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1、综述,发酵酱油蛋白质利用率的探讨,孙盛,目录,一、酱油的发展,二、酱油发酵工艺,三、蛋白质的水解,四、总结,酱油又名酱汁、清酱，从豆酱，豆豉衍生而来。酱油以蛋白质原料和淀粉原料为主，经微生物发酵酿制而成。酿制过程中有多种微生物参与，经过复杂的生化反应，形成酱油特有的香味、鲜味和色素，是居家必备的调味品。,一、酱油,国内酱油业的发展与现状,中国酱油生产历史悠久，源远流长。据可靠记载最迟在汉朝（长沙马王堆汉墓佐证）酱油生产技术已趋成熟，但直到公元1975年，我国才开始制定酱油的质量标准，从此酱油生产步入工业化的轨道。,我国的酱油发酵工艺经历了四个阶段,阶段一,传统的高盐稀态和高盐固稀天然发酵，共同
2、点为含盐量 15以上，发酵温度1030，周期半年到一年。产品的酱香、酯香浓郁，风味好。,阶段二,本世纪30年代以自然发酵逐步改为保温发酵，提高了发酵温度，缩短了发酵周期，酱香、酯香稍差，但仍保留了传统酱油的固有风味。,阶段三,50年代初的无盐发酵酱油。酱醅无盐，为了抑制变酸，发酵温度控制在 60，发酵周期为3-7天。此方法若掌握得当，出品率比较高，但由于没有或极少发酵过程。酱油无酱香、酯香，产品风味下降。,阶段四,60 年代以来，绝大多数采用低盐固态发酵法。主要特点是低盐高温发酵，生产周期不超过1 个月。70，80 年代，全国各企业、科研机构为了提高速酿酱油的产品质量，进行了大量技术改革和技术
3、创新。1983 年由原国家商业部组织制定了一系列的国家推荐性的行业标准。为提高原料利用率及改善酱油的风味，我国科技工作者近年来做了大量工作。将各种新技术应用于酱油生产，如双菌种混合制曲，超声波催化米曲霉，酱油原料处理的膨化技术，固定化细胞用于提高酱油风味，酶制剂(粗酶)用于酱油酿造，超滤技术用于酱油除菌除杂,细胞融合技术培育谷氨酰胺酶活力和淀粉酶活力都高的新菌株等。,酱油原产中国，先后传播到北朝鲜、韩国和日本等周边国家。日本在引进我国酱油的生产技术后，经过多年悉心研究，开发出了适合不同消费层次和消费需求的多种酱油新品种。日本酱油发酵工艺主要有天然发酵和温酿发酵两种。日本各大型酱油厂普遍采用的是
4、温酿发酵法，是在1956年低温发酵试验的基础上逐渐形成的。目前，日本的酱油出口对象有美国、澳大利亚、加拿大、中国，以及中国香港、台湾等地，年出口量在 13 万吨左右。1967 年日本的龟甲万公司在美国开办了首家合资酱油生产企业，近年又在中国大陆（江苏，昆山）开办了酱油生产企业。,二、酱油酿造工艺,我国的酱油发酵工艺，根据在发酵时加入盐水(或水)量的多少，划分为稀态醪发酵和固态醅发酵两大类。同时依据加入的盐水，含盐量高低又分为高盐发酵，低盐发酵，如果加入的为淡水则称之为无盐发酵等三种类型。酱油生产的高盐稀态发酵工艺，是我国传统的发酵工艺，我国少数地区仍然采用高盐稀态发酵工艺酿造酱油，其主要特点是
5、高盐、低温(自然温度)发酵，生产周期长，一般在612个月。而低盐固态发酵工艺(包括固态无盐发酵工艺)，是属于新式的、速酿发酵技术，其主要特点是低盐、高温发酵，生产周期一般不超过一个月。目前我国酱油生产应用最广泛的发酵工艺是低盐固态发酵工艺。现阶段全国酱油总产量的90是由这种速酿技术生产的。,低盐固态发酵法工艺,三、蛋白质的水解,酱油风味,酱油发酵过程中蛋白质的水解过程蛋白质原料经过蒸煮，二极结构破坏，达到蛋白质的一次变性；变性蛋白质在内肽酶(中性、碱性蛋白酶)的作用下，生成低分子的胨和多肽。使水溶性氮增加；分子肽在端肽酶(氨基肽酶、羧基肽酶)的作用下，生成游离的氨基酸。,蛋白质水解的影响因素,
6、豆粕，麸皮是酱油制曲的主要原料，两者的比例会影响酱油的风味。其中豆粕中蛋白质含量较高，麸皮中糖含量较高，为微生物代谢提供养料，良好的曲料配比使得各有益微生物充分代谢，从而丰富酱油的风味。两者的比例可能间接影响蛋白质水解。,1.曲料配比对酱油蛋白质水解的影响,2.曲霉复配制大曲复配比对酱油蛋白质水解的影响,米曲霉、黑曲霉是制曲的主要霉菌，两菌种或多菌种混合制曲可以克服单菌种制曲的缺陷，从而使酱油的蛋白质利用率有所提高。,3.蒸煮条件对酱油蛋白质水解的影响蒸煮是否适度，对酱油质量和原料利用率影响极为明显。蒸煮使原料中的蛋白质完成适度的变性，有利于被菌种发育生长所利用，并为以后酶分解提供基础。因为未
7、经变性的蛋白质虽然能溶于10%以上的食盐水中，但不容易为酶所分解。导致蛋白质转化率不高。蒸煮使原料中的淀粉吸水膨化而糊化，并产生少量糖类。这些成分是米曲霉生长繁殖适合的营养物，而且易于被酶所分解。蒸煮还能消灭附着在原料上的微生物，以提高制曲的安全性，给米曲霉正常生长发育创造有利条件。,4.曲料含水量对酱油蛋白质水解的影响在一定范围内，随生曲料中水分的增加，酱油的氨态氮生成率提高，即蛋白质水解率提高。因为水分为原料蒸煮过程中大豆蛋白的变性创造了良好的条件。水分对制曲时米曲霉及杂菌生长繁殖的影响可用水分活度来解释。溶质含量高，则水分活性低，曲料中加水量多，则水分活度升高。微生物在基质的水分活度低于
8、某一限度时就不能生长。所以，控制适当的加水量，使曲料的水分活度适当，某些杂菌就不能繁殖，制曲时杂菌的污染就容易得到控制。,5.拌曲盐水浓度对酱油蛋白质水解的影响 盐水的浓度对蛋白质的水解影响很大。盐水浓度过高，对蛋白酶的抑制增强，酶活下降，蛋白质水解不充分。发酵周期也会延长，同时也使发酵后期中必要的耐盐性乳酸菌和酵母的生长受到抑制，结果影响酱油的风味。盐水的浓度低，对酶的抑制作用减弱，蛋白质和淀粉水解率高，但对杂菌的抑制作用也减弱，结果生酸菌和腐败菌容易生长，造成发酵不能顺利进行。,6.发酵温度对酱油蛋白质水解的影响 在发酵过程中蛋白酶的最适作用温度为4045，在此温度下，蛋白酶酶活高，蛋白质
9、水解率较高。糖化酶的最适作用温度为5565，此温度下，糖化酶酶活高，可得到含量较多的糖分。为了使酱油具有良好的风味，温度可适当调节。,目前，全国各地的酱油企业技术水平良莠不齐，有些先进的企业，蛋白质利用率可以达到80左右，氨基酸出品率达到16%-17%。但也有不少企业蛋白质利用率仍停留在 60，70的水平，氨基酸出品率只有 13%-14%。因此，寻找一种切实有效的途径来提高原料蛋白质利用率和氨基酸出品率已成为酱油行业一个急需解决的问题。酱油主产于亚洲国家,消费于世界。对酿造技术的研究目前以亚洲国家为多,其中日本的酱油酿造技术处于国际领先地位,菌种技术目前被公认为最高水平,酱油发酵过程中蛋白质利
10、用率已达到92%。,参考文献,酶制剂制作酱油及其根据 石井茂孝 原料对蛋白质水解率的影响：两种原材料生大豆和脱脂大豆，生大豆蛋白质易溶于水，具有85%的溶解度，而脱脂大豆蛋白则为20%，生大豆充分加热后，其蛋白质的性质就会与脱脂大豆一样，所以生大豆和脱脂大豆在制酱油中，蛋白质的利用率基本一致。得出结论，水解率与溶解性有直接关系，使用一种对酶没有抗性而又像生大豆一样的水溶性高的蛋白质作为原料,蛋白质水解率就会很理想。,高活力酸性蛋白酶酱油菌种的选育 姚开,吕远平 国内酿造行业普遍使用的酱油菌种是沪酿3.042米曲霉它具有生长快、产孢量大、酶系丰富、不产毒素等特点。但由于在制曲过程中该菌产生的蛋白
11、酶是以中性蛋白酶和碱性蛋白酶为主,酸性蛋白酶活力较低,当发酵中后期酱醅pH值降至5.0左右时,蛋白质的水解减慢或停止,最终导致原料利用率低。通过对生产上使用的3.042米曲霉进行筛选,选育出了酸性蛋白酶活力较高的菌株,将其与原始株进行混合制曲和发酵,酱油曲中各种酶的比例更趋合理,有效提高原料利用率及其产品品质。,多菌种发酵是提高酱油、食醋质量的重要途径 林祖申 采用沪酿3.042米曲霉与黑曲霉As 3.350混合发酵酱油的氨基酸生产率和全氮利用率最高。高活力酸性蛋白酶曲霉融合子的选育及其在酱油发酵中的初步应用 徐德峰 赵谋明 以 A.oryzae HN3042 和 A.niger CICC23
12、77 为出发菌株，酶解制备原生质体，基于致死损伤互补理论和基因组重组技术选育食品级高活力酸性蛋白酶米曲霉提高原料蛋白利用率和氨基酸态氮转化率。,Aminopeptidase gene,recombinant DNA,and process for producing leucine amino peptidase Noda S A 从酱油曲霉分离出亮氨酸氨肽酶基因,在体外进行了DNA重组,并使用重组体进行生产亮氨酸氨肽酶过程的研究。通过将蛋白酶和肽酶基因转化进亲株,筛选出了蛋白酶和肽酶酶活提高的转化株。,提高蛋白质利用率：优化原料 优化原料的种类或组成，使原料更容易被利用。优化曲霉 应用多菌种共同发酵或优化菌株效能。优化工艺 改变工艺参数，控制环境，使有益菌更易代谢。,四、总结,蛋白质利用率的高低亦即全氮利用率的高低，是衡量整个企业管理水平和技术水平的尺度。提高全氮利用率是增加企业经济效益的重要途径之一，它贯穿着整个酱油酿造生产工艺。在复杂的工序中，蛋白质的水解受到各方面因素的影响，对于这些因素的提出与优化将成为研究的着重点。,谢谢,
