山楂苹果复合果醋的发酵工艺研究

张海龙，丁宏伟，杨晓蕾，高玲美

（齐鲁师范学院 生物系，山东 济南 250200）

山楂又名红果，自古就有“水晶珠玉”之称，富含多种维生素、矿物质、果胶等物质，具有降压、降血脂、利尿和镇静等作用[1]。苹果富含氨基酸、维生素和多种微量元素，具有生津止渴、开胃醒酒、防止高血压等功效[2]。苹果和山楂在山东地区每年的产量都很高，但由于产业链不够完善等原因，常常出现果农“丰产不丰收”的状况。目前关于山楂和苹果深加工的研究比较少，本试验进行的山楂苹果复合果醋的研究，为其产品深加工提高了一条有益的途径，从而可以充分利用当地的资源，增加果农的经济收入，产生良好的经济和社会效益。

1 材料与方法

1.1 试验材料

山楂、苹果：当地市售，成熟，无损伤霉变；蔗糖、柠檬酸、果胶酶均为食品级；葡萄酒活性干酵母：湖北安琪酵母股份有限公司；醋酸菌：沪酿1.01，上海市酿造科学研究所。

1.2 设备

电子天平，榨汁机，恒温培养箱，精密pH计，酒精度计，手持糖度计，微孔膜过滤器等。

1.3 工艺流程

山楂、苹果→分选、洗涤→破碎、取汁→成分调整→杀菌→接种酵母→酒精发酵→接种醋酸菌→醋酸发酵→过滤→澄清、调配→杀菌→成品

1.4 操作要点

1.4.1 果汁的制备

选取新鲜、成熟的山楂和苹果，清洗并沥干。破碎（粒度0.3cm～0.4cm），压榨取汁。由于山楂中含有一定的果胶，在破碎、榨汁时加入少许的果胶酶[3]。将调整后的混合果汁在100℃水浴杀菌15min，冷却，添加质量浓度为40mg/L的二氧化硫[4]。过滤，得澄清果汁。加白砂糖调整糖度，加柠檬酸调整pH值为4.0左右。

1.4.2 酒精发酵

按一定比例将酵母菌接入调整后的混合果汁中，发酵5d～7d，当糖度和酒精度基本稳定时，转入醋酸发酵。

1.4.3 醋酸发酵

加入食用酒精，将过滤后果酒调整在合适酒精度，接入醋酸菌种子液，进行摇瓶通气发酵，定期取样测定醋酸度，以醋酸含量不再上升为发酵终点。

1.4.5 陈酿

醋液密封后置于室温条件下陈酿1个月，经过滤后，加热至80℃杀菌10min，冷却后装瓶，即得成品果醋。

1.5 测定方法

理化指标：糖度测定：折光仪法；还原糖测定：菲林试剂法；酒精度测定：酒精比重计法；总酸度测定：酸碱中和滴定法；pH值：酸度计测定法。

卫生指标：根据GB/T4789-2010标准，按照国家食品卫生标准中规定的方法测定。

2 结果与分析

2.1 酒精发酵最佳条件的确定

在前期单因素考察的基础上，选取初始糖度、初始pH值、酵母接种量和发酵温度等对酒精发酵影响较大的4个因素为考察对象，每个因素选择3个水平，以发酵液酒精度为评价指标，采用L9（34）正交试验表进行试验，对酒精发酵工艺条件进行优化。因素水平取值见表1，正交试验结果见表2，方差分析见表3。

表1 酒精发酵条件优化正交试验因素水平Table 1 Factors and levels of orthogonal experiments for optimization alcoholic fermentation conditions

表2 酒精发酵条件优化正交试验结果Table 2 Results of orthogonal experiments for optimization alcoholic fermentation conditions

表3 酒精度正交试验结果方差分析Table 3 Analysis of variance for orthogonal test of alcohol degree

由表2、表3可知，各因素对酒精发酵影响程度的顺序为初始糖度＞初始pH值＞发酵温度＞酵母接种量。其中，初始糖度对酒精发酵有显著性影响。最终确定最佳工艺组合为A3B2C1D1，即初始糖度为20%、初始pH值为4.0、酵母接种量为0.01%、发酵温度为24℃。按上述确定的最佳酒精发酵条件，进行试验验证，结果酒精发酵的酒精度为9.63%vol（n=3），优选的酒精发酵条件稳定。

2.2 醋酸发酵条件的优化

2.2.1 初始酒精度对醋酸发酵的影响

用食用酒精和原果汁调节果酒初始酒精度为4%vol、6%vol、8%vol、10%vol，醋酸菌接种量10%，初始pH值调整为5.0，进行发酵试验，每隔24h取样测定发酵液总酸，结果见图1。

图1 初始酒精度对醋酸发酵的影响Fig.1 Effect of initial alcohol content on acetic fermentation

由图1可知，当其他工艺参数一定时，醋酸含量及其反应速度随着起始酒精度增加而提高。当起始酒精度达到一定值时，酒精度过高会抑制醋酸菌的生长，造成反应速度不升反降，因而选择8%vol的起始酒精度比较合适。

2.2.2 初始pH值对醋酸发酵的影响

山楂苹果混合果汁经酒精发酵后，果酒的pH值为4左右。调节果醋发酵的初始pH值为3.5、4.0、4.5、5.0和5.5，在初始酒精度8%vol，醋酸菌接种量10%，进行发酵试验，每隔24h取样测定发酵液总酸，结果见图2。

图2 初始pH值对醋酸发酵的影响Fig.2 Effect of initial pH value on acetic fermentation

由图2可知，pH值过低时，产酸明显受到抑制。初始pH值在4.5～5.5时，产酸较快，未出现抑制。

2.2.3 接种量对醋酸发酵的影响

将果酒的起始酒精度调整为8%vol，初始pH值调整为5.0，分别以6%、8%、10%、12%的接种量接种醋酸菌，进行发酵试验，每隔24h取样测定发酵液总酸，结果见图3。

图3 醋酸菌接种量对醋酸发酵的影响Fig.3 Effect of acetic acid bacteria inoculum on acetic fermentation

由图3可知，接种量越高，醋酸发酵的速度相对越快，因为菌体繁殖量较多，产酸较快，可避免其他微生物的污染。但醋酸菌接种量过高时，菌体生长会消耗培养基中较多的营养成分，导致醋酸产量降低。综合考虑，确定醋酸菌接种量为8%。

2.2.4 发酵温度对醋酸发酵的影响

在醋酸菌接种量10%，起始酒精浓度8%vol条件下，设置不同发酵温度进行试验，每隔24h取样测定发酵液总酸，结果见图4。

图4 发酵温度对醋酸发酵的影响Fig.4 Effect of fermentation temperature on acetic fermentation

由图4可知，随着发酵时间的延长，不同温度条件下的酸度都不断增加，在30℃～36℃温度区间内，发酵速度和最终酸度差别不大，综合考虑，确定醋酸发酵温度为33℃。

2.2.5 果醋发酵工艺优化

根据单因素试验的结果，选取初始酒精度、初始pH值、醋酸菌接种量、发酵时间4个因素，每个因素各选取3个水平，在其他各项工艺条件都不变的条件下，按L9（34）正交表进行醋酸发酵试验。以醋酸酸度和感官评分为考察指标，因素水平表见表4，正交试验结果见表5，方差分析结果见表6。

表4 醋酸发酵条件优化正交试验因素水平Table 4 Factors and levels of orthogonal test for optimization acetic fermentation conditions

表6 酸度正交试验结果方差分析Table 6 Analysis of variance for orthogonal test of acetic degree

表7 感官指标正交试验结果方差分析Table 7 Analysis of variance for orthogonal test of sensory evaluation score

由表5、表6可知，以醋酸酸度为评价指标，各因素对醋酸发酵影响程度的顺序为初始酒精度＞醋酸菌接种量＞初始pH值＞发酵时间，其中初始酒精度对醋酸发酵工艺有显著性影响。根据极差分析结果，以醋酸酸度为评价指标的最佳工艺组合为A2B2C2D3；由表5、表7可知，以感官评分为评价指标，各因素对醋酸发酵影响程度的顺序为发酵时间＞初始酒精度＞醋酸菌接种量＞初始pH值。其中发酵时间对产品感官品质的影响极显著，初始酒精度对产品感官品质的影响显著。根据极差分析结果，以感官评分为评价指标的最佳工艺组合为A3B1C3D3。综合2种评价的实验结果，发酵时间的最优条件相同；初始酒精度大虽然可以在一定程度上提高果醋风味，但对醋酸发酵抑制较大；醋酸菌接种量和初始pH值在不同水平变化时，对2种评价指标影响都较小。故综合各种因素，最终确定山楂苹果醋的最佳发酵条件为A2B2C2D3，即初始酒精度为8%vol、初始pH值为5.0、醋酸菌接种量为8%、发酵时间为7d。按上述确定的最佳发酵条件，进行试验验证，结果产品的醋酸度为6.1g/100mL（n=3），感官评分为84（n=3），表明优选的发酵条件稳定。

3 山楂苹果复合果醋的质量标准

感官指标：果醋呈橙色、均匀一致；澄清透亮，无悬浮物，无沉淀；酸味柔和，果香浓郁，口感丰富，具有鲜明的山楂苹果醋特点。

理化指标：总酸（以醋酸计）=6.1g/100mL；还原糖（以葡萄糖计）=1.5g/100mL；酒精含量=0.06%。

卫生指标：细菌总数≤100cfu/mL；大肠杆菌≤3MPN/100mL；致病菌（指肠道致病菌）：未检出。

4 结论

以山楂苹果为原料生产果醋，最适工艺条件为：（1）山楂苹果果醋酒精发酵的最佳工艺参数为初始糖度为20%、初始pH值为4.0、酵母接种量为0.01%、发酵温度为24℃；（2）山楂苹果果醋醋酸发酵的最佳工艺参数为初始酒精度为8%vol、初始pH值为5.0、醋酸菌接种量为8%、发酵时间为7d。由此可发酵制得的果醋产酸量为6.1g/100mL，果醋呈橙色、均匀一致；澄清透亮，无悬浮物，无沉淀；酸味柔和，果香浓郁，口感丰富，具有鲜明的山楂苹果醋特点。

[1]曲芬霞，潘中田，吴桂容，等.桂东野山楂酒发酵工艺研究[J].中国酿造，2011，30（7）：94-96.

[2]周建华，张 敏.苹果胡萝卜等复合保健饮料的研制[J].食品研究与开发，2010，5（5）：112-115.

[3]孔 瑾.复合果酒的开发与研究[J].酿酒，2001（6）：80-82.

[4]李慧芸.苹果山楂复合果酒的工艺研究[J].农产品加工·学刊，2012（3）：77-79.