生料法制取山楂发酵果酒及果醋工艺技术研究

孔瑾，李双银，娄文娟，孙保伟

（1.河南科技学院，河南新乡453000；2.登封三楂红酒业有限公司，河南登封452470）

生料法制取山楂发酵果酒及果醋工艺技术研究

孔瑾1，李双银2，娄文娟1，孙保伟1

（1.河南科技学院，河南新乡453000；2.登封三楂红酒业有限公司，河南登封452470）

以豫北红山楂果实为原料，采用生料法发酵工艺，进行酒精发酵，制取山楂发酵果酒；然后加入醋酸菌种，进行醋酸发酵，制取山楂发酵果醋。采用正交试验方法，以酒精含量、感官为指标进行山楂发酵果酒综合评判；以醋酸含量、感官为指标进行山楂果醋综合评判。研究结果表明，山楂发酵果酒的最优工艺技术参数为白砂糖用量17%、果酒酵母用量0.1%、发酵温度24℃、发酵时间为7 d；山楂发酵果醋的最优工艺技术参数为液体醋酸菌种用量3%、酒精含量6%、发酵时间30 d。研制的山楂发酵果酒酒液呈宝石红色、澄清透亮、果香浓郁，酒香醇厚、典型优雅、营养丰富；山楂发酵果醋醋液鲜红诱人、澄清透亮、果香浓郁，醋香醇厚、营养丰富。

山楂发酵果酒；山楂发酵果醋；酒精发酵；醋酸发酵

山楂（haw）又名山里果、山里红，核果类水果，核质硬，果肉薄，味微酸涩。果实营养丰富，有开胃消食、消积化滞、活血化瘀、收敛止痢之功效，被卫生部列为食药兼用原料［1］。山楂果实含有柠檬酸、苹果酸、山楂酸等有机酸，能增加胃蛋白酶的分泌，有效帮助消化、增进食欲；山楂果实中总黄酮类成分能促使心血管扩张、管冠状动脉血流量增加，具有降血压、治疗心血管疾病的作用；山楂果肉中丰富的矿物质和维生素对人体的正常发育有着非常重要的作用。

经现代医学研究证明，“果酒”、“果醋”中含有丰富的营养物质、有机酸等，能软化植物纤维和促进糖代谢，溶解动物类食品中的骨质，促进钙和磷的吸收，并能解除肌肉中的“疲劳物质”即乳酸和丙酮酸；能调节血液中的酸碱平衡，助消化，促进食物中营养物质的吸收［2］。还有消除疲劳、增进食欲、帮助消化、消暑降温等作用，并能防治动脉粥样硬化、高血脂、冠心病、骨质增生、风湿性腰腿疼、感冒、皮肤病、脱发、头皮痒等症状。对降低糖尿病人的血糖值及抗肿瘤、增强机体免疫力有一定功效［10］。

本研究采用生料法工艺制取山楂发酵果酒和山楂发酵果醋，原辅料不经高温提取等工艺，对山楂果实中营养成分、风味物质、色素等保存比较全面，节约能源，在以前的报道中还不多见。即以山楂为原料，经清洗、破碎、酶解、添加白砂糖、果酒酵母，发酵制取山楂果酒。然后对果酒酒精含量调整，接入醋酸菌种进行醋酸发酵，制取山楂发酵果醋。二者营养丰富、果香浓郁，酒香醇厚、醋香丰满、典型优雅、澄清透亮、色泽鲜红有光泽。

目前市场上的酒、食醋大都是粮食酿造，品种比较单一、且浪费粮食资源。而我国山楂资源丰富、分布广、产量大，利用山楂特有的品质优势和保健成分生产山楂发酵果酒、发酵果醋等保健饮品，代替粮食醋、粮食酒，实现节粮目标［3］，具有极其重要的现实意义和战略意义。世界上只有我国把山楂做为栽培树种，其品种之多，栽培面积之大具全球之首，山楂具有极高的医疗营养保健功效，是优良的食品加工原料，加大山楂高端制品的研发和生产意义重大。

1　材料与方法

1.1试验材料

豫北红山楂：购于辉县市太行山区山楂果园；白砂糖：一级品；果胶酶（活性为3万活力单位/g）：山东信得利生物有限公司；果酒酵母：安琪酵母股份有限公司；固体醋酸菌种：帝伯仕酵母股份有限公司；液体醋酸菌：河南科技学院食品科学与工程试验室提供。

1.2主要仪器设备

电磁炉：佛山万家乐电器有限公司；破碎机：九阳股份有限责任公司；手持糖度计：浙江托普仪器有限公司；pH计：上海精密科学仪器有限公司；电子万能炉：北京市永光明医疗仪器有限公司；酒精计：北京石景山人民公社玻璃厂；BS223S电子天平：北京赛多利斯仪器系统有限公司；PYX-150S-B生化培养箱：广东韶关科力试验仪器有限公司；HZQ-F100恒温震振荡培养箱：太仓市华美生化仪器厂；酒精蒸馏装置：蜀牛玻璃制品公司；冰箱：青岛海尔股份有限公司；DHG-9101-3SA电热恒温鼓风干燥箱：上海三发科学仪器有限公司。

1.3方法

1.3.1试验方法

山楂发酵果酒、发酵果醋的工艺技术研究，分为酒精发酵和醋酸发酵两个阶段。酒精发酵阶段对不同的果酒酵母用量、发酵时间、发酵温度、白砂糖用量进行试验，研究不同因素及水平条件下的酒精产生量，结合感官指标，评判出最佳工艺参数；醋酸发酵阶段对不同的醋酸菌种用量、发酵时间、酒精含量进行试验，研究不同因素及水平条件下的醋酸产生量，结合感官指标，评判出最佳工艺参数。

1.3.2分析方法

1.3.2.1酒精度测定

蒸馏法。

1.3.2.2总酸含量的测量［4］

酸碱滴定法。

1.3.2.3可溶性固形物含量的测定

折光计法。

1.4工艺

1.4.1工艺流程［5］

原料选择→清洗→破碎→酶解→调配→酒精发酵→分离→调配→醋酸发酵→分离→澄清过滤→灭菌→陈酿→调配→成品

1.4.2发酵原理酒精发酵C6H12O6→C2H5OH+CO2+ATP（无氧条件）醋酸发酵2C2H5OH+O2→2CH3CHO+2H2O（有氧条件）

2CH3CHO+O2→2CH3COOH（有氧条件）

1.5操作要点

1.5.1山楂原料处理

选取成熟度高、色泽红艳、风味浓郁的豫北红山楂果，除去腐烂果、虫蛀果及枯枝落叶等杂质。用清水洗去果实表面的尘土，捞出沥水，然后用破碎机将山楂果破碎，尽量不破碎果核，并尽量把果核去掉。

1.5.2酒精发酵

把破碎后的山楂果肉按质量比添加2倍的饮用水，加入0.01%的果胶酶，在40℃条件下酶解3 h。依次加入白砂糖和果酒酵母进行调配，温度控制在20℃～28℃，进行酒精发酵。接种2 d～3 d后进入主发酵期，主发酵期一般维持7 d～9 d，其间果酒酵母发酵旺盛，酒精产生速度适中。

1.5.3分离澄清

主发酵结束后，将山楂酒与果渣用滤网为60目～80目的过滤机分离过滤。分离过滤出的山楂酒液进行密封，置于避光处，自然静置陈酿（一般3～6个月，甚至更长）。过滤得到山楂发酵果酒。分离出来的果渣进行二次发酵或蒸馏酒精回收［6］。

1.5.4醋酸发酵

醋酸发酵时所使用的酒液酒精含量不宜过高，过高会抑制醋酸菌发酵［7］。先把静置澄清的山楂酒稀释成酒度为4°～6°，接入醋酸菌，在恒温震荡培养箱里进行发酵［8］。醋酸发酵是有氧发酵，用透气纱布封口发酵容器，在震荡培养箱里进行震荡培养。经醋酸发酵，当总酸含量不再升高、酒精度不再降低时，说明醋酸发酵阶段结束。

1.5.5分离调配

分离底部沉积物与上层果醋液，加入0.3%～0.4%的食盐，进行调味和抑制杂菌和醋酸菌，防止果醋继续发酵生成CO2和H2O。

1.5.6精滤

果醋贮藏陈酿一段时间后要及时进行过滤，以免影响果醋的品质。

1.5.7装瓶

过滤好的山楂醋经检测总酸含量符合产品标准之后，感官要求无悬浮物、无沉淀、无杂质，然后灌装封口为成品。

2　试验结果与分析

2.1山楂酒酒精发酵单因素试验

2.1.1不同发酵时间对山楂酒酒精生成量的影响

取500 g山楂，1 000 g水，加入0.01%的果胶酶，在40℃条件下酶解3 h，加入15%的白砂糖，然后加入0.1%的活化果酒酵母。在24℃下发酵。山楂果酒酒精生成量见表1。

表1　不同发酵时间对山楂果酒酒精生成量的影响Table 1Effect of different fermentation time on alcohol production

由表1看出，果酒酵母接种后3 d进入主发酵期，至第7天山楂果酒酒精生成量最高，此时应过滤分离，否则生成的酒精会进一步分解生成CO2和H2O，导致酒精度降低。

2.1.2不同白砂糖添加量对山楂果酒酒精生成量的影响

制取5份试样，皆为500 g山楂，1 000 g水，加入0.01%的果胶酶，在40℃条件下酶解3 h。分别加入13%、15%、17%、19%、21%的白砂糖，然后加入0.1%的活化果酒酵母。在24℃下发酵7 d。山楂果酒酒精生成量见表2。

表2　不同白砂糖添加量对山楂果酒酒精生成量的影响Table 2Effect of different amount of sugar on alcohol production

从表2看出，白砂糖添加量15%～17%最为合理，白砂糖添加过高，糖分利用不彻底，增加生产成本，反而影响产品质量。

2.1.3不同果酒酵母添加量对山楂果酒酒精生成量的影响

制取5份试样，皆为500 g山楂，1 000 g水，加入0.01%的果胶酶，在40℃条件下酶解3 h。加入15%的白砂糖，分别加入0.05%、0.1%、0.15%、0.2%、0.25%的活化果酒酵母。在24℃下发酵7 d。山楂果酒酒精生成量见表3。

表3　不同果酒酵母添加量对山楂果酒酒精生成量的影响Table 3Effect of different amount of wine yeast on alcohol production

从表3看出，果酒酵母添加量以0.1%为最好，添加量为0.05%时酒精生成量低，添加量为0.15%以上时，山楂果酒酒精生成量不是太高，山楂酒液中反而有过重的酵母味，影响产品质量。

2.1.4不同发酵温度对山楂果酒酒精生成量的影响

制取5份试样，皆为500 g山楂，1 000 g水，加入0.01%的果胶酶，在40℃条件下酶解3 h。加入15%的白砂糖，加入0.1%的活化果酒酵母。分别在20、22、24、26、28℃条件下发酵7 d。山楂果酒酒精生成量见表4。

表4　不同发酵温度对山楂果酒酒精生成量的影响Table 4Effect of different fermentation temperature on alcohol production

从表4看出，发酵温度以24℃为最好，酒精生成量较高，再高时，山楂果酒酒精生成量不是太高，山楂酒味反而不太醇厚，产品质量不是太高。

在山楂果酒酒精发酵过程中，酒精生成量呈快速上升，继而呈平缓降低趋势，如图1所示。可溶性固形物含量呈快速下降，继而趋于平缓的趋势，如图2所示。

图1　酒精含量随发酵时间的变化Fig.1Effect of different fermentation time on alcohol production

图2　可溶性固形物含量随发酵时间的变化Fig.2Effect of different fermentation time on amount of soluble solids

由图1可知，果酒酵母接种后3 d进入主发酵期，主发酵期至第7天基本结束，此时应过滤分离，否则酒精会分解生成CO2和H2O，导致酒精度降低。由图2可知，可溶性固形物含量随酒精含量的增加而降低，至第7天时基本稳定，说明主发酵结束。

2.2山楂酒酒精发酵工艺参数优化正交试验

2.2.1试验因素与水平设计

根据影响山楂发酵果酒酒精生成量的白砂糖添加量、果酒酵母添加量、发酵温度、发酵时间等单因素结果，确定山楂果酒发酵的试验因素与水平，见表5。

表5　山楂酒酒精发酵试验因素与水平Table 5Factors and levels of alcoholic fermentation test

2.2.2正交试验结果与分析

本试验采用加0.01%的果胶酶，在40℃条件下酶解3 h作为固定工艺参数。按试验设计分别加入白砂糖和活化后的果酒酵母，进行酒精发酵。以酒精含量为指标，结果见表6。

表6　山楂酒酒精发酵试验结果与分析Table 6Results and analysis of orthogonal test of alcoholic fermentation

由表6可以看出，影响山楂果酒发酵的因素作用强弱，依次为发酵时间＞发酵温度＞白糖添加量和酵母添加量，最优参数为A2B2C2D3。即当果酒酵母添加量为0.1%，发酵时间为7 d，发酵温度为24℃，白砂糖添加量为17%时，酒精生成量为9.8%，与正交试验结果相符。

2.3山楂醋醋酸发酵试验

2.3.1不同山楂酒酒精含量对醋酸生成量的影响

取酒精含量为9.8%的山楂酒，加入纯净水，分别稀释成酒精含量为4%、6%、8%，并设对照组9.8%，分别加入等量的醋酸菌种。依次编为C1、C2、C3、C4组。用纱布封口，放在温度为30℃的恒温震荡培养箱里进行发酵，发酵至总酸度含量先增高继后呈下降时停止。结果见表7。

试验所用滤布、扎口绳、三角瓶以及培养箱使用前都要进行彻底杀菌处理。恒温震荡培养箱的摇床转速固定为100 r/min。

从表7数据分析可知，C2和C3试样的醋酸发酵结果优于C1和C4试样的醋酸发酵结果，可知山楂酒酒精含量过高或过低都不利于醋酸发酵。结果表明，山楂酒稀释为酒精含量为6%时，醋酸生成量最高。

表7　不同山楂酒精含量对醋酸生成量的影响Table 7Effect of different alcohol degree on acetic fermentation

2.3.2不同醋酸菌种对醋酸生成量的影响

取酒精含量为9.8%的山楂酒两份，分别编号为B1和B2。向B1试样加入液体醋酸菌种，B2试样加入粉状帝伯仕醋酸菌种，用纱布封口，放在温度为30℃的恒温震荡培养箱里进行醋酸发酵，发酵至总酸含量先增高继后呈下降时停止，同时观察其发酵现象，结果见表8。

表8　不同醋酸菌种对醋酸发酵的影响Table 8Effect of different acetic acid bacteria on acetic fermentation

由表8数据可知，液体醋酸菌较帝伯仕粉状醋酸菌种更适宜于作为山楂果醋的醋酸发酵用菌种。

2.3.3不同发酵时间和发酵温度的设定

不同的发酵时间和温度对醋酸生成量有较大的影响，通过2.3.1的试验结果，把醋酸发酵时间设定为28、30、32 d，把发酵温度固定为30℃较为科学。

2.3.4山楂醋发酵因素与水平正交试验设计

根据预试验的试验结果，将液体醋酸菌种用量、醋酸发酵时间、山楂酒酒精含量作为试验因素和水平，见表9。

表9　山楂醋酸发酵试验因素与水平Table 9Factors and levels of acetic acid fermentation test

2.3.5山楂醋醋酸发酵正交试验结果与分析

根据表9设计的山楂醋醋酸发酵试验因素与水平进行正交试验，以醋酸含量为指标进行评判，试验结果与分析见表10。

表10　山楂醋醋酸发酵正交试验结果及分析Table 10Results and analysis of orthogonal test of acetic acid fermentation

由表10可以看出影响山楂醋醋酸发酵的因素作用强弱，依次为山楂酒酒含量＞发酵时间＞醋酸菌种用量，最优参数为A2B3C2，即醋酸菌种用量为3%、发酵时间为32 d、酒精含量为6%，与试验结果中醋酸含量最高的A2B2C3结果不一致，需要做验证性试验。

通过验证性试验，A2B3C2组合的醋酸含量为3.70%，两者差异不大。本着节约生产时间，减少生产成本的原则，结合单因素试验的结果，我们又对A2B2C2组合做了验证性试验，其醋酸含量为3.69%。经综合评估，把A2B2C2作为最佳的试验组合，即醋酸菌种用量为3%、发酵时间为30 d、酒精含量为6%。

2.3.6山楂醋的后处理

把发酵好的山楂醋在80℃左右的温度下进行热处理8 min～10 min，以防止醋酸菌种继续发酵及其他杂菌污染，对山楂醋的品质产生不良影响。添加0.1%的苯甲酸钠和0.3%～0.4%食用盐［9］，防止杂菌污染以及进行调味。然后真空抽滤，得到晶莹透亮的山楂醋，分装到容器中，装满、密闭，放在避光恒温处进行1～2个月的陈酿后熟，风味更佳。

3　讨论与结论

1）采用生料法工艺制取山楂发酵果酒，对山楂原料的营养成分、红色素、风味物质等保存率高，利于制取高端的山楂发酵果酒。减少加热环节，节约能源，符合可持续发展的国策。

2）山楂醋采取液态发酵法，发酵条件易控制，适于工业化生产。

3）山楂醋必须经过陈酿、澄清、过滤，减少杂质，使山楂醋风味更加醇厚，醋液色泽红艳，澄清透亮。在发酵结束后陈酿前在山楂醋中加入适量的食用盐，可有效抑制杂菌的污染。用快速过滤机进行过滤，对山楂醋的品质有极大的提高。

4）试验结果表明：山楂发酵果酒的最优工艺技术参数为白砂糖用量17%、果酒酵母用量0.1%、发酵温度24℃、发酵时间为7 d；山楂醋的最优工艺技术参数为发酵所用山楂酒精含量为6%、加入3%的液体醋酸菌，发酵时间30 d、发酵温度为30℃。经过陈酿后，山楂醋色泽红艳，醋香味纯正，有浓郁的山楂风味。

［1］王月慧.山楂果醋饮料的研制［J］.山西食品工业，2005（2）：15-17

［2］向进乐，罗磊，郭香凤，等.果醋功能性研究进展［J］.食品科学，2013，34（13）：356-360

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Study on the Process of Hawthorn Vinegar and Hawthorn Wine

KONG Jin1，LI Shuang-yin2，LOU Wen-juan1，SUN Bao-wei1
（1.Henan Institute of Science and Technology，Xinxiang 453000，Henan，China；2.Dengfeng Three Hawthorn Wine Co.，Ltd.，Dengfeng 452470，Henan，China）

With ordinary red haw as raw material，by removing stone and crushing，fragmentation and water beating，pectin decomposition using pectinase，keep sterile environment when using Sodium Bisulfite，add thesugar and wine yeast，for red hawthorn wine.Then use the well fermented wine with the resurrection of the acetic acid bacteria，in the constant temperature oscillation incubator for acetic acid fermentation.Using the orthogonal test method，the alcohol content，solid content evaluation standards were selected as main index to evaluate hawthorn fruit wine，the acetic acid content，sensory evaluation were selected as main index to evaluate hawthorn fruit vinegar.The results showed that the optimal technology parameters of hawthorn fruit wine were：white granulated sugar 17%，the dosage of fruit wine yeast 0.1%，24℃fermentation temperature，ferment for 7 days，the optimal technology parameters of hawthorn fruit vinegar were：the amount of acetic acid bacteria was 3%，alcohol content 6%，ferment for 30 days.Developed a hawthorn wine fermentation liquid，clear bright ruby color，fruity，classical，elegant，rich nutrition；Hawthorn vinegar fermentation vinegar fluid is attractive，clear bright red，fruity，vinegar is full-bodied and rich nutrition.

hawthorn wine；hawthorn vinegar；alcoholic fermentation；acetic acid fermentation

10.3969/j.issn.1005-6521.2016.17.022

2016-03-07

河南省产学研合作项目（142107000090）

孔瑾（1957—），男（汉），副教授，硕士，主要从事果蔬食品工艺、功能性食品的教学和研究工作。