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1、食醋酿造微生物、发酵机理及科技发展动态成都市调味品研究所 李幼筠二一年九月二十七日 食醋酿造微生物、发酵机理及科技发展动态概述：中国是食醋的发祥地，有延绵3000余年悠久历史。时至今日，我国食醋的博大精深和深厚魅力仍备受世界关注，成为餐桌上的一种时尚，日本和美国都不约而同地把“重醋轻盐”作为饮食生活中的重要信条，认为是人类健康的长寿之道。全世界食用醋产量约为1650万吨，其中中国占260万吨，美国47万吨，日本34万吨。人均消费量：日本每年每人食醋7.88公斤,美国6.51公斤,中国仅为2公斤,是日本的1/4,美国的1/3。作为世界上食醋的生产大国和消费大国，不能不说是一种遗憾。同时也可预见，
2、食醋在我国有广阔的发展空间。食醋是重要的酸性发酵调味品，不仅有酸味，而且有一定的鲜味、甜味和香气。作为五种基本味之一与各味协同作用，是构成多种复合味的主要调味基础料，富含营养成分。以固态发酵食醋为例，食醋含有4%10%的总酸，pH值2.83.9。除醋酸外，含有乳酸、苹果酸、琥珀酸、葡萄糖酸、柠檬酸、丙酮酸、-酮戊二酸、酒石酸、甲酸、丙酸、丁酸等成分。其中，以醋酸为主的挥发酸约占总酸含量的70%80%。以乳酸为主的不挥发酸含量较少，含量约占不挥发酸总量的72%。此外含有2%以上的蛋白质，富含18种氨基酸。其中包括人体必需8种氨基酸；含有的大量碳水化合物和少量乙醇，可作为能源的携带者，是中间体的要
3、素之一；还含有糖类、钙、磷、镁、铁、维生素B1、维生素B2、尼克酸及三羧基丁酮、二羧基丙酮、芳香酯等多种营养物质。1食醋的类型1.1按产品分类随着科学认知的逐步深入，食醋已从单纯的调味品发展成为烹调型、佐餐型、保健型和饮料型等系列产品。a烹调型醋：历史悠久，其醋酸含量为5%左右，味酸、醇厚、绵长具有调酸、解腥、去膻、助鲜的作用。b佐餐型醋：是近年来品种细化、完善的产物，其醋酸含量为 4%左右，酸味柔和，有甜口，适合拌菜、蘸吃，具有调味和解腻功能。并且具有较强的助鲜作用。c保健型醋：自20世纪90年代以来，中国、美国、日本等国家都推出了保健醋。其酸度较低，一般为3%左右，口感较好，具有一定的保健
4、作用。d饮料型醋：饮料型醋的醋酸度一般很低，大约只有l%左右，它的开发将成为我国新型的第四代饮料即醋酸饮料。第一代为柠檬酸饮料，第二代为可乐饮料，第三代为乳酸饮料。1.2按生产工艺分类我国地域广阔、物产丰富、南北气候差异较大。在长期的酿醋生产中各地区按照本土历史、地理、物产和生活习俗，创造了丰富多彩，特色纷呈的制醋工艺。我国的食醋酿造工艺常分为固态发酵法和液态发酵法两大类，前者还可细化为两种：即传统酿醋法与纯种酿造法。所以，我国目前酿造食醋主要有“传统固态酿造食醋”、“纯种固态酿造食醋”、“纯种液态酿造食醋”三大类生产工艺。虽然食醋的酿造工艺千变万化。但都可归纳为:含淀粉或含糖的物质，通过微生
5、物作用产生酒精，再经过醋酸化作用，产生醋酸的过程。而生产食醋的各种工艺，即是不同的酒精发酵、醋酸发酵过程的不同组合。2固态酿醋工艺固态酿醋工艺是我国最为重要的基础生产工艺，采用固态发酵工艺酿制的食醋色香味体俱佳，通常色泽深艳，呈琥珀色或红棕色；具有浓郁的醇香和酯香；酸味柔和、回甜醇厚；体态澄清。富含总酸、不挥发酸及可溶性无盐固形物。特别是含有多种氨基酸所具有的缓冲、调和作用；发酵微生物菌体自溶后产生的风味物质的增效作用，使产品醋酸含量虽高，却无尖锐刺激感，呈现柔和、圆润、绵长、协调的舒适感，其无可争议的高品质深受广大消费者喜爱。目前，国内知名品牌的食醋，多采用此类工艺而得。每一个品牌都有引人入
6、胜所在，其工艺特色和优质品位可谓独步一方，甚至风靡全国。以其独一无二的地域资源，独特的酿造技艺和丰厚的文化内涵铸就了众多知名品牌。著名的当数镇江香醋、山西老陈醋、四川保宁醋、福建红曲醋等。2.1传统固态酿醋工艺传统固态酿醋以谷物为原料，多菌曲，多菌复合发酵。主要特征如下:(1)主辅料搭配成分丰富固态发酵原料有很多种，大量辅料的加入使各种营养成分齐备，特别是可供选择的原辅料:大米、糯米、高粱、玉米、青棵、麦麸、谷糠，种类繁多;碳水化合物、蛋白质、粗纤维、脂肪、维生素和无机物含量丰富。这些物质既是有益微生物生长繁殖的营养成分，又是食醋产酸、呈香、生色和增稠的反应底物。同时，原辅料资源丰富，来源广泛
7、使得我国传统固态酿醋生产区域广，产品品种多。(2)各类微生物并存、多种酶系共酵发酵过程中，霉菌、酵母菌和醋酸菌并存，液化性淀粉酶、糖化型淀粉酶、酸性蛋白酶、中性蛋白酶、碱性蛋白酶、纤维素酶、果胶酶、酒化酶和醋化酶等多种酶系共酵，为糖化、酒化和醋化的顺利进行，为食醋色、香、味、体的协调生成奠定了良好的基础。(3)独特的多菌曲传统醋曲种类很多，即以曲霉为主的大曲和以根霉为主的小曲，还有药曲、红曲等。是利用自然气温变化的规律，创造适宜的养分、水分、温度和湿度等条件，使自然存在的多种微生物富集、旺盛繁殖并分泌多种酶系。以霉菌为主兼有酵母菌、细菌共栖的多菌曲，具有菌株多、酶系广、优势互补、能提供风味成分
8、和前体物质等优点。能弥补单菌所不能及的缺陷。所以多菌曲的作用是任何酶制剂、固定化菌株或单菌纯种糖化曲所不能取代的。然而我们也认识到，传统食醋酿造采用手工作坊的生产方式，直观感觉的工艺管理，简陋落后的生产设备，季节性的投料限制，需要辅料多、发酵周期长、产量小、原料利用率低以及卫生条件差和劳动强度大，势必造成传统食醋的生产力低下，产品质量难以保证等弊端。(4)科学技术铸就了“传统食醋工艺”千年长青的坚实基础以谷物类农副产品为主料，以大曲或药曲为发酵剂，利用自然界的群体微生物完成发酵过程；采用固态发酵，在添加谷糠或稻壳等辅料之后进行边糖化边发酵的“双边发酵”；发酵时间长，短则数月，长则一年，酸味浓厚
9、，醋香浓郁;陈酿或熏醅工序优化食醋品质。从微生物学的角度看：我们的先辈并不理解微生物为何物，但却在长期的实践中摸索到群体食醋微生物生长与代谢规律、掌握了酿造食醋的基本条件和过程、成功利用了当地的自然优势与物产资源，精心选择了优质水源与建厂环境，因地制宜地确定了生产季节与酿醋原料。通过制作大曲或药曲，富集了与酿醋生产有关的各种功能微生物、驯化与培育了特定的微生物群落结构体系、摸索出包括温度、湿度、酸碱度、通气量、发酵时间等在内的各种控制酿醋过程的条件、掌握了防治杂菌污染的必要措施、创建了食醋增香与下游加工的各种技术。2.2纯种固态制醋工艺纯种固态发酵制醋工艺所用的主要微生物霉菌、酵母、醋酸菌均用
10、人工培养，分别制成糖化麸曲和酒母，代替了传统的大曲、小曲、药曲。从20世纪50年代开始，我国就开始了纯种固态法生产食醋的尝试。使用纯种人工培养的曲霉和酵母成功进行了固态酒精发酵，但醋酸发酵仍采用传统工艺。此法提高了出醋量，但没有应用人工培养醋酸菌，没有解决人工翻醅的问题。上世纪60年代，上海创造了酶法液化自然通风回流的固体发酵工艺。原料经淀粉酶等酶制剂液化处理后，使用纯种培养的曲霉菌、酵母菌、醋酸菌作为发酵剂进行发酵，在发酵池底层设假底，开设通风口，将假底下醋汁泵回浇醅表层，均衡调节发酵品温、通气、供氧、保证发酵正常进行。原料采用酶法液化，出醋率比传统固态酿造提高10%以上。初步实现了管道化、
11、机械化生产，降低了劳动强度。此外，目前国内盛行以AS3.324黑曲霉为糖化剂生产食醋也是重要的纯种固态制醋工艺。采用纯菌种培养、简化了工艺、缩短了发酵周期、提高了原料利用率和出品率、打破了季节限制。但产品风味不及传统食醋酿制工艺。3液态发酵酿醋工艺我国科技人员在生产实践中不断改进并吸取国外先进液态酿醋技术和应用现代生物技术，在传统的液面静置发酵法基础上，采用酶法固液两步发酵法制醋、自吸式液态深层发酵法制醋等液态酿醋工艺。液态发酵酿醋工艺主要以纯种微生物进行发酵，产品澄清透明、酸味清爽、沉淀少、产品质量稳定、原料利用率高、占地面积少、生产工艺先进、劳动强度低、生产周期短、可实现连续化、机械化生产
12、。但存在香气差、色泽浅、酸刺激性强及糖份、氨基酸态氮等主要理化指标不如固态发酵食醋等缺陷。其代表性工艺有氧化塔速酿醋工艺和自吸式液态深层发酵制醋工艺。3.1氧化塔速酿醋工艺该工艺以白酒为原料，适当加入营养液，在氧化塔中醋化。塔底设一假底，假底上放置已附生大量醋酸菌的填充料(如玉米芯、芦苇梗等)。用水泵回浇的方法将假底醋汁抽至塔顶，循环喷洒，利用填充料上附生的醋酸菌将酒精氧化为醋酸。(1)氧化塔速酿醋工艺的技术特点不用拌料工序，可节约大量的麸皮和谷糠，醋酸发酵结束后不用出渣，提高了劳动生产率，降低了劳动强度;发酵周期极短，数十小时即可出醋，设备简单，占地面积少，投资少;但其成品风味单纯、刺激性强
13、，除酸味外无其他风味可言。3.2自吸式液态深层发酵工艺自吸式发酵罐液态制醋是当今世界上流行的制醋方法，盛行于德国、美国、日本等国家。我国的纯种液态制醋始于20世纪70年代中期，上海市酿造科学研究所与上海醋厂协作，进行了自吸式发酵罐液体制醋的研究。并且逐步在国内推广应用。(1) 自吸式液态深层发酵制醋工艺的技术特点设备新颖、工艺合理、机械化程度高、发酵周期短、劳动生产率高、厂房占地面积少、原料利用率高，可以不用麸皮、谷糠等辅料。在菌种选育上，中科院微生物研究所分离筛选成功耐高温、产酸速度快、酒精转化率高的“巴斯德杆菌”。同时进行了固定化细胞制醋工艺的开发和应用研究，产酸速率较普通深层发酵又有了提
14、高。4三种食醋工艺的应用前景综上所述，目前三大工艺共存，今后相当长的时期仍将并肩发展，不会出现取而代之的格局。三种工艺在原辅料、酿醋微生物及发酵条件等方面存在着相当大的差别，由于食醋并非醋酸，其风味成分占有更为重要的地位。而香气和风味有的直接来自原辅料，有的来自微生物的代谢活动。因而很难使三种工艺的产品风味完全吻合达到同质水平。三种工艺各有立足之本：由于传统酿醋工艺采用特定原辅料、复合群体微生物和独特生产工艺，产品风味好，使之形成了产品质量的优势。但生产周期长、原料利用率低。纯种液态制醋工艺，虽然食醋风味较差，但具有原料利用率高，出品率高、产品质量稳定，生产技术与设备先进，易于实现连续化、机械
15、化生产，易于实现生产管理自动化和生产规模大型化，是提高我国食醋总量的主要依靠工艺。其技术难点是如何在保持高产稳产的同时，改善食醋的风味，提高食醋的质量。而在传统酿醋工艺基础上发展起来的纯种固态制醋工艺，其产品风味和技术水平介于传统酿醋工艺与纯种液态制醋工艺之间，也有着自身的市场份额和发展优势。5食醋发酵的理论基础食醋的优良品质，主要是由原料中的淀粉经微生物分泌酶系引起的生化作用，将淀粉水解为葡萄糖，进而产生酒精，再氧化为醋酸；以及原料中蛋白质等成分转变为其他复杂的有机物。制醋大致可分三个发酵过程：淀粉水解成糖、糖发酵成酒精、酒精氧化成醋酸。因此，酿造过程中，需控制有利微生物的生长与发酵条件。5
16、.1食醋酿造微生物 与酿造食醋有关的微生物有曲霉、酵母菌和醋酸菌。曲霉能使淀粉水解成糖，使蛋白质水解成氨基酸。酵母菌能使糖发酵成酒精。醋酸菌能使酒精氧化成醋酸。食醋发酵就是这些微生物参与并协同作用的结果。 5.1.1曲霉 我国老法制醋所用的麦曲、药曲和酒曲中，存在着大量霉菌。其中有用的是：根霉中的米根霉群和华根霉；毛霉中的鲁氏毛霉；曲霉中的黄曲霉群和黑曲霉群。其分泌的酶具有淀粉水解及蛋白质水解等作用。这些霉菌在老法制曲时是从空气中、原料或工用具上自然落入而繁殖的，但由于菌种来源不纯，培养后各种微生物长势不一，结果成曲呈色五花八门，使食醋的质量不一，因此现在大多数工厂选用淀粉水解力强而适于酿醋的
17、曲霉，其中主要是黑曲霉群中的甘薯曲霉。 1)黑曲霉群 黑曲霉群散布甚广。它们的分生孢子穗为炭黑、褐黑或紫褐色，因而菌丛呈黑色。其发育过程是菌丛由白色变嫩黄，然后由嫩黄变黑色。生长最适温度为37。所分泌的酶有糖化型淀粉酶、麦芽糖酶、酸性蛋白酶、鞣酶、转化酶、果胶酶、纤维素酶、酯酶、菊糖酶、氧化酶等，其生成量大、应用面广，食醋的糖化多用此类菌。黑曲霉群中在工业上使用较多的菌种有：甘薯曲霉、泡盛曲霉、宇佐美曲霉、黑曲霉。 2)黄曲霉群黄曲霉群分为两大组，即黄曲霉及米曲霉。它们的主要区别在于前者小梗多为双层；后者小梗多为一层，双层者甚少。分生孢子穗大多为黄绿色，其发育过程是菌丛由白色变黄色以至呈黄绿色
18、。衰老的菌落，则为黄褐色。生长最适温度为37。所分泌的酶主要有蛋白酶、淀粉酶，此外有转化酶、纤维素酶、菊糖酶、酯酶、氧化酶等。发酵过程还会生成曲酸、草酸、柠檬酸、葡萄糖酸和a-酮基戊二酸等有机酸。我国食醋工业目前常用的糖化菌是曲霉菌。我国传统的大曲和小曲中，除曲霉以外，根霉、红曲霉、毛霉、拟内孢霉也广泛存在。食醋生产对菌种要求的三个基本特点是糖化力高，适应性强，繁殖速度快。除此以外，还要求菌种的糖化酶具有良好的热稳定性、耐酸性、耐酒精等特点。（1）米曲霉(Asporyzae)常用的菌株为沪酿3.042、沪酿3.040、AS 3.683。米曲霉多呈黄绿色，但培养在酸度较大或碳源丰富的培养基上呈绿
19、色，培养在酸度小或氮源多的培养基上呈黄色。老化后逐渐为褐色，生长最适温度37，pH5.56.0。它的液化力与蛋白质分解力较强。到目前已发现该菌有50余种酶。由于多年培养和生产选种，以及利用各种物理化学方法人工诱变，所以其变种很多。该菌细胞为多核，容易由于菌丝的吻合作用而发生变异，除作糖化剂外，广泛应用于醋、酱、酱油及酒，并能生成曲酸、柠檬酸、延胡索酸。（2）黄曲霉(Aspflavus)常用的菌株有AS 3.800。外观形态与米曲霉相似。是东方糖化曲应用最广泛的一种，梗如孢子，粗糙，能生成曲酸。曲酸在水溶液中，能使氯化高铁生成极强烈的特有红色，生长温度同米曲霉。黄曲霉菌不一定呈黄色，还经常是绿色
20、的。菌落迅速蔓延，最初带黄色，然后为黄绿色，最后变成褐色。（3）甘薯曲霉(Asp.batatae)属于黑曲霉群，来自日本甘薯酒曲的一种糖化菌，科学院编号为AS.3.324。因适用于甘薯原料而得名。AS 3.324自从在全国酿醋、酿酒工业推广以来，对提高醋及酒的淀粉利用率有明显的效果。初生菌丝为白色，自立分子孢子梗呈厚绒状，顶囊球形，大小为30、50小梗两层，初生小梗24408，次生小梗为103.2，分生孢子球形，老熟后有细刺，菌丝膨大部分类似孢子状态，大小为45，表面光滑，初呈鲜艳嫩黄色，老熟呈黑色或黑褐色，生长温度37，由于糖化力相当强，亦能生成有机酸，并含有强活力的单宁酶。是食醋工业广泛应
21、用的糖化菌。（4）宇佐美曲霉（Asp.usamii）又称邬氏曲霉(Asp.usamii)。属于黑曲霉群，是日本在数千种黑曲中选育出来的糖化力极强的菌种，富于糖化型淀粉酶，液化力较弱，中科编号为AS.3.758，其特点是糖化力强，并能糖化生谷物原料，是目前制醋工业上广泛采用的菌种。菌丝黑色至黑褐色，小梗双层，孢子平滑或粗糙，孢子头老熟呈黑褐色，能同化硝酸盐，其生酸能力很强。主要分泌糖化型淀粉酶，耐酸性很高。对制曲原料适应性也强，有强活力的单宁酶，因此适用于高梁制醋。AS.3.758的变异株轻研号、东酒1号、D1菌株均是优良的糖化用菌种。（5）东酒一号(Asp.usamii)的诱变菌株东酒1号菌株
22、菌落初为白色，细致而短，菌丛疏松，颜色淡褐，顶囊较大，在680Be的米曲汁琼脂培养基上培养3天，颜色呈淡黄，并有皱褶。若孢子颜色深或变黑，即表示菌种退化。东酒一号培养生长时要求较高的湿度，较低的温度。制曲时前期生长缓慢，升温慢，但中后期则较好，曲结块较疏松，糖化力、液化力较强，上海地区常用于制酒醋。（6）河内曲霉(Asp.kawachii)一般称为白曲霉。实际上是乌沙米曲霉的变种，其性能和乌沙米曲霉大体相似，唯生长条件较粗放，酶系也较乌沙米曲霉纯，用于酿醋，风味较好，但用于白酒生产时会使甲醇含量偏高。培养在麦芽汁琼脂培养基上，菌丛为肉桂色，菌丝无色，有的细胞壁很厚，小梗不分支。孢子呈球形，成熟
23、时成刺面，颜色较深，发育适温3235，曲种容易结孢子，糖化力强，并具生酸及液化能力。是甘薯酿醋、酿酒的常用糖化菌种。（7）黑曲霉(Asp.niger)又称UV-11，中国科学院微生物研究所以Asp.niger为出发菌株，经过紫外线、Co60、亚硝基胍等物理化学诱变复合处理，使其DNA发生变异而得到优良菌种。常用菌株AS 3.4309。 该菌糖化酶系纯，糖化力可达4000单位（mg葡萄糖/克曲/小时）以上，是接近国际水平的糖化菌，比目前其它常用菌种糖化力高45倍。因之在白酒工业上应用较多，其用曲量可降低50%，出酒率可提高1%。在食醋工业上推广使用3.4309黑曲霉，对增产节约有着积极作用。但产
24、品风味稍有逊色。黑曲霉呈黑褐色，顶囊呈大球形，小梗分支，孢子球形，有的菌种为滑面。多数是表面有刺，发育适温3738，最适p4.55.0。该菌糖化酶活力较强，培养最适温度为32。该菌生长缓慢，菌丝纤细，分生孢子柄短，在制曲时，前期菌丝生长缓慢，结块疏松，当出现分生孢子时迅速蔓延。（8）泡盛曲霉(Asp.awamori)菌丝呈白色，孢子生成时由污灰褐色到巧克力的颜色，孢子柄直立，无色，无隔膜，培养时间长时，孢子柄下部有褐色。顶囊为球形，平滑，小梗分支，能生成曲酸及柠檬酸。糖化、液化能力强，亦是酿酒醋的优良糖化菌株。（9）AS.3.350黑曲霉与应用于食醋糖化剂的黑曲霉不同，其分生孢子壁具有明显的小
25、突起，呈黑褐色。具有较强酸性蛋白水解酶，其果胶水解酶、半纤维素酶、纤维素酶均很强，将其制成固体曲应用于酱油，提高了氨基酸生成率及谷氨酸生成率，提高了酱油风味，是普遍应用于酱油工业的优良菌株。（10）红曲霉 (Monascus serorubes)常用菌株AS3.978。红曲霉菌菌落初期白色，老熟后变为淡粉色、紫红色或灰黑色等，通常能形成红色色素。菌丝具有横隔，多核，分支甚多，分生孢子着生在菌丝及其分支的顶端，单生或成链，闭囊壳球形，有柄，子囊球形，含8个子囊孢子，熟后子囊壁解体，孢子留在薄壁的闭囊壳内，生长温度2642，最适温度3235，最适pH值为3.55.0，能耐pH2.5的酸性环境，耐1
26、0乙醇，能利用多种糖类和酸类为碳源，能同化无机氮，红曲能产生淀粉酶、麦芽糖酶、蛋白酶、柠檬酸、琥珀酸、乙醇等。红曲用途很广，用于酿醋、酿酒、豆腐乳的着色剂.并可作食品色素和调味剂。红曲霉不产生转移葡萄糖苷酶，糖化液中不生成寡糖，我国一些地区采用红曲酿醋。 5.1.2酵母菌酵母菌是食醋酿造中酒精发酵阶段的主要菌。食醋酿造主要是利用酵母菌所分泌的酒化酶，将糖类转化为酒精和二氧化碳。酵母菌在440的温度范围内能生长和发酵，其生长最适温度为2830，发酵最适温度为3033，酵母菌对低温抵抗力强，对高温耐受力差，在50液体中很快就死亡。酵母菌生长繁殖最适宜pH为4.55.5，但在pH3.54.0的条件下
27、也能生长，它适合在微酸性环境中繁殖和发酵。 酵母菌在有氧环境下进行呼吸，将糖彻底分解成二氧化碳和水，繁殖大量菌体。因此酒母扩大时要供给充足的氧气，以获取酵母菌体。酵母菌所需的碳氮营养物质，碳源主要是葡萄糖和麦芽糖，氮源有氨基酸、蛋白胨等。培养基中营养物质缺乏或碳氮配比不适合，酵母菌繁殖和发酵就不能正常进行；反之，培养基内含有充分的氨基酸和磷酸盐，则酵母菌产生的酶系丰富，发酵力强。不同的酵母菌对糖浓度的耐受力不一样，一般能在含10%25%的糖液范围内生长；若浓度过高，培养基的渗透压太大，酵母菌则不能繁殖。酵母菌的酶系很复杂，比较重要的有：(1)转化酶(蔗糖酶)：把蔗糖转化为葡萄糖和果糖。(2)麦
28、芽糖酶：将麦芽糖分解为两个葡萄糖。(3)酒化酶：是酒精发酵酶和辅酶的总称，主要包括己糖磷酸化酶，氧化还原酶，烯醇化酶，脱羧酶等。这些酶在酵母菌体内称为胞内酶，由于这些酶的催化作用，使酵母菌完成了产生酒精的一系列复杂的生化反应。酵母细胞本身含有丰富的蛋白质和维生素等营养物质，当酒精发酵完成后，酵母菌体留在醋醅中就可以作为醋酸菌的营养料，也有利于食醋酿造。我国食醋工业目前常用的酵母菌如下：目前我国食醋上常用的酵母菌基本上与酒精、白酒、黄酒生产所用酵母菌相同，从分类系统来讲，淀粉质原料酒精发酵常用的菌种为真酵母属中的啤酒酵母(Saccharornyces cerevisiae)及其变种，如拉斯2号(
29、Rasse X)、拉斯12号(Rasse X)、K字以及从我国酒精生产中筛选的南阳五号(1300)、南阳混合(1308)，还有从黄酒生产中筛选出的工农501等酵母菌株。此外，还有应用产酯酵母在食醋酿造中混合应用，如产生浓香蕉味的AS 2.300、AS 2.338，轻工部食品发酵所保藏的1295、1312，还有产生熟枣酸味的1274，以及汉逊酵母等，生成酒精的主要酵母是啤酒酵母。(1)拉斯2号(Rasse)酵母 又名德国二号酵母(柏林酿造研究所菌株)，为林特奈(Lindner)于1889年，从发酵醪中分离出来的一株酵母菌。细胞呈长卵形，麦汁培养，大小为5.6m(5.67)m，很少有5.6m8m，
30、子囊孢子2.9m，但较难形成。能发酵葡萄糖、蔗糖、麦芽糖，不发酵乳糖。营养丰富时，细胞贮藏有较多的肝糖，营养缺乏时则有明显的空胞存在，该菌在玉米醪中发酵特别旺盛，适用于淀粉质原料发酵生产酒醋类。该菌的缺点是发酵中易产生泡沫。(2)拉斯12号(Rasse X.)酵母 又名德国12酵母，由马旦土(Maethes)于1902年从德国压榨酵母中分离出来。细胞圆形，近卵圆形。细胞大小普通为7m6.8m，细胞间连接较多，中央部的数个至十数个细胞常较顶端的细胞为大，富有肝糖。在培养条件良好时，多无明显空泡，形成子囊孢子时，每个子囊内有14个子囊孢子，且较拉斯2号酵母易于形成。于麦芽汁明胶上培养时，菌落呈灰白
31、色，中心部凹，边缘呈锯齿状。液体培养时，皮膜形成较快，28培养6天，生成有光泽的白色湿润皮膜，发酵液易变混浊。能发酵葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖、半乳糖和13棉子糖，不发酵乳糖。常用于酒精、白酒、食醋生产。(3)K字酵母 它是从日本引进来的菌种，细胞卵圆形，细胞较小，生长迅速，适用于高梁、大米、薯干原料生产酒精、食醋。(4)南阳五号酵母(1300) 固体培养时，菌落白色，表面光滑，质地湿润，边缘整齐，培养一周，色稍暗。细胞形态呈椭圆形，少数腊肠形5.94m(5.947.26)m7.26m。能发酵麦芽糖、蔗糖、l3棉子糖，不发酵乳糖、菊糖、蜜二糖，耐酒精13以下。(5)南阳混合酵母(1308) 固
32、体培养时，菌落白色，表面光滑，质地湿润，边缘整齐；培养一周后，色稍暗，细胞呈圆形(6.6um6.6um)，少数卵圆形。液体中2527培养3天，稍混，有白色沉淀，细胞多数呈圆形，少数卵圆形6.6m(7.594.29m)6.6m。能发酵葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、13棉子糖，不发酵乳糖、菊糖、蜜二糖。(6)产酯酵母 又称生香酵母，这类酵母能增加酒醋的香味成分，中科2300在麦芽汁琼脂平板上生长，菌落干燥，有皱纹、灰白色，边缘不整齐，子囊孢子礼帽形，每囊14个孢子，多数为2个。在麦芽汁液体培养基里，25培养3天，菌体呈圆形、椭圆形、腊肠形。芽孢(3.56.5)m(630)m。在液体表面形成厚膜，中间形成岛
33、状，产生似浓香蕉味，稍带淘米水的气味。5.1.3醋酸菌醋酸菌是食醋酿造中醋酸发酵阶段的主要菌，它具有氧化酒精生成醋酸的能力。醋酸菌繁殖时必须要有氧气，所以喜欢在液面上繁殖，并形成菌膜。菌膜的性状，随菌的种类而异：有的厚而韧，有的带粘性，有的很干松，有的容易下沉，有的起皱纹，有的薄如纸，有的能使液体混浊。凡有实用价值的醋酸菌几乎都会形成菌膜，但产生葡萄糖酸的醋酸菌不形成菌膜。在液体深层培养中，氧气对醋酸菌的新陈代谢起着很重要的作用。实验证明，在含酒精和醋酸的发酵液中，醋酸菌对于氧的含量特别敏感，液体深层发酵时，当酒精和醋酸含量在高浓度时，即使短时间中断通气，也会引起醋酸菌的死亡。醋酸菌需要的营养
34、有碳源、氮源及矿物质。碳源中最优良的是葡萄糖、果糖与分解乳糖之类的六碳糖；其次是蔗糖与麦芽糖之类的二糖类；最次则为糊精与淀粉之类的多糖类。酒精是极为适宜的碳源。醋酸菌还氧化酒精而获得能量，有些醋酸菌能利用甘油、甘露醇等多元醇类作为碳源。某些醋酸菌还能利用醋酸为碳源，氮源方面属于蛋白质分解物的氨基酸、多缩氨基酸类、尿素等都适宜；无机氮铵盐中，如硫酸铵可供以低度酒精液为原料生产速酿醋的醋酸菌利用。至于矿物质营养，其必需的成分有磷、钾、镁三种元素。由于酿制食醋的原料都是粮食，即使代用原料也含有多量淀粉或糖分以及蛋白质等，而且都经过酒精发酵生成了酒精，所以碳源、氮源及矿物质已十分丰富，足够供给醋酸菌的
35、营养。在生产过程中，如果遇到能利用醋酸为碳源的醋酸菌，则对生产极为不利，因为醋酸生成后，将又被其进一步氧化成二氧化碳和水，必然导致产率降低，这种现象在生产过程中应特别注意，需尽量阻止其发生。 醋酸菌繁殖的适宜温度为30左右。凡产生醋酸多的，其繁殖适温均较高；产生葡萄糖酸多的则低些。至于醋酸发酵的适宜温度，都比繁殖的适宜温度低23。醋酸菌繁殖时最适pH为3.56.5。 醋酸菌没有芽孢，对热的抵抗力很弱，在6010min左右即死亡，但食醋成品因为要杀灭所有微生物，所以一般加热灭菌采用煮沸的办法。对酸的抵抗力因菌种不同而相差悬殊，一般在含醋酸1.5%2.5%时，醋酸菌的繁殖即完全停止，但也有些菌种在
36、含醋酸6%7%浓度中尚能繁殖。醋酸菌耐酒精的浓度，也因菌种不同而异，一般耐酒精浓度为5%12%，若超过其限度即停止发酵。对酒精的氧化力，即醋酸的生产量也因不同菌株而有很大的差别。醋酸菌对食盐只能耐1%1.5%的浓度，为此生产实践中醋酸发酵完毕添加食盐，不但调节食醋滋味，而且是防止醋酸过度氧化的有效措施。醋酸菌不仅能氧化酒精，对其他醇类、糖类也有氧化作用，如把丙醇氧化为丙酰酸、把丁醇氧化为丁酸，把葡萄糖氧化为葡萄糖酸，并进一步再由葡萄糖酸氧化为葡萄糖酮酸，把L阿拉伯糖氧化为阿拉伯糖酸，以及把d-木糖氧化为木糖酸等等。酿醋原料中含有糖分，当然会产生葡萄糖酸：又有某些醋酸菌能从糖产生琥珀酸与乳酸等，
37、这些酸与食醋的风味都有一定的关系。 在醋酸发酵的同时.也能产生酯，酯的生成与食醋的香气有很大关系。芳香酯产得多的菌种，在食醋酿造上是十分有价值的。氧化甘油、甘露醇等多元醇的醋酸菌能从甘油产生二酮，从甘露醇产生果糖。食醋中含有这些成分，其醋味会更浓厚。某些醋酸菌还具有分解氨基酸的能力，例如能使麸酸生成琥珀酸。由上可知，食醋酿造时，选择优良性能的菌种十分重要。国内固态发酵法制醋，使用纯粹培养的醋酸菌并不普及，大部分依靠空气中或原料上落入的菌体，或者将制成的醋醅循环接种使用，这样有时会产生劣变现象，使大批原料受损。如果落入的醋酸菌性能差，在发酵过程中所起的作用又不理想，则不但影响产量而且要影响质量，
38、因此，只有以优良的菌种经纯粹扩大培养后用于醋酸发酵，并且控制醋酸菌发育与发酵条件，以及在制醋过程中所引起的一系列的生化作用，才能使食醋酿造达到稳产和高产。我国食醋工业目前常用的醋酸菌如下： (1)恶臭醋酸杆菌(Acetobacter rancens) 这是我国酿醋生产常使用的菌种。在固体培养基上菌落隆起，平滑，呈灰白色。在液体培养基上表面生长，在液面形成皱褶的皮膜，菌膜沿容器上升，呈淡清色极薄平滑菌膜，发酵液不混浊。该菌细胞杆状，常呈链锁状，大小0.30.4ml2m。周生鞭毛，不运动，不形成芽孢。幼龄菌革兰氏阴性，老菌株则可变。长期培养，高温培养，含食盐过多或营养不足等条件下，细胞常出现畸形，
39、退化型细胞呈伸长形、线形或棒形，有的甚至管状膨大。一般能产酸68，有的菌株能产2葡萄糖酸，能把醋酸进一步氧化为二氧化碳和水。是用于食醋酿造的优良菌种。 (2)胶膜醋酸杆菌(Acetobacter xylinum) 它是一种特殊的醋酸菌。在酒类的醪液中繁殖，可引起酒酸败、变粘。其生酸能力弱，能再分解醋酸，是酿醋的有害菌。它在液面上形成一层皮革状的，类似纤维素的厚膜。日本分离出的本菌为0.8m1.41.6m、革兰氏阴性、绝对好气性杆菌，形成孢子，鞭毛着生，无运动性，在pH3.5也能很好地增殖，与巴氏醋酸菌很相似，但本菌能从纤维素形成原膜，其辅酶为Q10。 (3)醋化醋杆菌(Acetobacter
40、aceti) 细胞椭圆到杆状，直或稍弯曲，0.60.8m1.03.0m，单生、成对或成链。退化型细胞呈球状，伸长的、膨胀的、分枝或丝状体。周生鞭毛运动或不运动。不形成芽孢。幼龄细胞革兰氏阳性，老菌株革兰氏染色可变。异养性。使黄酒等低度酒酸败。是食醋酿造的优良菌种。(4)奥尔兰醋酸杆菌(Acetobacter orleanense) 是法国葡萄酒制醋的主要菌种，因奥尔兰地区而命名。此菌的形态变化很大，从近似球状到明显的杆状，在杆状中既有直杆又有弯杆出现。正常大小为0.30.4m1.62.4m，但膨大细胞特别长，有畸形细胞出现。细胞不运动，不产生粘质，用碘液可染成蓝色，生长适温30。它能产生少量的
41、酯，产醋酸能力并不强，但耐酸性强，能从葡萄糖产5.26%葡萄糖酸，是值得注意的菌株。(5)许氏醋酸杆菌(Acetobacter schutzenbachii) 是国外有名的速酿醋菌种，也是目前制醋工业较重要的菌种之一。此菌的细胞为长椭圆形，有时呈镰刀形，弯杆状，在1 0天的培养中，大小为0.30.4m1.62.4m，单独成对或成短链。液体培养中出现弯杆形，在固体培养基中出现直的近卵形。畸形和自发运动的细胞不存在。在液体中最适生成温度为2527.5，在37即不再产酸。固体培养的适温为2830，最高生长温度为37。此菌产酸能力强，可高达11.5。对醋酸没有进一步的氧化作用。(6)攀膜醋酸杆菌(Ac
42、etobacter ascendans) 攀膜醋酸杆菌的细胞大小为1.21.6m1.82.0m，不运动，不产生粘质，但能被碘液染成蓝色，单独，成对或成链状存在，异常肥大的细胞经常发生，但没有任何膨大。适温31，最高44，最低10，在麦芽汁琼脂上的菌落透明而差不多呈球状。是酿造葡萄酒、葡萄醋的有害菌。在醋醅中常能分离出，在液面形成易破碎的菌膜，沿容器壁上升得很高，液很浑浊，不适于酿醋使用。(7)纹膜醋酸杆菌(Aaceti)是日本酿造食醋用的重要菌株，液面形成乳白色的皱折状菌膜，菌膜颇有粘性，摇动很易破碎，使液混浊。正常的细胞呈杆状，畸形的有膨大、连锁及丝状，有耐较高浓度，酒精的能力，有进一步将醋
43、酸氧化成CO2及水的性能。 (8)巴氏醋酸菌(APasteurianus) 本菌为日本食醋工业应用最广泛的醋酸菌，无论从表面发酵的米醋或从日本传统的福山米醋醪中都可以分离到的重要醋酸菌。该菌为0.8ml.21.4m,革兰氏阴性杆菌。绝对好气性。形成孢子，鞭毛着生，无运动性。pH3.5也能很好地生长，具有形成薄皱菌膜性能。培养温度高于40，则变成长丝状畸形菌体，并且在丝状中间或一端膨大。如温度恢复到34则又恢复到原来杆状。(9)红茶菌(blackteafungus) 亦称“海宝”、“茶霉菌”、“胃宝菌”、“红茶菇”。一种以胶醋酸菌为主，酵母菌，乳酸菌为次的三种微生物的协同共生体。其菌膜似海蜇皮，
44、呈乳白或橙黄外观，形状随培养容器不同而改变。以红茶、绿茶汁和蔗糖液为培养基，生长的适宜温度2530，经35日培养后，所得发酵液即为红茶菌饮料。5.1.4我国常用的醋酸菌(1)AS1.41醋酸菌 该菌为恶臭醋杆菌混浊变种(Acetobacter rancens var.turbidans Frateur)。菌落特征：培养在固体培养基上菌落隆起，平滑，呈灰白色。在液体培养基中培养，沿瓶壁上升，在表面生长，呈淡青色的极薄平滑菌膜，液体不甚混浊。个体形态： 细胞杆形，常呈链锁状，大小为(0.30.4)m (12) m。无运动性，不产生芽孢。在长期培养、高温培养、含食盐过多、或营养不足等条件下，细胞有时
45、出现畸形，呈伸长形、线形或棒形，有的甚至呈管状膨大。生理特性：是好气性，最适培养温度为2830，最适生酸温度为2833，最适pH3.56.0。发酵酒醪能耐酒精度8以下，最高产酸量达79(醋酸计)，转化蔗糖力很弱，产葡萄糖酸能力也很弱，能氧化醋酸为二氧化碳和水，能同化铵盐。中科AS1.41醋酸菌是目前我国食醋生产常用菌种之一。(2)沪酿1.01醋酸菌 该菌是上海市酿造科学研究所和上海醋厂在1972年从辽宁丹东酿造厂速酿醋中分离而得的醋酸菌，经中国科学院微生物研究所鉴定为木醋杆菌(Acetobacter xylinum)，又称胶膜醋酸杆菌、膜醋酸菌。 菌落特征：单菌落成圆形，隆起，边缘波状，表面平
46、滑。葡萄糖、酵母膏培养基上呈油脂状，颜色奶黄，不透明。培养基内不产生色素，扩散生长。个体形态：细胞椭圆或短杆状，直，两端圆，大小为(0.751.0)m(1.41.9)m，单个，成对，幼龄时成链状，无芽孢，革兰氏染色阴性。菌体不生鞭毛，无运动性，不生芽孢。好气性，在酵母膏，葡萄糖淡酒琼脂培养基上呈乳白色，静置培养于含酒精的培养液中，常在表面生长，形成淡青灰色薄膜。能利用酒精氧化为醋酸时所释出的能量而生存，或利用各种醇类及式糖类的氧化能而生存。在环境不良的条件下，营养不足或长久培养时，细胞有的呈伸长形、线状或棒状，有的呈膨大状，或分枝状。能氧化酒精成醋酸，又能氧化葡萄糖生成少量葡萄糖酸，并有氧化醋
47、酸为CO2及水的性能。其酒精产醋酸的转化率平均达9395之间。该菌性能稳定，产醋量高。最适繁殖温度为30；，发酵最适温度为3235。(3)沪酿1.079醋酸菌 该菌由上海酿造科学研究所从固体醋中分离，经中国科学院微生物研究所鉴定为醋化醋杆菌(Acetobacter aceti)，又称纹膜醋酸杆菌。正常细胞为短杆状，也有膨大、链锁及丝状细胞，在液面形成乳白色的皱纹状的有粘性的菌膜，摇动后易破碎，使液体混浊。该菌与沪酿1.01相比，产酸提高10，食醋风味好。醋厂选用的醋酸菌，最好应是氧化酒精速度快,不再分解醋酸，耐酸性强，制品风味好的菌。目前有些工厂用混合醋酸菌生产食醋，除能快速完成醋酸发酵外，尚
48、能形成其他有机酸与酯类等组分，能增加成品香气和固形物成分。总之，选用优良的醋酸菌是酿醋过程取得好效果的很主要的一项措施。5.1.5微生物体系在三种酿醋工艺中的差异化研究由于不同食醋生产工艺采用的微生物体系和生产方式不同，技术革新时的研究重点、难度及技术手段有着较大的区别。纯种液态和纯种固态制醋工艺采用的微生物体系比较简单，虽然功能菌也包括了霉菌、酵母菌、细菌等，但均为纯培养物，代谢方向容易控制。技术革新的重点是优良菌株的选育、发酵工艺的优化管理和发酵设备的优化设计。主要研究技术包括微生物育种技术与发酵工程技术，研究技术比较成熟，有许多成果可以借鉴，所以发展速度可能要快些。而纯种固态食醋发酵起步较晚，因此实现生产规模大型化与生产设备自动化要比液态发
