全 文 ：第９卷第３期
２０１１年５月
生 物 加 工 过 程
ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＢｉｏｐｒｏｃｅｓｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｖｏｌ．９Ｎｏ．３
Ｍａｙ２０１１
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２－３６７８．２０１１．０３．０１３
收稿日期：２０１０－０９－０９
基金项目：“十一五”国家科技支撑计划资助项目 （２００８ＢＡＩ６３Ｂ０６）
作者简介：高东宁（１９８７—），女，河北邯郸人，硕士研究生，研究方向：固态发酵；许赣荣（联系人），教授，Ｅｍａｉｌ：ｇｒｘｕ１２３＠１２６．ｃｏｍ
以玉米淀粉糖渣为原料制备米曲发酵酱油
高东宁，曹 磊，许赣荣
（江南大学 生物工程学院，无锡 ２１４１２２）
摘 要：以玉米淀粉糖渣为原料制备米曲，米曲中的中性蛋白酶活力能够达到４０００Ｕ／ｇ（干基），糖化酶比活力可
达到１２０Ｕ／ｇ左右，满足酿造酱油所需要求。用糖渣米曲发酵酱油，氨基态氮和总氮质量浓度分别能够达到
７１ｇ／Ｌ和１１９ｇ／Ｌ，还原糖质量浓度为１３２ｇ／Ｌ，各项理化指标均可达到国家二级酱油标准。
关键词：玉米淀粉糖渣；米曲；酱油
中图分类号：ＴＳ２０２．３ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７２－３６７８（２０１１）０３－００６１－０５
Ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆｓｏｙｓａｕｃｅｕｓｉｎｇｃｏｒｎｓｔａｒｃｈｃａｋｅａｓｒａｗｍａｔｅｒｉａｌ
ＧＡＯＤｏｎｇｎｉｎｇ，ＣＡＯＬｅｉ，ＸＵＧａｎｒｏｎｇ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＢｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＪｉａｎｇｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｕｘｉ２１４１２２，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｎｅｕｔｒａｌｐｒｏｔｅｉｎａｓｅａｃｔｉｖｉｔｙｏｆｋｏｊｉ，ｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｃｏｒｎｓｔａｒｃｈｃａｋｅａｓｒａｗｍａｔｅｒｉａｌｒｅａｃｈｅｄ
４０００Ｕ／ｇ（ｄｒｙｂａｓｉｓ），ｔｈｅｇｌｕｃｏａｍｙｌａｓｅａｃｔｉｖｉｔｙｒｅａｃｈｅｄａｂｏｕｔ１２０Ｕ／ｇ，ｔｈｕｓｍｅｅｔｉｎｇｔｈｅｄｅｍａｎｄｆｏｒ
ｐｒａｃｔｉｃａｌｓｏｙｓａｕｃｅｆｅｒｍｅｎｔｉｏｎ．Ｔｈｅａｍｉｎｏｎｉｔｒｏｇｅｎｃｏｎｔｅｎｔａｎｄｔｏｔａｌｎｉｔｒｏｇｅｎｃｏｎｔｅｎｔｒｅａｃｈｅｄ７１ｇ／Ｌ
ａｎｄ１１９ｇ／Ｌ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙＴｈｅｇｒｏｓｓａｍｏｕｎｔｏｆｒｅｄｕｃｉｎｇｓｕｇａｒｗａｓ１３２ｇ／Ｌ．Ｔｈｅｐｈｙｓｉｃａｌａｎｄｃｈｅｍｉ
ｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｓｒｅａｃｈｅｄＧｒａｄｅｔｗｏｎａｔｉｏｎａｌｓｔａｎｄａｒｄｆｏｒｓｏｙｓａｕｃｅ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｒｎｓｔａｒｃｈｃａｋｅ；ｋｏｊｉ；ｓｏｙｓａｕｃｅ
酱油是人们日常生活必备的调料品。酱油生
产大多数以大豆（或豆粕）和小麦面粉为原料（有的
辅以麸皮），经米曲霉培养制成米曲，再经发酵、淋
油、加糖色、灭菌等工序而成［１］。
糖渣是在制糖工业或味精生产等加工过程中
得到的副产品，产量很大。糖渣中营养物质的种类
全，含量丰富。根据原料种类的不同，糖渣可以分
为淀粉糖渣、甜菜渣、甘蔗渣、果渣等，其中淀粉糖
渣是由各类谷物淀粉（包括玉米、小麦、大米等）及
薯类淀粉经酸水解或酶解制糖后经压滤所得的残
渣。玉米淀粉糖渣是将玉米中淀粉水解制糖后得
到的残渣［２］。
国内大多数玉米淀粉制糖企业并没有综合利用
糖渣的完整计划，基本上是采取低价销售的策略，将
糖渣作为低附加值的饲料直接出售给饲料行业，经济
效益很低且糖渣并未得到合理及有效利用［３］。
笔者根据玉米淀粉糖渣中组分含量及其目前
市场上的利用情况，在实验室进行以玉米淀粉糖渣
为原料制备米曲发酵酱油性质的研究。
１ 材料与方法
１．１ 菌种
米曲霉（Ａｓｐｅｒｇｉｌｕｓｏｒｙｚａｅ）沪酿 ３０４２，江南大
学工业生物技术教育部重点实验室保藏。
１．２ 培养基
斜面培养基（ＰＤＡ）：马铃薯２００ｇ去皮，切成小
块，加水煮沸 ３０ｍｉｎ，然后用纱布过滤，加葡萄糖
２０ｇ，琼脂２０ｇ，补水至 １０００ｍＬ，ｐＨ自然，分装，
１２１℃灭菌２０ｍｉｎ。
米曲种曲培养基：麸皮１００ｇ，煮沸３０ｍｉｎ，纱布
过滤，补足水至１０００ｍＬ，分装，１２１℃灭菌２０ｍｉｎ。
米曲成曲培养基：５００ｍＬ三角瓶总装料量２８ｇ
（干基）；麸皮干基量１４ｇ；糖渣与豆粕按一定配比
添加，ｍ（干物料）∶Ｖ（水）＝１∶１。
１．３ 检测方法
中性蛋白酶和糖化酶活力测定参照文献［４］进行。
氨基态氮含量和总酸含量测定采用甲醛滴定法。
总氮含量测定采用凯式定氮法。
还原糖含量测定采用ＤＮＳ法。
可溶性总固形物含量测定采用烘干称质量法。
ＮａＣｌ含量测定采用ＡｇＮＯ３滴定法。
重金属离子含量的测定采用原子吸收法。
１．４ 米曲制备及酱油发酵
１．４．１ 原料处理
将玉米淀粉糖渣粉碎，用０２１ｍｍ标准筛过筛
成有一定粒度大小的粉末状。麸皮和豆粕按比例
添加后润水３ｈ，１２１℃灭菌２０ｍｉｎ。
１．４．２ 米曲制备
以孢子悬浮液形式，按总物料（湿基）的１０％接
种，３０℃培养７２ｈ即得成曲。
１．４．３ 酱油发酵
称取一定质量的米曲成曲，按照 ｍ（成曲）∶
Ｖ（盐水）＝１∶２２比例加入盐水，盐质量分数为
１７％，发酵温度４０℃，发酵时间６０ｄ，发酵结束后过
滤，８０℃灭菌３０ｍｉｎ。
２ 结果与讨论
２．１ 玉米淀粉糖渣主要组分含量的测定
玉米淀粉糖渣主要组分含量测定结果见表１和
表２。由表１和表２可知：营养物质种类全面、含量
丰富，且重金属含量均在国家食品级原料规定范围
内，满足酱油酿造原料的选择条件。所以，根据玉
米淀粉糖渣的组分和价格情况，如果用来代替或部
分代替豆粕，再添加其他辅料培养米曲酿造酱油，
将会使原料成本大大降低。
表１ 玉米淀粉糖渣中主要组分的含量
Ｔａｂｌｅ１ Ｍａｉｎｃｏｍｐｏｎｅｎｔｃｏｎｔｅｎｔｉｎｃｏｒｎｓｔａｒｃｈｃａｋｅ ％
ｗ（粗蛋白） ｗ（真蛋白） ｗ（总糖） ｗ（还原糖） ｗ（纤维素） ｗ（半纤维素） ｗ（灰分）
２３～３０ １５～２０ ２０～３０ １３～２０ １０～１５ １２～１８ ６～７
表２ 玉米淀粉糖渣中重金属含量的测定
Ｔａｂｌｅ２ Ｈｅａｖｙｍｅｔａｌｃｏｎｔｅｎｔｓｉｎｃｏｒｎｓｔａｒｃｈｃａｋｅ
重金属种类 ｗ（重金属）／％
Ｈｇ ０
Ａｓ ０００００２
Ｐｂ ＜００００００５
２．２ 以玉米淀粉糖渣为原料制备米曲条件的优化
２．２．１ 培养时间对米曲霉产酶的影响
取不同发酵时间试样，分别测定其中性蛋白酶
和糖化酶活力，绘制米曲霉产酶时间曲线，确定最
佳产酶时间，结果如图１所示。
米曲霉培养４８ｈ内，三角瓶中只有白色菌丝体
生长；当培养时间达到４８ｈ后开始扣瓶，此时三角
瓶中开始有黄绿色的孢子产生，且其中性蛋白酶和
图１ 米曲霉产酶时间曲线
Ｆｉｇ．１ Ｅｆｅｃｔｓｏｆｄｉｆｅｒｅｎｔｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｔｉｍｅｏｎ
ｐｒｏｔｅａｓｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ
糖化酶分泌量逐渐增加。由图１可知：在培养７２ｈ
后，三角瓶中充满黄绿色孢子且中性蛋白酶和糖化
酶比活力达到最高，分别为１８００和５５Ｕ／ｇ；此后，
由于原料的消耗，米曲霉开始衰老、死亡，其分泌的
２６ 生 物 加 工 过 程 第９卷
酶活力开始逐步下降，其中中性蛋白酶活力下降的
幅度较大，相对于７２ｈ时的酶活，发酵１２０ｈ时的酶
活下降４４４％，而糖化酶活力下降１２７％。由实验
结果确定米曲成曲的培养时间为７２ｈ。
２．２．２ 装料量对米曲霉产酶的影响
固态发酵物料层的厚度能影响微生物生长过
程中气体的传递作用，对水分的挥发也有一定的影
响。而微生物均是在比较适宜的水活度环境中正
常生长的［５］。因此，笔者考察装料量对微生物产酶
能力的作用。
在５００ｍＬ三角瓶中分别装料１６、２４、３２和４０ｇ
（干基），培养７２ｈ后测定其中性蛋白酶活力和水活
度，以确定最佳装料量，结果如图２所示。
图２ 装料量对米曲中性蛋白酶活力的影响
Ｆｉｇ．２ Ｅｆｅｃｔｓｏｆｆｏｒｃｅｄｆｉｌｉｎｇｒａｔｅｏｎｅｎｚｙｍｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ
由图２可知：５００ｍＬ三角瓶中装料３２ｇ时，中
性蛋白酶比活力最高，为２３００Ｕ／ｇ；低于３２ｇ时，
虽然培养基中 Ｏ２和 ＣＯ２的传递较好，但是，可能由
于水分的挥发程度不同，也影响到微生物的产酶，
且原料的利用率低；高于３２ｇ时，物料的透气性作
用占主导地位，培养基厚，不利于 Ｏ２和 ＣＯ２的传递，
影响微生物的生长，进而导致产酶效果差。
２．２．３ 料水比对米曲霉产酶的影响
５００ｍＬ三角瓶中装料３２ｇ（干基），分别考虑在
不同料水比的情况下，培养７２ｈ后中性蛋白酶活力
和糖化酶活力的变化情况。
由图３可看出：当料水比为１∶１时，中性蛋白酶
比活力达到３０００Ｕ／ｇ，而糖化酶活力在料水比为１∶
１和１∶１２时变化不大，能够达到６０Ｕ／ｇ。料水比过
高或过低，都导致米曲霉产酶能力不同程度的下
降。料水比过低时，培养基中水分较高，不利于菌
丝的生长，易染杂菌，培养基易结块，不利于通风，
图３ 料水比对米曲产酶活力的影响
Ｆｉｇ．３ Ｅｆｅｃｔｓｏｆｄｉｆｅｒｅｎｔｍａｔｅｒｉａｌｗａｔｅｒ
ｒａｔｉｏｓｏｎｅｎｚｙｍｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ
所以产酶较低；而料水比过高，则培养基表面干化
较快，发酵不彻底，产酶亦低［６］。根据以上结果，实
验确定料水比为１∶１。
２．２．４ 原料配比对米曲霉产酶的影响
５００ｍＬ三角瓶中总装料量３２ｇ，料水比１∶１，麸
皮干基质量１６ｇ，糖渣和豆粕选取不同质量比分别
进行发酵，７２ｈ后测定中性蛋白酶活力和糖化酶活
力，确定糖渣和豆粕比例，结果如图４所示。
图４ 不同原料配比对米曲产酶活力的影响
Ｆｉｇ．４ Ｅｆｅｃｔｓｏｆｄｉｆｅｒｅｎｔｍａｔｅｒｉａｌｒａｔｉｏｓｏｎ
ｅｎｚｙｍｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ
由图４可知：当糖渣和豆粕质量比为８∶２时，米
曲霉产中性蛋白酶的活力达到３６００Ｕ／ｇ，而糖化酶
活力却随着糖渣与豆粕比例的降低而降低，这可能
跟糖渣和豆粕中组分含量不同有关，导致其中营养
成分利用的难易程度不同。由实验结果选取糖渣
和豆粕比例为８∶２。
２．２．５ 正交试验分析
采用正交试验考察装料量、料水比、原料配比
对中性蛋白酶比活力的影响，试验因素水平、结果
和分析如表３～表５所示。
３６ 第３期 高东宁等：以玉米淀粉糖渣为原料制备米曲发酵酱油
表３ 正交试验因素水平
Ｔａｂｌｅ３ Ｆａｃｔｏｒｓａｎｄｌｅｖｅｌｓｏｆｔｈｅｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｔｅｓｔ
水平
Ａ
ｍ（物料）／
ｇ
Ｂ
料水比
Ｃ
温度／
℃
Ｄ
ｍ（糖渣）∶
ｍ（豆粕）
１ ２８ １∶０８ ３０ ８５∶１５
２ ３２ １∶１ ３０ ８∶２
３ ３６ １∶１２ ３０ ７∶３
表４ 正交试验结果
Ｔａｂｌｅ４ Ｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｔｅｓｔ
试验号 Ａ Ｂ Ｃ Ｄ
中性蛋白酶比活力／
（Ｕ·ｇ－１）
１ １ １ １ １ １９０６０１
２ １ ２ ２ ２ ３７１０２１
３ １ ３ ３ ３ １６４１６９
４ ２ １ ２ ３ ２７８２９７
５ ２ ２ ３ １ ２１２０８７
６ ２ ３ １ ２ １３１２５６
７ ３ １ ３ ２ ３６８０８１
８ ３ ２ １ ３ １２６３５３
９ ３ ３ ２ １ ８１３３５
表５ 正交试验结果分析
Ｔａｂｌｅ５ Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｔｅｓｔ
方差源 Ａ Ｂ Ｃ Ｄ
Ｋ１ ２４３７３０ ２８０７９３ １５１２０３ １６３１４０
Ｋ２ ２０７２１３ ２３６４８７ ２４３５５１ ２９０１１９
Ｋ３ １９１９２２ １２５５８６ ２４８１１２ １８９６０６
Ｒ ５１８０８ １５５２０６ ９６９０９ １２６９７９
从表４、表５可以看出：玉米淀粉糖渣制备米曲
过程中各个因素的影响程度从大到小依次是料水
比、原料配比、装料量；最优试验组合为 Ａ１Ｂ２Ｃ２Ｄ２，
即装料量２８ｇ，料水比１∶１，ｍ（糖渣）∶ｍ（豆粕）＝８∶
２，培养温度３０℃。在此条件下，米曲霉中性蛋白酶
比活力能够达到３７１０８１Ｕ／ｇ，满足工业上酿造酱
油所需要求。
２．２．６ 不同盐浓度对米曲成曲酶活力的影响
蛋白酶活力和糖化酶活力作为鉴定酱油发
酵中菌种优劣的主要指标，其对原料的水解作
用会受到盐浓度明显的抑制作用［７－８］。而酱油
的发酵过程又是在一定盐浓度下进行的，因此，
考察盐浓度对酶活力的影响更能够体现水解
效果。
选取１３％、１４％、１５％、１６％、１７％、１８％ ６个不
同盐浓度的盐水溶液分别提取发酵结束后的米曲
成曲，稀释一定倍数后测定其中酶活力。
０号表示按常规方法用磷酸盐缓冲液提取
图５ 盐浓度对米曲霉产酶活力的影响
Ｆｉｇ．５ Ｅｆｅｃｔｓｏｆｄｉｆｅｒｅｎｔｓａｌｔｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｏｎ
ｅｎｚｙｍｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ
由图５可以看出：用磷酸盐缓冲液提取，中性蛋
白酶比活力可达到４０００Ｕ／ｇ左右，糖化酶比活力可
达到１２０Ｕ／ｇ左右。相对于缓冲液提取，利用盐水溶
液对米曲成曲酶进行提取时，酶活均有一定程度的降
低。不同浓度盐水提取，酶活降低程度亦有所不同。
总体来讲，盐浓度越高，对酶的抑制作用越大。本实
验中酱油酿造过程是在质量分数为１６％下进行的，
中性蛋白酶比活力为２０００Ｕ／ｇ，相对于缓冲液提取，
其酶活力下降了４９７％；而糖化酶比活力为４６Ｕ／ｇ，
相对于缓冲液提取，其酶活力下降了６２３％。
２３ 糖渣米曲酿造酱油的质量分析
糖渣米曲酿造出２４０ｍＬ酱油，其质量分析如表
６所示。从表６可以看出：利用玉米淀粉糖渣制备
米曲进行酱油的发酵，其常见的理化指标分析结果
均可达到国家二级酱油酿造标准［１０］，氨基态氮质量
浓度可达到７１ｇ／Ｌ，总氮质量浓度为１１９ｇ／Ｌ，还
原糖质量浓度为１３２ｇ／Ｌ。但本实验结果跟袁建国
等［９］的相比，由于侧重点不一样，结果有一定的差
距，还需要在多菌种混合发酵方面深入研究。
４６ 生 物 加 工 过 程 第９卷
表６ 以玉米淀粉糖渣为原料酿造酱油的检测结果
Ｔａｂｌｅ６ Ｒｅｓｕｌｔｓｏｆｓｏｙｓａｕｃｅｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｂｙｃｏｒｎｓｔａｒｃｈｃａｋｅ ｇ
检测指标 ｍ（氨基态氮）ｍ（总酸） ｍ（总酯）ｍ（还原糖）ｍ（ＮａＣｌ）ｍ（可溶性无盐固形物）ｍ（总氮）
糖渣米曲酿造的酱油 ０７１ ０６１ ４００８ １３２ １８１７ １０３１ １１９
国家二级标准酱油 ＞０５５ ≤２５０ ＞１０００ ＞１００
注：检测指标均为１００ｍＬ酱油中所检测出的物质质量。
３ 结论
玉米淀粉生产过程中的副产物糖渣可以作为
米曲的主要生产原料，所制成糖渣米曲中的中性蛋
白酶比活力可达到４０００Ｕ／ｇ左右，糖化酶比活力
可以达到１２０Ｕ／ｇ左右。糖渣米曲所酿造的酱油在
氨基态氮含量、总氮含量、无盐固形物含量、还原糖
含量等方面均可达到国家二级标准。氨基态氮质
量浓度可达到７１ｇ／Ｌ，总氮质量浓度为１１９ｇ／Ｌ，
还原糖质量浓度为１３２ｇ／Ｌ。所以，玉米淀粉糖渣
替代一部分酱油传统的生产原料，有一定的应用前
景，这为提高糖渣附加值，降低酱油原料成本，提高
企业的经济效益有一定的作用。
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５６ 第３期 高东宁等：以玉米淀粉糖渣为原料制备米曲发酵酱油