本發(fā)明涉及食醋生產(chǎn)領(lǐng)域，特別是一種液態(tài)發(fā)酵薏仁碎米食醋的方法。

背景技術(shù)：

據(jù)《本草綱目》、《神農(nóng)本草經(jīng)》等醫(yī)籍記載，薏仁米具有健脾胃、祛風(fēng)濕、消水腫、強(qiáng)筋骨、清肺等功效，中國衛(wèi)生部1987 年10月已將薏仁米列入第一批藥食兼用名單，稱其可利水滲濕補(bǔ)脾、清熱排膿，被譽(yù)為“世界禾本科植物之王”的薏仁米營養(yǎng)、藥用價(jià)值極高，所含的酯類、甾醇類、苯并唑酮類、萜類、木脂素類、酚類、多糖類、生物堿類和腺苷類等藥效成分具有抗腫瘤、抗病毒、免疫調(diào)節(jié)、降血糖血鈣、降壓等藥理功效。貴州興義是全球最大的薏仁米種植、加工、銷售集散地，興仁縣被稱為“中國薏仁米之鄉(xiāng)”，但在貴州對(duì)薏仁米的加工較為粗放，主要為脫去薏苡仁的殼、麩皮后加工成薏仁米銷售，產(chǎn)品單一、深加工產(chǎn)品少，且對(duì)在加工過程中產(chǎn)生的大量薏仁碎米等副產(chǎn)物的回收利用不充分。在薏仁整米加工過程中產(chǎn)生薏仁碎米的數(shù)量在10%以上，薏仁碎米不僅含有與整米相近的營養(yǎng)價(jià)值，價(jià)格僅為整米的1/6，將薏仁碎米生產(chǎn)食醋，使薏仁米的保健功能引入日常調(diào)味品中，也增加新型食醋品種，既順應(yīng)時(shí)代潮流，又可引領(lǐng)釀醋行業(yè)新風(fēng)，促進(jìn)薏仁米深加工領(lǐng)域發(fā)展，延伸薏仁米產(chǎn)業(yè)鏈。

在薏仁米醋的研究方面，對(duì)薏仁米的成分和薏仁米醋做過研究，特別是對(duì)薏仁米醋的工藝做了進(jìn)一步的改進(jìn)，首次加入α-淀粉酶促進(jìn)原料的液化。本發(fā)明在薏仁碎米淀粉糊化前加入酸性蛋白酶，能有效提高薏仁淀粉的糖化效果。主要工藝步驟有蛋白酶解、糊化、液化、糖化、酒精發(fā)酵、醋酸發(fā)酵到半成品。目前已有的薏仁醋研究，均沒有考慮到薏仁碎米的利用價(jià)值，本發(fā)明旨在更好的回收利用薏仁碎米等副產(chǎn)物，為薏仁米產(chǎn)業(yè)帶來更高的附加值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種以薏仁碎米為原材料經(jīng)液態(tài)法生產(chǎn)食醋的方法。

要解決的技術(shù)問題：

1、薏仁碎米糖化效果優(yōu)化：為了提高薏仁碎米食醋的產(chǎn)率和品質(zhì)，需要對(duì)薏仁碎米的糖化進(jìn)行優(yōu)化，通過破碎度、料水比、蛋白酶添加的試驗(yàn)可優(yōu)化薏仁碎米的糖化效果。

2、醋酸發(fā)酵條件優(yōu)化：醋酸發(fā)酵是薏仁碎米食醋研究的關(guān)鍵，通過對(duì)薏仁碎米酒精發(fā)酵醪進(jìn)行醋酸發(fā)酵時(shí)發(fā)酵方式、接種量、培養(yǎng)溫度、娤液量等的單因子及多因子條件試驗(yàn)，對(duì)薏仁碎米液態(tài)醋酸發(fā)酵進(jìn)行優(yōu)化。

本發(fā)明的構(gòu)成，一種液態(tài)發(fā)酵薏仁碎米食醋的方法，其特征在于：它是由下述工序制成，（1）、薏仁碎米預(yù)處理：將薏仁碎米淘洗至水清，烘干，除雜，粉碎， 細(xì)度要求在 60 目-80 目之間， 按料水比1：4加蒸餾水；

（2）、蛋白酶處理：添加酸性蛋白酶，酶活力5萬u/g，按0.2g/kg原料添加，在40℃，pH3.0的條件下酶解3小時(shí)；

(3)、糊化及液化：將蛋白酶處理液置于沸水浴加熱糊化，在稍高于95℃條件下加入α-淀粉酶，酶活4000u/g，按2g/100g加入，調(diào)pH為6.5，液化3h；

（4）、糖化：在55℃時(shí)加入糖化酶，酶活為3700u/g，按2.5g/100g加入，調(diào)pH為4.5，糖化2.5h；

（5）、酒精發(fā)酵：稱取原料 0.1%的安琪活性干酵母，置于 5%的蔗糖溶液中， 配制成 10 g/100mL 的酵母活化液，在 30℃下活化 30min 后加入到制備好的糖化醪中，初始發(fā)酵液按容器的 70-80%進(jìn)行裝液， 用保鮮膜封口后， 30℃條件下發(fā)酵 3 天， 發(fā)現(xiàn)汽泡變少， 上層液體由混濁變澄清后終止發(fā)酵， 過濾除去發(fā)酵液中的酵母菌及雜質(zhì)，得到成熟的酒精發(fā)酵醪；

（6）、醋酸發(fā)酵：用無菌蒸餾水調(diào)節(jié)上述酒精發(fā)酵醪的酒精度為8%；靜置條件下接入12% 新鮮醋酸種子液，發(fā)酵溫度 32℃， 裝液量 25%，每隔24h取一瓶發(fā)酵液測(cè)定酸度，直到連續(xù)兩次的酸度不再增加或略有下降為止。

與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明充分利用薏仁碎米發(fā)酵成食醋，得到的薏仁碎米醋淡棕色、有光澤、酸味柔和、醇香、稍甜，具有薏仁特有香氣。本發(fā)明不僅將薏仁的食用價(jià)值發(fā)揮到調(diào)味品中，擴(kuò)大消費(fèi)者對(duì)食醋的選擇范圍，也有益于薏仁米產(chǎn)業(yè)鏈的延伸，增加企業(yè)的額外收益。

附圖說明

圖1是本發(fā)明工藝流程圖，

圖2是裝液量20%時(shí)不同發(fā)酵方式對(duì)薏仁碎米醋酸發(fā)酵總酸的影響圖，

圖3是裝液量50%時(shí)不同發(fā)酵方式對(duì)薏仁碎米醋酸發(fā)酵總酸的影響圖，

圖4是醋酸發(fā)酵溫度對(duì)薏仁碎米醋酸發(fā)酵總酸的影響圖，

圖5是接種量對(duì)薏仁碎米醋酸發(fā)酵總酸的影響圖，

圖6是裝液量對(duì)薏仁醋酸發(fā)酵總酸的影響圖，

圖7是正交設(shè)計(jì)優(yōu)化條件的驗(yàn)證試驗(yàn)圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，薏仁碎米進(jìn)行預(yù)處理、糊化前加蛋白酶、液化加α-淀粉酶、糖化、酒精發(fā)酵加活化干酵母、滅菌、醋酸發(fā)酵加醋酸菌液、陳釀、食醋半成品、調(diào)配、食醋。

、薏仁碎米基本組成成分測(cè)定

表1分析了薏仁碎米、薏仁米、大米的主要成分，從表 1 中可以看出， 薏仁碎米中粗脂肪和蛋白質(zhì)含量比薏仁米中稍低， 淀粉含量比薏仁米高， 其余成分基本一致， 而大米中的淀粉含量比薏仁碎米中高，為 75.5g/100g， 大米中蛋白質(zhì)含量約為 7g/100g， 約是薏仁碎米中蛋白質(zhì)含量的二分之一， 其次大米中脂肪和灰分分別約為 0.8 g/100g 和 0.6g/100g， 均低于薏仁碎米中的脂肪和灰分的含量； 綜上所述可知， 薏仁碎米中的營養(yǎng)成分比精制大米豐富， 但在對(duì)薏仁碎米的利用， 一般作為喂豬或者喂雞的飼料， 薏仁碎米的價(jià)值沒有得到很好的開發(fā)利用。

、單因素實(shí)驗(yàn)

（1） 破碎度對(duì)糖化效果的影響 將薏仁粉用不同目數(shù)的篩子進(jìn)行篩選，分別取未過篩、≥40 目、40-60目、60-80目、≤80目的薏仁粉各 10g， 按 1:4 的比例加入蒸餾水，經(jīng)液化糖化制成糖化醪液后，分別測(cè)定各組分的還原糖含量，每個(gè)試驗(yàn)做 3 次平行。從表2 可知，與未過篩的糖化醪相比，隨著薏仁米破碎度的增加，還原糖含量逐漸提高，破碎度為 60-80 目時(shí)還原糖含量增加最為明顯，而破碎度≤80目時(shí)還原糖含量增加相對(duì)較小，這表明一定范圍內(nèi)破碎度的提高有利于糖化作用，但隨著破碎度的進(jìn)一步提高，原料中所含淀粉轉(zhuǎn)化效率的增加效果不明顯，可能是因?yàn)?，較高的破碎度加大了酶與顆粒的接觸面積，增強(qiáng)了酶的降解能力，當(dāng)破碎度控制在 60 目-80 目范圍內(nèi)時(shí)，原料中的淀粉大部分已被降解，破碎度的繼續(xù)增加對(duì)還原糖含量的增加效果相對(duì)較弱，所以選取薏仁米破碎度為 60-80目進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)。

（2） 適宜料水比的選取 分別取 10g 60 -80目的薏仁米粉按1:3、 1:4、1:5、1:6、1:7 的比例加入蒸餾水后糖化，測(cè)定所得糖化醪的還原糖含量，每個(gè)比例進(jìn)行 3 次平行試驗(yàn)。本試驗(yàn)擬釀制液態(tài)發(fā)酵薏仁碎米醋，參考液態(tài)深層發(fā)酵釀醋工藝規(guī)程 SB/T10307-1999 中規(guī)定的酒精發(fā)酵醪質(zhì)量要求：酒精含量（ 以容量計(jì)） 6%以上，外觀糖度 0.5 ^oBx 以下，總酸（ 以醋酸計(jì)）含量 0.50 g/100 mL 左右。因?yàn)樵囼?yàn)選用的原料成分復(fù)雜，酵母及醋酸菌在其中生長(zhǎng)代謝情況不明確，接種醋酸種子液時(shí)會(huì)有一定的稀釋作用，暫定為可發(fā)酵到酒度為 8.00 %Vol 左右的。為了達(dá)到這個(gè)酒度，選取不同料水比進(jìn)行試驗(yàn)。從表 3 可知，加水量的多少可以調(diào)節(jié)糖化醪的還原糖含量，加水越多則糖化醪還原糖含量越低；參考葡萄酒工業(yè)手冊(cè)可知，要達(dá)到酒度為 8%左右，則發(fā)酵液含可發(fā)酵性糖量約為 14.4g/100g，從表3 可知，料水比為 1:3、1:4 時(shí)，所得糖化醪的還原糖含量均高于 14.4g/100g，雖然料水比 1:5 還原糖含量 14.4g/100g相差很小， 考慮到發(fā)酵過程種可發(fā)酵性糖的利用率等因素，醋酸發(fā)酵前添加醋母的稀釋，所以選取料水比 1:4 進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)。

（3）蛋白酶對(duì)糖化效果的影響 取 10g 60 -80 目的薏仁粉按 1:4 的比例加入蒸餾水，取一份不加蛋白酶，直接液化糖化制成糖化醪液； 取三份在糊化前分別加入酸性蛋白酶、中性蛋白酶和堿性蛋白酶，反應(yīng)后，經(jīng)液化糖化，制成糖化醪液；另三份先液化糖化制成糖化醪液， 再分別加入酸性蛋白酶、中性蛋白酶和堿性蛋白酶；分別測(cè)定上述糖化醪液的還原糖含量，每個(gè)試驗(yàn)做 3 次平行。從表 4 可知，在不添加蛋白酶時(shí)，糖化醪的還原糖含量為 12.00g/100g，在添加酸性、中性和堿性蛋白酶后，除在糖化完成后的糖化醪中添加堿性蛋白酶中還原糖含量下降，其余均有所增加，而從表 4中可知，在糊化前添加蛋白酶的效果明顯優(yōu)于在糖化完成后的糖化醪中添加蛋白酶的效果， 其中酸性蛋白酶的效果最佳，所以在后續(xù)試驗(yàn)中選擇在糊化前添加酸性蛋白酶。

備注 a： A： 在糊化前添加蛋白酶；b： B： 在糖化完成后的糖化醪中添加蛋白酶

上述結(jié)果也間接驗(yàn)證了薏仁米中蛋白組織的存在在一定程度上阻礙了薏仁淀粉的糖化，在糊化前加入蛋白酶，薏仁米中的蛋白組織被蛋白酶分解，使得后續(xù)的糊化和淀粉分解作用更加完全，而在糖化醪中添加蛋白酶，此時(shí)淀粉酶分解淀粉的反應(yīng)已經(jīng)基本完成，在調(diào)節(jié) pH 后加入蛋白酶，雖然蛋白質(zhì)組織可能得以分解，但 pH 的變化，使淀粉酶的活性減弱甚至失活，在加入酸性蛋白酶、中性蛋白酶和堿性蛋白酶時(shí)，pH 分別由4.5?3.0、4.5?6.0 和4.5?9.0，相對(duì)于不加蛋白酶，在酸性和中性蛋白酶的試驗(yàn)中，還原糖含量都有所增加， 而在堿性蛋白酶試驗(yàn)中，還原糖含量下降了，可能是因?yàn)樵趬A性溶液中， 還原糖將金屬離子（ 銅離子） 等還原，還原糖本身被氧化成酸類化合物。

（4） 不同發(fā)酵方式對(duì)醋酸發(fā)酵總酸的影響 將酒度為 8%左右的薏仁酒液按 20%的裝液量裝入 250mL 的錐形瓶中，按10%接種量接入滬釀 1.01 醋酸菌種子液，在 30℃的恒溫培養(yǎng)箱和 30℃的恒溫振蕩培養(yǎng)箱，每隔 24h 測(cè)定一次酸度，直到連續(xù)兩次的酸度不再增加或略有下降為止；將裝液量改為 50%按重復(fù)上述試驗(yàn)。從圖 2 可知，在裝液量為 20%的情況下，在發(fā)酵第一天，因?yàn)檎鹗幥闆r下的溶氧量大于靜置的溶氧量，所以震蕩發(fā)酵比靜置發(fā)酵產(chǎn)酸速度快，而在后續(xù)的發(fā)酵過程中，靜置發(fā)酵的總酸均高于震蕩發(fā)酵的總酸， 這可能是因?yàn)樵谘b液量為20%時(shí)，靜置發(fā)酵的溶氧量已經(jīng)能夠滿足醋酸菌的生長(zhǎng)，使發(fā)酵在較快條件下進(jìn)行；而在震蕩條件下發(fā)酵液中的乙醇揮發(fā)量大于靜置時(shí)的乙醇揮發(fā)量，醋酸菌所轉(zhuǎn)化的乙醇含量減少，所以測(cè)得的最高總酸含量低于靜置發(fā)酵所測(cè)得的最高總酸含量。而當(dāng)裝液量為 50%時(shí)，從圖3 可知，震蕩發(fā)酵和靜置發(fā)酵的最高總酸相差不大，但在發(fā)酵的前四天，震蕩發(fā)酵所測(cè)得的總酸含量均高于靜置發(fā)酵的總酸含量，從這個(gè)結(jié)果可以看出，此時(shí)靜置發(fā)酵的溶氧量不能完全滿足發(fā)酵所需，而在震蕩發(fā)酵情況下，發(fā)酵體系所需的溶氧量得到滿足，產(chǎn)酸速率也較靜置發(fā)酵的高。在震蕩條件下，裝液量為 50%的最高總酸為 5.62g/100mL 高于裝液量為 20%時(shí)的 4.1g/100mL， 可能是因?yàn)檠b液量 20%時(shí)，乙醇揮發(fā)損失過大。從圖 2、圖3 可知，在靜置條件下，20%和 50%裝液量的最高總酸相差 0.54g/100mL，相差不大，但裝液量 20%達(dá)到最高總酸的時(shí)間比裝液量 50%提前一天。 因在后續(xù)的試驗(yàn)中，裝液量多為 20%左右，所以針對(duì)本試驗(yàn)，我們選取靜置發(fā)酵作為后續(xù)的醋酸發(fā)酵方式。

（5）醋酸發(fā)酵溫度對(duì)醋酸發(fā)酵總酸的影響 將酒度為 8%左右的薏仁酒液按 20%的裝液量裝入 250mL 的錐形瓶中， 按10%接種量接入滬釀 1.01 醋酸菌種子液，分別置于 28℃、30℃、32℃、34℃、36℃條件下靜置培養(yǎng)，每隔 24h 測(cè)定一次酸度，直到連續(xù)兩次的酸度不再增加或略有下降為止。發(fā)酵結(jié)束后進(jìn)行感官評(píng)分。由圖 4 可知，當(dāng)醋酸發(fā)酵溫度為 28℃、30℃和32℃，發(fā)酵最高總酸都較高，分別為 4.42g/100mL、5.24 g/100mL 和4.88g/100mL，所以初步選擇發(fā)酵溫度為 28℃-32℃。

（6） 接種量對(duì)醋酸發(fā)酵總酸的影響 將酒度為 8%左右的薏仁酒液按 20%的裝液量裝入 250mL 的錐形瓶中，分別按 8%、10%、 12%、 14%、16%接種量接入滬釀 1.01 醋酸菌種子液后，置于 30℃條件下靜置培養(yǎng)，每隔 24h 測(cè)定一次酸度，直到連續(xù)兩次的酸度不再增加或略有下降為止。醋酸菌接種量的大小對(duì)于醋酸產(chǎn)量和發(fā)酵速度都有一定的影響。在發(fā)酵液成分相同的情況下，接種量越大，發(fā)酵液中的營養(yǎng)成分就更多的用于醋酸菌的生長(zhǎng)，使得用于生產(chǎn)醋酸的底物減少或接種比例增加導(dǎo)致酒精含量降低， 醋酸的產(chǎn)量反而較低； 接種量過小則會(huì)導(dǎo)致醋酸菌生長(zhǎng)過慢，醋酸發(fā)酵速度慢，發(fā)酵不充分，醋酸產(chǎn)量低。從圖5可知， 當(dāng)接種量為 10%、 12%和 14%時(shí)， 最高總酸含量分別為 5.33g/100mL、 5.14g/100mL 和 5.01g/100mL， 發(fā)酵速度也較快，所以初步接種量為10%～14%。

（7） 裝液量對(duì)醋酸發(fā)酵總酸的影響 將酒度為 8%左右的薏仁酒液分別按 15%、20%、25%、30%、35%的裝液量裝入 250mL 的錐形瓶中，按 10%接種量接入滬釀 1.01 醋酸菌種子液，在 30℃條件下靜置培養(yǎng)，每隔 24h 測(cè)定一次酸度，直到兩次的酸度不再增加或略有下降為止。發(fā)酵結(jié)束后進(jìn)行感官評(píng)分。醋酸菌是好氧菌，發(fā)酵時(shí)裝液量越多，發(fā)酵液的溶氧量越少，醋酸菌因得不到足夠的氧氣使的醋酸菌生長(zhǎng)緩慢，所得到的醋液感官品質(zhì)也會(huì)較差；在發(fā)酵時(shí)裝液量過少，醋酸菌生長(zhǎng)過快，產(chǎn)生的醋酸在氧氣過多的情況下，可能會(huì)被氧化成水。由圖 6 可知，裝液量在 20%、25%和 30%時(shí)，發(fā)酵產(chǎn)生的醋酸都較多，產(chǎn)生速度也較快，所以初步選擇裝液量為 20%-30%。

（8） 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)確定醋酸發(fā)酵條件 在單因素試驗(yàn)的結(jié)果基礎(chǔ)上， 采用三因素三水平的正交設(shè)計(jì)方法，考察發(fā)酵溫度、接種量和裝液量對(duì)薏仁醋酸發(fā)酵總酸含量的影響。

A 正交試驗(yàn)條件的選擇 雖然選取了發(fā)酵溫度、接種量和裝液量進(jìn)行單因素試驗(yàn)，但考慮到發(fā)酵溫度與接種量和裝液量存在某種交互作用，因而有可能在高水平下體現(xiàn)出更好的組合效果，所以選用 L₉(3³)來進(jìn)行正交設(shè)計(jì)，以總酸含量作為衡量指標(biāo)，因素及水平見表5。

B正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果分析

（1） 直觀分析

（2） 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方差分析

極差分析（ 表6） 可知， 以總酸含量作為指標(biāo)， 影響主次順序是接種量＞發(fā)酵溫度＞裝液量，而在方差分析（ 表 7） 中， 各因素均不顯著，所以根據(jù)極差分析直觀判斷，得到最佳方案為接種量 12%，發(fā)酵溫度 32℃，裝液量 25%，這種條件的薏仁醋，正交試驗(yàn)中未有，在該條件下用同一批次薏仁酒進(jìn)行醋酸發(fā)酵的驗(yàn)證試驗(yàn)，見圖 7。

（3） 驗(yàn)證試驗(yàn)

在接種量 12%，發(fā)酵溫度 32℃，裝液量 25%的條件下進(jìn)行薏仁碎米食醋的發(fā)酵，從圖 7可知，在該條件下發(fā)酵所得的薏仁碎米食醋最高總酸含量為6.46g/100mL，均高于正交試驗(yàn)中所得薏仁碎米食醋的最高總酸含量，得到的薏仁碎米醋淡棕色、有光澤、酸味柔和、醇香、稍甜，具有薏仁特有香氣。所以將該條件作為薏仁碎米食醋液態(tài)醋酸發(fā)酵的最優(yōu)條件。