【文章內(nèi)容簡介】 （海軍航空工程學(xué)院 基礎(chǔ)部，山東 煙臺 264001） 摘 要 ：綜 述了利用現(xiàn)代物理技術(shù)分別對新酒和新醋進(jìn)行人工催陳，對發(fā)酵食品進(jìn)行滅菌消毒，對釀酒酵母菌進(jìn)行人工誘變。同時對 現(xiàn)代物理技術(shù)應(yīng)用于發(fā)酵食品生產(chǎn)提出建議。實(shí)踐證明現(xiàn)代物理技術(shù)是一種 綠色人工 的方法，它對于發(fā)酵食品工業(yè)生產(chǎn)有著廣泛 的應(yīng)用前景。 關(guān) 鍵 詞 ：現(xiàn)代物理技術(shù)；發(fā)酵食品；人工催陳；殺菌；釀酒酵母菌；誘變作用 O59， TS2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 02545071（ 2020） 11000704 中圖分類號： 目前，將電場、磁場、激光、微波、納米等現(xiàn)代物理技術(shù)應(yīng)用于發(fā)酵食品生產(chǎn)已取得了很大的進(jìn)展，這 些技術(shù)的應(yīng)用使傳統(tǒng)的發(fā)酵食品生產(chǎn)帶來一場革命，也產(chǎn)生了可觀的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。到目前為止，現(xiàn)代物理技術(shù)應(yīng)用于發(fā)酵食品生產(chǎn)主要有 3 個方面，即加速酒類和醋類的老熟；對新酒、新醋和其他發(fā)酵食品進(jìn)行滅菌消毒；對釀酒酵母菌進(jìn)行人工誘變。這些技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是能最大限度地保持發(fā)酵食品的營養(yǎng)成分，不會對發(fā)酵食品本身帶來不必要的污染，同時，一次投入可長期使用。從環(huán)保的角度來說，現(xiàn)代物理技術(shù)是一項(xiàng)綠色加工技術(shù)。本文對現(xiàn)代物理技術(shù)在發(fā)酵食品生產(chǎn)的研究和應(yīng)用方面進(jìn)行綜述，并提出建議，僅供同行參考。 1 催陳新酒和新醋 剛生產(chǎn)出來的新酒和新醋， 通常具有刺激性大、不夠醇和、不夠綿柔等特點(diǎn)。因此，生產(chǎn)工藝中都規(guī)定一定時間的陳釀貯存期。為了縮短貯存周期，國內(nèi)外采用的現(xiàn)代物理技術(shù)和生物工程等方法主要有激光、高壓靜電場、超聲波、微波、紅外線、紫外線、射線、納米技術(shù)等對新酒和新醋進(jìn)行人工老熟。高壓靜電場用于催陳新酒和新醋 ， 在眾多方法中，由于高壓靜電 18 場處理設(shè)備在運(yùn)行的過程中耗電少，盡管初次投入成本不低，但一次投入可長期使用。目前，高壓靜電場對酒類和醋類的老熟，有平行板高壓靜電場、電暈電場、脈動高壓靜電場。 高壓靜電場用于催陳新酒 目前，高壓靜電場用 于催陳的酒主要有白酒和葡萄酒。 催陳白酒：采用 2 種電場 ：一是在 75kV/m~500kV/m 的高壓靜電場處理時間 1h；二是在 250kV/m 處理時間 2h~4h，同時改變頻率的交變電場。試驗(yàn)樣品是清香型和醬香型白酒，結(jié)果表明，高壓靜電場對清香型的酒處理后，酒明顯變得綿甜柔和、聞香好，但后味比較平淡，處理時間越長回味越差。交變電場對醬香型白酒收到了明顯的效果，新酒的辛辣味大為減弱，酒體變得醇甜、純凈、呈醬香。對放置一年多時間的試驗(yàn)酒樣品進(jìn)行品嘗，沒有回味現(xiàn)象發(fā)生，這充分說明電場催陳可以達(dá)到老熟的目的。 在高壓靜電場中輔以紫外線對“老龍口”牌和“天津大曲”牌白酒進(jìn)行人工老熟，對白酒中總酸、總酯、雜醇油、乙酸乙酯、正丙醇、仲丁醇、乙縮醛、異丁醇、丁酸乙酯、異戊醇、乳酸乙酯、電導(dǎo)率進(jìn)行定量分析，其結(jié)果表明，新酒中具有辛辣味的丙烯酸、澀味的異戊酸和刺激性味的雜醇油這 3 種成分均有不同程度地下降。此外，白酒香氣的主要成分，如：乙縮醛、乙酸乙酯、總酯均有所增加，分別增加 3%、 7%和 4%；正丙醇、仲丁醇、異丁醇、乳酸乙酯等其他微量成分均有不同程度地變化。其變化的規(guī)律與自然老熟的酒類似。 催陳葡萄酒：對煙臺白蘭地進(jìn)行高壓 靜電老熟，靜電老熟原白蘭地的幾項(xiàng)主要指標(biāo)得到了不同程度地改善。衛(wèi)生指標(biāo)也符合國家的標(biāo)準(zhǔn)，總酯、乙酸乙酯、丁酸乙酯和乳酸乙酯分別增加 %、 %、 %和 %，總酸增加 %；總?cè)⒓状?、異丁醇、正丁醇、異戊醇和乙醛分別降低了 %、%、 %、 %、 %和 %。符合白蘭地老熟的規(guī)律。還對其他葡萄酒進(jìn)行高壓靜電場的老熟，亦取得良好的效果。利用高強(qiáng)度電磁場對赤霞珠干紅葡萄新酒進(jìn)行人工老熟，將新干紅葡萄酒液按一定的流速、一定的電場強(qiáng)度、一定的頻率通過高強(qiáng) 度電磁場。通過檢測處理樣品的口感變化的結(jié)果表明，以 3kV/cm 的電場強(qiáng)度和以 5L/min 流速的處理?xiàng)l件，可 19 以使葡萄酒的陳香最明顯，刺激性味最小，入口也最為柔順。頻率變化對口感有一定影響，以 1000Hz 頻率的電磁場對口感為最好。此外，還對總酸、揮發(fā)酸、總硫、游離硫、酒度和干浸出物含量進(jìn)行檢測。各處理樣品與對照組相比除干浸出物外其他各指標(biāo)基本沒有什么變化，而處理后的干浸出物含量均有所提高。 高壓靜電場用于催陳新醋 筆者等于 1991年首次在國內(nèi)進(jìn)行靜電催陳食 醋的應(yīng)用研究。將新產(chǎn)的高粱醋進(jìn)行人工老熟，對食醋的香氣成分、 18 種氨基酸、總酸、總酯和色度進(jìn)行分析。結(jié)果表明，醋中的乙醛、乙醇和異丁醇含量均下降，有利于減少新產(chǎn)食醋的刺激性氣味和異味；具有柔和香味的乙醛含量增加，可提高食醋的香氣成分；總酸含量升高，有利于提高食醋的等級；總酯含量是食醋香味物質(zhì)，靜電處理后，含量增加，可增加食醋的香氣成分；靜電處理后，氨基酸含量下降，這與自然老熟規(guī)律相同。筆者等曾用高壓靜電場與激光聯(lián)合對食醋進(jìn)行人工老熟，亦取得了可喜的結(jié)果，“聯(lián)合”老熟方法比單純高壓靜電方法更好。 激光用于催 陳新酒和新醋 用于催陳新酒和新醋的激光器通常采用 HeNe 激光 CO 激光器、 CO 激光器、 N 激光器、準(zhǔn)分子激光器等。激光處理設(shè)備在運(yùn)行過程中，與靜電設(shè)備相比，耗電也比較少，但設(shè)備比較輕便，容易搬動。缺點(diǎn)是激光管比較貴，成本高。 激光用于催陳新酒 目前，激光用于催陳的酒主要有白酒和黃酒。催陳白酒：對安徽優(yōu)質(zhì)大曲酒進(jìn)行激光陳化處理，酒中主體酯（丁酸乙酯和己酸乙酯）、高級醇等有益成分增加，而甲醇和乙醛類等有害成分降低；經(jīng)國家級品酒員鑒定：聞香好、窖香較濃、味甜醇正，酒體協(xié)調(diào)，陳化效果超過自然 陳化期半年的酒。對山西杏花村汾酒廠生產(chǎn)的汾酒進(jìn)行激光老熟處理，選用了波長分別為 、 、 、 ， 100mW~1000mW 的 功 率 和100L/h~1000L/h 的流量試驗(yàn)證明 和 530nm 等波長有較好的催陳效果， 和 或與之相近波長的激光均有一定的催陳效果。 20 這說明必需針對具體白酒選擇合適的激光參數(shù)，例如波長、功率、能量、輻照時間等，既可保證了本品的典型性，又可得到半年至 1 年以上的陳化效果。為改善因激光功率較低造成的催 陳效率與速率不高的缺點(diǎn)，李敏謙等 采用激光和磁場聯(lián)合使用對白酒進(jìn)行催陳。將太 HeNe 激光谷紅糧特曲（清香型白酒）放在靜磁場中接受輻照，發(fā)現(xiàn)激光和磁場同時處理過的酒樣與單用激光照射過的酒相比，醛的含量沒有變化或略有降低，酯類有明顯的增加且催陳效率明顯提高。 催陳黃酒：采用波長為 的氮分子激光作為輻照源，對紹興加飯酒進(jìn)行輻射 。處理后的酒，總酸量和 SO 的含量下降，總酯含量明顯增加，顯然可以增加黃酒的色香味；游離氨基酸含量普遍增加，特別是人體必需氨基酸增加，這是非常有價(jià)值的。通過檢測表明，激光催 陳 后的黃酒，相當(dāng)自然老熟 1~2 年的酒。 激光用于催陳新醋 筆者等 于 1993 年首次在國內(nèi)進(jìn)行激光催陳食醋的應(yīng)用研究。試驗(yàn)采用HeNe 激光器對煙臺高粱新醋進(jìn)行激光處理。樣品分析表明， 18種氨基酸、乙醛、乙醇和異丁醇均有不同程度地減少，糠醛、總酯和色度均有不同程度地增加。其含量的變化符合自然老熟的規(guī)律。紅外輻射用于催陳新酒和新醋 紅外輻射用于催陳新酒 分別對白酒和雪山紅景天酒進(jìn)行了紅外線人工催陳的試驗(yàn)，經(jīng)紅外輻射處理后，其共同的特點(diǎn)是酒體協(xié)調(diào)、口 感綿軟、香味濃郁。同時，雪山紅景天酒的顏色加深。在保證不破壞酒中營養(yǎng)成分的情況下，溫度應(yīng)控制為 55℃ ~57℃。 紅外輻射用于催陳新醋 紅外線人工催陳新醋與催陳新酒的方法類似，對江西萬年縣釀造廠生產(chǎn)的新醋進(jìn)行紅外輻射處理，其結(jié)果是，總酸、氨基酸態(tài)氮和還原糖略有減少，總酯增加，細(xì)菌總數(shù)降為零；紅外輻射處理的殺菌效果比自然老熟 3 個月的陳醋好，而總酯增加的幅度沒有陳醋好。 21 超聲波用于催陳新酒 超聲波在釀造業(yè)中的應(yīng)用主要用于催陳新酒，用于催陳新醋還未見報(bào)道。采用頻率為 19kHz，功率為 50W 的低頻超聲波對白酒進(jìn)行人工催陳 ，樣品中總酸、總酯和雜油醇的含量隨處理時間的延長有升有降。升降規(guī)律與酒的自然老熟規(guī)律類似。利用頻率為 25kHz 的超聲波對楊桃強(qiáng)化酒進(jìn)行處理 ，通過分析乙醇、總酸、總酯和色香味體的感官指標(biāo)表明，經(jīng)超聲波處理后的酒，除色沒受影響外，香、味和體均有增加?？傰ルS處理時間延長而增加，但處理 20min 較 10min 只稍有增加，同時酒精度和總酸含量隨超聲波處理時間增加呈下降趨勢。當(dāng)試驗(yàn)中處理時間為 10min，間隔 4h 為最佳。這說明超聲波處理對提高楊桃強(qiáng)化酒的品質(zhì)有促進(jìn)作 用，可以起到加速陳化的作用。 采用 540W 的微波功率，對刺梨干紅原酒處理 3min 在不同階段測定其陳釀過程中的物質(zhì)變化，隨著處理時間的增加，樣品中總酸和總酯的含量都會發(fā)生變化，但處理組的變化幅度明顯高于對照組，但微波處理對酒的顏色變化影響較小?？梢娢⒉ㄌ幚淼霓k法在刺梨干紅的人工催陳方面是可行的。 采用輸出功率 ~、輻射頻率 2450MHz 的微波對太原市古燈調(diào)味品有限公司提供的食醋進(jìn)行人工催陳。試驗(yàn)中以活性炭為載體固載的 MnAc、FeCl 和 MnAc3eCl 復(fù)合催 化劑，在微波誘導(dǎo)條件下對食醋的催陳作用。正交試驗(yàn)表明，經(jīng)過活化處理的 MnAc 或 FeCl 均可使食醋中的酯含量提高，但 MnAcFeCl 復(fù)合催化劑可以明顯提高食醋中的總酯含量（ p ）。催化酯化的最佳條件是： MnAc FeCl 錳復(fù)合催化劑用量為 4g/L，反應(yīng)溫度為 30℃，保溫 30min。 . 納米工藝技術(shù)是將流動的液體物質(zhì)在一定的高壓作用下，以 2 股極高的超音速流，通過 1 組單晶金剛石溝槽成一定角度對撞，從而激勵金剛石晶片產(chǎn)生高頻超聲波長，使酒中的各類物質(zhì)產(chǎn)生極強(qiáng) 的活性，并在這種特殊的狀態(tài)下，使酒的老熟過程瞬間完成?？善鸬酱龠M(jìn)酯化的效果，同時使酒的 22 口味更“綿”，酒中的所有醛類物質(zhì)全部消失，甲醇含量降低了幾十倍。 發(fā)酵食品滅菌消毒發(fā)酵食品生產(chǎn)時需進(jìn)行滅菌處理。傳統(tǒng)的滅菌方法通常采用加熱和化學(xué)滅菌處理，但這 2 種方法會破壞發(fā)酵食品的風(fēng)味，并損失掉某些營養(yǎng)成分。為了最大限度地保持發(fā)酵食品的營養(yǎng)成分，目前采用現(xiàn)代物理技術(shù)進(jìn)行滅菌消毒。 . 筆者等 利用高壓靜電場對生醬油進(jìn)行滅菌處理并與加熱處理方法進(jìn)行對比，對處理過的醬油進(jìn)行香氣成分、氨基酸、 理化指標(biāo)的分析。當(dāng)靜電處理時間≥ 12min 時，細(xì)菌總數(shù)≤ 4500 個 /mL，已明顯低于國家規(guī)定細(xì)菌總 數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)（細(xì)菌總數(shù) 30000 個 /mL）。就殺滅細(xì)菌而言，加熱處理法比靜電處理法更好。就保持醬油營養(yǎng)成分而言，高壓靜電處理比加熱處理更好。因此，高壓靜電場既可以改善醬油的色、香、味，又可以達(dá)到殺滅醬油中有害細(xì)菌的目的 . 在發(fā)酵食品中，高壓脈沖電場主要用于生醬油、咸菜葡萄酒等的滅菌消毒。高壓脈沖電場