵和液体发酵两种方式，固 体发酵劳动强度大、传质和传热困难、产率和收率低、培 养过程检测困难；液体发酵有表面发酵和深层发酵两种方 式，深层发酵包括分批发酵（间歇发酵）、连续发酵、补 料分批发酵等方式，是生产上采用的最主要方式。 果实酿醋广泛采用的发酵技术为分批发酵，方法有固 态法、液态法及固液结合法，液态发酵法又分为静置表面 发酵、深层发酵、酶法液体回流及固定化连续分批发酵等 。液态法发酵具有易操作管理、规模化标准化生产，又有 利于提高原料利用率、产酸速率和酒精转酸率，液体法生 产是最有效和先进的工艺技术方法。国外果醋生产多采用液体深层分批、连续发酵、循环 液体发酵及菌体固定化发酵；英、美、加拿大、日本等苹 果醋生产以采用连续充气深层发酵法为主，用Fring或塔式 深层酸化器，利用添加营养促进剂提高产酸速率和酒精转 酸率。Ory.I.de等(1998)采用逐步流加半连续发酵器研究葡 萄醋的最佳工艺，发酵酒精转酸率可达100%，125l的葡 萄酒72h生产8125l的葡萄醋。Jeeng-Hwa Hong等(1996)研究脱涩柿酿造醋的最佳 温度为35，添加4%的乙醇可提高酸度。Higashide，T等(1994)利用改良的分批深层培养法研 究生产高浓醋，发酵分两个阶段，第一阶段28-29发酵 至酸度12%(w/v)，第二阶段15发酵至20%(w/v)以上。 Chukwu,U等(1996)应用电渗(ED)浓缩技术研制高浓醋， 醋酸含量可达30%-33%(w/v)。固定化细胞发酵是20世纪70年代开始发展的微生物发 酵新技术，固定化发酵技术是指使用固定化生长菌体进行 的发酵，实质上是菌体繁殖与产物生成分离的二步发酵技 术；它又是利用充作酶源的菌体，人工实现生物体部分机 能的固定化酶工程技术之一；其特点是重复利用微生物进 行多级反应，使用反应柱或反应床可实现连续发酵，避免 反馈调节或产物消耗，提高发酵生产率，降低设备费用。 用于醋酸发酵的固定化细胞技术分为固定膜发酵和流 动膜发酵两类，因其发酵反应速度快，设备利用率高，便 于机械化生产等优点一直是酿醋技术研究的热点。 国外研究的固定化载体有绵状纤维、中空纤维、多孔 陶瓷、棉布、卡拉胶、海藻酸钙、水合氧化钛、壳聚糖等 。郭养浩等(1991)利用海藻酸钠包埋AS.1.41的发酵特性研 究认为，游离细胞、固定细胞对产酸都有贡献，减少颗粒 直径可提高产酸速率。Panasyuk，A.L等(1990)将苹果酒陈 放后再应用固定化技术来改善苹果醋质量。Neelima Garg 等(1995)利用海藻酸钙固定醋酸菌于刨花上半连续生产高 质量的芒果醋。Tamai.M等（1997）用空心纤维膜、固定 全细胞连续生产食醋，酒精度维持在1%(v/v)，酸度维持 10%(w/v)，采用部分排放固定液、两步反应法可提高产酸 率(0.95g醋酸/1.304g酒精)。近年来国内有关果醋研究以工艺技术方法为主，大多 采用与传统固态工艺结合的方法，液态法工业化生产的并 不多见，深层液体发酵法仅占我国食醋产量的6%。 5、果醋风味化学 5.1果醋酸味 酸味是酸性调味品最主要的质量指标，不同的有机酸 有不同的酸味特征，对食醋的酸味有影响，乙酸具有刺激 性，琥珀酸有鲜味、富马酸、苹果酸爽快但有涩味，葡萄 糖酸爽快且柔和，现代食品分析技术充分研究及阐明了果 汁、果酒、粮食醋中的酸味构成。食醋总酸5%左右，一般 挥发酸占90%，主要是乙酸；不挥发酸10%；不同果醋的有 机酸组成差异较大，果醋在味觉上与谷物醋的差别主要是 有机酸的差异，有机酸的组成与原料、菌种、工艺及技术 管理有关。 苹果醋的主要有机酸有醋酸、琥珀酸、苹果酸、乳酸 、柠檬酸、酮戊二酸，其中苹果酸含量6.5- 160mg/100ml，主要与原料组成有关。苹果果实中至少含有16种有机酸，主要有苹果酸、琥 珀酸、乳酸、醋酸、蚁酸、柠檬酸、羟基乙酸，其中苹果 酸含量最大在0.38%-0.63%，不同品种酸组成和含酸量差 别较大；苹果酸在酵母酒精发酵过程中变化很少，乳酸是酒 精发酵的产物，在果酒酿造后苹果酸乳酸发酵（MLF） ，使乳酸含量增加，而苹果酸的含量降低，酵母酒精发酵 同时生成醋酸，醋酸又被酵母利用，整个酒精发酵代谢醋 酸增加量很少 。醋酸菌以乙醇为主要碳源，在氧化乙醇生成醋酸为主 的同时，代谢生成20种以上有机酸，醋酸菌可利用醋酸生 成苹果酸、琥珀酸；同时苹果酸、乳酸、琥珀酸又是醋酸 菌的生长因子。不同的菌种有机酸的代谢不同，不同的发 酵方法及工艺控制会影响醋酸的生成，也影响其他有机酸 的生成。 5.2苹果醋香气成分食醋的香气有醇类、醛类、酯类、酸、内酯、酚、酮 类七大类，酯香是水果香气成分之一，是果醋的特征香气 成分。酯香成分组成、含量与水果品种、酒精发酵、醋酸 发酵、熟成期有关，伊藤（1975）等从苹果醋中鉴定出30 种酯香成分，其中乙酸乙酯的含量最高在65-1000 PPm；苹果果实的香气化合物250种以上，其中醇类、醛类 、酯类是特征嗅感的主要成分，果实挥发酯含量高的有红 玉、初秋、富士，苹果汁起决定作用的酯香物质为2-甲基 丁酸乙酯、丁酸乙酯、乙酸已酯(Flath 等1967)。 酯香的生成还与酒精发酵、醋酸发酵、成熟方法与时 间有关；酵母细胞内酯酶作用产生的酯主要是乙酸乙酯， 还可形成部分脂肪酸酯，产酯酵母产生成以乙酸乙酯、丁 酸乙酯为主的多种酯类。液态粮食醋发酵总酯有下降趋势，乙酸乙酯后期有所 增加，伴随乙酸的形成及熟成的开始，乙酸酯类构成香气 的主要成分，乙酸乙酯的变化是酸化菌及酸化质量的体现 。液态发酵的封闭环境及纯种发酵使醋中酯香种类、含量 低于固态法，采用生香酵母和乳酸