以小米为原料固态法生产直投式果醋发酵剂及其制备方法

摘要

本发明公开了一种以小米为原料固态法生产直投式果醋发酵剂及其制备方法。所述果醋发酵剂的原料包括巴氏醋酸杆菌和固态培养基该方法先用葡萄糖、牛肉膏等为原料培养醋酸菌种子，用所制备的微生物种子接种到小米培养基中，在一定的培养条件下进行固态发酵，制备得到的培养物在冷冻干燥机的干燥箱内冷冻干燥，除去多余水分，经无菌粉碎，制得直投式果醋发酵剂。本发明中小米在固态培养过程中既作为营养物同时也作为微生物生长的基质，且小米中未分解的淀粉可以作为冷冻干燥保护剂减轻或防止冷冻干燥或复水对细胞的损害，尽可能保持原有的各种生理生化特性和生物活性，不需额外添加，简化了操作程序，节约了成本。

说明书

技术领域

本发明涉及果醋发酵剂领域，具体地指一种以小米为原料固态法生产直投式果醋发酵剂及其制备方法。

背景技术

直投式发酵剂是指一系列高度浓缩，能够直接投入到发酵罐中进行微生物发酵的菌种统称。筛选得到的菌种经过高密度培养，富集浓缩，再真空冷冻干燥后研磨得到菌种发酵剂，这样获得的高密度菌种产品使高浓度菌体变成固体粉末状态。具有污染少、活力高、菌种密度高、品种多、便于贮藏与运输与使用方便等特点。随着发酵剂各技术的不断提高，早在70年代中期，国外就已经开始了高效浓缩型酸奶直投式发酵剂的研究工作。直投式酸奶发酵剂是指发酵活力强，每克含活菌数在高达10¹¹个级别。目前酸奶发酵剂的应用也比较广泛，市面也已经有酸奶发酵剂直售。

果醋中的营养物丰富多样，如葡萄糖、果糖等多糖类物质。同时果醋中也含甲酸、醋酸、苹果酸、乳酸、柠檬酸、琥珀酸等有机酸，果醋中也含有人体必须的微量元素，如钙、铁、磷等多种矿物质。因此果醋作为保健食品的姿态更为突出。但是国内对于果醋的研究多集中在菌种的筛选与选育、优化传统发酵工艺及改良风味，在直投式高活性浓缩固态果蔬醋酸发酵剂方面的研究相对较少。

目前果醋的发酵生产依然以传统液态发酵罐，大批量工厂化为主，然而传统的液态发酵模式，对菌种的获取和保藏相对要复杂。需要预留种子菌，活化和扩大培养以后再用于发酵。这种模式往往需要菌种生产车间，而且菌种的保藏也会消耗大量生产空间和经费。菌种活化与扩大培养容易出现菌株活力不够，染杂菌等问题。尤其是中小生产企业，会因为生产技术不足，条件简陋，小批量生产而导致菌种质量不高，生产成本高的问题。

目前已发表的论文中直投式果蔬醋发酵剂主要还是采用液态发酵的方法，其制作工艺大致可分为三步：菌体的增殖培养，菌体的收集浓缩，菌体的冷冻干燥，这种工艺较为复杂，菌体浓缩过程中会产生大量的废水，且为了防止在冻干过程中蛋白质或细胞的损伤，需要添加保护剂来提高醋酸菌菌体的收获率，增加了一定的生产成本。

发明内容

本发明针对现有技术不足，提供了一种以小米为原料固态法生产直投式果醋发酵剂及其制备方法。该方法先用葡萄糖、牛肉膏等为原料培养醋酸菌种子，用所制备的微生物种子接种到小米培养基中，在一定的培养条件下进行固态发酵，制备得到的培养物在冷冻干燥机的干燥箱内冷冻干燥，除去多余水分，经无菌粉碎，制得直投式果醋发酵剂。

为实现上述目的，本发明提供的一种以小米为原料固态法生产直投式果醋发酵剂，所述果醋发酵剂的原料包括巴氏醋酸杆菌和固态培养基，所述巴氏醋酸杆菌接种于固体培养基上，所述固态培养基由小米和拌料水组成，小米与拌料水的质量比为1:1～1.6，其中，拌料水中还含有质量分数为1～6％的葡萄糖和质量分数为0.1～1.0％的果糖。

进一步地，所述小米与拌料水的质量比为1:1～1.4，其中，拌料水中，葡萄糖含量为1～3％、果糖含量为0.2～0.6％。

再进一步地，所述小米与拌料水的质量比为1:1.2，其中，拌料水中，葡萄糖含量为3％、果糖含量为0.4％。

再进一步地，所述果醋发酵剂中，巴氏醋酸杆菌的活数为2～5×10⁹cfu/g。

本发明提供了一种以小米为原料固态法生产直投式果醋发酵剂的制备方法，包括以下步骤：

1)将巴氏醋酸杆菌划线接种于斜面固体培养基上培养，得到斜面种子菌；

2)将斜面种子菌到种子培养基中，摇瓶培养得到种子液；

3)称取葡萄糖和果糖，再将葡萄糖和果糖溶于水中，得到拌料水，然后按照质量比1:1～1.4将小米加入拌料水中，浸泡过夜，灭菌冷却后得到固态培养基，即小米培养基；其中，拌料水中，葡萄糖的含量为1～6％、果糖的含量为0.1～1.0％；

4)将上述种子液接种于拍散的小米培养基中，平躺放置于温度为28～32℃的恒温培养箱中培养3～5天，得到含有固态培养基的固态培养物；

5)将固态培养物冷冻干燥，然后在无菌环境下研磨成粉末得到醋酸发酵剂，置于4℃保存。

作为优选方案，所述步骤1)中，斜面固体培养基：1％牛肉膏，1％葡萄糖、碳酸钙1.5％、琼脂2.5％，pH6～9。

作为优选方案，所述步骤2)中，种子培养基：1％牛肉膏、1％葡萄糖，pH6～9。

作为优选方案，所述步骤4)中，种子液接种量为固态培养重量的5～20％。作为

作为优选方案，所述种子液接种量为固态培养重量的15～20％。

作为优选方案，所述果醋发酵剂中，巴氏醋酸杆菌的活数为2～5×10⁹cfu/g。

本发明理论基础

根据现有资料和经验确定培养基和培养条件，确定接种量、葡萄糖含量、果糖含量、料水比和装料量五个变量，然后固定其中4个参数且固定参数量为(接种量10％，葡萄糖含量2％，果糖含量0.2％，料水比1:1.2，装料量20g/250ml。)进行单因素的变量实验，选取变量参数如下：

表1小米培养基培养条件优化参数

注：料水比为小米与水质量比，装料量为每250ml的烧瓶中小米的质量。

如图1～4所示：以醋酸杆菌的活菌数作为指标，经过优化得到的最优条件是：接种量15％，葡萄糖含量3％，果糖含量0.4％，料水比1:1.2，装料量20g/250ml。

本发明的有益效果在于：

随着人民生活水平的提高，果醋类饮料势必会受到越来越多人的青睐，同时果品深加工为果蔬醋酸饮料有利于解决果蔬由于贮藏困难或者成本过高而导致的浪费，因此可以预测果醋行业必将得到迅猛发展，开发果醋系列产品不仅能够促进人类健康，而且对于优化我国的产业结构产生深远的影响，传统的酿醋工艺很可能被更为先进，更适合大规模工业生产的直投式发酵剂所替代。

技术优势：

1.本发明中小米在固态培养过程中既作为营养物同时也作为微生物生长的基质，且小米中未分解的淀粉可以作为冷冻干燥保护剂减轻或防止冷冻干燥或复水对细胞的损害，尽可能保持原有的各种生理生化特性和生物活性，不需额外添加，简化了操作程序，节约了成本。

2.本发明采用固态发酵的方法，因为使用固体原料，含水量较低，其所得的目的产物在单位体积的生物反应器中产率往往比液体发酵的方式高，且产品无需提取纯化，直接可用于生产或直接使用，大大简化了操作程序，还没有大量有机废液产生。

3.本发明的醋酸菌培养基中添加了葡萄糖和果糖作为碳源，而葡萄糖和果糖是水果中主要的糖类，因此本发明培养得到的醋酸菌更适宜生产果醋，专一性更强。

附图说明

图1为接种量对醋酸杆菌的生长影响图；

图2为葡萄糖含量对醋酸杆菌的生长影响图；

图3为料水比含量对醋酸杆菌的生长影响图；

图4为装料量含量对醋酸杆菌的生长影响图；

具体实施方式

为了更好地解释本发明，以下结合具体实施例进一步阐明本发明的主要内容，但本发明的内容不仅仅局限于以下实施例。

一种以小米为原料固态法生产直投式果醋发酵剂的制备方法，包括以下步骤：

1)将巴氏醋酸杆菌划线接种于斜面固体培养基上培养，得到斜面种子菌；其中，斜面固体培养基：1％牛肉膏，1％葡萄糖、碳酸钙1.5％、琼脂2.5％，pH6～9；

2)将斜面种子菌到种子培养基中，摇瓶培养得到种子液；种子培养基：1％牛肉膏、1％葡萄糖，pH6～9。

3)称取葡萄糖和果糖，再将葡萄糖和果糖溶于水中，得到拌料水，然后按照质量比1:1～1.4将小米加入拌料水中，浸泡过夜，灭菌冷却后得到固态培养基，即小米培养基；其中，拌料水中，葡萄糖的含量为1～6％、果糖的含量为0.1～1.0％；

4)将上述种子液接种于拍散的小米培养基中，平躺放置于温度为28～32℃的恒温培养箱中培养3～5天，得到含有固态培养基的固态培养物；所述步骤4)中，种子液接种量为固态培养重量的15～20％；

5)将固态培养物冷冻干燥，然后在无菌环境下研磨成粉末得到醋酸发酵剂，置于4℃保存。

根据上述制备果醋发酵剂的方法，选定不同小米培养基的含量和不同的接种量进行具体实施例操作。下表为不同小米培养基的含量和不同的接种量数值。

表2

如上表所示，实施例3制备得到果醋发酵剂中醋酸杆菌最高。其它未详细说明的部分均为现有技术。尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。