糖化增香曲的特性及应用

糖化增香曲的特性及应用 陈来胜 姚继承 （武汉佳成生物制品有限公司）目 录一、目前调味品行业的生产现状二、多菌种制曲、多酶共酵是发展趋势三、运用糖化增香曲是多菌种制曲的手段1. 糖化增香曲的开发及特点2. 糖化增香曲中酶的作用3. 产品品质综合效益与酶作用的关系四、糖化增香曲的使用1. 酱油用糖化增香曲的使用2. 酱制品用糖化增香曲的使用3. 食醋用糖化增香曲的使用五、糖化增香曲提高产品综合品质和效益的应用实例一、目前调味品行业的生产现状1.1、行业生产现状1.1.1 酱油生产现状：目前酱油生产大都为单一菌种，即米曲霉As3.042，有的厂家加入黑曲霉，复合多菌种制曲较少。米曲霉产生较强的中性蛋白酶，缺点是：1、酸性、碱性蛋白酶不足，导致毛油蛋白质利用率较低、氨基酸态氮含量偏低； 2、淀粉分解酶（糖化酶、淀粉酶）较弱，产品中还原糖含量偏低、固形物偏低，口感风味单薄； 3、生产的酱油红色、黄色指数欠佳。1.1.2 食醋生产现状： 目前液态食醋生产菌种单纯，酶系简单，仅液化酶、糖化酶制剂，酵母菌酒化和醋酸菌发酵，产出的食醋只有醋酸刺激味，风味较差。1.1.3豆瓣酱生产现状：目前豆瓣酱生产工艺较为传统，优质豆瓣酱主要是日晒夜露时间长，生产周期长，多数生产厂家使用单一菌种米曲霉，形式上有米曲曲精，也有使用自培养米曲曲种，生产出的豆瓣酱的豆瓣不够柔软，酱色欠佳，色泽不红亮，口感较差。1.1.4黄豆酱（大酱）生产现状：目前使用曲种为米曲霉As3.042，生产出的豆酱的豆瓣不够柔软，酱色欠佳，氨基氮含量不高,酯香不足，口感没有回甜味。1.1.5甜面酱生产工艺现状：目前使用曲种为米曲霉，生产周期，较长酱色欠佳，酯香不足，口感没有回甜味。总之，目前国内在发酵酱油和酱制品生产上大多采用单一菌种米曲霉制曲。单一菌种制曲工艺虽较早期依靠野生菌种的自然发酵进行酱制品生产有较大的改进，生产周期缩短了，利用率提高了，但单一菌种米曲霉As3.042只产生较强的中性蛋白酶，酸性蛋白酶和糖化酶较弱，无酯化酶，整体酶系较少，使发酵酱制品的呈味、呈色和呈香都不足。二、多菌种制曲、多酶共酵是发酵调味品的发展趋势多菌种制曲发酵，除具有米曲霉As3.042产生的中性蛋白酶外，还产生较强的酸性蛋白酶、糖化酶和酯化酶，整体酶系更丰富，不仅发挥单一菌种所具有的特性，还可以相互协同作用，使发酵酱制品的呈味、呈色和呈香都明显改善；用多菌种制曲发酵酱油和酱制品可明显改善风味，氨基态氮和还原糖都比单一菌种制曲有明显提高，酯香浓郁，色泽丰满。必须指出多菌种发酵会增加制曲过程的难度，同时各菌种之间配比相当重要，添加要适量，若菌种复合不当或比例失调则达不到预期的效果。随着社会的发展，人们需求提高，对产品品质会提出更高要求。应用多菌种发酵生产酱油和酱制品，必将成为今后的趋势。一方面厂家可提高产品的品质，缩短生产周期，提高转化率，降低成本，增加效益。另一方面，消费者能够得到更多真正纯发酵生产的酱油和酱制品。而不是靠后期人工添加香精香料、甜味剂和合成色素来调配产品。总之，多菌种制曲、多酶共酵技术在发酵调味品中的应用，不仅可以大幅度提升和改善产品品质，提高企业的综合效益，还大大满足了广大消费者对食品安全和营养健康的追求，有利于提升发酵调味品行业的整体水平。2.1酱油多菌种制曲工艺酱油是蛋白质原料，淀粉质原料经微生物发酵产生得来的产品。蛋白质原料经米曲霉产生的蛋白酶水解成氨基酸及胨、肽等营养物质。但淀粉质原料发酵变成糖，糖变成醇，糖变成有机酸，有机酸与醇结合生成酯等一系列的生物化学变化过程，还需要其他的微生物发酵和微生物产生的酶的发酵来完成。淀粉质原料的转化与蛋白质原料的转化一样重要。所需的酶经由不同的微生物产生。纵观我国应用微生物酿造酱油的历程看，逐渐认识到：单种纯种酿造酱油制曲，虽然克服了天然制曲季节性生产质量不稳定，酶活力低等不利因素，但是生产的酱油风味却不及多菌种和天然发酵。实际上酿造酱油生产离不开多菌种生产的发酵，利用复合多菌种制曲能产生多酶系，有了多酶系的发酵，才能产生丰富的代谢产物，提高蛋白质的利用率，获得口感醇厚、体态丰满、色泽鲜亮的酱油产品。2.2 酱制品的多菌种制曲工艺我国酱制品种类繁多，根据制曲时参与的微生物的主要种类，有霉菌型和细菌型两大类。常用的制曲方式分为天然制曲和人工接种制曲。霉菌型酱制品参与制曲的主要微生物是霉菌，天然制曲时间一般为5d；细菌型酱制品参与制曲的主要微生物是枯草芽孢杆菌，天然制曲时间一般为67d 采用天然制曲时间过长，受季节气温的限制不能常年生产，严重影响了企业的厂房利用、资金周转、市场供应和规模扩大，增加了厂家生产成本。 目前有采用黑曲霉和枯草芽孢杆菌人工接种开放状态下共同制曲，利用他们产生的各种酶，在适宜的条件下使原料中的成分发生一系列复杂的生物化学变化，将大豆中的蛋白质降解为易被人体吸收的多肽、氨基酸等，来缩短制曲时间。 采用多菌种制曲发酵生产的酱制品， 营养丰富，并且口感好细腻无渣，呈味独特，香气浓郁。2.3 食醋的多菌种发酵工艺目前液态食醋生产菌种单纯，酶系简单，仅液化酶、糖化酶制剂，酵母菌酒化和醋酸菌发酵，产出的食醋只有醋酸刺激味，风味较差。若在液化和糖化之后，酒花之前，添加复合菌种发酵，则可以很好的丰富口感，增加食醋的风味。 由上可见，在酱油、食醋和酱制品的酿造过程为多种微生物通过协同生长代谢作用，要将原料进行较彻底的生物分解、生物转化反应过程，使原料中多种物质的分解转化，形成产品中的300多种代谢和生化合成产物，必须要有多种不同性能的酶系参与，因此，多菌种发酵是提高产品品质的根本途径。三、运用糖化增香曲是实现多菌种制曲发酵的手段3.1 糖化增香曲的特性3.1.1 糖化增香曲的开发目的糖化增香曲是国内首创专业用于酿造酱油、酱制品及食醋的系列复合曲种。它是针对传统发酵酱制品的单一菌种制曲、酶活力不全等问题，利用现代生物的工程技术、筛选、纯化、选育提高的复合菌种，具有产生较强的糖化力、酯化力、增香、增色能力和酸性蛋白酶，可明显改善酱油、食醋及酱制品的口感、色泽、香味，并显著提高成品的全氮和氨基氮含量。3.1.2 糖化增香曲的特点：1) 糖化增香曲以烟灰红曲霉（Monascus ruber）、紫红曲霉（Monascus purpureus）、橙色红曲霉（Monascus aurantiacus）等为出发菌株，通过多菌种基因组合技术，筛选出高糖化力，高酯化力和产生酸性蛋白酶及红黄色素的复合菌种。2) 此复合菌种产生的酸性蛋白酶、糖化酶及酯化酶，能分解葡萄糖产生酒精和二氧化碳，一部分生成的酒精，一部分被氧化成有机酸，一部分与氨基酸及有机酸等化合成酯。因此使用后酯香浓郁。此复合菌种对高盐、高酸情况下也有良好的酶活。3) 糖化增香曲为纯发酵生物活菌制品，通过制曲发酵产生丰富的酶系。糖化增香曲种能抗较高的渗透压，能在pH值7.0以下，耐受温度48，最适30 35 ，盐度22B度以下使用。4) 糖化增香曲为生物发酵生产的复合型曲种，通过制曲发酵产生丰富的酶系。能弥补单一菌种制曲酶系不全的缺陷，可明显提高成曲的蛋白酶、糖化酶、酯化酶等酶系的活力。提高原料的蛋白质利用率和出品率。5) 糖化增香曲具有较强的产色能力，在发酵过程中，产生红色素和黄色素，提高产品的红色指数和黄色指数，使产品色泽鲜艳、红亮。6) 糖化增香曲种能抗较高的渗透压，能在pH值7.0以下，耐受温度48，最适温度3035, 盐度22°Bé以下使用。7) 应用工艺简单，在酱油和酱制品制曲，只需按比例将糖化增香曲与米曲霉混合均匀，再均匀加入物料制曲发酵即可。在食醋发酵过程中直接添加。8) 糖化增香曲是由发酵红曲、酯化红曲和产蛋白酶红曲等多个红曲霉组成。9) 糖化增香曲在发酵酱油和酱制品中的应用采用混合制曲技术。3.1.3应用糖化增香曲的优势 1) 产生较高的酸性蛋白酶，提高蛋白质利用率2) 糖化力强，促进还原糖的产生，改善产品的口感；3） 酯化力高，促进产多种酸、酯，起到发酵增香的作用，改善产品风味；4） 代谢产生红色、黄色素，促进发酵着色，可使生产出的发酵产品色泽红亮；5） 产生丰富的酶类，具有一定的抑菌防腐功能。3.2 糖化增香曲产生的多酶系的作用糖化增香曲是利用现代生物工程技术开发的复合菌种，可产生丰富的多种酶系，主要有酸性蛋白酶、曲霉型糖化酶、酯化酶。3.2.1 酸性蛋白酶：蛋白酶由米曲霉在制曲的过程中产生，米曲霉的蛋白酶活力较高，但米曲霉产生的蛋白酶中耐酸性的蛋白酶活相对较低。酱醅进入发酵中后阶段，由于微生物的发酵（主要是糖的酵解作用），酱醅的PH值迅速下降，一般在一个星期左右PH值就降到4.5-4.8，使酱醅处于偏酸性环境，这样一来，中性和偏碱性的蛋白酶部分失活，减少了发酵过程作用发挥主要作用的酶动力。糖化增香曲利用微生物工程的定向诱导，加上曲酶的属性不同，产生的耐酸性蛋白酶酶活比单一的米曲霉要高，在酱醅偏酸的环境下能够继续发挥酶的水解作用，这样有利于提高产品的质量和原料利用率。3.2.2 曲霉型糖化酶糖化酶是将原料中的淀粉质物质水解成糖类物质起主要作用的酶。这类酶酶活的高低直接关系到还原糖的产生量，对酱油和调味品的品质改进及风味提高起关键性的作用。糖化酶有a-淀粉酶、-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶等类。a-淀粉酶有真菌曲霉属微生物发酵产生的淀粉酶，还有细菌产生的淀粉酶；不同的是，真菌淀粉酶的最适作用温度为55左右，超过60.开始失活，其水解淀粉的产物主要是高含量的麦芽糖和一些低聚糖及少量的葡萄糖。而细菌淀粉酶最适作用温度高（中温淀粉酶7080，耐高温淀粉酶为95105），水解淀粉的主要产物是糊精。-淀粉酶为腊状芽孢杆菌菌种产生，-淀粉酶将淀粉转化为麦芽糖。葡萄糖淀粉酶主要由曲霉产生，能直接将淀粉水解为葡萄糖。生产葡萄糖产品一般是使用曲霉产生的糖化酶（除液化过程外） 3.2.3 酯化酶 在调味品行业使用酯化酶时间不太长，也没有能使用的曲霉和产品。以复合曲产生酯化酶的形式引入调味品生产应用，这是武汉佳成生物公司开创调味品发酵生产的先河。米曲霉不产生酯化酶，即使有产生也是微量。酯化酶催化醇和有机酸合成为酯（如乙酸乙酯、乳酸乙酯、高级酯等），是调味品的香气来源。酶促反应途径为缩合酯化反应。3.3 提高产品品质和综合效益与酶作用的关系酱油、酱制品、食醋产品生产是以含蛋白质和淀粉质原料为基础，微生物发酵为手段，产生香气、滋味、营养和色泽为终端产品的复杂生化过程。研究发酵调味品的生产，实际上是研究与生产相关的微生物，研究微生物产生的酶，以及酶作用的控制。酶种类的多少，酶产量的高低直接关系到产品品质和综合效益。3.3.1 蛋白酶的关系蛋白酶主要由米曲霉产生，佳成生物公司的糖化增香曲也产生。米曲霉产的中性蛋白酶酶活高，糖化增香曲产的酸性蛋白酶酶活高，优势互补，酸性蛋白酶在酱醅发酵后期变酸后还能继续发挥酶的作用。蛋白酶将原料中的蛋白质水解成氨基酸和胨、肽等，氨基酸呈鲜味，是酱油产品中鲜味的来源。胨、肽等是营养物质，不呈味，但能柔和产品的滋味，同时也是固形物的物质基础，蛋白酶活高，蛋白质的利用率也就高，氨基酸态氮转化率高，出品率提高，产品味鲜，营养也高。3.3.2 糖化酶的关系单一菌种制曲主要是米曲霉，产生的蛋白酶活是较高，但想要将基础原料中的淀粉质充分的利用起来，仅仅依靠米曲霉产生的那