镇江香醋醋酸发酵过程中理化指标的动态分析研究

王超，付诗鸣，张凤莲，郑吴伟，李攀恒，祁勇刚，胡勇*

(1.湖北工业大学 生物工程与食品学院，湖北省食品发酵工程技术研究中心，武汉 430068；2.湖北工业大学图书馆，武汉 430068)

在世界范围内，醋被用作食品调味剂和防腐剂[1]。我国许多地方都产醋，在长期生产实践中人们根据当地环境特点，创造了多种富有特色的传统食醋，比如镇江香醋是江苏镇江的地方传统名产。镇江香醋以优质的糯米为主要原料，首先将糯米进行糖化和酒化，酿造出用作制醋醅的优质酒醅，然后在酒醅中拌入麸皮和稻糠，采用独特的固态分层发酵技术进行醋酸发酵，使原料具有充足的氧气和水分，整个醋酸发酵的时间为20 d左右，最后将成熟的醋醅封醅陈酿，使镇江香醋具有“色、香、酸、醇、浓”的特点[2-5]。

镇江香醋通过40多道工序酿制而成，而食醋酿造过程是决定香醋产量、质量的关键工序。通过对醋酸发酵过程中不同时期的醋醅进行理化指标的动态分析，并初步分析其变化规律，为镇江香醋的工业化生产提供了理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

醋醅(发酵天数分别为0，3，8，11，13，17，21 d，每天同一时间取样，样品于0～4 ℃保存)：镇江丹和醋业有限公司。

葡萄糖、氢氧化钠、四水合酒石酸钾钠、亚硫酸氢钠、3,5-二硝基水杨酸、酚酞、甲醛、氯化钠、无水乙醇、考马斯亮蓝G-250、牛血清蛋白、磷酸、亚硝基铁氰化钾、次氯酸钠、水杨酸、硫酸、硫代硫酸钠、可溶性淀粉、无水碳酸钠、甲基红(均为分析纯)：国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

HH-8CJ恒温磁力搅拌水浴锅 常州市金坛友联仪器研究所；UV-1601紫外可见分光光度计 北京瑞丽分析仪器有限公司；MS-H-Pro+控温式磁力搅拌器 上海珂淮仪器有限公司；CR21N高速冷冻离心机 株式会社日立制作所；MB25水分测定仪 奥豪斯仪器有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 水分测定

称取2 g样品放入水分测定仪中测定。

1.3.2 总酸测定[6]

称量5 g样品，加蒸馏水200 mL，浸泡4 h，每 0.5 h 搅拌一次，过滤，取滤液按醋醅总酸测定方法测定。

1.3.3 还原糖测定[7]

称量5 g样品，加蒸馏水50 mL，45 ℃水浴2 h，冷却后过滤，定容于100 mL容量瓶中，用DNS法测定醋醅中还原糖的含量。

1.3.4 pH值测定[8]

用pH计直接测定醋醅浸泡过滤后的滤液[9]。

1.3.5 氨基酸测定

称取5.0 g样品，定容至100 mL容量瓶中，采用甲醛滴定法测定[10,11]。

1.3.6 蛋白质测定

醋醅蛋白质组分提取方法见图1，采用考马斯亮蓝比色法测定蛋白质含量[12]。

图1 醋醅中蛋白组分提取方法Fig.1 Extraction method of protein components in solid fermentation substrate of vinegar

1.3.7 铵盐测定

采用次氯酸钠-水杨酸分光光度法测定铵盐含量[13]。准确吸取200 μL稀释样品溶液于10 mL比色管中，依次加入4.8 mL蒸馏水，1 mL显色剂，100 μL质量浓度10.0 g/L的亚硝基铁氰化钠溶液，充分混匀后，再加入100 μL次氯酸钠使用液，摇匀，常温避光放置1 h，于波长697 nm处，以水为参比测定其吸光度。

1.3.8 数据处理

采用Origin软件分析数据并作图。

2 结果与分析

2.1 水分的变化

由图2可知，醋醅的水分含量呈现先增加后减少的趋势，整个发酵过程中水分含量始终在60%左右，变化不大。由于发酵初期会加入麸皮，麸皮的吸水能力较强，而过低的水分含量会影响微生物的生长，促使发酵不完全，导致产量下降，此外，过高的水分含量会减少醋醅的氧化面积，从而导致风味和色泽变差，因此镇江香醋的整个发酵阶段，醋醅的水分含量均保持在略高水平，并且变化趋势不大。

图2 镇江香醋酿造过程中水分含量的变化Fig.2 Change of water content in the brewing process of Zhenjiang aromatic vinegar

2.2 pH值和总酸的变化

由图3可知，醋酸发酵过程中醋醅的pH值呈下降趋势，总酸呈上升趋势。说明在发酵初期原料较为充足，醋酸菌生长旺盛，代谢产生乙酸，使得总酸含量急剧上升，pH值下降；随着发酵的进行，总酸和pH值的变化趋势变缓，可能原因是pH值过低，使部分产酸微生物不能适应该环境而导致死亡。资料表明[14,15]，pH值处于3.6～3.9时对醋酸菌的生长和产酸有利，而pH值低于3.4会使醋酸菌数量急剧下降。

图3 镇江香醋酿造过程中pH值和总酸的变化Fig.3 Change of pH value and total acid in the brewing process of Zhenjiang aromatic vinegar

2.3 还原糖的变化

由图4可知，在第1～11 d还原糖的含量呈增加趋势，并在第11天达到最大值。醋酸发酵是一个多种微生物共同参与的过程，在此阶段，麸皮中部分淀粉被微生物水解为还原糖，而还原糖作为重要的碳水化合物，赋予了食醋独特的风味。在第11天后，还原糖含量呈下降趋势，一方面原因是醋酸发酵进行到后期，料醅中pH值逐渐降低，使淀粉酶活性下降，但还原糖由于发酵作用继续被消耗；另一方面还原糖也是美拉德反应的前体物质，导致此阶段还原糖含量比上一阶段下降明显。

图4 镇江香醋酿造过程中还原糖的变化Fig.4 Change of reducing sugar in the brewing process of Zhenjiang aromatic vinegar

2.4 蛋白质的变化

由图5可知，醋醅中清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白随着发酵天数的增加均呈下降趋势。这可能是因为食醋发酵前通常会加入麸皮，麸皮中含有丰富的蛋白质，在醋酸发酵过程中，醋酸菌、芽孢杆菌等微生物大量繁殖，会降解麸皮中蛋白质产生氨基酸，导致蛋白质含量下降。

图5 镇江香醋酿造过程中蛋白质的变化Fig.5 Change of protein in the brewing process of Zhenjiang aromatic vinegar

酿造镇江香醋的原料为糯米，在国内大米分为籼米、粳米、糯米3种，文献表明[16]，大米中谷蛋白的含量高达75%～90%，而过多的水溶性蛋白会引起人体过敏和面包性哮喘，因此谷蛋白在醋醅中的含量远高于其他蛋白，这也使其具有非常低的过敏性。

2.5 氨基酸和铵盐的变化

由图6可知，酿造过程中氨基酸和铵盐均呈上升趋势，并且氨基酸的含量高于铵盐。食醋的滋味与氨基酸含量有关，同时氨基酸也是形成风味物质的重要前体物质，大量氨基酸的存在使酿造食醋富含营养，味道醇厚柔和[17,18]。氨基酸主要来源于蛋白质的降解，在醋酸发酵前期，随着微生物的繁殖，原料中的蛋白质在蛋白酶的作用下酶解成多肽，多肽又经肽酶作用形成氨基酸，氨基酸由于脱氨酶的作用产生氨，氨与氢离子结合生成铵根离子，因此醋酸发酵过程中会有少量的铵盐形成。第13天后，氨基酸和铵盐的含量增加幅度变缓，可能原因是醋酸发酵后期产酸的作用，影响了蛋白酶的活性。在第21天时，铵盐的最终含量达到0.096%，而醋酸发酵结束后还要经过煎醋处理，加热会使铵根离子转换为氨气，使铵盐的含量进一步减少，所以铵盐对镇江香醋的安全不会造成影响。

图6 镇江香醋酿造过程中氨基酸和铵盐的变化Fig.6 Change of amino acid and ammonium salt in the brewing process of Zhenjiang aromatic vinegar

3 结论

通过对镇江香醋醋酸发酵过程中醋醅的水分活度、pH值、总酸、还原糖、蛋白质、氨基酸和铵盐的测定，发现各理化指标间存在内在联系。结果表明：醋醅的水分含量在整个发酵过程中均保持在略高水平，并且上下波动不大；还原糖呈现先增后减的趋势；pH值和总酸的含量呈负相关关系；醋醅中谷蛋白的含量高于清蛋白、球蛋白和醇溶蛋白，随着发酵天数增加，微生物的繁殖会将蛋白质降解为氨基酸，使氨基酸含量呈递增趋势，并且氨基酸由于脱氨酶作用产生少量铵盐，而铵盐在食醋中的含量对食醋安全不会造成影响。