燕麦又称为莜麦、油麦、玉麦,主产山西、内蒙、宁夏等省区。燕麦中碳水化合物的含量为 64.8%,蛋白质 15.6%,纤维素 2.1%,灰分 2%,并含有丰富的维生素和多种矿物质。据分析,100g 燕麦中含维生素 B1590μg、维生素 B2150μg、维生素 B6160μg、尼克酸 1000μg、矿物质 1000μg、叶酸 25μg、钙 55μg、钾 335μg、铁 5μg、锰 5μg、锌 4μg,特别维生素 B1居谷类粮食之首。燕麦中 β-葡聚糖的含量 3%-6%。国内外医学界研究证实,β-葡聚糖具有改善消化功能、促进肠胃蠕动、改善便秘、清肠、调节血糖、降低胆固醇、提高免疫力等生理作用,在现代临床对于癌症、糖尿病、肝炎、心血管、高血压等疾病方面的治疗有显著的疗效。目前日本、美国、德国等国家已将 β-葡聚糖用于医药、保健品,国际卫生组织已把它正式推荐为营养型保健食品。
现代啤酒生产过程中排放的大量废弃生物质(麦糟、麦芽根、废弃啤酒酵母等) 中蛋白质的含量为28%-36%,纤维素 15%-21%,灰分 6%-9% 。然而,我国啤酒废弃生物质并没有得到较好的利用,据统计,我国啤酒业每年因霉烂、变质而排入自然界的废弃生物质高达数百万吨。
本研究在充分考虑燕麦功能性成分的同时,针对我国啤酒业存在的问题,探索了以燕麦和啤酒废弃生物质替代部分豆粕酿造保健酱油的工艺技术。
1 材料与方法
1.1 材料
沪酿 3.042 米曲霉:河南工业大学工程生物工程学院贮藏菌种;黑曲霉 AS3.4309:中国科学院微生物研究所。
啤酒糟、废弃啤酒酵母:郑州金星啤酒厂、奥克啤酒厂、河南蓝牌集团;燕麦粉、燕麦麸皮:山西金利缘生物制品有限公司;
豆粕:吉林省梨树植物油厂。
1.2 检验方法
酱油质量和酱油卫生指标:依据国家酱油标准规定的方法检测;
蛋白酶活力的测定:福林法;
糖化酶活力的测定:碘量法;
β-葡聚糖含量的测定:930荧光光度法。
1.3 酿造原料配比方案
对照组: 豆粕60%,燕麦麸皮35%,燕麦粉5% ;实验组1:啤酒糟60%,燕麦麸皮35%,燕麦粉5%;实验组2:啤酒糟50%,豆粕10%,燕麦麸皮35%,燕麦粉5% ;实验组3:啤酒糟40%,豆粕20%,燕麦麸皮35%,燕麦粉5% ;实验组4:啤酒糟30%,豆粕30%,燕麦麸皮35%,燕麦粉5% ;实验组5:啤酒糟20%,豆粕40%,燕麦麸皮35%,燕麦粉5% ;实验组6:啤酒糟10%,豆粕50%,燕麦麸皮35%,燕麦粉5% 。
1.4 酱油种曲的制备
原料配比:燕麦麸皮85%,燕麦粉15%,水70% 。
酱油种曲工艺流程:
试管种→活化→三角瓶种
↓
原料→加水拌料→蒸料→摊凉→接种→拌料→装盘→培养→ 酱油种曲(沪酿3.042米曲霉和黑曲霉AS3.4309单独制曲)
1.5 酵母鲜味液制备工艺
废弃啤酒酵母→洗涤、除臭→离心分离→酵母水悬浮→
细胞自溶→加热灭酶、絮凝→离心分离→一次浓缩→精滤→
↓ ↓
酵母残渣→干燥→蛋白饲料补料
二次浓缩→酵母鲜味液
工艺操作要点:用NaHCO3 0.5%(W/W) 对废弃啤酒酵母除臭处理35min。啤酒酵母细胞自溶温度45℃,时间48h,pH6.0,食盐浓度2.5% 。
2次浓缩:第1次浓缩至含水量75%,第2次浓缩至含水量55%-58% 。
1.6 保健酱油生产工艺流程(低盐固态发酵工艺)
1.6.1 工艺流程
豆粕 + 燕麦麸皮 + 燕麦粉
↓
啤酒废弃生物质→配料→拌料→润水→蒸料→脱压降温→
出锅冷却→接种→入池通风制曲→制醅→低盐固态发酵→
成熟酱醅→浸泡→淋油→生酱油→配兑→澄清→
↑
酵母鲜味液
加热灭菌→灌装→检验→鲜味酱油
1.6.2 操作要点
为提高酱油产率,配料前先用筛筛除部分麦糟皮壳,以降低原料纤维质含量,然后再进行配料。其它均按低盐固态发酵酱油工艺规程进行。
2 实验结果
2.1 沪酿3.042米曲霉蛋白酶活力
沪酿3.042米曲霉菌是国内酱油生产行业常用菌种,产酸性、中性和碱性3大蛋白酶系。分别对3批成曲蛋白酶活进行测定,结果见表1。
2.2 酵母鲜味液质量
2.2.1 感官质量
色泽:棕褐色;香气:浓郁的肉香;滋味:强烈鲜味。
2.2.2 理化指标(见表2)
2.3 最佳生产原料配比方案的选择
以商丘市酿造厂酱油生产过程的原料配比作对照组,即豆粕60%,麸皮35%,小麦粉5% ;以燕麦和啤酒废弃生物质等原料为实验组(共设6组);以全氮利用率、酱油产率以及发酵时间为指标,确定生产原料的最佳配比方案,其中,发酵时间以酱醅氨基酸态氮的最高值为标准,结果见表3和表4。
由表3可以看出,全氮利用率实验1组最高,实验2组次之,其它组与对照组接近;酱油产率对照组最高,实验6组、5组和4组与对照组接近,实验1组酱油产率最低。
由表4可以看出,发酵24d时,对照组酱醅氨基酸态氮含量最高,达0.90g/100mL,实验6组、5组和4组与对照组接近,实验1组发酵至14d酱醅氨基酸态氮含量达0.71g/100mL,以后基本无变化。
依据表3和表4可认为,利用燕麦和啤酒废弃生物质部分替代豆饼为酱油酿造的蛋白质原料是可行的,其中实验6组、5组、4组的原料配比均可用于酱油的酿造,在不影响酱油质量的前提下,从进一步降低酱油的生产成本考虑,选择实验4组为最佳方案。
2.4 成品酱油卫生与理化指标评定
依据国家二级酱油标准对成品酱油感官指标、卫生指标以及理化指标进行综合评定。
2.4.1 感官评定
色泽:亮棕褐色;色率(EBC):8880;香气:具有酱油特有的酱香和酯香,无其它不良气味;滋味:味醇鲜美,肉香浓郁,适宜的咸味。
2.4.2 卫生指标(见表5)
2.4.3 理化指标(见表6)
3 小结与讨论
以燕麦和啤酒废弃生物质部分替代豆粕作为酱油酿造的蛋白原料(10% ̄50%),其生产工艺是可行的,所得成品酱油的质量与豆粕酱油基本相同,感官、理 化、卫生指标均能达到国家二级酱油标准,酿造所得 的酱油中β-葡聚糖含量达129mg/100mL。但是,啤酒 废弃生物质替代豆粕总量不宜大于50% ,否则会影响 酱油产率和质量。
以啤酒生产过程产生的废弃生物质部分替代豆粕 酿造保健酱油,其发酵的前16d以水解蛋白为主,酱醅中的氨基酸态氮的积累量基本达到最高峰,即蛋白 质水解基本完成。由于在发酵料中添加了10%的黑曲 霉AS3.4309糖化曲,原料中的淀粉转化为糖,使环境 中的酵母菌和乳酸菌等微生物得以生长,从而生成一 定量酒精、有机酸和酯类等风味物质。在配兑工艺中 添加10% ̄15%的酵母鲜味液,进一步突出了酱油的肉香和鲜味感,使成品酱油的风味更显突出。
需注意的是,使用啤酒废弃生物质配料前,应进 行过筛处理,以清除多余的麦糟皮壳,提高原料蛋白 质的含量,否则会影响成品酱油的产率和质量。