苹果醋发酵条件优化对其品质的影响研究

苹果醋是近年来开发的一种高营养、高保健功能的新饮品[1]。苹果醋以高品质的果浆为主料，采用酒精和醋酸进行发酵加工而成[2]。饮用苹果醋能预防血管硬化、降低血压、促进胃肠消化、增进食欲、防止肠胃疾病及消除或缓解疲劳，在我国有着广阔的发展空间。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

市购苹果1 000 g；市购白砂糖200 g；Y-23果胶酶100 g，南宁东恒华道生物科技有限责任公司；葡萄糖溶液100 mL，深圳市良谊实验室仪器有限公司；酵母膏500 g、酵母粉500 g，广州盛凯化工有限公司；无水碳酸钙500 g，洛阳市红宝塑业有限公司；琼脂100 g，武汉全康生物科技有限公司；无水乙醇500 mL，伊维特（辽宁）化工有限公司；蒸馏水500 mL，深圳逗点生物技术有限公司；超纯水250 mL，东莞市仟净环保设备有限公司。

1.2 仪器与设备

HD-208型液压全自动压榨机，山东赫德食品机械有限公司；JH-DB数显糖度计，冉丘（上海）技术有限公司；BKQ-B50II全自动高压蒸汽灭菌锅，济南鑫贝西生物技术有限公司；TLYCT-50GA型台式空气浴高温恒温摇床，江苏天翎仪器有限公司；0.45 μm醋酸纤维素过滤膜，杭州微米派科技有限公司。

1.3 菌种与培养基

活性干酵母100 g，安琪生物有限公司；醋酸杆菌50 g，中国普通微生物保藏管理中心。

斜面培养基：葡萄糖溶液5%、无水碳酸钙15%、琼脂15%、酵母膏5%、蒸馏水60%。对斜面培养基进行灭菌后，加入10 mL无水乙醇。

种子培养基：葡萄糖溶液15%、酵母粉15%、超纯水70%。

1.4 工艺流程

（1）原料处理。将新鲜的苹果洗干净，削皮后进行研磨，将干净的水果放入液压全自动压榨机碾碎，挤出果汁，用80目的滤布过滤待用。加入果胶酶，在温度为60 ℃的条件下酶解120 min，在温度为150 ℃的条件下灭酶10 min。添加白砂糖调整果汁含糖量，使初始糖度控制在合理数值。

（2）酒精发酵。在苹果汁中加入一定量活化好的活性干酵母（以质量百分比计），在一定温度下进行发酵。每隔6 h检测一次苹果汁中的糖度和酒精浓度，在发酵至4 d时，酒精发酵基本完成，为统计最佳发酵时间，试验过程中的发酵时间设置为4～12 d。将酒精发酵后的苹果汁沉降7 d后，取上层苹果汁发酵液进行后续的醋酸发酵。

（3）醋酸发酵。采用摇瓶液态发酵法，将一定量醋酸杆菌（以质量百分比计）接种到酒精发酵好的苹果汁中。将高温恒温摇床温度设定在固定温度，在120 r·min-1的条件下完成振荡培养。每隔6 h检测一次苹果汁中的酸度，当酸度保持不变时，即为完成醋酸发酵。

（4）醋酸纤维素过滤除菌。将经过酒精发酵和醋酸发酵后的苹果醋发酵液进行醋酸纤维素过滤，剔除果汁中的固体杂质。在温度为50 ℃，操作压力为0.55 MPa的条件下超滤，除去苹果醋中的菌体。

1.5 测定方法

可溶性白砂糖固体检测：折光法；糖度检测（以葡萄糖计）：碱性铜试剂法；酒精浓度检测：蒸馏法；酸度含量检测（以醋酸计）：酸滴定法。

2 结果与分析

2.1 正交试验设计

根据已有研究，选择对酒精发酵影响较大的活性干酵母（A）、初始糖度（B）、发酵温度（C）、发酵时间（D）和对醋酸发酵影响较大的醋酸杆菌接种量（A）、初始酒精浓度（B）、发酵温度（C）、发酵时间（D）作为正交试验自变量[3-4]，以此研究苹果醋质量与发酵工艺之间的关系。具体正交试验因素水平设置参数如表1、表2所示。

表1 酒精发酵工艺L9(34)正交试验因素水平设计表

表2 醋酸发酵工艺L9(34)正交试验因素水平设计表

2.2 正交试验结果

2.2.1 酒精发酵正交试验结果

对9种不同酒精发酵工艺组合的酒精浓度进行分析，正交试验结果如表3所示。

表3 L9(34)正交试验结果表

从表3可以看出，第7组的酒精浓度最高，为6.28%，影响酒精浓度的主次顺序为初始糖度＞活性干酵母＞发酵温度＞发酵时间。糖度会影响酵母菌的产酸含量[5]，在酒精发酵前应该控制初始糖度，避免非细菌性的醋酸升高。活性干酵母会分解苹果汁中的糖分，提升酒精浓度。所以，在酒精发酵过程中，初始糖度和活性干酵母对酒精发酵影响较大。

2.2.2 醋酸发酵正交试验结果

对9种不同醋酸发酵工艺组合的酸度含量进行分析，正交试验结果如表4所示。

从表4可以看出，第5组的醋酸转换率最高，为99.2%，表明发酵工艺对醋酸发酵的影响较大。醋酸转换主次顺序为醋酸杆菌接种量＞初始酒精浓度＞发酵时间＞发酵温度。接种量不当会引起溶氧不足，影响产物合成；酒精初始浓度选择不当，会影响醋酸菌种生长，所以接种量和酒精初始浓度对醋酸发酵影响较大。

3 最优发酵组合条件下的苹果醋品质试验

在活性干酵母为0.02%、初始糖度为0.04%、醋酸杆菌接种量为15%、初始酒精浓度为6%、发酵温度为30 ℃、发酵时间为8 d，进行试验验证。以感官评分标准表为依据，选择10个人对苹果醋进行品评，完成最优发酵组合条件下的苹果醋品质评分。苹果醋感官品质综合评分标准如表5所示。

表4 L9(34)正交试验结果表

表5 感官评分标准表

品评小组从色泽、口感、气味、组织对苹果醋进行评分，去掉最高分99.8分和最低分97.6分，得到苹果醋品质的平均得分为98.5分，达到了苹果醋品质要求。

4 结论

如今，苹果醋已成为一种常见食品，受到消费者的青睐，已经逐渐适应和融入群众的饮食习惯变化，因此本文对酒精、醋酸发酵工艺进行了优化。通过设计正交试验并根据方案分析得到在活性干酵母为0.02%、初始糖度为0.04%、醋酸杆菌接种量为15%、初始酒精浓度为6%、发酵温度为30 ℃、发酵时间为8 d的条件下，可以提高苹果汁的酒精、醋酸发酵工艺，获得高品质的苹果醋，以期推动苹果醋产业高质量发展。