香蕉醋醋酸发酵工艺及其澄清效果的研究

邓红梅，周 天，马 超，王 颖

（广东石油化工学院化学与生命科学学院，广东茂名 525000）

香蕉醋醋酸发酵工艺及其澄清效果的研究

邓红梅，周 天，马 超，王 颖

（广东石油化工学院化学与生命科学学院，广东茂名 525000）

以香蕉（全果）为原料，采用液态表面发酵法研究香蕉醋的醋酸发酵工艺，并探讨了不同澄清剂对香蕉醋澄清效果。通过单因素实验和正交实验确定了香蕉果醋醋酸发酵工艺的最佳工艺条件为发酵温度28℃，醋酸菌接种量10%，初始酒精度8%vol，发酵时间6d，此时酸度为6.72g/100mL；壳聚糖澄清效果明显，透光率最大值为92.6%；酿制出的香蕉醋色泽浅黄色，具有香蕉固有的浓郁香味，醋香纯正、酸味柔和，无异味、澄清。

香蕉醋，醋酸发酵，澄清效果

果醋是近些年来所开发的新型食醋，与采用粮食酿造的传统食醋相比，果醋种类丰富、营养齐全、风味独特，是未来醋类制品的一大发展趋势。果醋具有多种营养保健功能，能促进新陈代谢、调节酸碱平衡、消除疲劳、提高机体免疫力、促进血液循环、降压和美容护肤、延缓衰老[1-3]。被誉为是继碳酸饮料、饮用水、果汁和茶饮料之后的“第四代”饮料，发展空间和市场潜力巨大[4-6]。目前，国内已有苹果醋、柑橘醋等果醋产品实现了批量生产，而生产香蕉果醋的企业则很少，且对其生产工艺的探讨大多集中于实验室研究阶段[7-8]。本实验以香蕉（全果）为原料，探讨香蕉（全果）醋的液态法发酵工艺和香蕉醋澄清效果。有利于加速香蕉资源的开发利用，为茂名地区香蕉产业可持继发展奠定基础。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

香蕉 购于茂名市水果市场，八九成熟，无霉变腐烂、无病虫害；酿酒酵母、醋酸菌（沪酿101） 购于广东省微生物研究所；壳聚糖脱乙酰度≥90% 购于国药集团化学试剂有限公司；蔗糖、聚乙烯吡咯烷酮（PVPP）、明胶为分析纯 购于天津市福晨化学试剂厂。

WYT-4手持糖度计 上海世诺物理光学仪器有限公司；SG-200G1打浆机 浙江苏泊尔炊具股份有限公司；紫外-可见光分光光度计UV-2550日本岛津公司；HH-S24数显恒温水浴锅 上海精宏实验设备有限公司；立式自动电热压力蒸汽灭菌器、THZ-92B气浴恒温振荡培养箱、超净工作台（100级）

上海博迅实业有限公司医疗设备厂。

1.2 实验方法

1.2.1 工艺流程

1.2.2 香蕉全果酒液的制备 香蕉全果酒的制备已另文发表[9]。取适量经酒精发酵后的香蕉全果酒液，根据测得的酒精度，用无菌水将其稀释精确调整至后面各个发酵实验所需要的酒精度。

1.2.3 香蕉全果醋醋酸发酵工艺研究

1.2.3.1 酒精度对醋酸发酵的影响 实验设计5个酒精度水平为 5%、6%、7%、8%、9%vol，在28℃、醋酸菌接种量10%条件下，发酵5d，确定酒精度对醋酸发酵的影响。

1.2.3.2 温度对醋酸发酵的影响 实验设计5个温度为20、23、26、30、35℃，在酒精度8%vol、醋酸菌接种量10%条件下，发酵5d，确定温度对醋酸发酵的影响。

1.2.3.3 醋酸菌接种量对醋酸发酵的影响 接种量设定为5%、7%、10%、13%、15%，选择28℃作为香蕉醋酸发酵温度，酒精度8%vol，发酵5d，确定醋酸菌接种量对醋酸发酵的影响。

1.2.3.4 发酵时间对醋酸发酵的影响 发酵时间设定为4、5、6、7、8d，在28℃、酒精度8%vol、醋酸菌接种量10%条件下进行发酵，确定发酵时间对醋酸发酵的影响。

1.2.3.5 正交实验研究醋酸发酵最优工艺条件 为了确定醋酸发酵最佳发酵条件，以醋酸浓度（以醋酸计）/（g/100mL）为考察指标，以醋酸菌接种量（%）、发酵时间（d）、发酵温度（℃）、酒精度（%vol）为影响因子进行4因素3水平L9（34）的正交实验，如表1所示。

表1 醋酸发酵正交实验因素和水平Table 1 Factors and levels of orthogonal experiment for optimizing the acetic acid fermentation

1.2.4 香蕉醋澄清效果的研究

1.2.4.1 聚乙烯吡咯烷酮（PVPP）对果醋澄清效果的研究 取6支比色管，分别加入30mL发酵而得香蕉醋，然后按0.1、0.2、0.3、0.4、0.5g/L加入不同浓度的PVPP，对照不加PVPP，三组重复。摇匀，静置24h，测其透光率、酸度。

1.2.4.2 明胶对果醋澄清效果的研究 取6支比色管，分别加入30mL发酵而得的香蕉醋，然后按0.1、0.2、0.3、0.4、0.5g/L加入不同浓度的明胶，对照不加明胶，三组重复。摇匀，静置24h，测其透光率、酸度。

1.2.4.3 壳聚糖对果醋澄清效果的研究 取6支比色管，分别加入30mL发酵而得的香蕉醋，然后按0.1、0.2、0.3、0.4、0.5g/L加入不同浓度的壳聚糖，对照不加壳聚糖，三组重复。摇匀，静置24h，测其透光率、酸度。

澄清度测定：用紫外可见分光光度计在波长620nm处测定透光率计算可得。

1.2.5 香蕉醋各项指标的测定方法 糖度测定：手持糖度计法；还原糖测定：斐林试剂法；酒精度测定：蒸馏法；总酸度测定：酸碱中和滴定法；pH：酸度计测定法。

2 结果与分析

2.1 单因素实验结果

2.1.1 酒精度对醋酸发酵产酸的影响 在实际生产中，一般情况下1g酒精产生1g醋酸，如发酵液有100mL，将酒精的质量分数换算成体积分数，则约有1.3%vol的酒精可产生1g/100mL醋酸，发酵液根据国家卫生标准，食醋醋酸含量不低于3.4g/100mL[10]。因此醋酸发酵前酒精度至少应4.3%vol，本实验选用的醋酸菌沪酿1.01耐受酒精度8%vol。结果见图1。随着酒精度的提高，醋酸发酵过程的产酸量提高，酒精度8%vol时，酸度达5.8g/100mL。当酒精度超过8%vol，产酸量下降。因为酒精浓度过高时不利于醋酸菌的生长和代谢。

图1 酒精度对香蕉果醋醋酸发酵的影响Fig.1 Effect of initial alcohol content on acetic fermentation of banana vinegar

2.1.2 温度对醋酸发酵产酸的影响 结果见图2。在5个发酵温度范围内，酸度有一个由小变大，然后又由大变小的趋势，发酵温度为26～30℃时，酸度最高，随后酸度下降。原因是温度过低或过高，均不利于醋酸菌的生长代谢，产酸量较低。也有资料显示[11]，温度过高可能会导致菌体细胞内酶蛋白和核酸等发生不可逆变性或细胞受损而死亡。所以，选择26～30℃作为香蕉醋酸发酵温度。同时，为了避免总酸度降低，在发酵过程中当总酸度达到最大值时，应及时结束发酵。

图2 发酵温度对香蕉果醋醋酸发酵的影响Fig.2 Effect of fermentation temperature on acetic fermentation of banana vinegar

2.1.3 醋酸菌接种量对醋酸发酵产酸的影响 结果见图3。由图3可以得出，接种量在5%～10%范围内，酸度随接种量的增大而增加，接种量为10%时，酸度最高，达6.2g/100mL。在10%～15%的接种量范围内，随接种量的增大，产酸量反而有降低的趋势。可能是由于发酵液中营养物质的量是一定的，接种量过大时，发酵液中的营养物质主要用于醋酸菌菌体增殖上，其消耗的营养越多，用于产物转化的营养就越少，因此醋酸产生量也少。并且有大量的代谢废物生成，将会导致醋酸菌过早发生老化、自溶等现象[4]。所以确定10%为香蕉醋酸发酵接种量。

图3 醋酸菌接种量对香蕉果醋醋酸发酵的影响Fig.3 Effect of acetic acid bacteria inoculum on acetic fermentation of banana vinegar

2.1.4 发酵时间对醋酸发酵产酸的影响 结果见图4，醋酸发酵到第6d酸度达6.5g/100mL，随后有降低的趋势。可能是由于随着发酵时间的延长，基质中的酒精逐渐被氧化为醋酸，当醋酸发酵到第6d，基质中的酒精已基本被氧化为醋酸，酸度达到高峰。如果继续发酵，在缺少酒精的基质中，醋酸菌会继续把醋酸氧化成二氧化碳和水，使酸度降低。所以发酵时间6d为最佳。

图4 发酵时间对香蕉果醋醋酸发酵的影响Fig.4 Effect of fermentation time on acetic fermentation of banana vinegar

2.2 醋酸发酵的正交实验结果

以醋酸浓度（以醋酸计）（g/100mL）为考察指标，以醋酸菌接种量（%）、发酵时间（d）、发酵温度（℃）、酒精度（%vol）为影响因子进行了4因素3水平L9（34）的正交实验。结果见表2。

由表2分析可知，正交实验中A2B3C2D2为最优条件组合，即接种量为10%，发酵时间6d，发酵温度为28℃，酒度为8%vol。4个因素对醋酸发酵的影响大小顺序依次为：接种量A＞发酵温度C＞酒精度D＞发酵时间B。

验证实验：按正交实验确定的最佳工艺条件，进行了醋酸发酵验证重复实验，得酸度为6.72g/100mL的香蕉醋。表明正交实验结果可靠。

2.3 香蕉醋澄清实验结果

从图5中可以看出，聚乙烯吡咯烷酮（PVPP）、明胶、壳聚糖3种澄清剂对果醋酸度影响较小，对透光率有较大影响。三者都是在浓度0.3g/L时透光率达到高峰，其中壳聚糖是三者最高，达92.6%。在实验过程中还可看到，壳聚糖沉降速度快，醋体色泽变得澄清透亮，颜色诱人，存放数天后色泽不再加深，也无返浑现象发生，效果较理想。此结果与许多研究相似[12-13]。

表2 正交实验结果与分析Table 2 Results of orthogonal experiment and analysis

图5 不同澄清剂对香蕉醋澄清效果与醋度的影响Fig.5 Effect of different clarifiers on clarification effect and vinegar of banana vinegar

3 结论

3.1 香蕉醋醋酸发酵最优条件是接种量为10%，发酵时间6d，发酵温度为28℃，酒度为8%vol。4个因素对醋酸发酵的影响大小顺序依次为：醋酸菌接种量＞发酵温度＞酒精度＞发酵时间。

3.2 壳聚糖沉降速度快，澄清效果明显，透光率最大值为92.6%，并且酸度几乎没有变化。澄清效果优于明胶和PVPP。

3.3 香蕉醋感观特性色泽浅黄色、具有香蕉固有的浓郁香味，醋香纯正、酸味柔和，无异味，澄清。

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Study on fermentation process of acetic acid from banana and its clarification effect

DENG Hong-mei，ZHOU Tian，MA Chao，WANG Ying
（College of Chemistry and Life Sciences，Guangdong University of Petrochemical Industry，MaoMing 525000，China）

Illustrated the banana（whole fruit） as raw materials to study the banana vinegar acetic fermentation process by adopting the liquid surface fermentation method and explore the effect of different clarifiers on the clarification of banana vinegar.Through single factor experiments and orthogonal tests，optimum technological conditions of banana vinegar acetic fermentation were determined as follows：the fermentation temperature 28℃，inoculation amount of acetic acid bacteria 10%，initial alcohol degree 8%vol，fermentation time 6d and the acidity was 6.72g/100mL.Under the above conditions，clarification effect of chitosan was significantly obvious，the maximum transmittance could reach 92.6%.The color of the produced banana vinegar was pale yellow，and it posesses the characteristics of the inherent rich and pure flavor with banana，sour soft vinegar，and the great clarify with no peculiar smell.

banana vinegar；acetic fermentation；clarification effect

TS255.47

B

1002-0306（2012）22-0316-04

2012－05－23

邓红梅（1965-），女，副教授，主要从事食品生物技术方面的研究。

广东省茂名市重点科学计划项目（201173）。