液态深层发酵制醋的研究及发展方向

液态深层发酵制醋的研究及发展方向

醋酸发酵可以说起源于食醋的发酵，而食醋发酵在古代最早只是酿酒受细菌污

染的结果，即所谓"酒酸变醋"。因此醋酸发酵的历史几乎与酿酒一样悠久，可以追

溯至一万年前。能生产食醋的原料很多如葡萄、苹果、青菜等果蔬原料，大米、玉

米、高粱等天然含糖原料，食用酒精等。早先

获得醋酸的方法有天然发酵醋的蒸馏和木材的分解蒸馏，即所谓"木酸"。真正的醋

酸发酵应该是从快速制醋法开始发展起来的。它是现代淋醋工艺的前身，此法在国

外称为"德国工艺"，由德国波恩的弗林斯公司（Heinrich Frings）做了许多改进

，他们采用强制通气、控制温度、酒醪喷淋等

措施提高了传热优质效率，大大提高了发酵速率，这种工艺采用12％～15％高浓度

的乙醇，其醋酸的转化率可达98％，产酸速率可达5L／立方米.d，一个半世纪以来

，此法一直是工业生产食醋的重要方法。

深层发酵的工艺是上世纪50年代发展起来的一种新工艺，当时德国的Hromatk

a和Ebner在1994年和1951年报道了对于工业深层发酵工艺的初步研究，与淋醋工艺

相比，深层发酵的乙醇氧化速率提高了约30倍，生产可以高度自动化，经济效益

明显提高。

深层发酵又称全面发酵，这一方法最早应用于抗生素的工业生产，工业规模生

产大设备完成于西德的Frings公司的醋化器，其生产能力为该公司所设计的循环醋

化器法的6～7倍。不久，美国的Cohee和Burgoon 以及Magor设计出了连续发酵装置Cavicator。我国起步较晚，自上世纪70年代

开始研究以来，目前，在全国许多地方得到推广应用。这一工艺劳动生产效率高，

液化、糖化、酒精发酵、醋酸发酵都可在液态下进行，醋酸发酵的要点是将酒液及

扩培的醋酸菌借强大的无菌空气或自吸的气流进行充分搅拌，使气、液面积尽量加

大，进行全面酒精的氧化以生产醋酸。由于反

应迅速，生产周期大大缩短，全部工艺仅用50～70小时，同时产生大量热能，须迅

速冷却，保持菌种最适作用温度，因而能源消耗提高，所以通气条件及冷却条件是

本工艺的关键因素。

深层发酵的特点在于接入大量纯菌种的醋酸菌在较短时间稳定地生产大量食醋

，在一定条件下生产出质量一致的产品及高酸度的食醋产品。

用酒精稀释液生产酸度11 ％～12 ％酒精醋时，要将酒精稀释至5 ％～6.5％

左右，制醪后的初始酸度控制在1.5 ％～2 ％左右，采用不断流加酒精的方法，稀

释酒精中要加醋酸菌所需要的营养物质，如酵母膏、葡萄糖无机盐等。

基于食醋的机械化生产，其发展方向应以液态为主，深层发酵技术在发酵速度

及酸度方面提高很大。关于深层发酵设备技术研究已有不少，除了上述介绍外，在

日本朝井等开始了20升小型试验，并用CaCO中和新生成的醋酸，最终得到了14．2 ％酸度，板垣等进行了流加酒精试验，中山独

自设计了4．5～15kl容积的深层发酵装置，从当时发酵率80％提高到90％左右，一方面Frings公司开发了酒精连续自动化测定装置，将其与醋化器连接，使发酵管理

达到自动化，每隔3 分钟即可取出10ml发酵液进行蒸馏，从蒸气温度即可测得酒精浓度，不仅管理上达到自动化，而且可以得到

一定浓度酒精的发酵液。

除去目前常用的Frings公司所产醋化器以及美国Yeoman公司所产的醋化器（C avitator）外，还有不少改进的各种深层发酵设备。White 是用泵将发酵槽下部发

酵液提至上部，在中途经过利用文氏管的喷射器与空气混合进行醋酸发酵的设计，

这一方法可利用原有的罐是其优点，连续发酵的发酵率达99％，Richardson所设计

的Aspirator同样使用喷射器，所以是属于这一类型的。

从工艺技术开发方面，目前深层发酵一般都采用连续分批法，酸度可达10％

～12％，在酿造醋逐步取代合成醋的今天，要求食醋的高浓度已日渐强烈，于是生

产廉价的高酸度酿造醋的研究也逐步开展起来，据说试验的最高酸度已达22％以上

。

在菌种方面，驯养醋酸菌的耐酸性，酒精浓度保持在0．3％～2 ％之间或采用95％高浓度酒精直接流加。深层发酵法采用的发酵温度28．5～30℃，初期略高一些，酸度升高，温度应稍低一些。由于品温超过30℃，菌种大量死亡。因此，选育

耐高温的醋酸菌的研究成为重点课题。日本别

府、正井氏从土壤、水果以及发酵醋醪进行过耐高温菌的筛选，分离出能耐35℃的

醋酸菌，证明从表面发酵法醋醪中可以分离到耐高温菌，也可在高温条件下纯粹分

离的菌进行扩大培养成醋，这一方法可以避免因杂菌污染而降低发酵率的特点。

液态深层发酵制醋，成本低、产能大，又由于纯种发酵，研究问题易入手，经

发酵后的白醋用吸附剂或助剂过滤后，高酸度白醋贮存两年以上不形成任何沉淀，

杂菌也很少，但由于生产周期短，原料单一，又缺乏固态制醋中的各种酶系，风味

一直较差。我国是食醋的大国，传统固态发酵

制得的醋风味好，酯类含量高，有机酸等成分较多，而液态制得的食醋这些风味物

质几乎没有；因此提高液态法食醋的风味质量成为非常重要的问题，把现代技术和

传统工艺有机结合，使之既能提高原料利用率又能保持和发展传统食醋的风味。

需从几个方面着手：

1．从原料方面。原料是食醋生产的物质基础，原料中的物质除少部分能直接进入食醋内部外，大部分必须经过微生物的发酵才能形成食醋的有效成分，食醋生产原料内营养成分是否丰富，以及各成分的比例是否合适，直接影响着产品的风味质量。

2．从糖化曲方面。固态发酵制醋中，麸曲、大曲等糖化曲用量大，含有适用的各种酶系及有益的微生物菌群，本身也含有较多的芳香成分、有机酸等物质，液态发酵在制糖过程中，加入一定量的淀粉酶制剂，可以弥补因使用液态酶而营养成分不足的缺陷。

3．发酵状态方面。固态发酵法中，由于加入了大量的辅料及填充料，因此存在气、液、固三种界面，适合于各种微生物生长繁殖的环境，而液态发酵中界面较少，仅有气、液二相，微生物形成的代谢产物种类少，以致液态发酵食醋的风味较差；如在发酵基质中加入固体颗粒（如玻璃丝）以增大界面，则有助于风味的提高。

4．多菌种混合发酵。目前，采用多菌种共酵主要应用于酒精发酵，如用乳酸菌、生香酵母、己酸菌等有益菌与酒精酵母共同发酵，适量的乳酸菌与酒精酵母共酵，乳酸在0．9％以下，对酵母还有一定的促进作用。己酸菌一般在后期接入共酵2～3天，多菌共酵可提高香味成分及不挥发酸的含量。实践证明，添加3％～5％的乳酸菌共酵，可提高不挥发酸2．5～3倍。

5．熏醅串香或加烟熏香味料。在固态发酵制醋的醋醅内加入一些香辛料，将其置于熏醅缸内或罐内分别用火熏或用汽熏，可以得到较多色素及风味物质，液态法食醋的醋液浸泡熏醅，然后淋醋，可以提高食醋的色泽及香味，也可在食醋中加入烟熏香味，提高风味质量。

6．选育优良的醋酸菌提高风味。固态醋醅中，由于酶系复杂，醋酸菌长期在许多种酶系的共同作用下，本身发生变异，选育能产风味优良的醋酸菌，是近年来研究的课题。1999年某公司从固态醋中选育到一株醋酸菌，经中国微生物研究院鉴定为巴氏醋杆菌（AcetobacterPasteurianus

），并命名"龙和4号"菌株，将其应用于液态深层制醋生产中，得到的白醋有葡萄果香味，酯类物质达到170mg／100ml，不挥发酸提高到150mg／100ml。

随着食品工业科技的发展，醋酸饮料的生理保健功能已引起世人的重视。据许多资料报道，食醋有解除疲劳、消除肌肉疼痛、降低血脂、预防动脉硬化和心血管疾病的发生；有促进人体对钙质的吸收、预防缺钙、骨质疏松等，治疗骨刺、头顶脓痂或癣、脚气等作用，此外醋对于病后的体力恢复特别有效。液态法食醋由于纯菌种培养，风味比较纯正，无异味，运用发酵技术或勾兑技术易配成高品味的饮料醋。如近年来的直饮苹果可、直饮菠萝可等醋酸型饮料，以及前几年的浓缩饮用醋如苹果醋、柠檬醋、鲜橙醋等果味醋，都表明液态深层发酵制醋的应用极其广泛，

特别是近几年的饮料热潮。2002年碳酸饮料、饮用水、果汁、茶饮料、乳酸饮料之后的新型饮料---醋酸饮料的工业热潮已悄悄地掀起。

随着社会经济的发展，物质生活水平的提高，人们对醋酸饮料的功能了解的深入及口味变化，果醋饮料将逐步被人们接受，特别是其本身的保健意识的增加也会带动醋酸饮料的发展。

随着液态深层制醋工艺研究的深入发展，液态醋生产设备日益机械化、自动化，使我们古老的食醋酿造工艺进入了世界先进行列，这是未来科技进步的方向，国内一些自动化酿造设备因受某些理化指标传感器可靠性的限制，与国外先进国家相比还存在一定差距。随着微机控制技术的不

断发展，传感器制作技术、测酸测酒的微自动控制技术的应用，必将带动自动化酿造设备生产水平的提高和完善，必将使我国传统的酿造调味品行业发展到一个崭新的水平。