[发明专利]一种用于固态酿造食醋发酵过程的生物强化技术

说明书

技术领域

本发明属于生物工程技术领域，具体涉及一种用于固态酿造食醋发酵过程的生物强化技术。

背景技术

酿醋工业是我国生物技术产业的重要组成部分，2009年我国食醋产量达400万吨，居世界首位。食醋的酿造方法可分为固态发酵和液态发酵两大类。我国的食醋大多采用传统“固态开放式多菌种混合发酵酿醋工艺”，即醋酸发酵时物料呈固态的酿醋工艺。该方法酿制的食醋不仅具有酸味，还具有独特的风味和保健功能。食醋发酵过程中，醋酸等风味物质以及川芎嗪等功能性物质的生成是一个十分复杂的生化和物化反应过程，其中主要以微生物的代谢作用为主。传统的食醋固态发酵工艺包括淀粉质原料的酒精发酵、酒精醪的固态好氧醋酸发酵和厌氧封醅陈酿等主要步骤，其中好氧醋酸发酵是食醋发酵的关键步骤，所用的发酵剂主要为前一批次发酵成熟的醋醅，发酵过程中不接种纯培养醋酸菌，因而食醋发酵微生物的主要来源是接种用醋醅中的微生物菌群，包括各种醋酸菌、乳酸菌、霉菌、酵母菌等，同时也受到生产原料、车间环境微生物的影响。

迄今为止，包括我国众多的传统名优醋在内的食醋行业，生产过程以传统的经验为主，发酵过程中醋醅温度偏高或偏低，出现异味、产率下降等异常现象时有发生，存在批次产品品质，尤其是风味差异较大等问题。究其原因，主要还是对我国传统的酿醋工艺机理的理解，尤其是对酿造过程中微生物的组成、功能等了解甚少，这在很大程度受限于研究方法(微生物纯培养技术)和化学分析仪器的缺陷。例如，环境中可培养的细菌不到细菌总数的0.1％，因此对醋醅中的微生物，尤其是功能性微生物知之甚少，这将难以使我们全面揭示醋醅中微生物的作用机制。

近年来，随着分子生态学技术的迅速发展，人们可以快速地扩增遗传物质的DNA，从而从基因水平上来研究特定环境中微生物的功能，这在很大程度上有助于人们了解复杂微生物环境的信息。国内外很多研究人员把分子生态学技术运用到对粪便、土壤、海底污泥、污水等体系中原核生物和真核生物的微生态研究中，同时在传统发酵食品领域也有非常广泛的应用，其中包括墨西哥发酵玉米团、日本黑醋、朝鲜泡菜、奶酪意大利香肠等的微生物组成和分布的研究，取得了令人瞩目的成果，为我们更好地了解国内外传统发酵的机理提供了理论基础，同时也为传统发酵行业的改革和进步提供了非常宝贵的理论数据支撑。

本发明基于微生物强化技术，主要通过对食醋酿造微生物的群落优化调控，达到缩短发酵周期、提高出醋率和原料利用率，改善和提高食醋风味品质。生物强化技术(Bioaugmentation)，又叫生物增强技术，产生于20世纪70年代中期，80年代后已在废水处理、城市垃圾处理、土壤修复等领域得以研究和应用。目前，在传统发酵食品生产领域中应用生物强化技术的研究鲜有报道。主要原因有：①对于很多传统发酵食品中微生物菌种的研究开展得尚不深入，其菌落结构中起到主导作用的优势菌群的组成及其功能的信息也还知之甚少，而这些正是生物强化研究开展的前提；②食品安全问题越来越成为食品生产领域关注的焦点，如果采用外源菌种或者高效基因工程菌进行生物强化研究，其潜在的生物安全性问题目前并没有得到很好地解决，这就直接制约了生物强化技术在传统发酵食品生产行业的应用。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有食醋固态酿造技术的不足，提供了一种生物强化技术用于固态酿造食醋的发酵过程，以优化食醋酿造微生物群落结构，缩短食醋酿造周期、改善食醋产品风味品质及功能性、提高原料利用率，更好的发挥微生物资源在固态发酵中的应用。

本发明的目的通过以下方案实现：

1.酿醋功能性微生物的确定：采用PCR-DGGE等分子生态学技术解析固态酿造食醋醋醅中微生物群落的结构，结合与食醋产品品质和功能性相关的关键理化指标确定食醋酿造过程的功能性微生物。

醋醅中微生物总DNA提取方法采用液氮研磨+溶菌酶+SDS高盐抽提法，醋醅中微生物群落结构采用PCR-DGGE技术进行解析。

2.酿醋功能性微生物菌株的纯培养：根据分子生态学分析结果，合理设计微生物培养条件，采用微生物纯培养技术从食醋醋醅中获得酿醋功能性微生物菌株。通过

3.食醋发酵过程的生物强化：选用食醋酿造功能性微生物菌剂或其组合，在食醋固态发酵阶段进行生物强化。

该方法具有缩短食醋酿造周期、改善并控制食醋产品风味品质及功能性、提高原料利用率等优点。

具体实施路线如下：

醋醅微生物群落总DNA的提取。选择正常发酵过程的醋醅2g，采用液氮研磨、溶菌酶处理、氯仿-异戊醇抽提、乙醇洗涤、RNaseA消化等步骤提取基因组DNA。