小米醋的制作工艺及理化指标分析

于迪，乔羽，李江涌，张怀敏，邢晓莹，王如福*

(1.山西农业大学 食品科学与工程学院，山西 太谷 030801；2.山西农业大学 园艺学院，山西 太谷 030801)

食醋不仅是一种重要的调味品，还具有一定的保健功效。山西老陈醋以独特的生产工艺和酸爽醇厚的风味位于四大名醋之首[1]。其中的熏醅工艺，赋予了山西老陈醋特有的色泽和口感。小米的营养丰富，氨基酸、维生素、矿物质种类齐全，是酿醋的优选原料[2]。根据山西老陈醋酿造工艺，以小米为原料，打浆后混合

大曲进行酒精发酵，再经固态醋酸发酵、熏醅、淋醋等工艺酿成的小米醋，清香味浓，同时具有熏醅后的焦香味和浓郁的色泽。

酿造过程中各指标的动态变化对小米醋的风味品质有较大的影响，香气成分是反映小米醋品质的特征性标志之一，它们的种类、含量及比例是影响最终风味的关键因素[3]。本文对酒化阶段、醋化阶段的总酸、氨基酸态氮、总酯、不挥发酸、还原糖等理化指标进行跟踪测定，分析其动态变化，为优化小米醋的酿造工艺提供一定的理论参数；通过HS-SPME-GC-MS对小米醋的挥发性香气成分进行测定，分析香气成分组成，为提高小米醋的风味和品质提供数据参考。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂与设备

1.1.1 材料和试剂

小米、大曲、麸皮、谷糠：山西省晋中市榆次区；

氢氧化钠、甲醛、无水葡萄糖、硫酸、硫酸铜、次甲基蓝、酒石酸钾钠、亚铁氰化钾。

1.1.2 试验设备

FLK-MFX大米磨浆机 南通富莱克流体装备有限公司；GZX-924数显鼓风干燥箱 上海博讯实业有限公司医疗设备厂；气相色谱-质谱联用仪 美国赛默飞世尔科技公司。

1.2 试验方法

1.2.1 小米醋的酿造工艺

以小米为主要原料，麸皮、谷糠为辅料，豌豆和大麦做成的大曲为糖化发酵剂[4，5]，主要工艺流程如下：

大曲 辅料

↓ ↓

原料清洗→润料→原料打浆→酒化阶段→醋化阶段→熏醅→淋醋→灭菌→小米醋成品。

1.2.2 取样及样品处理方法

1.2.2.1 酒化阶段

从酒化阶段的第1天到酒化阶段结束(第14天)。酒精发酵罐搅拌均匀后，用无菌取样杯取500 mL酒醪。摇匀后过滤，滤液及剩余酒醪备用。

1.2.2.2 醋化阶段

从醋化阶段的第1天到醋化阶段结束(第10天)，待发酵缸中的醋醅翻醅后取300 g左右放入自封袋中。将自封袋中的样品取10 g放入锥形瓶中，加入90 mL水将其配成体积分数10%的样品稀释液，塞上塞子在恒温振荡培养箱中浸泡振荡3 h，然后将锥形瓶中的样品摇匀后过滤，滤液及剩余醋醅备用。

1.2.3 理化指标的测定方法

总酸、总酯、氨基酸态氮、不挥发酸、还原糖、pH，参照国标GB/T 19777-2013中相应的检测方法进行测定[6]。

酒精度，按照GB/T 5009.225-2016《酒中乙醇浓度的测定》[7]。

1.2.4 香气成分的测定方法

采用顶空固相微萃取与气质联用方法(HS-SPME-GC-MS)分析小米醋中的香气成分[8,9]。

1.2.4.1 样品处理

取20 mL小米醋于25 mL离心管中，4000 r/min离心10 min，取上清液，经滤膜过滤后，用移液管准确移取8 mL待测样品放入15 mL 固相微萃取样品瓶中，并加入3 g 氯化钠溶解。

1.2.4.2 色谱条件

DB-1701色谱柱，柱长30 m，内径0.25 mm，液膜厚度0.25 μm，载气He，流量1 mL/min，不分流，进样口温度250 ℃，柱温：起始温度40 ℃，保持10 min，以5 ℃/min升温至140 ℃，保持5 min，再以10 ℃/min升温至200 ℃，保持15 min。

1.2.4.3 质谱检测条件

EI 源；电子能量70 eV；离子源温度250 ℃；接口温度 280 ℃，四极杆温度150 ℃；扫描模式Scan；质量扫描范围为29～400 amu。

2 结果与分析

2.1 酒化阶段理化指标变化趋势

将不同发酵天数的酒醪样品进行处理并测定，pH、酒精度、总酸、不挥发酸、氨基酸态氮、还原糖、总酯的测定结果见图1。

图1 酒化阶段各指标含量的变化Fig.1 Changes in the content of each indicator during the alcoholic stage

酒化阶段，霉菌分泌的糖化酶将淀粉转化成葡萄糖，同时酵母菌分泌的酒化酶在无氧条件下将葡萄糖转化为酒精[10]。由图1可知，小米醋的酒精度在酒化阶段前2天增长迅速，第8天开始增长缓慢，第10天达到最高值7.0%(V/V)，此后基本保持不变。由于酒醪中各物质反应会生成乙醛，乙醛逐渐氧化成乙酸，同时酒醪中的葡萄糖部分会转化成葡萄糖酸，但是酒化阶段以酒化和糖化作用为主，醋酸菌的作用并不明显，使得总酸含量增长缓慢。不挥发酸的含量也在缓慢增长，杜宏福通过PCR-DGGE分析发现，乳酸菌多样性在酒化阶段逐渐增加，发酵产生的乳酸对不挥发酸含量的增长也有一定的贡献[11]。随着酸类物质的增长，pH不断降低；在多种微生物和酶的作用下[12]，酒化阶段还发生各种生化反应，酒醪中的蛋白质在蛋白酶的催化作用下分解成小分子的氨基酸，导致氨基酸态氮的含量逐渐上升；还原糖主要来源于原料的糖化，酒化阶段的前2天微生物大量繁殖，糖化力增强，还原糖的含量在酒化阶段的前2天迅速增长，由于酒醪中酶系的积累，还原糖在多种酶的作用下逐渐转化为酒精导致其含量逐渐降低；随着酒精度和总酸含量的增长，总酯的含量呈上升趋势，酒醪中的酸类物质与醇类物质发生酯化反应形成酯类物质，赋予了酒醪特有的酯香。

2.2 醋化阶段理化指标变化趋势

将不同发酵天数的醋醅样品进行处理并测定，pH、酒精度、总酸、不挥发酸、氨基酸态氮、还原糖、总酯的测定结果见图2。

图2 醋化阶段各指标含量的变化Fig.2 Changes in the content of each indicator during the acetification stage

醋化阶段是小米醋酸性物质形成的主要阶段，麸皮、谷糠等辅料与酒醪混合形成醋醅，醋醅能为大量的微生物提供营养，醋化阶段前4天，醋酸菌大量繁殖，抑制了霉菌、酵母菌等其他微生物的生长[13,14]，因此总酸含量上升最明显，由图2可知，第1天的总酸含量为2.43 g/dL，发酵结束时已增长到5.85 g/dL。不挥发酸含量逐渐增加，但在后期出现了下降的趋势，可能是酸类物质与醇类物质作用生成辛酸乙酯、己酸乙酯等芳香酯所导致[15]。随着总酸含量的增长，pH由醋化阶段初期的4.17逐渐下降，后期始终维持在3.7左右。在醋酸菌分解的氧化酶的作用下，酒化阶段产生的乙醇逐渐被氧化为乙酸，导致醋醅的酒精度持续下降。醋化阶段前期的醋醅环境利于蛋白酶的积累，因此分解蛋白质产生的氨基酸不断增加，并逐渐趋于稳定，氨基酸降解后经氧化或还原后可以产生许多重要的香味物质，为小米醋的香味成分提供了丰富的物质基础[16]。还原糖的含量在醋化阶段含量稍微增长后基本不变。总酯的含量在醋化阶段的前6天呈上升趋势，之后含量逐渐下降，可能是随着总酸含量的升高，抑制了产酯微生物的生长所致，也可能是部分酯类降解的原因。在酿造过程中，不同发酵阶段各指标的变化与小米醋的香气成分都有密切的联系，共同决定了小米醋的质量与风味。

2.3 小米醋的理化指标及香气成分测定结果

2.3.1 小米醋的理化指标测定结果

灭菌后对成品小米醋的各项理化指标进行测定，具体结果见表1。

表1 小米醋的理化指标测定结果Table 1 Physical and chemical indicators measurement results of millet vinegar

由表1可知，小米醋未经陈酿，酸度已达到5.51 g/dL，普通酿造食醋的总酸含量为3.5 g/dL时已达到国标要求，与一般的酿造食醋相比较，小米醋的酸度提高了36.5%，较高的酸度可抑制微生物的生长，防止小米醋的腐败变质。不挥发酸的含量达到1.87 g/dL，不挥发酸是固态发酵食醋产品的一个重要指标，可以减缓总酸含量过高带来的尖酸口感，使其酸味更加柔和、醇厚[17]。总酯含量为2.11 g/dL，赋予了小米醋独有的酯香。氨基酸态氮的含量是0.19 g/dL，醋中的氨基酸发生各种反应的同时会伴随着香气物质的生成，氨基酸的存在不但增加了小米醋的营养，同时对小米醋的提鲜增香也有较明显的效果。

2.3.2 小米醋的香气成分测定结果

香气成分是反映小米醋品质的特征性标志之一，小米醋的香气成分主要由酯类、醇类、酚类等物质组成，是酿造过程中在多种微生物的协同作用下原料中的高分子物质经过多种复杂的物理化学反应而形成的[18]。小米醋香气成分总离子流色谱图见图3。

图3 小米醋香气成分总离子流色谱图Fig.3 Total ion chromatogram (TIC) of aroma components of millet vinegar

利用HS-SPME-GC-MS对小米醋进行挥发性香气成分的测定，结果见表2。

表2 小米醋的香气成分分析结果Table 2 The analysis results of aromatic components of millet vinegar

续 表

挥发性香气成分组成及其相对含量分析见表2，各物质的种类、含量及比例是影响小米醋风味的关键因素[19]。小米醋检测出的主要香气成分共有48种，其中酸类物质有9种，主要包括乙酸、己酸、异戊酸等，是小米醋酸味的主要来源；醇类物质有10种，如乙醇、糠醇、异戊醇等；酯类物质有11种，如丁二酸二乙酯、乙酸异戊酯，这些酯类物质的存在赋予了小米醋独特的酯香味；醛类物质有2种，分别是糠醛、苯甲醛，糠醛有特殊的焦香味，是由戊糖等受热形成的，主要在小米醋酿造过程中的熏醅阶段生成[20]。苯甲醛是一种常用的芳香醛，具有杏仁气味、樱桃及坚果香。熏醅过程中氨基酸和还原糖发生美拉德反应生成的杂环类化合物2,3,5,6-四甲基吡嗪，具有降压活血、清除自由基的保健作用。小米醋中检测到微量胆碱，胆碱是卵磷脂的有机成分，对促进人体新陈代谢、提高记忆力、降低血清胆固醇具有较好的效果。此外，小米醋中还含具有抗氧化功能的酮类、酚类等，这些物质的存在，既维持了小米醋的色泽和风味，也赋予了小米醋特有的营养保健功效。

3 结论

根据山西老陈醋的酿造工艺，经过熏醅后酿成的小米醋酸味柔和、香气浓郁，总酸、氨基酸的含量明显高于普通的酿造食醋(酸度为3.5 g/dL)。对酒化、醋化阶段理化指标进行跟踪测定，发现总酸、氨基酸态氮、不挥发酸、总酯的含量总体呈上升趋势，不挥发酸、总酯的含量在醋化阶段的后期有所降低；还原糖的含量在酒化阶段的前3天迅速增长，随后逐渐降低，醋化阶段逐渐增长。小米醋中检测出的主要香气成分共有48种，包括酸类、醇类、酯类，醛类、酮类、酚类和杂环类化合物，这些物质共同决定了小米醋的风味及品质。

通过对小米醋发酵过程中理化指标的跟踪分析，掌握各个指标的变化规律，形成特定的工艺参数，能够为小米醋的深加工、机械化生产提供理论依据。还可以丰富我国食醋产品的种类，为消费者提供更多健康、营养的食醋产品，促进我国小米资源的开发和利用。

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