专利名称：生产具有古法酿造特质的米醋和/或米酒的自动化半固态发酵法及其设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可用大规模酿造米醋或米酒的方法，而兼具小坛酿造之特性。其特征系利用同一高压发酵罐进行洗米、浸米，蒸米，高温液化、糖化、及乙醇发酵，以达到乙醇浓度为18%而止。此发酵罐具有罐底刮削器，以确保原料米更完全的糊化、液化、及杀菌。本法使用的麦曲(酶之来源)、系用两株米曲霉(Aspergillusoryzae)生长在蒸熟的小麦上，以提供米醪中特殊的风味，香气及鲜味。其优异处是将α-淀粉酶(液化酶)分两次加入米醪中，以促进糊化、液化并确保米醪中淀粉含量至少为30%。
现今所知的醋，几乎可以利用任何含有糖份及其他营养素而水份高的物质进行乙醇发酵，继以醋酸发酵来酿造。基本上醋是一种醋酸的稀释液，但是也含有来自原料中许多未经改变的可溶性成份，及醋酸以外的发酵产物。虽然许多种含酒精的物质都可以被用来酿醋，但是任何特有的醋，其风味与香气等特征依其原料的特征发酵而来。在美国品质较好的醋多以苹果汁发酵而成;不过，全球众多产葡萄酒地方生产葡萄酒醋，有些地区，自风梨、橘子、柿子、李子及其他水果等果汁酿成受欢迎醋。麦芽醋在像英国这些国家广泛的被使用。而在某些地区包括印尼及苏联，茶醋大受欢迎。
醋的用途甚多，常常可以不经改变直接拿来用，或是加入药草中当作调味品。醋类也可以广泛用于各种酱类的制造，譬如蕃茄酱、水果酱、开味酱、蛋黄酱及沙拉酱。醋系滋味品、调味果酱及印度酸辣泡菜的主要成份，另外在盐渍蔬菜、诸如花椰菜、洋葱等制成各种腌菜的制造与加工的工业也很重要。
古时候，中国的醋多用米来制造，由于当时米是主要农作物之一。许多东方人为了健康或是医疗原故，每天都使用米醋;甚至在清谅饮料，果汁及其他的饮料内以米醋为重要成份作为柠檬酸的代替品。虽然米醋可以用米酒粕或清酒粕来廉价制造，但是愈来愈多的消费者更喜好由米醪制成的米醋，因为米醪提供了它特有的风味、香气及鲜味(umami)所谓umami系一日本名辞其意为浓厚的风味及香气。
因为醋里面有许多不同种类的风味及香气的分子，所以基本上酸、苦、甜、咸这些滋味，醋中都具备。影响醋的风味的化学因素包括醋里的核酸及氨基酸(包括短肽)，其香气则来自大小不同的脂肪酸，米醋的颜色可以利用加热的程度来加强其颜色以迎合消费者的喜好。
米醋的制造，简言之，就是以原料米经过糖化以后，继之乙醇发酵及醋酸发酵。另外可加入一定量的米曲，也就是发酵过的五毂类，来促进糖化过程并加强产品的风味。米经过曲中的好几种酶分解后，成为可溶性物质作为稍后的酵母及细菌发酵时的基质，除此之外，麦曲也产生好几种化学物质，给与最后产品特有的风味及香气。
传统古法制造米醋，是先将原料米轻碾以去除稻壳及胚芽，以便种曲的菌丝易于穿透而糖化原料米，以水洗掉残余的稻壳米糠后，将原料米泡浸于良质的水中。原料米经浸泡后，加以蒸煮使原料米中的淀粉转变为α-淀粉，同时使米蛋白质变性，蒸煮的方法是将米装在蒸茏内、置于锅上蒸一小时，或是以输送带经过蒸汽浴蒸煮20至30分钟，如此蒸煮过的米接着以冷却机冷却，或用手摊开在布上，让空气经较长的时间冷却至大约20-25℃。
典型的制曲方法是将种曲与蒸煮后冷却至30-32℃的米充分混和，摊开成薄层，然后以温度大约32℃、相对湿度90-94%的空气通气20小时，然后进行翻曲，接着继续发酵40小时，在发酵期间曲温会继续上升。
乙醇的生产需要大量的酵母及米曲，在四天到五天期间分三次加入，由于整个过程是不经杀菌的开放式，因此为了减低野生酵母及乳酸菌的污染，故技术复杂，原料米及米曲醪的发酵是在9-11℃低温下进行25至30天、所以是一个极端劳力密集的方法。
即使到目前，典型的中国醋工厂，用200至700工作人员，每个月仅能生产8，000加仑(32，000升)的醋，如果品质好的米醋，还至少需要两至六年来完成发酵与醋化始能上市。
目前被广为使用的一个发展成功的改良式米醋醪制造方法，是将原料米在发酵罐外单独蒸熟后，加入α-及β-淀粉酶得到一个淀粉含量低于18%的米醪，另外加入大约10%之少量米曲，以促进糖化并提高最后产品的风味。将米醪经板框过滤得到澄清过滤液，加面包酵母于澄清过滤液，开始乙醇发酵。整个过程在15°-20℃相当低温下进行，得到10%的乙醇含量，然后将米醪冲淡约二倍加入食品级的纯乙醇，开始通气发酵，氧化乙醇为醋酸。
但是这个被广为使用的改良方法有许多缺点，因为米醪的乙醇含量仅约10%，除非贮藏数星期，就不会有酵母自我分解的发生，即使有也是微乎其微。还有一个缺点，就是米曲中没有蛋白酶，故氨基酸含量很低，也就牺牲了最后产品的风味及香气。
日本及中国的古法是让糖化，乙醇发酵及醋酸发酵在同一个坛内进行，整个过程是固态发酵，所以发酵醪内之淀粉含量可以很高。以这种古法酿造成的米醋，品质极为珍贵，由于其中的氨基酸与醋酸结合后而使得这种米醋具有特殊的温醇风味，所以不仅仅可以用来作为调味品，还可当作清凉饮料或是作为调配饮料之用。
在日本，这种古法是先将种醋喷在上过釉的陶土制坛的内壁上，然后自坛底平铺一层曲、一层蒸熟的米饭间叠方式加上去，将坛置于室外，在20°-28℃进行三至六个月的发酵。传统上是利用毂物或容器上自然存在的酵母或醋酸菌，如果使用纯粹培养的微生物，则发酵时间可以缩短、米饭用量可以减少。
在中国，这种古法是先将煮熟的米饭置于内壁上过釉的坛内，再加入用煮熟的米饭制成的米曲，然后加水以完成米饭的糖化、继以乙醇发酵与醋酸发酵，全部过程在同一容器内完成。遗憾的是由于天然菌群、温度及酸度在这种传统方法中没有加以控制，故成功机会低，因此有人建议，这种中国古法可以改善，就是加以温度的控制及用纯粹培养菌种促进糖化，水分分两个阶段加入，将容器密封(经过乙醇发酵以后)，接种良质种醋培养在28°-31℃。
总观以上这些遵照古法酿造品质优良的米醋，皆为劳力密集而又至为费时的方法，品质又不稳定，很难每次得到同样特殊风味、香气及鲜味的产品。
本发明克服了前面所指出的缺点，是一个自动化的简化的方法，制造具有古法小坛酿造特质的米酒及米醋。使用一个单一加压釜，将原料米在高温与高压下处理，并且将糙米或部分碾白的米在同一加压釜内进行洗米、浸米、煮米、液化与酿化，以及米酒醪的乙醇发酵而产生一个乙醇含量及氨基酸浓度高的产品，因为是用小麦制成之麦曲取代一般用米做成的米曲，因之米酒醪具有独特的风味、香气及鲜味。为了取得α-淀粉酶、β-淀粉酶、蛋白酶，自绍兴酒药分离出来的两株米曲霉，此二株菌的蛋白分解活性高，但二者之氨肽酶剖示图有显著的不同，将此二株菌种接种在蒸煮过的小麦作为α-淀粉酶、β-淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶及核酸酶的来源，但是这两株菌株有截然不同的氨肽酶剖示图，因而产生各式各样的短氨肽混合物，使得产品具有独特的风味、香气及鲜味。
乙醇发酵也是利用自绍兴酒药中分离出来的两株酿酒酵母(saccharomycescerevisiae)菌株。米醪与酵母混合物用间歇搅拌方式在30℃±10℃进行七日，一直到乙醇浓度达到的18-20%。然后将这批米醪移至第二容器，保持在约30°-35℃高温七日，在这第二个七日期间内，也同样用间歇搅拌，以促进酵母细胞的自我分解、沉淀物与澄清液间的相互作用，以及二次发酵与成熟过程。
为了提供乙醇发酵所需的养分，以及麦曲中两株米曲霉所需的基质，原料米最好碾为九分白(相当于去掉米重的10%)。为了充分分解原料米中的米蛋白及麦曲中的麦蛋白，可以(1)删除掉传统操作中加乳酸或乳酸菌的步骤，使麦曲中的蛋白酶活性避免了强酸条件的妨碍;与(2)因为蛋白质、淀粉胶体间的理化相互作用，会妨碍蛋白质酶对蛋白质的水解，因此在添加第一批α-淀粉酶之外，需添加第二批α-淀粉酶(“杀菌后”液化)以便尽快除去米醪中之糊化淀粉。将原料米在高温杀菌，配合分两批加入的α-淀粉酶，可以保障在加入麦曲与酵母之前，整棵米粒实质上已经糊化。必需强调的是制造曲的原料是小麦而不是米;全部米醪的发酵是在高温进行(大约30℃)，而不是像日本清酒醪或绍兴酒醪通常要在15-20℃，乙醇发酵完成后，米醪在转移至第二容器后，不添加乳酸而添加醋，以醋中之醋酸来防止污染，因为此时米醪中的氨基酸含量已经很高(大于1%)、核酸含量也高，而加强其鲜味及浓厚的琥珀色、并且产量高(1公斤米转变为8公斤米醋)。米醪内的高氨基酸含量使得醋的滋味异常的甘醇与温和。
本发明中用来作为原料米的液化、糖化及乙醇发酵用之高压发酵罐有两个可旋转的搅拌器，罐底有可旋转的装置，此罐底旋转装置具有与罐底形状吻合的页片，以便罐底旋转部分旋转时，可以边搅边刮，为了引进蒸汽或通气用之空气，罐底有许多入口作环状排列。此高压发酵罐也装配了热交换用套管，系以螺旋状实际环绕发酵罐的外壳。在罐底中央有直立式筛选用排泄口，外围有三支直立的支架支持一个直立轴以支持旋转搅拌器及刮削器。
图1是本发明中用来生产具古法小坛酿造特质的米醋及米酒的发酵罐之纵切面图，图示刮削器、搅拌器、螺旋式热交换用套管与入口汽门;
图2是图1沿2-2线部分的横切面图，用箭头指示了刮削器的旋转方向;
图3为一重要图解，显示图1发酵罐接上一个二次发酵罐、一个压滤器与一个醋酸发酵罐，乃系根据本发明实际操作最好方法的图解。
图1及图2中以(10)标示高温发酵罐、此罐用来进行米酒及米醋自动化制造的大部分过程，此发酵罐(10)大致是一个圆柱状桶仓(12)，有光滑的弧形底(14)朝下方倾斜至中心筛选式出口(16)。
置于桶仓(12)的垂直轴(18)是从顶上的马达(22)来驱动齿轮减速器(20)，再回转垂直轴(18)，此轴(18)底部有一轴环(24)来支持垂直轴(18)的旋转，轴环(24)是装在用三根直立支架(28)支持的平板(26)上，三根直立支架(28)以等距离安装于筛选式出口(16)的外周，其长度与间隔是可支持平板(26)。
延长的刮削器(30)是以垂直轴(18)支持，其形式与发酵罐底部(14)互相配合，刮削器(30)有朝下延伸并上有特氟隆涂料的刮削片(32)五片，刮削片(32)利用垂直轴(18)的旋转来刮削发酵罐(10)的罐底(14)。这五片刮削片(32)以相对错开方式分装于刮削器(30)的左右二侧，故当垂直轴(18)旋转时可将罐底(14)刮削干净。
图1中的垂直轴(18)除了刮削器(30)，在刮削器(30)上且一抛掷式搅拌器(34)，与一个固定在垂直轴上的第二个搅拌器(36)，安装于第一个搅拌器(34)的上方，这第二个搅拌器(36)有两片扁平垂直方向装置的刀片。另外有两片螺旋叶片(38)，以相对方向垂直的安装于发酵罐(10)圆柱桶仓(12)的内壁，与第一个搅拌器(34)同一水平。
发酵罐(10)通常都是封闭的，不过有一个可开合的入孔(40)，以便添加东西到圆柱桶仓(12)中，发酵罐(10)还有外壁(42)紧接着圆柱桶仓二者之间套有螺旋装套管(44)，以便接受热交换媒，达到可以随意调整发酵罐(10)内的品温。在图1同时也可以看到热交换媒自上面入口(46)引入螺旋式套管(44)然后经出口(48)排出。
罐底(14)的套管(44)内装有支管(50)，支管(50)与数个管子(52)接合，可供应蒸气及无菌空气。支管(50)紧贴着罐底(14)，所以其水平部分是一环状而垂直横切面为半个环形，支管(50)与罐底(14)接触部分有许多排列成圆形的锐孔(54)，锐孔(54)穿过罐底(14)，其排列方式示于图2。通过支管(50)的空气或蒸汽以活门(56)控制，在侧面的汽门(62)及上面的汽门(64)分别以活门(58)及(60)控制空气或蒸汽的流通。
发酵罐(10)配有四根直立的支架(66)(图1及图2)。在罐底中央有筛选出口(16)，另外在旁边有一个直接穿过罐底(14)辅助用排泄口(68)以补助中央筛选式出口(16)。
根据本发明的原理，用大规模自动化过程制造具有古法小坛酿造品质的米酒及米醋，其过程包括利用容器(10)为第一加压发酵罐及装有旋转式搅拌器(71)的二次发酵罐(70)，证明于图3容器(10)的内容物经过连接到筛选，出口(16)的泵(72)打入二次发酵罐(70)，二次发酵罐的内容物经过压滤器(74)，经过滤液经泵(76)打入醋酸发酵罐(78)，醋酸发酵罐(78)也有一个具选择性的旋转式搅拌器(80)。
根据本发明的方法制造米醋，首先将一定量最好是经风吹干净九分白的原料米加到发酵罐桶仓(12)中，继以水洗，冲洗，然后在室温以水浸泡一小时。打开活门(56)，将蒸汽自发酵罐(10)的罐底(14)引进，将米的温度提高到约78℃并且使米淀粉部分地糊化。
接着将一定量的α-淀粉酶以液化已煮过的米，同时将马达(22)开动以转动垂直轴(18)及使刮削器(32)刮削罐底(14)。如水之类的一定量的热交换媒经入口(46)进入套管(44)使米及第一批液化酶混合物的温度维持在大约70°-90℃，最好是大约78°-85℃，大约40分钟。
打开活门(56)，(58)与(60)，让蒸汽直接进入桶仓(12)，将温度大幅提高至约115°-130℃，而最佳温度是约120℃。高温维持大约20-25分钟，在这段时间内，继续旋转刮削器(30)以及搅拌器(34)与(36)。如此的高温可以促进米醪更完全的糊化、液化及杀菌。
然后冷却水经入口(46)进入套管(44)，将米醪温度降低至约70°-90℃，最好是在85℃左右。此时加入第二批α-淀粉酶来进行，“蒸煮后的液化”维持温度在大约70-90℃，最好是在约78-85℃，时间大约为20分钟。在这段期间内，刮削器(30)与搅拌器(34)，(36)继续转动。在没有高温高压配合的蒸煮，就无法糊化的米淀粉，因为第二批α-淀粉酶的加入，而充分的被分解并液化，大幅提高了米醪的品质。
在20分钟的“杀菌后的液化”过程之后，即将米醪温度下降到大约45℃，然后将一定量小麦制成的麦曲加到桶仓(12)，同时继续搅拌与刮削，并且自锐孔(54)通无菌空气，使米醪继续冷却。麦曲可帮助米醪的糖化并且给予特殊的风味，香气及鲜味。在这个制造过程中使用的麦曲胜过商业用纯β-淀粉酶，这是因为麦曲中的米曲霉可以缓慢地分泌β-淀粉酶，用来分解已经经过α-淀粉酶分解的米淀粉中所产生的寡糖类，因此可以避免单糖类或双糖类的果积。为了达到这个目的，大量的麦曲(米干重的16%)用固体发酵制成，并且以固体形态直接加到半固体的米醪。此乃本发明与古法小坛固体发酵方法相似之处。
米醪的温度一旦降至30℃，即将酿酒酵母加到米醪里，继续通气搅拌两小时，酿酒酵母最好是用两株不同的酿酒酵母做成，二小时，停止通气，继续搅拌，先用连续搅拌，后用间歇搅拌，持续大约七日。到发酵的第七天，米醪的乙醇浓度大约为18%。
接着将米醪转到图3所示的二次发酵罐(70)，以搅拌器(71)继续间歇搅拌，温度保持在大约30°-35℃，到发酵的第十四天米醪上层形成无颗粒澄清液，澄清液经坛吸管转移到醋酸发酵罐(78)，留下来的米醪下层经压滤器(74)过滤，将过滤液倒入醋酸发酵罐(78)，和澄清液混合。
醋酸发酵罐(78)内的米醪最好是冲淡四倍以减低乙醇浓度大约到4.5%，这种冲淡的米醪，就接种纯粹培养的醋酸杆菌(Acetobacter)或“种醋”，在大约28℃到大约35℃范围内进行醋酸发酵，最好的发酵温度为大约30℃。当米醪内残余的乙醇浓度减低到大约为体积的0.1-0.3%时，发酵就中断。
自然存在于原料米中的脂肪及氨基酸，由于具备有表面活性的性质而引起泡沫的产生。因此，在醋酸发酵罐(78)的上部可以装一消泡机，以1，000-1，500rpm离心机方式将累积在消泡机内的泡沫分成液体及气体。
在将米醪的澄清液及过滤液导入醋酸发酵罐(78)之前，可以先转移到一个杀菌机内，60℃杀菌20-30分钟。杀菌可以减低污染，譬如大落菌(Latobacillushomohiochi)不只会消耗乙醇，并且还会助长乳酸菌的生长，结果是严重的妨碍了醋酸发酵，且使米醪产生不好的腐败的酸味。添加一定量的醋提高总可滴定酸到1%，以利米醪的贮存。
麦曲的制造分四个阶段，将米曲霉的贮藏菌株，也就是将第一代接种到干面包而产生第二代，将第二代亦即培养在干面包上的菌种接种到小麦上而产生第三代也就是曲种，然后将曲种接种到打碎的小麦而产生了麦曲，亦即第四代曲加到米醪内。由于麦曲的使用而使得米醪有独特的风味、香气及鲜味。
可以理解，用具有刮削片(32)的高压发酵罐(10)可自动化地进行本发明的大部分生产过程包括洗米、浸米、蒸米、液化、加压蒸煮和杀菌、杀茵后液化、冷却、糖化和乙醇发酵。本方法还能提供最后米醋中以体积计至少为18%，和高达22%的乙醇浓度。这些当然会显著地增加最后米醋的产率。
此相当高浓度的乙醇与高浓度的酵母细胞(至少5×108细胞/ml)混合，使酵母细胞的自我分解得以基本完成。由于自酵母细胞内释放出核酸，从而增进了米醋的风味，且氨基酸最后含量至少可达1%，从而增进了鲜味。
在米醪液化及糖化后，乙醇发酵是在比较高的温度(大约30℃)下进行，大量减少此过程中所需要的能量，因为一般的乙醇发酵是要在15°-20℃进行，因此平常一般的乙醇发酵要用许多的能量来冷却。高温发酵还有一个好处，就是可以大大的缩短发酵的时间，使米醪中乙醇浓度在七日之内就可以达到18.0-20.0%。这种制造米醋用的米醪在贮存二至三个月后，也可以当作烹调用酒。
下面这些实例可以具体说明依照本发明生产古法小坛品质的米醋，包括使用高含量淀粉的半固体发酵及使用一个与原料总量相对来说的一个小的单一容器。
实例1麦曲的制造是以生产四代曲种来进行。第一代曲种的生产是将米曲霉的保存菌株接种到麦芽-酵母固体培养基上，到看到深绿色的孢子止。此处所用的保存菌株与ATCC＃14895，＃14156类似但不完全一样。此菌株是自绍兴酒药分离，再选出兼具蛋白酶及淀粉酶者。这种保存菌株平时是保存在4℃，每三个月更新一次。永久性的保存菌株另外加上无菌矿物油，静置保存在4℃。
第二代的米曲霉(上述的相同菌种)是接种到包含有略为干燥，一日旧的小麦面包的一种诱导培养基上，这里所指的小麦面包是将出炉后的面包置于干燥处一天到两天，切除四周的面包皮，再将面包细切成约1公分见方的小方块。将大约15克的面包小方块置于有螺旋盖子的250毫升的三角瓶，在121℃高压杀菌15分钟。然后冷却到40℃，此时将5毫升无菌水沿三角瓶内壁均匀加入。让其在室温下一天到两天，使水份达到平衡。然后接种-菌环量的自第一代保存菌株生产的孢子到三角瓶的面包上，30℃保温五日。在保温的开始两天，频繁摇动三角瓶，使孢子均匀分布于每一块面包上。后面的三天，不必要摇动三角瓶。继续保温到面包块上长满菌丝及深绿色的孢子。
第三代，也就是种曲的制造，是先将小麦置于不锈钢的蓝里，喷水使小麦略为湿润，也可以用竹盘代替不锈钢蓝。约三到四小时后，水份达到平衡，然后用滚筒式压榨机在不磨成粉末的情形下将湿润的小麦粒粗裂为二到四片。接着将粗碎过的小麦放回蓝内，再加水使粗碎小麦粒的水份含量达到35±2或3%。将蓝放到蒸笼或加压锅蒸煮40-60分钟，蒸煮后，小麦饭的水份含量为35-38%，这个水份的含量悠关种曲制造的成败。以小麦干重计算，接种3%第二代的曲种(亦即两株米曲霉，每株分别为1.5%)。亦即麦饭与每株第二代曲种的比例是13.5-13.8公斤/15克。
为了完成第三代曲种的制造，将接种过的麦饭堆成15-20公分高的小丘，麦饭温度至少保持在30-35℃，当孢子发芽，菌丝穿透麦饭使其温度上升至38℃时，速将麦饭小丘摊开，降低温度到30-35℃。品温一旦降到35℃以下，再将麦饭堆成小丘，细心观察，管制温度在再升到38℃。当温度第二次上升到38℃时，就可以分盘，采用底部通气良好的木盘或是竹盘，曲层的厚度不超过5公分，以防过热或是曲菌的死亡。将接种后的曲种也就是第三代置于水份高、湿度高的曲室内继续培养50-60小时，到每颗麦粒含有约8×108个孢子。经此生长过程后，将曲种自盘中移出，风干二至三天，装入密闭容器贮存于4℃或更低温度。目前已经有自动制曲机，可以控制曲种制造过程中的温度及湿度，譬如日本兵库县八重垣酿机公司及日本冈山市滕原酿机公司均生产这种自动制曲机。
实际上使用的麦曲也就是第四代，其制造方法类似第三代的种曲制造，但是不使用第二代的诱导培养基、而使用第三代的种曲为接种源。第三代曲种的接种量为小麦原来干重的0.3-0.5%接种后每粒粗裂后蒸煮的麦饭至少附着2×10个孢子。这第四代的培育过程，温度需低于36℃，保温时间缩短为48-56小时以减少曲臭。由于培育过程中产生的大量淀粉酶及蛋白酶在贮存时不是很安定，所以第四代的麦曲是不经过干燥而马上使用的。
如此制成的麦曲应该符合下述规格(1)含水量为21.8-28.5%，最好是25.2%;(2)总滴定酸为每克麦曲28-60ml0.1NNaOH(3)α-及β-淀粉酶的活性要能产生300-400毫克葡萄糖/小时/每克麦曲;(4)酸性蛋白酶的活性必须能产1，800-2，000毫克的甘氨酸/小时/每克麦曲;(5)有浅淡的绿黄色;(6)不带酸味或不快的臭味;(7)有相当的甜味而无酸味、苦味、或涩味;(8)略为疏松且具弹性。
自绍兴酒药分离的两株米曲霉，都有高的蛋白分解活性以及特殊的氨肽酶剖面图，并提供α-淀粉酶，β-淀粉酶，蛋白酶，脂肪酞，与核酸酶。就因为这两株菌种的特殊分解能力，因此产生许多短的特殊的肽而为米醪带来特殊的风味、香气及鲜味，两株菌株混合培养物的典型侧面像显示于表1。
表1用氨肽酶活性来测定两株米曲霉菌株的蛋白水解活性氨肽酶相对荧光强度(RFI)(氨基酸-萘胺)L-精氨酰-萘胺＞100L-天冬氨酰-萘胺81L-甘氨酰-萘胺62L-谷氨酰基-萘胺＞100L-组氨酰-萘胺＞100
L-羟脯氨酰-萘胺63L-异亮氨酰-萘胺＞100L-亮氨酰-萘胺＞100L-甲硫氨酰-萘胺98L-苯丙氨酰-萘胺＞100L-脯氨酰-萘胺87L-苏氨酰-萘胺＞100L-酪氨酰-萘胺＞100L-缬氨酰-萘胺72胞外蛋白酶的活性皆用测定氨肽酶的方法来决定。这十九种底物都是非荧光性的L-氨基酸-β-萘胺酰(AA-NA)，经水解后产生具有强荧光性的末端产物β-萘胺。末端产物荧光测定法被用来获得最大的灵敏度。
三羟甲基氨基甲烷缓冲液碱和氨基酸-β-萘胺酰(AA-NA)溶解于0.1M，pH8.0的三羟甲基氨基甲烷一醋酸缓冲液中，最后浓度为10-4M。这些底物在高温加压杀菌后贮存于6-8℃。
测定氨肽酶的活性时，底物(AA-NA)溶液各取2毫升，放到圆形玻璃比色管(10×75mm)中，置于冰浴里。加入0.1毫升粗酶抽取物，保温在37℃循环水的水浴中1小时，然后置于56℃水浴中10分钟以终止作用，再在冰浴中冷却至少15分钟，在萤光分析测定时也一直保持在冰浴中。在平行的对照实验中，0.1毫升的无菌生理食盐水加入每个AA-NA溶液中，以相同方法处理，将数据自样品测定的数据减去，相对荧光强度(RFI)是使用Aminco Bowman荧光显微光度计加一个Corning 7-37(365nm)初级滤光片和一个Wratten 47-B二级滤光片(415nm)来测定的2.1毫升的作用混合物中含有10-4M的L-氨基酸-β-萘胺酰10-1M的三羟甲基氨基甲烷一醋酸缓冲液与7.7×10-3M的氯化钠。在这样的条件下，作用混合物的RFI每增加0.63即相等于一个酶活性单位。
酵母的培养是用四株酿酒酵母保存菌株，此四株保存菌株是培养在麦芽酵母抽出物的斜面培养上，贮存于4℃，每三个月更新一次，他们与ATCC＃26607，＃26608，＃26609，＃26610，＃26611类似但不完全相同。永久的保存菌株另加无菌矿物油，静置保存于4℃。在接种到米醪前，酵母细胞的浓度要增加，所以在每一个杀菌过的有40毫升培养液三角瓶接种一菌环量的保存菌株。一升培养液含有150克砂糖，15克糖蜜，2克硫酸胺，1克磷酸钾与1克酵母抽出物。将培养物培养于30℃一夜，然后转移到也是30℃同样培养液的发酵罐，充分通气搅拌一直到菌体生长到每毫升至少含5×108甚至于2×109细胞，这个时候，酵母细胞已达到有乙醇产生的生理状态。紧接生长期后，即将酵母培养物(酒母)迅速冷却，贮存于4℃，供乙醇发酵之用。
为了制造高乙醇浓度及高氨基酸浓度的米醋醪，用九分白短米700公斤，以风吹清干净，装入与图1及图2相同的容器(10)的发酵罐内洗米，发酵罐内径135公分，总高约421公分，装2，000升左右的米醪是绰绰有余。洗米后，加入1，050升的水到此密封式发酵罐(10)，在室温下浸米约1小时，罐底(14)内的锐孔(54)的直径大约为普通米粒直径的一半，如此可以防止米粒的流失。
米浸泡过后，自锐孔(54)通入新鲜的蒸汽，要能在约25分钟将米及水的温度快速提升到78℃。这时可以看到米粒已开始局部糊化，当米及水的温度达到78℃后，加入1，400克(或米干重的0.2%)α-淀粉酶进行液化。此处所使用的α-淀粉酶是日本大阪府上田化学工业公司出品的“上田液化酵素”。米醪的温度保持在78°-85℃，40分钟。同时刮削器(30)，搅拌器(34)及(36)以120rpm的速度继续不断的搅拌。
经此处理，米与水混合物已转变为流动良好的稀薄米醪，再以经过锐孔(54)直接引入蒸汽，将槽(10)中的温度提到121℃，维持米醪在此高温20-25分钟，同时以刮削器(30)及搅拌器(34)，(36)以60-180rpm速度继续搅拌。由于米醪温度提高到121℃，结果使得米的糊化及液化更完全，同时达到杀菌的目的。
接着，将冷却水自套管入口(46)引入，在45分钟内将米醪温度快速降低到85℃。停止冷却水的流动，并加入完全相同的第二批α-淀粉酶。100克或相等于米干重0.1%的α-淀粉酶加到米醪中进行20分钟“杀菌后”液化。在这个过程中，刮削器(30)，搅拌器(34)，(36)必须继续不断的转动，温度一定要保持在78°-85℃范围内。此时米醋醪呈现极为良好的流动性，在1→1 1/2 小时内快速冷却到45℃。接着加入105-112公斤(或米干重的15-16%)第四代麦曲至发酵罐(10)，同时刮削器(30)，搅拌器(34)，(36)继续搅拌，并自锐孔(54)通入无菌空气，将米醪温度在90分钟内快速冷却到30℃。当米醪的温度一旦达到30℃(30℃为接种酒母的理想温度)，加入70升酒母，酒母的酵母浓度为每1毫升酒母至少含有5×108酵母细胞(相当于在发酵罐(10)内2000升米醪，其酵母浓度冲淡为每1毫升米醪含有1.75×107酵母细胞)到最多2×109细胞/ml(亦即在发酵罐内冲淡后为7×107细胞/ml，重要的是，在一开始接种酒母时，米醪即需继续通气(空气饱和)，使得酵母细胞进入指数生长期以指数生长速度繁殖。
米醪一旦接种了麦曲及酵母，即连续搅拌与通气两小时。其后，停止通气，但再继续搅拌两小时。接下来，仍然是在没有通气情况下，继续间断式搅拌，即每四小时搅拌五分钟，持续七日，维持米醪温度在30℃±1℃。
接着将米醪转移到二次发酵罐(70)，在没有通气情况下，每十二小时搅拌五分钟的间断搅拌方式再继续七日、温度维持在30°-35℃。一共十四日的发酵终止后，米醋醪的组成如下(1)乙醇浓度大于18.0%;(2)总的滴定酸为每100毫升米醪需0.1NNaOH96毫升;(3)总的氨基酸含量(以甘氨酸当量表示)大于1.0%。
米醪的乙醇浓度在第一个七日发酵时即达到18%，接下来第二次发酵的第二个七日，米醪上层1/3成为澄清无悬浮颗粒的澄清液。将上层澄清液自二次发酵罐(70)转移到醋酸发酵罐(78)，冲淡四倍，进行醋酸发酵。留下来的米醪下层的2/3，经压滤机(74)过滤，将过滤液与所有留存下来尚未加到醋酸发酵罐(78)的澄清液一同加进杀菌器以巴斯德消毒法，60℃消毒20-30分钟，然后贮存。消毒后的米醋醪是贮存于同一杀菌器内以避免污染，如大落菌的污染，不仅会消耗乙醇同时还会促使乳酸菌的生长。因此加适当量的醋到贮存的米醪中，提高其总滴定酸含量到1.0%，将来再转移到醋酸发酵罐(78)进行醋酸发酵，其过程与前述的经十四日旧醪发酵得到的上层1/3澄清液完全相同。
制造这种醋的最后一个步骤为醋酸发酵，醋酸杆菌(Acetobacter)氧化产生醋酸。这种进行醋酸发酵用之醋酸发酵罐(78)可自德国Bonn的HeinrachFringsGmbhandCompany买到。在醋酸发酵罐(78)中的过滤液冲淡四倍，使乙醇的浓度以体积计为4.5%。
在此过程中所使用的醋酸杆菌菌株，目前在台湾生产商品醋也是用此相同菌株，其特征与纹膜醋酸醋菌(Acetobacteracetisubspeciesaceti)(ATCC＃15973)类似但不尽相同。醋酸发酵是以加入大量纯粹培养的醋酸杆菌细胞或“种醋”来开始，在30℃进行，当乙醇浓度依体积计只剩下0.1-0.3%时，即终止醋酸发酵以防过度氧化。这时候可以将罐内发酵物的大约一半打出，代之以同量新鲜的澄清米醪。
在醋酸发酵罐(78)的顶部加装一个机械或泡沫分离器以利控制醋酸发酵罐(78)内的泡沫。本实例中所使用的泡沫分离器有旋转室，以1，000-1，500rpm速度将上浮的泡沫分离为液态及气态。
如此生产的米醋具有古法小坛酿造特质的醋的特有风味、香气与鲜味，且由于含有较高浓度的氨基酸故味醇而温和。
实例2重复实例1的过程，但是用适中碾白的糯米。
实例3再重覆实例1的过程，但用适中碾白的长米。
实例4.
再重覆实例1的过程，但用未经碾磨过的短米、长米或是糯米。
实例5再重覆实例1的过程，但是麦曲的制造是用一株产生极少量蛋白酶的米曲霉如ATCC＃7561或ATCC＃9102来制造，使制成的米醪在二次发酵成熟、过滤、与杀菌后，即可直接当作米酒使用。除此之外，原料米的碾白度可以增加到50-80%。
实例6再重覆实例1的过程，而实例5的过程也重覆，自实例1得到的醋及实例5得到的酒以不同的比例调配，如1∶1，1∶2，或1∶3。这样调配的液体可以直接饮用，或者与腌渍过的百香果、腌渍的苹果与其他种腌渍的或新鲜水果或者用果汁稀释冲淡作为饮料用。
实例7再重覆实例1的过程，不过一株类似ATCC＃26612但不完全相同的台湾根霉(Rhizopusformokaensis)来代替米曲霉作为制造麦曲之用。
实例8再重覆实例1的过程，不过以一株类似ATCC＃24863但不尽相同的日本根霉(Rhizopusjaponicus)来代替米曲霉，作为制造麦曲之用。
实例9再重覆实例1的过程，但是以一株类似ATCC＃16360，ATCC＃16379ATCC＃164345，或ATCC＃16437但不尽相同的红曲霉(Monascusanka)来代替米曲霉作为制造麦曲之用。
实例10再重覆实例1的过程，但是以在实例8，9与10中所列出的台湾根霉日本根霉与红曲霉，其中的两株或两株以上的菌株配合使用，以代替米曲霉作为生产麦曲之用。
权利要求
1.一种生产具有古法酿造特质的米醋或米酒的大规模半固态发酵法，该方法包括以下各步骤水浸泡一定量洗净的米；通过与新鲜蒸汽直接接触蒸煮米并使米糊化；通过将蒸煮过的米与第一批加入的能使米液化的酶混合，并维持米酶混合物的温度在约70℃-90℃，以使米液化和糊化，来生产淀粉含量至少约为30%的米酒醪；升高混合物温度至约115°-130℃一段时间，以进行米的进一步糊化、液化和杀菌，冷却该混合物至约70℃-90℃；和将第二批加入的酶与上述混合物混合，以使淀粉含量至少保持约为30%的米进行杀菌后的液化；用曲菌接种一定量原料小麦，使至少有一部分原料小麦转化为能增强其风味的肽，以制得麦曲；将一定量上述麦曲加入上述米酒醪中，以使该米酒醪具有独特的香气、风味和鲜味；和将酿酒酵母(Saccharomycescereviciae)培养物加入米酒醪中，以使米酒醪进行发酵；在有麦曲存在下，使米酒醪和上述酵母一起继续发酵至得到乙醇含量至少约为18%，通过曲菌转化米及其发酵产物而产生的能增强其风味的肽，从而进一步使最后产物具有独特的香气、风味和鲜味。
2.根据权利要求1所述的方法，其中浸米、蒸煮米、杀菌米、生产上述米酒醪、将上述麦曲和酵母培养物加入米酒醪中，以生产乙醇含量至少约为18%的米酒等步骤，均可在单一发酵罐内进行。
3.根据权利要求2所述的方法，该方法包括不断地刮削罐底一段时间，足以促进加热米和冷却米及上述米(半固态米酒醪)的液化、糊化和糖化;经罐底间歇刮削后，又促进米酒醪内乙醇发酵约7天，使酵母最大限度地自我分解，以达到乙醇含量至少约为18%。
4.根据权利要求2所述的方法，其中上述发酵罐是封闭式的。
5.根据权利要求2所述的方法，该方法包括将上述米酒醪转移至第二容器，以进行二次发酵，该步骤能促进酵母细胞的自我分解。
6.根据权利要求5所述的方法，该方法包括将醋酸加到上述米酒醪中，约在同时，把上述米酒醪转移至第二容器或转移贮藏。
7.根据权利要求2所述的方法，该方法包括对发酵罐内正在进行发酵的上述米酒醪进行通气、搅拌和刮削至少一段时间。
8.根据权利要求1所述的方法，其中上述第一批加入的酶为α-淀粉酶。
9.根据权利要求8所述的方法，其中上述第二批加入的酶为α-淀粉酶，在上述第二批加入的酶与上述混合物混合之前升高混合物温度，然后立即冷却该混合物。
10.根据权利要求8所述的方法，其中制备上述米酒醪包括在加压下，将过热蒸汽引入上述米酒醪中，以使其糊化、液化和杀菌进行的更加完全。
11.根据权利要求10所述的方法，其中制备上述米酒醪的步骤还包括搅拌和刮削该米酒醪。
12.根据权利要求1所述的方法，其中乙醇发酵是在约30℃下进行约七天，然后在约30°-35℃下进行二次发酵约又一个七天。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，通过加入至少一株能产生微量蛋白酶的米曲霉(Aspergillusoryzae)来生产上述麦曲，以便能利用所得到的米酒醪立即进行二次发酵、成熟、过滤和巴氏灭菌等步骤，使该米酒醪即可直接用作米酒。
14.根据权利要求13所述的方法，其中碾白米的配给量约为50-80%。
15.根据权利要求1所述的方法，该方法包括氧化上述乙醇以获得米醋。
16.根据权利要求1所述的方法，该方法包括用至少能使一部分原料小麦转化为能增强其风味的肽的曲菌接种一定量原料小麦，从而生产麦曲。
17.根据权利要求1所述的方法，该方法包括将上述米酒与果汁混合，以用作调味品或饮料。
18.根据权利要求17所述的方法，其中上述果汁是腌渍的。
19.根据权利要求1所述的方法，该方法包括氧化第一部分上述米酒中的乙醇，以产生米醋;将上述米醋与第二部分上述米酒混合;将米醋和米酒及果汁混合，以用作调味品或饮料。
20.根据权利要求19所述的方法，其中上述果汁是腌渍的。
21.一种生产具有古法酿造特质的米酒或米醋的大规模半固态发酵法，该方法包括以下各步骤通过与新鲜蒸汽直接接触蒸煮一定量水洗米;通过将蒸煮过的米醪与能使米糊化和液化的酶混合，并维持米醪和酶混合物温度约70℃-90℃，以使米液化和糊化，以制备淀粉含量至少约为30%的米醋醪;用至少能使一部分原料转化为能增强其风味的肽的曲菌接种一定量原料小麦，从而生产麦曲;将上述麦曲与上述米醋醪混合，以使得米醋醪具有独特的香气、风味和鲜味;将酿酒酵母培养物加入该米醋醪中，以使米醋醪发酵;在有麦曲存在下，使米醋醪和上述酵母一起继续发酵至得到乙醇含量至少约为18%，通过曲菌转化米及酵母发酵产物而产生能增强风味的肽，从而进一步使最后产物具有独特的香气、风味和鲜味。
22.根据权利要求21所述的方法，其中该方法是在单一发酵罐内进行。
23.根据权利要求22所述的方法，该方法包括不断地刮削罐底一段时间，足以促进加热米和冷却米及上述米的液化、糊化和糖化;经罐底间歇刮削后，在米醋醪内，又促进乙醇发酵约7天，以达到乙醇含量至少约为18%。
24.根据权利要求21所述的方法，该方法包括氧化米酒中的乙醇，以产生米醋中的醋酸。
25.根据权利要求24所述的方法，其中氧化乙醇是在约28℃-35℃下进行。
26.根据权利要求21所述的方法，该方法包括将米醋醪的温度升至约为115℃以上，随后冷却该米醋醪至约为90℃以下;在上述酶加入米醋醪后，立即进行杀菌后的液化和糊化。
27.根据权利要求21所述的方法，该方法包括将上述米酒与果汁混合，以用作调味品或饮料。
28.根据权利要求27所述的方法，其中果汁是腌渍的。
29.根据权利要求21所述的方法，该方法包括氧化第一部分上述米酒中的乙醇，以产生米醋;将上述米醋与第二部分上述米酒混合;将该米醋和米酒以及果汁混合一起，以作调味品或饮料。
30.根据权利要求1所述的方法，其中上述酶为α-淀粉酶。
31.根据权利要求1所述的方法，其中上述曲菌是米曲霉。
32.根据权利要求31所述的方法，其中至少有两株米曲霉被加到原料小麦中。
33.根据权利要求1所述的方法，其中曲菌为台湾根霉(Rhizopusformosaensis)。
34.根据权利要求1所述的方法，其中曲菌为日本根霉(Rhizopusjaponicus)。
35.根据权利要求1所述的方法，其中曲菌为红曲霉(Monascusanka)。
36.根据权利要求1所述的方法，其中至少有两株酿酒酵母培养物被加入米酒醪中。
37.一种生产具有古法酿造特质的米酒或米醋的大规模半固态发酵法，该方法包括以下各步骤蒸煮一定量水洗米，使米至少部分糊化;通过将蒸煮过的米醪与能使米液化的酶混合，并维持米醪和酶混合物于能使米液化的有效温度，以制备淀粉含量至少约为30%的米醋醪;用至少能使一部分原料转化为能增强其风味的肽的曲菌接种一定量原料小麦，从而生产麦曲;将一定量上述麦曲加入上述米醋醪中，以使该米醋醪具有独特的香气、风味和鲜味;将酿酒酵母培养物加入上述米醋醪中，使其进行发酵;和在有麦曲存在下，使米醋醪和上述酵母培养物一起继续发酵至得到乙醇含量至少约为18%，通过曲菌转化米及其发酵产物而产生能增强其风味的肽，从而进一步使最后产物具有独特的香气、风味和鲜味。
38.一种生产米醋的发酵罐(10)，其中包括一个通常是封闭式的罐，其结构为带有弧形罐底(14)的圆柱形桶仓(12);一个延长的刮削器(30)，该刮削器是支持在所述发酵罐(10)上面并且靠近所述的罐底(14);以及使所述刮削器(30)围绕一个垂直轴(18)旋转所需的装置;所述刮削器(30)包括至少一个刮削片(32)，这个刮削片与所述罐底(14)相接触，以便当旋转所述刮削器(30)而搅拌所述捅仓(12)中所装入的物料，从而在所述发酵罐(10)中进行发酵的过程中，能够刮削到所述罐底(14)。
39.根据权利要求38所述的发酵罐(10)，其中所述的罐包括有外壁(42)，由此外壁来规限容纳热交换媒体的套管(44)，该套管是与规限该桶仓(12)的结构相靠近，其作用为选择性地升高或降低所述发酵罐(10)内的物料。
40.根据权利要求39所述的发酵罐(10)，其中所述的套管(44)为螺旋状构型，并且是环绕所述的桶仓(12)。
41.根据权利要求38所述的发酵罐(10)，其中至少有一个搅拌器是位于所述刮削器(30)之上，并可于该处旋转。
42.根据权利要求38所述的发酵罐(10)，包括在所述罐的底部有多个空气供应管(52)，用于向罐内物料充气。
43.根据权利要求38所述的发酵罐(10)，所述用于旋转所述刮削器(30)的装置包括一个垂直轴(18)和多个由所述罐底(14)支持并且互相间隔开的直立的刮削器(30)，并将所述垂直轴支起使之相对于所述罐底(14)有一个间隔。
全文摘要
本发明为一种制造米酒或米醋的方法，使用一个单一加压发酵罐来进行洗米、浸米、煮米、液化、与糖化，生产一种最初淀粉含量至少30％的米醋醪。产生一种具有乙醇浓度至少18％，氨基酸浓度至少1％的米酒。米醪的制造是以α-淀粉酶加入蒸煮中的米，把温度提高使米液化，然后再把温度提高到大约121℃，使米的糊化、液化及杀菌更为完善；接着将米醪冷却到约85℃，此时加入第二批α-淀粉酶。用米曲霉麦曲，使得米醋、米醪具有独特的风味、香气与鲜味。
文档编号C12P1/00GK1043526SQ8810890
公开日1990年7月4日 申请日期1988年12月23日 优先权日1988年12月23日
发明者许骏发 申请人:许骏发