桂花红枣果醋的醋酸发酵工艺研究

2018-05-17谢爱娣李从军刘康志胡青

中国调味品 2018年5期

谢爱娣，李从军，刘康志，胡青

(1.湖北工业大学工程技术学院，武汉 430068；2.湖北生物科技职业学院，武汉 430070)

红枣和桂花栽培历史悠久，产地分布广，营养价值高，具有药食两用性，是中国特色农产品[1-4]。随着我国红枣种植技术的进步，枣的产量大大增加，但是主要以鲜食为主，大量的红枣滞销，只能烂在枣园，造成极大的资源浪费。我国桂花资源面临同样的窘境，亟待发展深加工产业，解决企业的困难，增加农民的收入，促进地方经济的发展。

食醋是人们佐餐调味的必备佳品，其医疗保健功效更是令人追捧。目前我国粮食酿造的食醋仍占据市场主导地位，然而由于果醋的原料来源丰富，具有特有的色、香、味及特殊的营养保健作用，产品具有绿色时尚感，尤其受到年轻人的青睐，市场前景引人瞩目[5-7]。

随着人们物质生活水平的不断提高，对食品的安全性、营养性和保健性提出了更高的要求。保健型桂花红枣果醋今后可能会成为饮料市场的热门，因其不仅保存了桂花的花香、红枣的果香和二者的主要营养成分，而且兼具醋的保健功能，能够促进人体的健康。

本文以鲜桂花、干红枣为主要原料，对桂花红枣果醋的醋酸发酵工艺进行了研究，生产兼具营养与保健双重功效的桂花红枣果醋，为桂花、红枣深加工应用及新产品开发提供了依据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 原料

干红枣：市售，要求完整、无虫蛀、无霉变、无腐烂；鲜桂花：新鲜采摘盛花期金桂桂花花瓣，采自湖北工业大学工程技术学院校园。

1.1.2 菌种

恶臭醋酸杆菌混浊变种AS 1.41：广东微生物研究所微生物菌种保藏中心。

1.1.3 培养基

基本培养基：葡萄糖1%、酵母膏1%、碳酸钙1.5%、琼脂 2%、无水乙醇2%(V/V，灭菌后冷至60 ℃以下加入无水乙醇)，pH自然，115 ℃灭菌20 min。

液体种子培养基：葡萄糖1%、酵母膏1%、无水乙醇4%(V/V，灭菌后冷至60 ℃以下加入无水乙醇)，pH自然，115 ℃灭菌20 min。

1.2 主要试剂

氢氧化钠(AR)、碳酸钙(AR)、无水乙醇(AR)、酵母膏、琼脂：天津市凯通化学试剂有限公司；蔗糖(AR)、葡萄糖(AR)、果糖(AR)、磷酸二氢钾(AR)、硫酸镁(AR)：安庆市卓越化学试剂仪器有限公司。

1.3 主要仪器与设备

DNP-9272型电热恒温培养箱、DK-S22型恒温水浴锅上海精宏实验设备有限公司；PHSJ-3F型pH计上海雷磁仪器厂；BX-1型数显糖度计日本KEM公司；酒精计河北武强县第一仪表厂；SPS2001F型电子天平奥豪斯仪器(上海)有限公司；DL-1-15台式封闭电炉天津泰斯特仪器有限公司；血球计数板上海市求精生化试剂仪器有限公司。

1.4 分析测定方法

pH：pH计测定；可溶性固形物(Soluble Solids Content，SSC)：用数显糖度计测定；残糖量(以还原糖计)：按GB/T 5009.7-2008直接滴定法测定[8]；酒精度：按GB/T 15038-2006酒精计法测定[9]；总酸含量(以乙酸计)：按GB 18187-2000酸碱滴定法测定[10,11]。

1.5 感官评定方法

参考《酿造食醋》的国家标准(GB 18187-2000)以及文献中的感官检查法，由15位专业人士从色泽、香气、滋味、体态4个方面对桂花红枣果醋进行感官评分[12]，评分标准见表1。

表1 桂花红枣果醋感官评分标准

1.6 桂花红枣果醋工艺流程

1.7 醋酸发酵工艺的优化

1.7.1 发酵桂花红枣酒醪调配及预处理

根据发酵桂花红枣酒醪属性，探索碳源(蔗糖、葡萄糖、果糖)、无机盐成分(磷酸二氢钾、硫酸镁)对发酵产醋的影响。

1.7.1.1 碳源对醋酸发酵的影响

取100 mL经过调配初始酒精含量为6%(V/V)的桂花红枣酒装入250 mL的三角瓶中，分别加入灭菌的葡萄糖1%、果糖1%、蔗糖1%，接入8%的醋酸菌活化种子液搅拌均匀，调节pH至5.0，30 ℃振荡发酵，转速为160 r/min，每隔24 h测定发酵液的总酸含量(以乙酸计)，直到总酸含量基本不变时发酵结束。

1.7.1.2 无机盐对醋酸发酵的影响

按1.7.1.1的方法，加葡萄糖1%，试验添加磷酸二氢钾及硫酸镁浓度分别为0，0.05%，0.1%时进行发酵。

1.7.1.3 发酵桂花红枣酒醪灭菌对产醋的影响

按1.7.1.1的方法，加葡萄糖1%、磷酸二氢钾0.05%、硫酸镁0.05%，调配酒醪灭菌和不灭菌进行对比发酵。

1.7.2 桂花红枣醋发酵工艺参数优化

1.7.2.1 发酵温度对醋酸发酵的影响

取100 mL经过调配初始酒精含量为6%(V/V)的桂花红枣酒装入250 mL的三角瓶中，加入灭菌的葡萄糖1%、磷酸二氢钾0.05%、硫酸镁0.05%，接入8%的醋酸菌活化种子液搅拌均匀，调节pH至5.0，分别于28，30，32，34，36 ℃振荡发酵，转速为160 r/min，每隔24 h测定发酵液的总酸含量(以乙酸计)，直到总酸含量基本不变时发酵结束。

1.7.2.2 初始酒精度对醋酸发酵的影响

按1.7.2.1的方法，调整初始酒精含量分别为5%，6%，7%，8%，在最佳温度下发酵。

1.7.2.3 接种量对醋酸发酵的影响

按1.7.2.1的方法，调整接种量分别为4%，6%，8%，10%，在最佳温度、初始酒精度下发酵。

1.7.2.4 初始pH值对醋酸发酵的影响

按1.7.2.1的方法，调整初始pH值分别为4.0，5.0，6.0，7.0，在最佳温度、初始酒精度、接种量下发酵。

1.7.2.5 转速对醋酸发酵的影响

按1.7.2.1的方法，调整摇床转速分别为120，140，160，180 r/min，在最佳温度、初始酒精度、接种量、初始pH值下发酵。

1.7.2.6 装液量对醋酸发酵的影响

按1.7.2.1的方法，在250 mL的三角瓶中调整装液量分别为10%，20%，30%，40%，50%，在最佳温度、初始酒精度、接种量、初始pH值、转速下发酵。

1.7.2.7 醋酸发酵最适条件的正交试验

研究发酵温度、初始酒精度、接种量、装液量4个因素对桂花红枣醋醋酸发酵的影响，每个因素取3个水平，以总酸含量、感官评分为指标，采用L9(34)进行正交试验。

2 结果与分析

2.1 发酵桂花红枣酒醪调配及预处理

2.1.1 碳源对醋酸发酵的影响

碳源对醋酸发酵的影响结果见图1。

图1 添加碳源对醋酸发酵的影响

由图1可知，分别向桂花红枣酒醪液中添加一定量的葡萄糖、果糖、蔗糖，相比于对照组，都有利于发酵液总酸的积累，其中菌种AS 1.41对葡糖糖的利用产醋较高，因此选择添加1%葡萄糖作为碳源。通过各组发酵液总酸随发酵时间的变化趋势，发酵5天时，总酸含量达到最高水平，随后略有下降，原因可能是菌种产酸达到饱和水平，加上持续振荡培养造成部分醋酸挥发损失，因此发酵时间以5天为最佳。

2.1.2 无机盐对醋酸发酵的影响

无机盐对醋酸发酵的影响结果见图2。

图2 无机盐对醋酸发酵的影响

由图2可知，无机盐对菌种AS 1.41醋酸发酵结果影响较大，当磷酸二氢钾及硫酸镁添加浓度均为0.1%时，醋酸产量反而比对照组明显下降，添加0.05%磷酸二氢钾以及0.05%硫酸镁时醋酸产量明显高于对照组。因此向桂花红枣酒醪液中添加0.05%磷酸二氢钾以及0.05%硫酸镁有利于醋酸的积累。

2.1.3 发酵桂花红枣酒醪灭菌对醋酸发酵的影响

考察原料经过酒精发酵后得到的桂花红枣酒醪液经过调配后是否灭菌对醋酸发酵的影响，结果见图3。

图3 酒醪灭菌预处理对醋酸发酵的影响

由图3可知，酒醪灭菌对醋酸发酵影响较大，灭菌组比对照组发酵液总酸下降了约40%，且灭菌组发酵液颜色偏暗沉，香味、醋味较差，感官评分较低。因此桂花红枣酒醪液经过调配后不灭菌直接接种醋酸菌进行醋酸发酵，能获得色、香、味俱佳的桂花红枣醋。

2.2 桂花红枣醋发酵工艺参数优化

2.2.1 发酵温度对醋酸发酵的影响

发酵温度对醋酸发酵的影响结果见图4。

图4 温度对醋酸发酵的影响

由图4可知，醋酸菌AS 1.41发酵温度在30～34 ℃之间产酸效果非常接近，发酵5天时总酸含量达到最高水平。因此，发酵温度可以选30～34 ℃。

2.2.2 初始酒精度对醋酸发酵的影响

初始酒精度对醋酸发酵的影响结果见图5。

图5 初始酒精度对醋酸发酵的影响

由图5可知，初始酒精度对醋酸发酵影响很明显，在初始酒精度较低时，随着酒精度的升高，发酵液总酸升高，在初始酒精度为6%时产酸值最高。但是继续增大初始酒精度，发酵结束时总酸下降。因此，初始酒精度过高不利于醋酸菌的发酵，选择初始酒精度6%为最佳。

2.2.3 接种量对醋酸发酵的影响

接种量对醋酸发酵的影响结果见图6。

图6 接种量对醋酸发酵的影响

由图6可知，不同接种量下，发酵液总酸产量变化趋势大致相同，发酵5天时总酸达到最高水平，接种量在8%～10%时产酸值较高。

2.2.4 初始pH值对醋酸发酵的影响

初始pH值对醋酸发酵的影响结果见图7。

图7 初始pH值对醋酸发酵的影响

由图7可知，桂花红枣酒醪液初始pH在4.0～6.0之间发酵5天时总酸含量均达到最高水平，其中以初始pH 5.0时产酸较高，初始pH 7.0时不利于醋酸发酵。考虑到种子培养基情况，可以选择初始pH值为5.0～6.0。

2.2.5 转速对醋酸发酵的影响

醋酸菌是好氧菌，釆用摇床发酵有利于发酵液与氧气的接触，可以通过调节转速、装液量来控制醋酸发酵。摇瓶培养转速对醋酸发酵的影响结果见图8。

图8 转速对醋酸发酵的影响

由图8可知，在装液量一定的情况下，当转速为120 r/min时，发酵液总酸含量明显偏低；转速增大，总酸含量随之增大；当转速为160 r/min时，总酸含量达到最高水平；当转速为180 r/min时，总酸含量略有下降，可能与醋酸挥发损失有关。因此选择最佳转速为160 r/min。

2.2.6 装液量对醋酸发酵的影响

转速一定的情况下，考察装液量对醋酸发酵的影响，试验结果见图9。

图9 装液量对醋酸发酵的影响

由图9可知，装液量对醋酸发酵的产酸趋势影响不大，然而装液量越大，发酵结束时总酸含量越低，试验组中20%装液量得到的发酵液总酸含量最高，50%装液量发酵液总酸含量最低，10%装液量发酵液总酸含量也较低。由此可见，氧气对醋酸发酵影响较大，摇瓶发酵时影响溶氧量的主要因素包括转速、装液量以及空气接触等，装液量过小，不利于设备利用率，因此对工厂生产而言，需要选择较大的装液量，通过控制发酵罐转速以及空气流量来调节溶氧量。

2.2.7 醋酸发酵最适条件的正交试验

醋酸发酵最适条件的正交试验因素水平表见表2，试验结果见表3，方差分析见表4。

表2 醋酸发酵L9(34)正交试验因素水平表

表3 正交试验结果

由表3可知，以感官评分为主要指标，影响桂花红枣果醋发酵的因素的主次关系是D(装液量)>A(温度)>B(初始酒精度)>C(接种量)，最优条件组合是A1B1C2D2，即发酵温度30 ℃，初始酒精度5%，接种量8%，装液量40%。

表4 正交试验结果方差分析

注：“*”代表影响显著。

由表4可知，装液量对桂花红枣果醋的感官评分的影响达到了显著水平(α=0.05)。这些因素的影响主要表现在对桂花红枣果醋色泽、香气、滋味方面的影响很大。在此条件下发酵所得桂花红枣醋总酸含量为5.35 g/dL，感官评分为92分。

3 结论

本文首次以桂花红枣为原料发酵酿制桂花红枣果醋，使其兼具红枣和桂花的营养价值和药用价值，所得的桂花红枣醋色泽红亮，兼具花香、枣香、醋香，香气馥郁芬芳，滋味醇厚协调，怡悦爽口，体态澄清透明。桂花红枣果醋为红枣、桂花资源的深加工开发利用开辟了新途径，丰富了果醋产品市场，而且符合目前年轻人绿色时尚的消费需求，具有很好的市场前景。

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