刺五加复合果醋的制作工艺研究

刘 敏，翁彬彬，贾博文，虞 霄，刘 念，刘一州，张慧锋

(吉林医药学院，吉林 吉林 132013)

刺五加为五加科多蕊木族五加属，主要成分有刺五加苷类、黄酮类、木脂素类、多糖以及一些微量元素和氨基酸。研究发现刺五加在抗炎、降血糖、抗氧化、抗应激、抗衰老、抗疲劳、保肝护肝及免疫调节等方面均表现出显著作用[1]。五味子为木兰科植物五味子的干燥成熟果实，主要生物活性成分为木脂素。研究表明木脂素对各种神经细胞损伤引发的疾病具有保护作用，包括阿尔茨海默症、帕金森等退行性疾病，还显著提高认知能力[2]。苹果，属于蔷薇科、苹果属，性平，酸甜可口，营养丰富，富含有机酸、胡萝卜素、植物甾醇、多酚类和三萜类化合物等生物活性成分[3]。果醋是以水果为原料，主要通过酒精发酵和醋酸发酵酿制而成[4]。本实验以刺五加为主要原料，辅以五味子和苹果，利用酵母菌和醋酸杆菌进行液态发酵，利用正交法对不同工艺条件进行优化，筛选出制备复合果醋的最佳工艺。

1 材料与方法

1.1 材料及仪器

材料：刺五加、五味子、新鲜的苹果均购于吉林市江南批发市场，帝伯仕酵母菌和果醋菌均购于山东烟台帝伯仕有限公司，白砂糖、柠檬酸钠、柠檬酸均是食品级。

仪器：ZD-85恒温振荡培养箱，常州冠军仪器制造有限公司；GR60DA高压蒸汽灭菌锅，致微(厦门)仪器有限公司；PAL-α型数字手持式糖度仪，厦门生态仪器仪表有限公司；TD5A-WS型离心机，长沙湘仪仪器有限公司；FE20实验室pH计，梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司。

1.2 果醋的制备工艺

1.2.1果醋制备工艺流程

复合果汁的制备→调整酸和糖度→高压灭菌→加酿酒酵母发酵→过滤→灭菌→果醋发酵→过滤→灭菌→成品。

1.2.2操作要点

将刺五加、五味子与蒸馏水按5∶1∶10的比例榨汁，苹果与蒸馏水按2∶1的比例榨汁，将两种果汁1∶1混合成复合果汁。用白砂糖调整果汁的初始糖度；用柠檬酸钠和柠檬酸调节果汁的初始pH；在温度为121 ℃下灭菌20 min；酿酒酵母菌静止发酵7 d；将发酵好的果酒用120目纱布过滤，在转速为4000 r/min的条件下离心8 min，取上清液装入瓶中。将离心好后的果酒放入温度为68 ℃的水浴锅灭菌30 min；在无菌操作台上接种果醋菌，将其放入恒温震荡培养箱进行震荡摇床发酵；果醋发酵完成后，用120目纱布过滤，转速为4000 r/min的条件下离心8 min，取上清液装入瓶中；高压灭菌，冷却后即成品[5]。

1.3 酒精发酵的单因素实验

探究初始糖度(14%、16%、18%、20%、22%)、初始pH(2.5、3、3.5、4、4.5)、酵母菌接种量(0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、0.1%)和发酵温度(24、26、28、30、32 ℃)对酒精发酵的影响，以酒精度为评价指标，每个实验均重复3次[6]。

1.4 醋酸发酵的单因素实验

探究醋酸菌接种量(0.01%、0.02%、0.03%、0.04%、0.05%)、摇床转速(70、90、110、130、150 r/min)、发酵温度(28、30、32、34、36 ℃)和发酵时间(6、7、8、9、10 d)对醋酸发酵的影响，以总酸为评价指标，每个实验均重复3次[7]。

1.5 分析测定方法

表观糖度测定采用PAL-α型数字手持式糖度仪测定；酒精度测定按GB/T 15038—2006酒精计法测定；酸度测定按GB/T 5009.41—2003《食醋卫生标准分析方法》中电位滴定法测定乙酸方法。

2 结果与分析

2.1 果酒发酵单因素实验

2.1.1初始糖度对酒精发酵的影响

当初始糖度为20%时，酒精度可达19.5%。若初始糖度过低，酵母所需的营养物质得不到满足，生长缓慢，产物酒精就得不到有效的积累；初始糖度过高，会升高酵母液的渗透压，抑制酵母菌的活性，不利于果酒的发酵。

2.1.2初始pH对酒精发酵的影响

初始pH为3时，酒精度最高，为19.3%；但随着pH值的继续升高，复合果酒的酒精度开始下降。这可能与溶液碱性过高阻碍了酵母的生长有关，从而导致发酵过程中酒精得不到有效积累，不利于酒精发酵。

2.1.3酵母菌接种量对酒精发酵的影响

当酵母接种量为0.6%时，复合果酒酒精度最高达到18%；继续增大酵母接种量时，酒精度随之下降。这可能是由于酵母菌自身生长所消耗糖分过多，导致产物积累时因营养不够而出现酒精度下降[8]。

2.1.4发酵温度对酒精发酵的影响

发酵温度为26～28 ℃时，复合果酒随发酵温度的升高，酒精度也逐渐上升。因为酵母菌对温度敏感，升高温度会加快酵母菌的生长。但当温度超过28 ℃时，酒精度逐渐下降。因为高温对酵母菌的生长不利，使酵母菌提前出现疲劳状态而抑制酒精发酵，发酵提前终止，酒精度较低。

2.1.5酒精发酵正交实验

酒精发酵正交实验设计表1，结果和直观分析见表2。由表2的R可知，影响酒精发酵的因素主次顺序为C>A>B>D。根据K值可知：A3B3C2D1为酒精发酵的最优组合，即发酵温度为28 ℃，初始糖度为20%，酵母接种量为0.6%，初始pH为3。

表1 酒精发酵正交实验设计表

表2 酒精发酵正交实验结果

2.2 刺五加复合果醋工艺条件优化

2.2.1醋酸菌接种量对醋酸发酵的影响

醋酸菌接种量在0.03%时，总酸为7.42 g/100 mL；增大添加量，总酸略微有下降趋势，说明醋酸接种量并不是越高越好。若醋酸量过低，酒液里的酒精会发酵不完全；醋酸量过高，醋酸菌生长繁殖会消耗过多的营养物质，使得转化为总酸的酒精减少，同时也会出现菌体过早老化，其总酸含量降低[9]。

2.2.2发酵温度对醋酸发酵的影响

发酵温度为30 ℃时，总酸含量最高。温度低于30 ℃和高于30 ℃，总酸含量都开始下降。由于发酵温度过低，不利于醋酸菌的繁殖代谢，醋酸发酵受到抑制；发酵温度过高，醋酸菌生长代谢旺盛，提前老化且高温下部分成分挥发快，导致总酸含量下降。

2.2.3恒温震荡对醋酸发酵的影响

醋酸发酵属于有氧发酵，所以通过摇床旋转来提供氧气。在一定范围内，醋酸菌的活性随着摇床转速的增大而增强，但是当转速大于120 r/min，总酸有所下降。因为通氧量过高时，醋酸菌的生长加快，会过多消耗生长因子。同时由于过高的转速也加快了乙醇的挥发，导致总酸降低。

2.2.4发酵时间对醋酸发酵的影响

发酵时间在6～9 d时，果醋的酸度处于上升阶段，之后酸度开始下降。说明前期发酵液中营养物质有利于醋酸菌的繁殖代谢，随着发酵的不断进行，底物的消耗和醋酸的生成被抑制，使酸度开始下降。

2.2.5醋酸发酵正交实验

醋酸发酵正交实验设计表见表3，实验结果和直观分析见表4。由表4的R可知：影响醋酸发酵的因素主次顺序为D>A>C>B。根据K值可知最佳醋酸发酵的组合A2B1C2D2，即醋酸菌接种量为0.03%，发酵温度为30 ℃，摇床转速为120 r/min，发酵8 d。

表3 酒精发酵正交实验设计表

表4 醋酸发酵正交实验结果

3 结 论

通过对刺五加复合果醋发酵工艺进行研究，醋酸发酵的最佳工艺条件：醋酸菌接种量为0.03%，发酵温度为30 ℃，摇床转速为120 r/min，发酵8 d。在此条件下，得到的刺五加复合果醋，颜色清新，味道酸甜，为产品的多样化开发提供了更多可能，对其酿造工艺的研究具有重要的现实意义[10]。