以小米為原料固態法生產直投式果醋發酵劑及其製備方法與流程
2023-10-11 04:49:59
本發明涉及果醋發酵劑領域，具體地指一種以小米為原料固態法生產直投式果醋發酵劑及其製備方法。
背景技術：
直投式發酵劑是指一系列高度濃縮，能夠直接投入到發酵罐中進行微生物發酵的菌種統稱。篩選得到的菌種經過高密度培養，富集濃縮，再真空冷凍乾燥後研磨得到菌種發酵劑，這樣獲得的高密度菌種產品使高濃度菌體變成固體粉末狀態。具有汙染少、活力高、菌種密度高、品種多、便於貯藏與運輸與使用方便等特點。隨著發酵劑各技術的不斷提高，早在70年代中期，國外就已經開始了高效濃縮型酸奶直投式發酵劑的研究工作。直投式酸奶發酵劑是指發酵活力強，每克含活菌數在高達1011個級別。目前酸奶發酵劑的應用也比較廣泛，市面也已經有酸奶發酵劑直售。
果醋中的營養物豐富多樣，如葡萄糖、果糖等多糖類物質。同時果醋中也含甲酸、醋酸、蘋果酸、乳酸、檸檬酸、琥珀酸等有機酸，果醋中也含有人體必須的微量元素，如鈣、鐵、磷等多種礦物質。因此果醋作為保健食品的姿態更為突出。但是國內對於果醋的研究多集中在菌種的篩選與選育、優化傳統發酵工藝及改良風味，在直投式高活性濃縮固態果蔬醋酸發酵劑方面的研究相對較少。
目前果醋的發酵生產依然以傳統液態發酵罐，大批量工廠化為主，然而傳統的液態發酵模式，對菌種的獲取和保藏相對要複雜。需要預留種子菌，活化和擴大培養以後再用於發酵。這種模式往往需要菌種生產車間，而且菌種的保藏也會消耗大量生產空間和經費。菌種活化與擴大培養容易出現菌株活力不夠，染雜菌等問題。尤其是中小生產企業，會因為生產技術不足，條件簡陋，小批量生產而導致菌種質量不高，生產成本高的問題。
目前已發表的論文中直投式果蔬醋發酵劑主要還是採用液態發酵的方法，其製作工藝大致可分為三步：菌體的增殖培養，菌體的收集濃縮，菌體的冷凍乾燥，這種工藝較為複雜，菌體濃縮過程中會產生大量的廢水，且為了防止在凍幹過程中蛋白質或細胞的損傷，需要添加保護劑來提高醋酸菌菌體的收穫率，增加了一定的生產成本。
技術實現要素：
本發明針對現有技術不足，提供了一種以小米為原料固態法生產直投式果醋發酵劑及其製備方法。該方法先用葡萄糖、牛肉膏等為原料培養醋酸菌種子，用所製備的微生物種子接種到小米培養基中，在一定的培養條件下進行固態發酵，製備得到的培養物在冷凍乾燥機的乾燥箱內冷凍乾燥，除去多餘水分，經無菌粉碎，製得直投式果醋發酵劑。
為實現上述目的，本發明提供的一種以小米為原料固態法生產直投式果醋發酵劑，所述果醋發酵劑的原料包括巴氏醋酸桿菌和固態培養基，所述巴氏醋酸桿菌接種於固體培養基上，所述固態培養基由小米和拌料水組成，小米與拌料水的質量比為1:1～1.6，其中，拌料水中還含有質量分數為1～6％的葡萄糖和質量分數為0.1～1.0％的果糖。
進一步地，所述小米與拌料水的質量比為1:1～1.4，其中，拌料水中，葡萄糖含量為1～3％、果糖含量為0.2～0.6％。
再進一步地，所述小米與拌料水的質量比為1:1.2，其中，拌料水中，葡萄糖含量為3％、果糖含量為0.4％。
再進一步地，所述果醋發酵劑中，巴氏醋酸桿菌的活數為2～5×109cfu/g。
本發明提供了一種以小米為原料固態法生產直投式果醋發酵劑的製備方法，包括以下步驟：
1)將巴氏醋酸桿菌劃線接種於斜面固體培養基上培養，得到斜面種子菌；
2)將斜面種子菌到種子培養基中，搖瓶培養得到種子液；
3)稱取葡萄糖和果糖，再將葡萄糖和果糖溶於水中，得到拌料水，然後按照質量比1:1～1.4將小米加入拌料水中，浸泡過夜，滅菌冷卻後得到固態培養基，即小米培養基；其中，拌料水中，葡萄糖的含量為1～6％、果糖的含量為0.1～1.0％；
4)將上述種子液接種於拍散的小米培養基中，平躺放置於溫度為28～32℃的恆溫培養箱中培養3～5天，得到含有固態培養基的固態培養物；
5)將固態培養物冷凍乾燥，然後在無菌環境下研磨成粉末得到醋酸發酵劑，置於4℃保存。
作為優選方案，所述步驟1)中，斜面固體培養基：1％牛肉膏，1％葡萄糖、碳酸鈣1.5％、瓊脂2.5％，pH6～9。
作為優選方案，所述步驟2)中，種子培養基：1％牛肉膏、1％葡萄糖，pH6～9。
作為優選方案，所述步驟4)中，種子液接種量為固態培養重量的5～20％。作為
作為優選方案，所述種子液接種量為固態培養重量的15～20％。
作為優選方案，所述果醋發酵劑中，巴氏醋酸桿菌的活數為2～5×109cfu/g。
本發明理論基礎
根據現有資料和經驗確定培養基和培養條件，確定接種量、葡萄糖含量、果糖含量、料水比和裝料量五個變量，然後固定其中4個參數且固定參數量為(接種量10％，葡萄糖含量2％，果糖含量0.2％，料水比1:1.2，裝料量20g/250ml。)進行單因素的變量實驗，選取變量參數如下：
表1小米培養基培養條件優化參數
註：料水比為小米與水質量比，裝料量為每250ml的燒瓶中小米的質量。
如圖1～4所示：以醋酸桿菌的活菌數作為指標，經過優化得到的最優條件是：接種量15％，葡萄糖含量3％，果糖含量0.4％，料水比1:1.2，裝料量20g/250ml。
本發明的有益效果在於：
隨著人民生活水平的提高，果醋類飲料勢必會受到越來越多人的青睞，同時果品深加工為果蔬醋酸飲料有利於解決果蔬由於貯藏困難或者成本過高而導致的浪費，因此可以預測果醋行業必將得到迅猛發展，開發果醋系列產品不僅能夠促進人類健康，而且對於優化我國的產業結構產生深遠的影響，傳統的釀醋工藝很可能被更為先進，更適合大規模工業生產的直投式發酵劑所替代。
技術優勢：
1.本發明中小米在固態培養過程中既作為營養物同時也作為微生物生長的基質，且小米中未分解的澱粉可以作為冷凍乾燥保護劑減輕或防止冷凍乾燥或復水對細胞的損害，儘可能保持原有的各種生理生化特性和生物活性，不需額外添加，簡化了操作程序，節約了成本。
2.本發明採用固態發酵的方法，因為使用固體原料，含水量較低，其所得的目的產物在單位體積的生物反應器中產率往往比液體發酵的方式高，且產品無需提取純化，直接可用於生產或直接使用，大大簡化了操作程序，還沒有大量有機廢液產生。
3.本發明的醋酸菌培養基中添加了葡萄糖和果糖作為碳源，而葡萄糖和果糖是水果中主要的糖類，因此本發明培養得到的醋酸菌更適宜生產果醋，專一性更強。
附圖說明
圖1為接種量對醋酸桿菌的生長影響圖；
圖2為葡萄糖含量對醋酸桿菌的生長影響圖；
圖3為料水比含量對醋酸桿菌的生長影響圖；
圖4為裝料量含量對醋酸桿菌的生長影響圖；
具體實施方式
為了更好地解釋本發明，以下結合具體實施例進一步闡明本發明的主要內容，但本發明的內容不僅僅局限於以下實施例。
一種以小米為原料固態法生產直投式果醋發酵劑的製備方法，包括以下步驟：
1)將巴氏醋酸桿菌劃線接種於斜面固體培養基上培養，得到斜面種子菌；其中，斜面固體培養基：1％牛肉膏，1％葡萄糖、碳酸鈣1.5％、瓊脂2.5％，pH6～9；
2)將斜面種子菌到種子培養基中，搖瓶培養得到種子液；種子培養基：1％牛肉膏、1％葡萄糖，pH6～9。
3)稱取葡萄糖和果糖，再將葡萄糖和果糖溶於水中，得到拌料水，然後按照質量比1:1～1.4將小米加入拌料水中，浸泡過夜，滅菌冷卻後得到固態培養基，即小米培養基；其中，拌料水中，葡萄糖的含量為1～6％、果糖的含量為0.1～1.0％；
4)將上述種子液接種於拍散的小米培養基中，平躺放置於溫度為28～32℃的恆溫培養箱中培養3～5天，得到含有固態培養基的固態培養物；所述步驟4)中，種子液接種量為固態培養重量的15～20％；
5)將固態培養物冷凍乾燥，然後在無菌環境下研磨成粉末得到醋酸發酵劑，置於4℃保存。
根據上述製備果醋發酵劑的方法，選定不同小米培養基的含量和不同的接種量進行具體實施例操作。下表為不同小米培養基的含量和不同的接種量數值。
表2
如上表所示，實施例3製備得到果醋發酵劑中醋酸桿菌最高。其它未詳細說明的部分均為現有技術。儘管上述實施例對本發明做出了詳盡的描述，但它僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部實施例，人們還可以根據本實施例在不經創造性前提下獲得其他實施例，這些實施例都屬於本發明保護範圍。