果醋及醋蛋液研究进展
2020-08-14高琳王方舟张仁堂张东旭
高琳,王方舟,张仁堂,张东旭
(山东农业大学 食品科学与工程学院,山东省高校食品加工技术与质量控制重点实验室,山东 泰安 271018)
果醋主要以果蔬或果蔬下脚料为原料,经发酵而成。它具有果蔬和醋的双重营养,风味优良,属于新一代调味品[1]。果醋营养成分十分丰富,包括维生素、有机酸、氨基酸及各种微量元素,具有降血压、降血脂、降血糖、降胆固醇、增强免疫力、促进血液循环、延缓衰老、抗氧化等生理功能[2,3]。国内外学者对于果醋均有较多研究,但研究领域有所差异。国内主要侧重于不同果醋工艺的开发及功能研究,包括菌种选育、工艺优化、功能作用等方面。国外学者侧重于果醋成分测定方面,特别是对于果醋功效成分的测定。
醋蛋液营养保健价值极高,可集康复、治疗、预防为一体,在国内外均属传统食疗保健品。醋蛋液是将禽蛋浸泡于醋中而成,同时具有醋与鸡蛋的各种营养成分。醋蛋液在浸泡过程中内容物发生一系列反应,其中包括醋酸钙的生产反应,这种物质是一种食品钙强化剂,其中Ca2+易被人体吸收利用,因此醋蛋液具有治疗中老年人骨质疏松的功能。另外,鸡蛋蛋清中的蛋白质在醋的酸性环境下发生水解,生成小分子的氨基酸及低分子量的寡肽,这两种物质均具有生物活性且易被人体吸收,因此提高了醋蛋液的功效价值。作为国内外传统食疗佳品的醋蛋液具有多种保健功能,如提高免疫力、降血压、降血脂、抗氧化、补钙、防治心血管疾病、治疗扁平疣等[4]。虽然醋蛋液是一种传统食品,营养价值极高,但缺乏系统研究,商业化推广较少,因此明确醋蛋液的生产工艺及功效价值对醋蛋液产品的推广具有十分重要的价值。
1 果醋研究进展
1.1 菌种的选育
果醋生产主要包括酒精发酵过程和醋酸发酵过程,酒精发酵通常使用酿酒酵母,而醋酸发酵过程大多采用食醋菌种的醋酸菌AS1.14 和沪酿1.01。醋酸菌是一类严格的需氧菌,能将碳源部分氧化成相应的有机化合物,如将乙醇转化为醋酸。目前市场上还没有单独用于果醋的专用发酵菌种,大量研究者试图从自然界中分离筛选出高效能产酸菌株。刘青娥等[5]从自然酸发酵的柑桔醋液中筛选出一株耐酒精和耐温性能都极强的ZY.C4菌,适合于柑桔果醋的酿制。Mateo E等[6]从南澳大利亚葡萄园中分离得到一种新的醋酸菌,可作为传统及生物技术育种的材料。另外,其他学者也筛选出乙酸转化性能良好的醋酸菌——巴氏醋酸杆菌,耐高温和乙酸的醋酸菌菌种,耐酒精及盐性良好的S-8巴氏醋酸杆菌巴氏亚种以及适合黑加仑果醋发酵的A-168汉氏葡糖酸醋杆菌亚种等。
传统果醋发酵一般采用单菌种发酵,产品风味差,产酸量欠佳,近几年对于多菌共发酵研究越来越多,多菌共发酵能够有效地提高产品的质量。李迎楠[7]研究了多菌株共生发酵方式对酸浆果醋活性成分的影响,发现有机酸、氨基酸及单糖组分含量明显增加。郑显义[8]将两种传统的醋酸菌与从草莓中筛选出的具有发酵潜力的优质菌种结合共同发酵,得到的草莓果醋品质与风味优良,为果醋发酵提供了新的菌种及思路。其他学者将多菌共酵技术应用于果醋产品的生产中,均发现多菌共生技术能够显著提高产品的品质及出品率。因此,多菌共生发酵方式生产果醋较传统单一菌种发酵具有更好的优势。
1.2 发酵工艺
果醋发酵工艺的研究前期主要集中于对两大发酵过程中各发酵条件的优化,包括菌种接种量、含糖量、酒精度、发酵温度、发酵时间、pH等因素。许佳达等[9]研究了红枣果醋加工过程中的酒精发酵和醋酸发酵各参数,最终发现当酒精发酵的初始含糖量、酵母添加量、发酵时间和发酵温度分别为12%、0.20%、7 d、30 ℃,醋酸发酵的发酵温度、摇床转速、接种量分别为36 ℃、130 r/min、7.0%时得到的红枣枣醋品质最佳。谭海刚等[10]优化了无花果果醋的最佳酿造工艺参数,包括初始酒精度、醋酸菌接种量及醋酸发酵时间,在最优条件下发酵出的无花果果醋酸度可达2.83 g/dL,感官评分为92分,色泽稻黄色,酸味果味协调。杨丽萍等[11]采用单因素实验及响应面法优化了红提果醋的各发酵因素,包括醋酸菌接种量、发酵温度、冰醋酸添加量及初始酒精度,最终产品酸度可达6.79 g/dL,与预测值偏差较小。谢爱娣等[12]分别优化了桂花红枣果醋及啤特果醋的发酵条件,得到的产品口感和风味优良。除传统发酵方式外,近几年固定化发酵工艺也越来越多地被应用到果醋生产工艺中,能够有效地提高果醋的产酸量[13]。何炯灵[14]对新型果醋固定化发酵工艺进行了研究,以玉米芯为固定化材料,产酸量可达6.12 g/dL。邓毛程等[15]采用凝胶包埋法对菌种C22进行固定化,发酵出的甘蔗果醋风味和口感俱佳。其他学者也利用固定化发酵工艺生产出金柑果醋、蓝莓醋、苹果醋、黑米蓝莓果醋等产品,产品品质均优于单菌种发酵工艺。
1.3 果醋的功能
大量研究表明,果醋具有很好的保健功能,包括抑菌、降血脂、降血糖、改善血清指标、抗氧化、保护肝脏、抗疲劳、抗焦虑、减肥等[16]。高佳琪等[17]通过动物实验研究大枣果醋的功能,连续7 d对小鼠灌胃给药,观察小鼠睡眠指数、睡眠时间、自主活动和睡眠潜伏期等指标,结果发现大枣果醋具有镇静、催眠及抗焦虑作用。蔡成呈[18]开发出牡蛎多糖苹果果醋,并通过体内体外功能性试验发现牡蛎多糖苹果果醋具有较强的抗氧化能力,而且对酒精诱导的肝损伤具有一定的保护及修复作用,同时具有显著的降血脂作用。另外,也有学者针对菠萝皮果醋及荸荠皮果醋的功能性进行研究,发现其分别具有较强的抗氧化能力及抗疲劳效果。
2 醋蛋液的研究进展
2.1 醋蛋液工艺研究
醋蛋液传统的生产工艺研究主要包括浸泡方式与浸泡工艺参数的优化。浸泡方式包括一次浸泡和二次浸泡,一次浸泡即将蛋壳打碎,蛋壳、蛋液与醋完全搅拌均匀进行浸泡,二次浸泡即将完整的鸡蛋溶于醋中,待蛋壳完全溶解后将蛋液与醋搅拌均匀进行二次浸泡。影响浸泡工艺的因素主要包括浸泡温度、浸泡时间、浸泡用醋量、浸泡用醋酸度等。张娜等[19]对醋蛋液浸泡参数包括米醋用量、浸泡温度、浸泡时间进行了优化;张吉全[20]通过对醋蛋液浸泡工艺的研究发现蛋白质水解度受浸泡因素影响不同,影响大小关系为浸泡温度>米醋用量>浸泡时间,并研发出4种低胆固醇的醋蛋制品。前人研究虽然发现醋蛋液二次浸泡方式优于一次浸泡方式,并对各浸泡因素进行优化,开发出不同的醋蛋产品,但大多存在风味质量差、保质期短等问题,且对于杀菌方式的研究较少。另外,醋蛋液产品评价指标单一,主要以钙离子浓度和蛋白质水解度为参考标准,结果存在一定的局限性。
2.2 醋蛋液中活性物质研究进展
醋蛋液作为一种天然食疗佳品,具有较多抗氧化活性物质,前人主要集中于醋蛋液及其水解液中活性肽的研究。醋蛋液中的醋将鸡蛋蛋清中的蛋白质分子分解成小分子氨基酸和多肽,其中包括ACE(血管紧张素转化酶)抑制肽。ACE是一种双肽羧肽酶,通过调节肾素-血管紧张素系统来维持血压。另外,它还使降压物质缓激肽失去活性。因此,通过抑制这种酶的活性可以达到治疗高血压的目的。目前也出现了一些可抑制ACE的合成性降压药如拉米普利、依那普利等,但研究发现长期使用后会对人体产生副作用[21]。目前,前人对于醋蛋液中ACE抑制活性物质的研究仅限于对醋蛋液中ACE抑制活性物质的分离纯化、ACE抑制活性物质的多肽序列测定及不同水解方式、不同金属离子等对ACE活性的影响方面,其他深层次研究未见报道。
陈黎斌等[22]研究醋蛋液水解液的抗氧化活性肽,采用蛋白酶水解技术,发现胃蛋白酶最适合醋蛋液的水解,并优化了其酶解工艺参数,使其水解产物抗氧化活性大大提高。近几年,学者们常选用蛋白酶水解产物制备技术来研究生物活性肽。蛋白酶酶解的方式作用条件较为温和,可精确控制水解程度。其中动物源性蛋白酶(如胰蛋白酶、胃蛋白酶、胰酶等)、植物源性蛋白酶(如木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶等)及微生物源性蛋白酶(如细菌和真菌性蛋白酶等)是最常用的3种蛋白酶[23]。目前的研究虽然都对醋蛋液中活性物质进行了初步探索,但是仍缺乏系统研究,醋蛋液中抗氧化活性物质的研究为后续活性肽的分离提取及功能研究奠定了基础,有利于提高醋蛋液的附加值。因此,深入研究醋蛋液中活性肽具有重要意义。
2.3 醋蛋液的功效
醋蛋液的保健功效明显,含有多种功能性有效成分。王学英等[24]对醋蛋液的成分进行了综述,发现其中钙的含量最高,可达到180.8 mg/dL,这种钙极易被人体吸收,补钙效果明显。醋蛋液中总游离氨基酸含量可达226.36 mg/L,其中必需氨基酸占到50.51%。一部分学者以高脂血症及高血压等患者为研究对象,发现醋蛋液具有调节血脂、抗氧化及降压功能,通过对其药理作用研究结果分析发现醋蛋液对机体无毒副作用。另外,有研究发现醋蛋液对人白血病U937细胞增殖和分化的影响,采用喷雾干燥、冷冻干燥和真空浓缩3种方法对醋蛋液进行处理,并对其进行单核细胞刺激,最终发现醋蛋液能刺激人单核细胞分泌细胞因子,抑制U937细胞的生长并诱导其分化[25]。前人对醋蛋液功能作用虽然做了较多探索性研究,但仍缺乏大量临床试验的验证。醋蛋液作为一种传统的保健食品,进一步加强对其功能作用的系统临床研究为开发特医食品及药品提供了理论依据,同时对醋蛋液的工业化推广具有重要意义。
3 果醋及醋蛋液开发的不足及展望
果醋与醋蛋液都是传统食疗佳品,但商品化较少,研究开发过程中仍存在较多不足之处:一是果醋发酵过程中缺乏专用菌株,对于多菌共酿及固定化发酵技术研究不多;二是果醋及醋蛋液工艺优化因素选取较少,不能找到不同品种之间的联系,很难应用于工业化生产;三是醋蛋液传统开发工艺稳定性差,腥味及冰醋酸味较重,且对于腥味成分的研究尚处于空白;四是对于果醋及醋蛋液的功能性成分及其作用机理、临床试验缺乏系统研究。果醋及醋蛋液营养价值丰富,随着研究的不断深入,工业化生产前景广阔。