黑虎香葡萄果醋澄清配方研制与澄清工艺优化

崔长伟，马彤彤*，杨正芳，王艳君，赵现方

楚雄师范学院资源环境与化学学院（楚雄 675000）

黑虎香葡萄作为早熟品种，香气独特、果皮较厚、鲜食价值较低，常被用于酿酒和制汁。该品种适应性强，结果早，产量高，具有优越的抗逆性，特别是对霜霉病抗性及高湿环境适应方面具有显著优越性[1]，果实成熟后具有肉囊，果皮较厚且色深，果核多。在我国西南栽培范围广，为应季市场的主要葡萄品种[2]。但是其开发利用研究少，经济附加值低，黑虎香葡萄果醋产品的研发将为黑虎香葡萄的开发和利用提供技术支撑。

葡萄果醋生产是通过优质的醋酸菌再发酵，或者采用酿酒厂的皮渣等副产物，采用现代生物技术酿制而成，是对葡萄产业链的延伸和补充[3]。在我国，果品的产值一般高于粮食，且很多种类适用于酿酒、制汁、酿醋，因此，利用葡萄、苹果、桑葚等水果资源，发展果醋的生产，既可以解决果品集中上市带来的积压，又可以提高果品的附加值，创造良好的效益，同时为葡萄等果品的综合加工，以及食醋产业节粮代粮开辟新的途径。果醋生产中，澄清透明的果醋产品不仅可以提高果醋品质，还可以进一步提高果醋的食用价值。但果醋中含有酵母菌、醋酸菌、其他微生物、果肉组织残渣，以及果胶、蛋白质、单宁、多酚、色素等大分子物质[4-6]，给果醋的口感和风味带来一定缺陷，且果醋在贮存和销售的过程中容易出现变色、返混等问题，极大程度影响果醋的经济价值。为改善果醋的品质，提高其澄清度，生产出一款风味极佳、酸甜适中的果醋产品，需对果醋进行科学的澄清处理。

对果醋澄清的研究主要集中在采用澄清剂（壳聚糖、明胶、琼脂、皂土）进行澄清处理的工艺研究方面[7]。对于果醋澄清的研究，吴凯仪等[8]利用果胶酶、明胶及单宁等澄清剂对蓝莓果醋进行澄清，得到单一澄清剂中，三者添加量分别为3%时澄清效果最佳，复合澄清剂中，三者添加量5%时澄清效果最优。李明泽等[9]采用5种澄清剂对苹果醋进行澄清试验，结果表明，各澄清剂对苹果醋的澄清均有一定效果，琼脂和2种复合澄清剂效果接近。这些研究为黑虎香葡萄果醋澄清工艺优化提供一定理论参考。

试验以常用澄清剂为原料，通过配方试验设计的响应优化进行澄清配方的研制，同时考虑到配方的使用需要搭配其他的工艺控制条件才能达到最优澄清效果，从而在得到澄清配方的同时，结合温度、时间、配方添加量等因素进行澄清工艺的优化研究，为黑虎香葡萄果醋产品的深加工提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试剂与材料

黑虎香葡萄果醋、皂土、明胶、壳聚糖、柠檬酸。

1.2 试验仪器

电子天平、酸度计、小型高速离心机、紫外可见分光光光度计、电热恒温水浴锅。

1.3 试验方法

1.3.1 澄清度波长的测定

取离心后的黑虎香葡萄果醋，使用紫外可见分光光度计，以纯净水作空白对照，从波长400 nm时开始测定黑虎香葡萄果醋的吸光度，每隔40 nm测定1次，直至波长800 nm为止，通过绘制波长400～800 nm范围的透光率曲线，确定最佳的黑虎香葡萄果醋的波长。

1.3.2 澄清度的测定

采用紫外分光光度法，以纯净水为空白，在680 nm波长下比色测定果醋的透光率，以此作为果醋的澄清度，澄清度越高表明果醋澄清效果越好[10]。

1.3.3 果胶试验

果胶物质定性检测采用变性酒精法，98%变性酒精（无水乙醇与浓HCl体积比98∶2）与果醋按1∶1体积比混合，倒入50 mL的比色管中，盖上塞子，上下翻转摇动，使其静置30 min后观察，若液体的表面产生块状物，表明果汁中的果胶物质还没有被彻底分解，用“+”表示[11-12]。如果块状物体多，则“+”也多。如果表面无块状物质，则说明果醋中的果胶物质基本已被分解，用“-”表示。

1.4 理化指标的测定及方法

1.4.1 可溶性固形物采用折射仪法测定（GB/T 12143—2008《饮料通用分析方法》[13]）。

1.4.2 酒精度采用密度瓶法测定（GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》[14]）。

1.4.3 pH采用pH计测定（GB 5009.237—2016《食品安全国家标准 食品pH值的测定》[15]）。

1.4.4 总酸（以醋酸计）采用指示剂法测定（GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》[14]）。

1.5 澄清剂配方的研制

采用Minitab 19软件，使用DOE中的混料设计方法对黑虎香葡萄果醋的澄清剂配方进行设计优化（表1），分别指定皂土、明胶、壳聚糖的分量边界下限为0，上限为1。

表1 {3, 3}单纯形质心设计编码表 单位：%

1.6 配方工艺优化研究

为更好优化黑虎香葡萄果醋的工艺，在单因素试验基础上，分别选取澄清时间（h）、澄清温度（℃）、配方最佳添加量（mg/L）为试验因素进行L9(33)正交试验（表2），以透光率为评价指标，确定黑虎香葡萄果醋的最佳澄清工艺条件。

表2 正交试验因素水平表

1.7 数据统计与分析

使用Excel 2007、Minitab 19、SPSS 26.0对数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 澄清度波长的确定

根据图1可得：经4 000 r/min离心，黑虎香葡萄果醋的透光率在400～680 nm波长的范围内一直呈现上升趋势，在波长680 nm时达到最高透光率70.5%，在720～800 nm范围内呈下降趋势，并趋于平缓，故最终确定680 nm为最佳波长。

图1 黑虎香果醋的透光率

2.2 澄清剂配方的研制

配方试验方案设计及结果如表3所示。分别以皂土、明胶与壳聚糖的添加量为自变量，以透光率为因变量，进行配方试验设计。

表3 配方设计试验方案及结果 单位：%

由表3与表4可得：不同的皂土添加量、明胶添加量和壳聚糖添加量配比得到黑虎香果醋的澄清度，应用Minitab 19软件进行多元拟合分析，对响应值离心透光率（Y）的试验值进行二次多项拟合，建立回归方程：Y=82A+80.94B+88.96C+35.86AB+15.90AC+19.77BC。

表4 透光率的估计回归系数（分量比率）

由表5与表6可得：回归与线性P值均小于0.05，说明回归公式与线性均显著，且R-sq＞85%说明模型较好，能够较好地拟合数据。

表5 透光率的方差分析（分量比率）

表6 混料设计模型汇总

采用Minitab 19软件进行响应优化，结果表明A∶B∶C为28.28∶29.78∶41.94，期望值为91.98%。对最优解的期望值进行分析，发现期望值越接近1，其透光率越高。试验结果表明，试验方法可作为最佳配方。为使模型的拟合值得到进一步检验，试验对此进行修正，A∶B∶C为28∶30∶42。

根据表7可知，控制其澄清温度与时间不变的前提下，配方澄清剂的效果与单一澄清的效果差异极显著，证明配方研制有效。同时结合果醋颜色、沉淀物厚度、沉淀物结构、口感、香气等进行综合评价，综合评价结果为配方澄清剂与单一澄清剂相比对果醋质量具有显著提高，具有推广应用价值。

表7 单一澄清剂与复合澄清剂澄清效果对比 单位：%

2.3 配方澄清工艺优化研究

通过单因素预试验确定澄清工艺的最佳温度、时间、配方添加量，在此基础上设计正交试验对黑虎香葡萄果醋澄清工艺进一步优化。

根据正交试验结果及方差分析可知，该模型的F值为18.532且P＜0.000 1，说明该模型的有效性。如表8与表9所示，各因素对黑虎香葡萄果醋透光率的影响大小为澄清温度＞配方添加量＞澄清时间。分析其试验数据可得，澄清温度与配方添加量对黑虎香葡萄果醋的透光率为极显著影响（P＜0.01），澄清时间对黑虎香果醋的透光率为显著影响（P＜0.05）。

表8 正交试验结果

表9 方差分析结果

采用A1B3C1组合进行3组平行验证试验，检验正交试验的结果是否正确。通过对试验数据的测定，得出黑虎香果醋的透过率为96.6%，澄清效果得以提高，验证正交优化试验的结论合理。

3 结论

针对实验室自制黑虎香果醋进行澄清配方研制与澄清工艺优化，采用Minitab 19中的DOE设计，设计配方试验并建立回归方程，对其进行响应优化，得出澄清的最佳配方：皂土∶明胶∶壳聚糖为28∶30∶42。根据配方的使用条件，通过单因素预试验确定澄清温度、澄清时间、配方添加量为澄清工艺的主要影响因素，正交试验优化的澄清工艺条件为澄清温度23 ℃、澄清时间16 h、配方添加量450 mg/L，在此优化工艺条件下，黑虎香葡萄果醋的透光率可达96.6%，且果醋澄清透明，酸甜适中，口感良好，无异味。应用此方法不仅操作易行，且沉淀物质稳定，为黑虎香葡萄果醋的深加工提供技术参考，有效提高其附加值。