[发明专利]基于脉冲磁场、脉冲强光和近红外光谱在线检测多技术联用的固态发酵方法

说明书

本发明属于微生物发酵工程领域，涉及一种基于脉冲磁场、脉冲强光和近红外光谱在线检测多技术联用的固态发酵方法；首先在发酵底物中接入发酵种子液或醋醅，得到混合料搅拌后平铺于固态发酵床上，厚度为0.2～0.5m；发酵底物为油料饼粕与水的混合物或食用醋酿造过程中醋酸发酵阶段的酒麸混合物；固态发酵开始后，每间隔5～10h对混合料施加一次强度为80～240Gs的脉冲磁场，处理时间1～2h；每间隔5～6h对发酵底物的表面施加一次脉冲强光杀菌处理，闪照次数为2～5次，闪照能量为100～500J，闪照距离固定为5～10cm；利用近红外光谱在线检测技术实时监控发酵底物的特征参数，实现带式固态发酵的自动化智能控制。

技术领域

本发明属于微生物发酵工程领域，具体涉及一种基于脉冲磁场、脉冲强光和近红外光谱在线检测多技术联用的固态发酵方法。

背景技术

《中国工业生物技术白皮书2015》显示，我国的工业能耗巨大，耗水量约 13亿m³/年，废水量约10亿m³/年，由此带来的环境污染及资源浪费问题己成为制约我国生物产业可持续发展的瓶颈问题。与液态发酵相比，固态发酵体系中几乎无自由水存在，发酵过程简单，能提供接近微生物自然生长的外界环境。随着资源及环境问题的日益恶化，固态发酵生产方式引起了学术界和工业界的关注，在制曲、酿酒及饼粕饲料发酵等领域己被广泛应用。传统固态发酵所用设备落后，发酵周期长，易污染杂菌，发酵条件难以控制，无法满足现代化生产需要。磁场作为一种食品非热加工技术，具有原料加热升温小，处理速度快，无需介质传递即可作用于物料，适用范围广等优点。近年来研究人员发现适宜的磁场参数可以促进微生物的生长和代谢。因此，将脉冲磁场施加于微生物固态发酵过程中有望提高发酵效率。此外，固态发酵大多为敞开式发酵，发酵基质表面易污染杂菌，造成发酵产品的品质降低，目前尚未有适宜的发酵基质表面杀菌方法来控制发酵质量。迄今为止，对发酵过程的监测多采用分时取样，然后利用常规的化学方法和光谱方法进行离线分析，操作复杂、耗时较长、测定成本较高，且分析结果具有滞后性。

因此，目前亟需解决固态发酵过程中存在的发酵效率低、易污染杂菌及无法进行发酵进程及品质监控的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于脉冲磁场、脉冲强光和近红外光谱在线检测多技术联用的固态发酵方法，能够促进微生物固态发酵进程，避免杂菌污染，并实现固态发酵过程的在线实时监测；提高固态发酵效率，降低生产成本，保证发酵产品的品质。

为了实现以上目的，本发明采用的技术方案如下：

基于脉冲磁场、脉冲强光和近红外光谱在线检测多技术联用的固态发酵方法，包括如下步骤：

(1)首先在发酵底物中接入适量比例的发酵种子液或醋醅，得到混合料搅拌均匀后平铺于带式固态发酵床上，使混合料料层厚度为0.2～0.5m；所述发酵底物为油料饼粕与水的混合物或食用醋酿造过程中醋酸发酵阶段的酒麸混合物；

(2)在固态发酵开始后，每间隔5～10h对混合料施加一次磁场，磁场强度为80～240Gs的脉冲磁场，处理时间1～2h；

(3)在固态发酵开始后，每间隔5～6h对发酵底物的表面施加一次脉冲强光杀菌处理，闪照次数为2～5次，闪照能量为100～500J，闪照距离固定为5～ 10cm；

(4)利用近红外光谱在线检测技术实时监控发酵底物的特征参数，实现带式固态发酵的自动化智能控制。

优选的，步骤(1)中所述的油料饼粕为豆粕、菜籽粕、葵花籽粕或花生粕的任意一种或多种；所述的油料饼粕与水的用量比为1g:(1～2.0)mL。

优选的，步骤(1)中所述的酒麸混合物是按照麸皮和酒醅质量比为1:2(w/w) 的比例混合。

优选的，步骤(1)中所述的发酵种子液为枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌或纳豆芽孢杆菌种子液的任意一种或多种。