3. 种曲制备与米曲霉培养
酱油酿造的本质,是米曲霉把大豆和小麦中的蛋白质、淀粉分解成氨基酸和糖类,再由后续发酵赋予色香味。种曲就是这一过程的“火种”——它是由米曲霉纯种在蒸煮过的麸皮等基质上扩大培养得到的、富含孢子的曲种。种曲质量不过关,后面制曲再精细也难以补救。本节围绕米曲霉的生物学特性、种曲制作流程、孢子计数与活力评价、污染防控,以及种曲质量对发酵的影响展开。
一、米曲霉的生物学特性
酱油生产常用菌种为米曲霉(Aspergillus oryzae),属于半知菌亚门丝孢目。它的菌丝有隔膜、多核,分枝旺盛;无性繁殖产生分生孢子,孢子梗顶端膨大成顶囊,顶囊表面生出瓶梗,瓶梗上串生球形孢子,成熟后呈黄绿色至黄褐色。米曲霉是典型的好氧真菌,生长需要氧气、适宜水分和温度,最适生长温度约30~32℃,产酶最适温度略低,约28~30℃;孢子萌发需要较高湿度,基质含水量一般控制在50%~55%。
米曲霉的酶系非常丰富,主要包括蛋白酶(酸性、中性、碱性)、淀粉酶(α-淀粉酶、糖化酶)、谷氨酰胺酶等。其中中性蛋白酶和碱性蛋白酶负责把大豆蛋白降解为肽和氨基酸,谷氨酰胺酶则把谷氨酰胺转化为谷氨酸,直接关系酱油的鲜味。米曲霉还能产生少量脂肪酶和纤维素酶,辅助分解原料中的脂类和纤维。理解这些特性,就能明白种曲培养为什么强调“控温、保湿、通风、防污染”——温度过高会抑制产酶甚至烧曲,湿度过低孢子萌发困难,通风不足则菌丝生长稀疏。
二、种曲制作流程
种曲制作是从试管斜面出发的逐级扩大培养,典型流程为:斜面菌种→三角瓶扩大→种曲(麸皮曲)。以三角瓶扩大为例,取麸皮与豆粕按约8:2混合,加水至含水量约55%,装入500 mL三角瓶,每瓶装料约30~40 g,121℃灭菌30 min,冷却后接入斜面孢子悬液,30℃恒温培养。培养约24 h后菌丝开始旺盛生长,此时需摇瓶打散结块,保证通气均匀;48~72 h后孢子大量形成,瓶壁可见黄绿色孢子层,即可作为种曲使用或进一步扩大。
种曲阶段通常在曲盘或通风曲池中进行,料层厚度控制在2~3 cm,接种量约为干料的0.3%~0.5%,培养温度维持30~32℃,品温不得超过35℃。培养前期(0~20 h)以保湿为主,中期(20~40 h)菌丝旺盛、产热明显,需翻曲散热并补充氧气,后期(40~72 h)孢子成熟,应适当降低湿度、加强通风,促进孢子干燥和成熟。整个周期约60~72 h,成熟种曲孢子数应达到10⁹~10¹⁰个/g(干基),水分降至10%~12%以便短期保存。
三、孢子计数与活力评价
种曲质量的第一项硬指标是孢子数量。常用方法是血球计数板法:称取种曲1 g,加入含0.1%吐温-80的无菌水100 mL,充分振荡使孢子分散,用纱布过滤去除菌丝,取滤液滴入血球计数板,静置2~3 min后在400倍显微镜下计数中央大方格内孢子数,按公式计算:孢子数(个/g)=(5个中方格孢子总数/5)×25×10⁴×稀释倍数。若5个中方格共数得120个孢子、稀释倍数为100,则孢子数约为120/5×25×10⁴×100=6.0×10⁸个/g。计数时每个样品至少重复3次取平均,偏差过大应重新制样。
孢子数量达标不等于活力好。活力评价更看重萌发能力:可取孢子悬液涂布于PDA平板,30℃培养12~16 h,镜检统计萌发孢子比例,萌发率应达到85%以上;也可用美蓝染色法,活孢子不着色、死孢子染成蓝色,据此估算活孢子率。此外,还可通过测定种曲的中性蛋白酶活力间接反映产酶潜力——活力高说明菌株代谢旺盛。生产上常把“孢子数≥10⁹个/g、萌发率≥85%、杂菌率低、无霉味”作为种曲合格的综合判据。
四、种曲污染防控
种曲培养周期长、营养丰富,是杂菌(细菌、青霉、毛霉等)的温床。防控要从源头到环境全链条入手:菌种本身须经纯化验证,斜面定期转接、避免退化;培养基灭菌必须彻底,121℃、30 min,灭菌后冷却至30℃左右再接种,防止冷凝水过多;接种操作在超净工作台或无菌室内完成,器具、双手、瓶口均需酒精消毒并火焰灼烧;培养室提前用甲醛或过氧乙酸熏蒸,曲盘、曲池清洗消毒;培养期间保持正压和过滤空气,翻曲工具专用并消毒。一旦发现曲料出现异味、黑斑、黏丝或非黄绿色的菌落,应立即隔离废弃,不可混用。
五、种曲质量对发酵的影响案例
某酱油厂曾出现一批大曲“发酵无力”的问题:制曲48 h后曲料升温缓慢、酶活偏低,酱醪发酵周期延长、氨基酸态氮不达标。排查发现,问题出在种曲环节——该批种曲因培养后期通风不足、品温一度升至38℃,孢子虽已形成但活力明显下降,镜检萌发率仅约60%,且混有少量青霉。更换活力合格的种曲后,大曲中性蛋白酶活力恢复,酱醪氨基酸态氮在正常周期内达到0.8 g/100 mL以上。这个案例说明:种曲的孢子数量、活力和纯度,会沿着“种曲→大曲→酱醪”逐级放大,种曲环节的微小偏差,最终会体现在成品酱油的鲜味和出油率上。因此,把种曲质量检测作为每批生产的固定关卡,比事后补救更经济可靠。