正交试验优化油桃果醋饮料加工工艺

何翠婵，周家华，熊 犍,*

(1.华南理工大学轻工与食品学院，广东 广州 510640；2.北京市农林科学院农业综合发展研究所，北京 100097)

油桃是普通桃的单基因隐性突变体，其果实光滑无毛、色泽诱人、汁多味美、肉质细腻，风味芳香[1-2]。成熟的油桃中糖含量较高，还含有多种氨基酸、维生素、蛋白质以及超氧化歧化酶等，具有较高的营养价值。此外，桃果味甘酸、微温，性甘热，具有生津润肠、活血消积、解劳热、丰肌美肤、祛痰利尿之功效，具有很高的医疗保健作用[3]。果醋中含有丰富的有机酸、尼克酸等维生素、多种人体所需的氨基酸以及钾、锌等多种矿物元素，能有效促进胆固醇经肠道随粪便排出，使血浆和组织中胆固醇含量减少，也能促进新陈代谢，调节酸碱平衡，消除疲劳，提高肝脏的解毒机能，清除体内垃圾，调节血液循环系统及体内代谢，具有明显降低血脂和排毒等保健功能[4-7]。

本实验以新鲜油桃制成的果酒为原料，通过液态发酵法酿制出了一种集营养、保健、食疗等功能为一体的新型油桃果醋，可以更好的开发利用水果资源、节约大量粮食，开辟以果代粮生产液体果醋的新途径。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

新鲜油桃(金美夏) 北京农林科学院农业综合发展研究所顺义基地；油桃果汁，糖含量5.85%，实验室由新鲜油桃按参考文献[8]经过打浆、酶解、过滤自制而成，备用；油桃果酒，酒度7.0%，实验室由果汁按参考文献[9]经过酒精发酵自制而成，备用；醋酸菌，巴氏醋杆菌巴氏亚种(Acetobacter pasteurianus subsp. Pasteurianus) 中国工业微生物菌种保藏中心。

活化培养基：豆芽汁100.0mL，硫酸镁0.2g，酵母膏0.5g，磷酸二氢钾0.3g，葡萄糖2.0g，121℃、0.1MPa条件下灭菌40min，冷却至60℃左右，加入95%乙醇溶液2.0～3.0mL。

保藏培养基：豆芽汁100.0mL，硫酸镁0.2g，酵母膏0.5g，磷酸二氢钾0.3g，葡萄糖2.0g，琼脂2.0g，121℃、0.1MPa条件下灭菌40min，冷却至60℃左右，加入95%乙醇溶液2.0～3.0mL。

1.2 仪器与设备

2DJ-400DS全自动多功能滴定仪 北京先驱威峰技术开发公司；HIC-250振荡培养箱 太仓市实验设备厂；SJ-CJ-IFD洁净工作台 苏州苏洁净化设备有限公司；D-1自动蒸汽灭菌锅 北京发恩科贸有限公司。

1.3 方法

1.3.1 菌种的活化

醋酸菌活化：将醋酸菌活化培养基制成斜面，接入质量分数为1.0%的醋酸菌后，在30℃培养48.0h，醋酸菌的扩大培养按参考文献[10]进行。

一级扩大培养：取液体培养基10.0mL，接入已活化好的醋酸菌2～3环，在30℃培养24.0～48.0h，即可转入下一步培养；二级扩大培养：将一级扩大培养的醋酸菌接入100.0mL液体培养基中，摇匀后，在30℃条件下培养24.0～48.0h，作为实验用醋酸发酵种子液，备用。

酸度测定按参考文献[11]，以最大醋酸量为发酵终点。

1.3.2 油桃果醋的生产工艺流程

油桃→清洗→破碎→打浆→酶解→过滤→灭酶→冷却→酒精发酵→醋酸发酵→调配→杀菌→检验→果醋饮料

1.3.3 醋酸发酵的单因素及正交试验

单因素试验：在100.0g果酒中，糖用量、pH值、醋酸菌接种量分别对醋酸发酵的影响；在此基础上，以糖用量、接种量和pH值为因素，进行三因素三水平的正交试验；试验条件为：恒温振荡摇床，温度为30℃，转速为150r/min，每24.0h测一次酸度，酸度不再上升时发酵结束。

1.3.4 果醋饮料调配正交试验

将一定质量分数的油桃果醋、油桃果汁、蔗糖、柠檬酸混合均匀，进行四因素三水平的正交试验；随机抽取20人对果醋饮料进行感官评分，口感80分，色泽、香味各10分，总分100分。

1.3.5 油桃果醋饮料的感官评定

表1 果醋饮料感官质量评分标准Table 1 Scoring standard for sensory quality of fruit vinegar beverage

2 结果与分析

2.1 醋酸发酵

2.1.1 初始糖度对醋酸发酵的影响

在油桃果酒中(pH4.0，醋酸菌种子液15.0mL/100g)分别加入质量分数为2.0%、4.0%、6.0%、8.0%、10.0%的葡萄糖，初始糖度对醋酸发酵的影响随时间的变化如图1所示。

图 1 糖度对醋酸发酵的影响Fig.1 Effect of initial sugar degree on acetic acid fermentation

由图1可得：随着糖度的增大，醋酸生成量逐渐降低；糖度小于4.0%时，糖度对发酵速率的影响不大，醋酸含量达到最高。这是由于糖度过高，导致油桃发酵液中的渗透压增大，使醋酸菌脱水，抑制醋酸菌的生长繁殖。

2.1.2 醋酸菌量对醋酸发酵的影响

在油桃果酒中(pH4.0，糖度4.0%)分别添加5.0、10.0、15.0、20.0、25.0mL/100g己经活化好的醋酸菌种子液，接种量对醋酸发酵的影响随时间的变化如图2所示。

图 2 醋酸菌量对醋酸发酵的影响Fig.2 Effect of inoculation volume on acetic acid fermentation

由图2可得：发酵周期的前48.0h，醋酸菌量对酸度影响不大；在48.0～96.0h里，添加量为25.0mL/100g时，酸度增加的快；到了96.0h以后，添加10.0mL/100g和15.0mL/100g时，醋酸产量较高。这是因为醋酸菌添加量越多，单位体积内的醋酸菌数量越多，产物生成的速度越快，发酵周期较短；随添加量增加，发酵液中的营养物质过多过快的消耗在醋酸菌菌体细胞的生长繁殖上导致最终醋酸含量偏低。

2.1.3 初始pH值对醋酸发酵的影响

用柠檬酸调整油桃果酒(糖度4.0%，醋酸菌种子液15.0mL/100g)的初始pH值为3.5、4.0、4.5、5.0、5.5，初始pH值对醋酸发酵的影响随时间的变化如图3所示。

由图3可得：随着时间的延长，产酸量在逐渐增大；pH4.0时，最终产酸量最大，为3.98g/100mL。初始pH值过高或过低时，都会抑制菌体某些酶的活性以及改变细胞膜的透性，从而使醋酸菌的新陈代谢受阻，影响其发酵速率和醋酸产量[12]。

图 3 初始pH值对醋酸发酵的影响Fig.3 Effect of initial pH on acetic acid fermentation

2.1.4 醋酸发酵的正交试验

在单因素试验的基础上，以初始pH值(A)、初始糖度(B)、醋酸菌添加量(C)为因素，每个因素选取三个水平，进行L9(34)正交试验，正交试验因素水平及试验结果如表2所示。

表2 醋酸发酵工艺条件正交试验设计及结果Table 2 Data analysis of acetic acid fermentation

由表2可知：通过比较各指标的极差R值，可得各因素的主次关系：A＞C＞B，即初始pH值＞醋酸菌添加量＞初始糖度；最佳因素水平组合为A2B3C3。即本实验最佳条件为：果酒(7.0%)100g、醋酸菌种子液13.0mL/100g、初始pH4.0、初始糖度4.0%。在此条件下，进行2次验证实验，醋酸含量平均值4.87g/100mL。

2.2 油桃果醋饮料配制研究

表3 果醋饮料配方正交试验设计及结果Table 3 Orthogonal test for the formula of fruit vinegar beverage

以酸度为4.87g/100mL的油桃果醋(A)、蔗糖(B)、油桃果汁(C)、柠檬酸(D)这4种用量(均为质量分数)为试验因素，采用四因素三水平正交试验进行试验[9,13-15]。正交试验因素水平及试验结果如表3所示。

由表3可知，影响油桃果醋饮料感官评分的主次因素排序为A＞C＞B＞D，即果醋用量＞果汁用量＞蔗糖用量＞柠檬酸用量；最优工艺参数为A2B2C2D1，即本实验最佳条件为：果醋30.0%、果汁15.0%、蔗糖6.0%、柠檬酸0.1%。

在此条件下，验证实验得到：油桃果醋饮料呈橙黄色，酸甜可口，浓郁醇厚，风味独特，具有油桃特有的芳香，感官评分为96.0分。

3 结 论

本实验以新鲜油桃制成的果酒(7.0%)为原料，通过单因素试验和正交试验对醋酸发酵工艺及正交试验对果醋饮料调配工艺进行研究，得到了橙黄色，酸甜可口，浓郁醇厚，风味独特，具有油桃特有的芳香，感官评分为96.0分的油桃果醋饮料。本实验条件下的最佳条件如下：

1)醋酸发酵的最佳条件为：每100g果酒(7.0%)中，醋酸菌添加量13.0mL/100g、初始pH4.0、初始糖度4.0%，醋酸产量为4.87g/100mL。

2)果醋饮料的最佳配方为：果醋(4.87g/100mL) 30.0%、油桃果汁15.0%、蔗糖用量6.0%、柠檬酸用量0.1%。

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