液态发酵甘蔗醋饮料的研制

李一，黄婷婷，李凯，2，邓立高*，李红，陈松蔚

（1.广西大学轻工与食品工程学院，南宁 530004；2.广西蔗糖产业协同创新中心，南宁 530004）

液态发酵甘蔗醋饮料的研制

李一1，黄婷婷1，李凯1，2，邓立高1*，李红1，陈松蔚1

（1.广西大学轻工与食品工程学院，南宁 530004；2.广西蔗糖产业协同创新中心，南宁 530004）

以甘蔗汁为原料，探究了液态发酵的最优生产条件和甘蔗醋饮料的生产方法，通过单因素和正交试验优化了酒精发酵和醋酸液态发酵的生产工艺。结果表明：酒精发酵的工艺参数为糖度18%，温度28℃，接种量3%，p H值4.5。以这种组合进行酒精发酵3天，酒精度达到9.5%（V／V）。醋酸液态发酵的最优条件为酒精度7%（V／V），接种量10%，装液量75 m L，温度32℃。以这种组合进行醋酸发酵5天，总酸含量达到4.86 g／d L。

甘蔗汁；酒精发酵；醋酸液态发酵；甘蔗醋

甘蔗汁清爽甘甜，富含人体尤其是女性容易缺乏的微量元素铁，因此甘蔗常被人们称作“补血果”和“铁杆庄稼”，是女性人群补血的佳品。中医认为：甘蔗性寒味甘，入肺、胃二经，能助脾和中、消痰镇咳、治噎止呕，为清热、生津、润燥、滋养之佳品，适用于低血糖、心功能不全、口干舌燥、咽喉肿痛、虚热咳嗽、高烧烦渴、反胃呕吐等病症［1］。甘蔗汁水分含量高，糖分丰富，香气清新，经过发酵后制备成果醋饮料，不仅拓展了甘蔗产品路线，增加了果醋饮料的品种，更重要的是果醋饮料是保健型饮料，赋予了甘蔗汁更高的营养保健价值，符合人们养生保健的健康理念［2］。

果醋，兼具水果和食醋的营养保健性能。明朝李时珍在《本草纲目》中载：“醋，消肿痛，散水气，杀邪毒［3］。”果醋含有丰富的钾、钙、钠、镁等矿物质元素，在胃内代谢后呈碱性，能调节组织细胞的酸碱平衡，减少因血液酸化诱发的动脉硬化、高血糖、高血脂及高尿酸等多种疾病［4－8］，此外，果醋还有减肥瘦身的作用。

从20世纪80年代开始，果醋饮料逐渐实现商业化发展，到90年代，已经风靡欧美、日本等发达国家。英国的苹果醋产量占食醋总量的10%，年产量达到0.1亿升［9］；甘蔗果醋酿制工艺已有报道，但报道的甘蔗果醋酿制工艺仍不完善，具有发酵时间短则得率低、得率较高但发酵时间过长等缺点，因此探索发酵时间短且得率高的甘蔗果醋酿制工艺十分有意义。

1 材料与方法

1.1 原料与菌种

甘蔗汁：广西明阳糖厂；白砂糖：市售；酿酒酵母（菌号GIM2.74）、醋酸杆菌（菌号AS1.41）：购于广东微生物研究所菌种保藏中心。

1.2 仪器与设备

HH-B11型电热恒温培养箱 上海跃进医疗器械厂；YX-280D型YX系列手提式压力蒸汽灭菌锅 江阴滨江医疗设备有限公司；BSD-YX2400型智能精密摇床 上海博迅实业有限公司医疗设备厂；PHS-3C型p H计 上海科研；WAY-2S型数字阿贝折光仪；SHY-100A型水浴恒温培养摇床 湖南湘仪实验室仪器开发有限公司。

1.3 分析检测方法

总酸测定：GB／T 12456－2008［10］；还原糖测定：GB／T 5009.7－2016［11］；可溶性固形物测定：折光法；乙醇测定：GB／T 10345－2007［12］，酒精计法；菌落总数测定：GB 4789.2－2016［13］，平板计数法；大肠菌群测定：GB 4789.3－2010［14］，平板计数法；沙门氏菌检验：GB 4789.4－2016［15］；志贺氏菌检验：GB 4789.5－2012［16］；金黄色葡萄球菌检验：GB 4789.10－2016［17］。

1.4 操作要点

1.4.1 菌种的制备

1.4.1.1 酵母菌培养基

活化培养基：麦芽汁培养基；斜面培养基：麦芽汁琼脂培养基；种子培养基：灭菌后的甘蔗汁。

1.4.1.2 醋酸杆菌培养基

醋酸杆菌活化培养基：葡萄糖10 g，酵母膏10 g，碳酸钙15 g，无水乙醇20 m L，不必调p H，无水乙醇在培养基灭菌后冷却至50～60℃加入。

醋酸杆菌斜面培养基：葡萄糖10 g，酵母膏10 g，碳酸钙15 g，无水乙醇20 m L，琼脂20 g，不必调p H，无水乙醇在培养基灭菌后冷却至50～60℃加入。

一级种子培养基：甘蔗汁在121℃高压灭菌30 min，冷却至50～60℃后加入2%无水乙醇。

二级种子培养基：甘蔗汁在121℃高压灭菌30 min，冷却至50～60℃后加入3%无水乙醇。

发酵培养基：巴氏消毒后酒精度为5°的甘蔗果酒。

1.4.2 发酵前甘蔗汁成分调整

用阿贝折光仪测定甘蔗汁的可溶性固形物含量，根据读数利用白砂糖调整糖度；利用柠檬酸和碳酸钙调整p H值，以探索酒精发酵的较优工艺。

1.4.3 发酵前甘蔗果酒成分调整

用酒精计测定甘蔗果酒的酒精度，利用浓度稀释公式用无菌水将甘蔗果酒稀释到所需要的酒精度；用阿贝折光仪和白砂糖调整甘蔗果酒的可溶性固形物；用柠檬酸和碳酸钙调整甘蔗果酒的p H值。

1.4.4 灭菌

用250 m L的锥形瓶装入甘蔗果酒100 m L，塞上棉塞并用牛皮纸包好，在65℃左右的水浴锅中恒温30 min。

2 结果与分析

2.1 酒精发酵

2.1.1 酒精发酵单因素变量选择

以酒精度为考察指标，通过对酒精发酵过程中的4个影响因素（糖度、温度、接种量和p H值）进行单因素分析，结果见图1。

图1 糖度、温度、接种量和p H对酒精度的影响Fig.1 Effects of sugar content，temperature，inoculation amount，p H on alcohol content

综合考虑酒精度和可溶性固形物残留，通过单因素试验得出：甘蔗汁酒精发酵在糖度18%、温度28℃、接种量3%以及p H值4.5水平下发酵效果较好。

2.1.2 酒精发酵正交试验条件优化

在单因素试验的基础上，为了确定甘蔗汁酒精发酵最佳工艺条件，本试验以酒精度为指标，对糖度（A）、温度（B）、接种量（C）、p H值（D）进行四因素三水平正交试验，表头按照L9（34）正交表设计，见表1。正交试验结果见表2。

表1 甘蔗汁酒精发酵正交试验设计Table 1 Orthogonal test design for alcohol fermentation of sugarcane juice

表2 酒精发酵正交试验结果Table 2 Orthogonal test results for alcohol fermentation of sugarcane juice

由表2可知，影响甘蔗汁酒精发酵效果的主次因素依次是RA＞RB＞RC＞RD，即糖度＞温度＞接种量＞p H值，其中糖度对酒精发酵的影响最大，在一定范围内，糖度的高低直接影响了酒精度的高低。在正交表中通过对K值的比较，可以得出试验最佳组合是A3B3C2D2，即糖度为18%、温度为28℃、接种量为3%以及p H值为4.5。

2.1.3 酒精发酵最佳工艺验证试验

由于得出的最佳组合A3B3C2D2没有包括在9个正交试验中，为了使结论严谨，将正交表中最佳组合A3B3C2D1和试验最佳组合A3B3C2D2做了验证试验，以酒精度为指标，试验结果见表3。

表3 验证试验结果Table 3 Results of verification test

由表3可知，试验最佳组合工艺产的酒精含量比正交表中最佳组合工艺产的酒精含量要高，因此甘蔗汁酒精发酵最佳工艺组合应该是A3B3C2D2，即糖度为18%、温度为28℃、接种量为3%以及p H值为4.5。以这种组合进行酒精发酵3天，酒精度达到9.5%（V／V），发酵效果良好。

2.2 醋酸液态发酵

2.2.1 醋酸液态发酵单因素变量选择

以总酸含量为考察指标，通过对醋酸液态发酵过程中的6个影响因素（糖度、p H、酒精度、接种量、装液量和温度）进行单因素分析，结果见图2。

图2 糖度、p H、酒精度、接种量、装液量和温度对总酸含量的影响Fig.2 Effects of sugar content，p H value，alcohol content，inoculation amount，liquid volume and temperature on total acids content

综合考虑总酸含量和成本，通过单因素试验得出：醋酸液态发酵在糖度5.5%、p H值5.5、酒精度7%（V／V）、接种量10%、装液量75 m L以及温度32℃水平下发酵效果较好。

2.2.2 醋酸液态发酵正交试验条件优化

根据单因素得到的结果，以总酸（以乙酸计）为指标，进一步选取酒精度（A）、接种量（B）、装液量（C）、温度（D）进行四因素三水平正交试验，表头按照L9（34）正交表设计，见表4，正交试验结果见表5。

表4 醋酸液态发酵正交试验设计Table 4 Orthogonal test design for acetic acid fermentation of sugarcane juice

表5 醋酸液态发酵正交试验结果Table 5 Orthogonal test results for acetic acid fermentation of sugarcane juice

由表5可知，影响醋酸液态发酵效果的主次因素依次是RA＞RC＞RD＞RB，其中酒精度对醋酸发酵的影响最大，在一定范围内，酒精度的高低直接决定了总酸含量的多少。在正交表中通过对K值的比较，可以得出最佳组合是A2B2C2D2，即酒精度为7%（V／V）、接种量为10%、装液量为75 m L、温度为32℃。

2.2.3 醋酸液态发酵最佳工艺验证试验

由于从试验中得出的最佳组合A2B2C2D2没有包括在9个正交试验中，为了使结论严谨，将正交表中的最佳组合A2B3C1D2和试验最佳组合A2B2C2D2做了验证试验，以总酸含量为指标，试验结果见表6。

表6 验证试验结果Table 6 Results of verification test

由表6可知，试验最佳组合工艺产的醋酸含量比正交表中最佳组合工艺产的醋酸含量要高，因此，甘蔗汁醋酸发酵最佳工艺组合应该是A2B2C2D2，即酒精度为7%（V／V）、接种量为10%、装液量为75 m L、温度为32℃。以这种组合进行醋酸发酵5天，总酸含量达到4.86 g／d L。

2.3 甘蔗醋质量评价

甘蔗醋的品质评价以及理化卫生测定结果见表7～表9。

表7 甘蔗醋感官评价结果Table 7 Sensory evaluation results of sugarcane vinegar

表8 甘蔗醋理化指标检测结果Table 8 Physical and chemical indicators testing results of sugarcane vinegar

表9 甘蔗醋微生物指标检测结果Table 9 Microbiological indicators testing results of sugarcane vinegar

我国果醋饮料目前发展尚不完善，除了苹果醋饮料有可遵循的国家标准GB／T 30884－2014外，其他的果醋饮料标准尚未出台。本试验酿制的甘蔗果醋的感官品质、理化指标以及微生物指标能达到酿造食醋的国家质量标准GB 18187－2000和GB 2719－2003。

3 结论

本文通过两步发酵的单因素与正交试验探究，得出在酒精发酵中，影响发酵工艺的主次因素依次是糖度、温度、接种量以及p H值，同时得到试验最佳组合是A3B3C2D2，即糖度18%、温度28℃、接种量3%和p H值4.5，酒精发酵3天后，酒精度达到9.5%（V／V）。在醋酸液态发酵中，影响发酵工艺的主次因素依次是酒精度、装液量、温度以及接种量，同时得到试验最佳组合A2B2C2D2，即酒精度7%（V／V）、接种量10%、装液量75 m L以及温度32℃，醋酸发酵5天后，总酸含量达到4.86 g／d L。通过对甘蔗果醋进行感官评价和各项指标的测定得出：甘蔗果醋的感官品质、理化指标以及微生物指标能达到酿造食醋的国家质量标准GB 18187－2000和GB 2719－2003。

［1］苏娟.冬令佳果甘蔗［J］.中国果菜，2014，34（11）：32-33.

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［9］王佳莹.果醋饮料生产调查研究［D］.洛阳：河南科技大学，2011.

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［11］GB／T 5009.7－2016，食品中还原糖的测定［S］.

［12］GB／T 10345－2007，白酒分析方法［S］.

［13］GB 4789.2－2016，食品安全国家标准食品微生物学检验菌落总数测定［S］.

［14］GB 4789.3－2010，食品安全国家标准食品微生物学检验大肠菌群测定［S］.

［15］GB 4789.4－2016，食品安全国家标准食品微生物学检验沙门氏菌检验［S］.

［16］GB 4789.5－2012，食品安全国家标准食品微生物学检验志贺氏菌检验［S］.

［17］GB 4789.10－2016，食品安全国家标准食品微生物学检验金黄色葡萄球菌检验［S］.

Preparation of Sugarcane Vinegar Beverage by Liquid Fermentation

LI Yi1，HUANG Ting-ting1，LI Kai1，2，DENG Li-gao1*，LI Hong1，CHEN Song-wei1
（1.Light Industry and Food Engineering College，Guangxi University，Nanning 530004，China；2.Collaborative Innovation Center of Guangxi Sugar Industry，Nanning 530004，China）

In this paper，the optimum production conditions of liquid fermentation and the production methods of sugarcane vinegar beverage are explored by using sugarcane juice as raw material.The production process of alcohol fermentation and liquid acetic acid fermentation is optimized by single factor and orthogonal experiments.The results show that the technological parameters of alcohol fermentation are as follows：sugar content is 18%，temperature is 28℃，inoculation amount is 3%，p H value is 4.5.In this combination，the alcohol is fermented for 3 days and the alcohol content is 9.5%（V／V）.The optimal conditions for acetic acid fermentation are as follows：alcohol content is 7%（V／V），inoculation amount is 10%，liquid volume is 75 m L，temperature is 32℃.In this combination，acetic acid is fermented for 5 days，and the total acid content reaches 4.86 g／d L.

sugarcane juice；alcohol fermentation；liquid acetic acid fermentation；sugarcane vinegar

TS201.5

A

10.3969／j.issn.1000-9973.2017.10.018

1000-9973（2017）10-0083-06

2017－04－16 *通讯作者

广西科学研究技术开发计划项目（桂科AB16380283）；广西科学研究技术开发计划项目（桂科AB16380011）

李一（1991－），男，硕士，研究方向：制糖副产物的综合利用；邓立高（1974－），男，高级工程师，研究方向：制糖过程强化。