无甜苷罗汉果汁发酵制备果醋的研究

陈鑫，谢微，苏小建，何星存，蓝福生

（1.大连工业大学食品学院，辽宁大连116034；2.贺州学院食品科学与技术研究院，广西贺州542800；3.广西师范大学环境与资源学院，广西桂林541004；4.桂林吉福思罗汉果有限公司，广西桂林541004）

无甜苷罗汉果汁发酵制备果醋的研究

陈鑫1，2，谢微2，苏小建3，何星存1，*，蓝福生4

（1.大连工业大学食品学院，辽宁大连116034；2.贺州学院食品科学与技术研究院，广西贺州542800；3.广西师范大学环境与资源学院，广西桂林541004；4.桂林吉福思罗汉果有限公司，广西桂林541004）

为了探索无甜苷罗汉果汁红茶菌发酵制品的适宜条件，探讨红茶菌菌液接种量、无甜苷罗汉果汁稀释比例、发酵液初始pH值、发酵液初始糖度、发酵温度、摇床转速等因素对无甜苷罗汉果汁红茶菌发酵液的总酸含量、pH值、糖度等指标的影响，并通过对因素发酵温度、红茶菌接种量、初始糖度、初始pH值四因素三水平的正交优化，即L9（34），获得无甜苷罗汉果汁红茶菌发酵制品的最佳工艺条件。结果表明：发酵温度30℃，红茶菌菌液接种量15%，发酵液的初始糖度4°Bx，发酵液初始pH3.2。经过验证试验，最优组合在发酵11 d时总酸含量由最开始的6.31 g/kg增长到17.04 g/kg，达到产酸最高峰。

无甜苷罗汉果汁；红茶菌；果醋；发酵

罗汉果，学名“光果木鳖”[Siraitia grosvenorii（Swingle）C.Jeffrey]，又被叫做罗晃子、假苦瓜、汉果等，隶属于葫芦科[Cucurbitaceae]罗汉果属多年生草质藤本植物，在广西地区，人们使用罗汉果的药用历史已经有300多年。据《中药志》等文献中相关的记载，罗汉果味道甘甜、性凉，具有清热解暑、润肺止咳的功效，在临床医学上，可以用于治疗高血压、肺结核、哮喘、胃炎、百日咳、急慢性气管炎和急慢性扁桃腺炎等疾病[1-5]。广西的罗汉果企业在生产加工时大都提取罗汉果中甜苷，目前工厂在深加工罗汉果时，只提取了占罗汉果质量2%的糖苷[6]，罗汉果甜甙可作各式各样的甜味剂[7-8]，而国内对于罗汉果甜甙生产中废液的利用研究较少，国内目前苏小建等[9]探索了罗汉果甜苷加工废液发酵乙醇的研究；莫艳琴等[10]作了IC反应器处理罗汉果加工废液的启动研究；李玉英等[11]用UASB工艺处理罗汉果加工废液，可为企业带来一定的经济社会效益。

红茶菌复合发酵饮料国内研究已有报道，王冬梅等[12-13]以芦荟、红薯糖浆和红茶为主要原料，研制出具有芦荟风味的复合型发酵茶饮料；王柳玲等[14]探索了荔枝果汁红茶菌发酵果醋的适宜条件；李颖跃等[15]以黑木耳菌液、红茶菌液为主要原料，优选出风味独特、酸甜可口的保健饮料。红茶菌复合饮料中含有人体所需的多种营养物质，具有清热解渴、增强心肝肾功能、降低血压等多种保健功效，酸甜可口，是一款很有发展前景的保健型饮料。通过本文研究，不仅解决了罗汉果企业甜甙生产中柱流液废弃物的综合利用问题，提高了企业的经济效益，填补了罗汉果发酵产业的空白，丰富了红茶菌发酵饮料的种类，更为人们带来了一款健康有益的新型保健饮料。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

NaOH、酚酞（分析纯）：西陇化工股份有限公司；无甜苷浓缩罗汉果果汁：桂林吉福思罗汉果有限公司；白砂糖、红茶（食用级）：市售。

1.2 仪器与设备

L418110数字式水果糖度计：ATAGO；酸度计：成都世纪方舟科技有限公司；FA2004N电子天平：上海菁海仪器有限公司；DHG-9145A电热恒温鼓风干燥箱：上海齐欣科学仪器有限公司；IS-RDV3恒温振荡器：杭州诺丁器材有限公司。

1.3 发酵工艺要点

1.3.1 工艺流程

1.3.2 操作要点

1）红茶菌的培养：把白砂糖和红茶按照一定比例进行熬煮，自然冷却，加入红茶菌菌种母液和菌膜，纱布封口，静置5d～7d，表层再次生成白色菌膜即可食用。

2）浓缩无甜苷果汁稀释：原料为浓缩60倍的无甜苷罗汉果汁，浓度过高，黏稠度大，需要稀释进行发酵。

3）红茶菌菌液接种：无甜苷罗汉果汁接种红茶菌菌液进行混合发酵，红茶菌菌液富含丰富的营养物质，增加醋的风味。

4）摇床发酵：醋酸发酵需要氧气，摇床发酵利于氧气的进入，缩短发酵周期。

5）过滤：发酵制品用0.22 μm滤膜，去除杂质。6）灭菌：超高温瞬时灭菌。

7）陈酿：放置一个月以上，发酵制品风味更浓，口感更好。

1.3.3 发酵工艺条件试验

在预试验的基础上发酵周期为15 d，发酵液总体积为500 mL。在单因素试验中，一般发酵条件为：稀释体积比1∶40，红茶菌接种量20%，发酵温度30℃，摇床转速60 r/min，发酵15 d，对发酵液的总酸进行分析测定。

1）无甜苷罗汉果汁稀释比例的确定：无甜苷浓缩罗汉果汁分别按体积比 1 ∶20、1 ∶30、1 ∶40、1 ∶50、1 ∶60、1 ∶70、1∶80、1 ∶90、1 ∶100 的比例进行稀释。

2）红茶菌菌液接种量的确定：无甜苷浓缩汁稀释40倍，分别接种5%、10%、15%、20%、25%、30%的红茶菌菌液。

3）发酵温度的确定：把调配好的原始发酵液分别放置温度为20、25、30、35、40℃的摇床中进行发酵。

4）摇床转速的确定：把调配好的原始发酵液分别放置在转速为 60、90、120、150、180 r/min 的摇床中进行发酵。

5）发酵液初始糖度的确定：把发酵液的初始糖度分别调整为 4、5、6、7、8、9 °Bx。

6）初始pH值的确定：把发酵液的初始pH值分别调整为 2.6、2.8、3.0、3.2、3.4、3.6，除单因素条件变化外，其它因素一律按照1.3.3一般发酵条件进行调配，然后进行检测分析。

1.4 发酵条件的优化

以发酵温度、接种量、初始糖度、初始pH值为单因素，考虑到红茶菌饮料为传统的酸性饮料，以总酸为检测指标，进行L9（34）正交试验，正交因素水平表如表1所示。

表1 正交试验因素表Table 1 Table of orthogonal experiment factors

1.5 理化指标分析

总酸的测定：酸碱滴定法，参照GB/T 12456-2008《食品中总酸的测定》，以乙酸计。

2 结果与分析

2.1 不同发酵温度对发酵制品的影响

无甜苷浓缩罗汉果汁按体积比1∶40稀释，总酸为0.77 g/kg。

设置不同发酵温度，不同发酵温度下发酵液的变化情况如图1所示。

图1 不同发酵温度对发酵制品总酸的影响Fig.1 Effects of different fermentation temperatures on total acid of fermented products

由图1可知，发酵液的产酸有一个由高到低的过程。发酵第11天时，30℃的发酵制品产酸最高，随后产酸量逐渐下降；20、25℃在第13天时产酸最高，然后产酸量下降；而35℃和40℃条件下的发酵液前期缓慢增加，由于温度过高，菌种死亡，产酸量较低。综上，摇床温度设置为20℃～30℃，发酵液的产酸较好。

2.2 不同红茶菌菌液的接种量对发酵制品的影响

接种不同量的红茶菌菌液，发酵液的变化情况如图2所示。

图2 不同红茶菌接种量对发酵制品总酸的影响Fig.2 Effects of Kombucha inoculation amount on total acid of fermented products

由图2可知，接种量为15%的发酵液最先到达产酸最高峰，发酵10 d之后产酸量逐渐下降，接种量越大，产酸量越高，接种量为25%和30%的发酵液产酸最高，发酵第12天时到达产酸最高峰。接种量为5%～20%的发酵液产酸量相对较低，产酸最高峰时间较短。总体来说，红茶菌接种量为15%～25%时，发酵液的产酸量相比较较好。

2.3 无甜苷浓缩罗汉果汁的稀释比对发酵制品的影响

无甜苷浓缩罗汉果汁稀释成不同的比例时，发酵液的变化情况如图3所示。

图3 无甜苷浓缩罗汉果汁的稀释比对发酵制品总酸的影响Fig.3 Effect of dilution ratio of Siraitia grosvenorii juice without sweeteners glycosides concentrate on the total acid of fermented products

由图3可知，无甜苷浓缩罗汉果汁的稀释比不同，产酸量不等。稀释体积比为1∶20～1∶40的发酵液产酸量较高，产酸最高峰中稀释比为1∶40的发酵液在第9天出现，用时较短。综上，无甜苷浓缩罗汉果汁的稀释比为1∶40时，发酵液的各项指标较好。

2.4 摇床不同转速对发酵制品的影响

摇床的转速不一样时，发酵液的变化情况如图4所示。

图4 不同摇床转速对发酵制品总酸的影响Fig.4 Different table speed on total acid fermentation products

由图4可知，摇床转速为150 r/min和180 r/min时，发酵液的产酸最高峰出现较早，摇床转速为60 r/min～120 r/min时，产酸最高峰出现较晚，但是产酸量大。综上，摇床转速设置为60 r/min～90 r/min时发酵较为适宜。

2.5 不同初始糖度对发酵制品的影响

发酵液的初始糖度不一样时，发酵液的变化情况如图5所示。

图5 不同初始糖度对发酵制品总酸的影响Fig.5 Effects of different initial sugar degree on total acid of fermented products

由图5可知，初始糖度不同，产酸量不同，发酵时间较长，当初始糖度在4°Bx～6°Bx范围时，能在15 d内出现产酸最高峰，为了节省发酵时间，提高效率，因而初始糖度在4°Bx～6°Bx范围内时较为合适。

2.6 不同初始pH值对发酵制品的影响

发酵液的初始pH值不一样时，发酵液的变化情况如图6所示。

图6 不同初始pH值对发酵制品总酸的影响Fig.6 Effect of different initial pH on total acid in fermented products

由图6可知，初始pH值越低所含的总酸含量越高，而从变化趋势看，初始pH值为3.2～3.6的发酵液产酸的变化量较大，产酸最高峰出现时间较早，糖的利用率较高，因而适宜发酵的初始pH值范围为3.2～3.6。

2.7 发酵条件工艺的优化

以温度、红茶菌菌液接种量、初始pH值、初始糖度为单因素，作L9（34）正交试验，以总酸为检测指标，结果如表2所示。

表2 无甜苷浓缩罗汉果汁发酵制品的正交试验结果Table 2 The orthogonal experiment results of no sweet glycosides concentrated juice fermentation products of Siraitia grosvenorii

由表2可知，影响发酵液的产酸量的主次因素为A＞B＞D＞C，即主要的因素是发酵温度，其次是红茶菌菌液的接种量，接着是发酵液初始pH值，影响相对较小的是发酵液的初始糖度。发酵的最优组合为A3B1C1D1，即无甜苷浓缩罗汉果汁发酵的最佳工艺为：发酵温度30℃，红茶菌菌液接种量15%，发酵液的初始糖度4°Bx，发酵液初始pH3.2。经过验证试验，最优组合在发酵11 d时总酸含量由最开始的6.31 g/kg增长到17.04 g/kg，达到产酸最高峰。

3 结论

本文利用无甜苷浓缩罗汉果汁为原料，接种红茶菌菌液，考察不同的接种量、不同的摇床转速、不同的稀释比例、发酵液的初始糖度、初始pH值对发酵过程中发酵液总酸的影响。根据单因素试验及正交试验结果显示，影响发酵液产酸的主要因素为发酵温度，其次为红茶菌菌液的接种量，接着是发酵液的初始pH值，发酵液的初始糖度对发酵过程中的产酸影响较小。得出无甜苷浓缩罗汉果汁的发酵最佳工艺为：发酵温度30℃，红茶菌菌液接种量15%，发酵液的初始糖度4°Bx，发酵液初始pH3.2。

参考文献：

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[3] 王勤,李爱媛,李献萍.罗汉果的药理作用研究[J].中国中药杂志,1999,24(7):425-428

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[8] 斯建勇,陈迪华,常琪,等.鲜罗汉果中黄酮甙的分离及结构测定[J].药学学报,1994(2):158-160

[9] 苏小建,张道平,黄继来,等.罗汉果甜甙加工废液发酵乙醇的研究[J].食品研究与开发,2014(3):44-46

[10]莫艳琴,陈孟林,黄智.IC反应器处理罗汉果加工废液的启动研究[J].环境工程,2012(S2):88-90

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[15]李颖跃,王永宏.黑木耳茶菌保健饮料的研制[J].食用菌,2013,35(1):57-58

The Study of the Preparation of Siraitia grosvenorii Vinegar without Sweeteners Glycosides

CHEN Xin1，2，XIE Wei2，SU Xiao-jian3，HE Xing-cun1，*，LAN Fu-sheng4
（1.School of Food Science and Technology，Dalian Polytechnic University，Dalian 116034，Liaoning，China；2.School of Food Science and Technology，Hezhou University，Hezhou 542800，Guangxi，China；3.School of Environment and Resources，Guangxi Normal University，Guilin 541004，Guangxi，China；4.GuiLin GFS Monk Friuit Corp，Guilin 541004，Guangxi，China）

In order to explore the suitable conditions for the fermentation products of theSiraitia grosvenoriifruit without sweeteners glycosides，the effects of the inoculation amount of Kombucha，the ratio of the concentration of theSiraitia grosvenoriifruit without sweeteners glycosidesthe initial pH of the fermentation broth，the initial sugar content of the fermentation broth，the fermentation temperature and the rotational speed of the fermentation broth were studied.Based on the factors of fermentation temperature，inoculation amount of initial Kombucha，sugar，orthogonal optimization of initial pH of four factors and three levels，namely，L9（34），the optimum conditions for non sweet glycosidesSiraitia grosvenoriijuice Kombucha fermentation products were obtained.The results showed that：fermentation temperature 30 ℃，vendors microbial quantity of 15%，the initial sugar fermentation liquor 4 °Bx，initial pH3.2 fermented liquid the best fermentation conditions.After the experiment，the total acid content increased from 6.31 g/kg to 17.04 g/kg at the beginning of fermentation for 11 days，and reached the highest peak of acid production.

Siraitia grosvenoriifruit without sweeteners glycosides；Kombucha；fruit vinegar；fermentation

2016-12-23

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.18.015

国家自然科学基金地方项目（21367012）；广西科学研究与技术开发计划项目（桂科重1355001-2-4）

陈鑫（1990—），女（汉），硕士研究生，研究方向：食品分析与检测。

*通信作者：何星存（1962—），男，教授。