百香果全果制备果醋发酵工艺研究

庞情 刘四新 余森艳 卢珍兰

摘要：以成熟次级紫皮百香果全果为原料，采用酶解法降解果皮中的纤维素等大分子物质，并用纤维素酶、果胶酶复合酶解果浆，经过酵母菌、醋酸菌两次发酵作用酿制果醋。利用单因素试验、正交试验优化果醋发酵的最佳工艺参数。最终确定百香果果醋酒精发酵阶段的最佳工艺参数为酵母添加量0.05%、初始糖度20 °Brix、发酵温度28 ℃、发酵时间9 d；醋酸发酵阶段的最佳工艺参数为醋酸菌添加量8%、初始酒精度7%、发酵温度32 ℃、发酵时间9 d。通过指标分析和感官评价，最终制得的百香果果醋口感品质好，风味优良。

关键词：果醋；百香果全果；酒精发酵；醋酸发酵；复合酶解

中图分类号：TS205.5      文献标志码：A     文章编号：1000-9973（2023）05-0098-06

Abstract： The whole fruit of mature secondary purple-peel passion fruit is used as the raw material， the cellulose and other macromolecular substances in the peel are degraded by enzymolysis method， the fruit pulp is enzymolyzed by cellulase and pectinase， and the fruit vinegar is brewed by twice fermentation of yeast and acetic acid bacteria. The optimum technological parameters for brewing fruit vinegar are determined by single factor test and orthogonal test. Finally， the optimum technological parameters of alcohol fermentation of passion fruit vinegar are determined as follows： yeast addition amount is 0.05%， initial sugar content is 20 °Brix， fermentation temperature is 28 ℃ and fermentation time is 9 d; the optimum technological parameters of acetic acid fermentation are as follows： acetic acid bacteria addition amount is 8%， initial alcohol content is 7%， fermentation temperature is 32 ℃ and fermentation time is 9 d. Through index analysis and sensory evaluation， the obtained passion fruit vinegar has good taste quality and flavor.

Key words：fruit vinegar; whole passion fruit; alcohol fermentation; acetic acid fermentation; compound enzymolysis

收稿日期：2022-11-04

基金項目：2021年海南省科技创新发展计划专项资金项目（HD-SYSZX-202109）；2021年海南省食品营养与功能食品重点实验室项目（HD-SYSZX-202109）；2020年度广西民族师范学院科研经费资助项目（2020FG001）；2022年度广西高等教育本科教学改革工程项目（2022JGB387）

作者简介：庞情（1997－），女，硕士研究生，研究方向：食品生物技术。

*通信作者：卢珍兰（1982－），女，高级工程师，硕士，研究方向：食品生物发酵技术及发酵产品。

百香果是草本植物西番莲（Passiflora edulis）的果实，因富含多种水果的综合香味而得名，又因其果实形状和大小与鸡蛋相似，故又名鸡蛋果[1]。百香果果汁不仅香气浓郁而且富含多种天然生理活性成分，如果胶类、多糖类、黄酮类、生物碱类、维生素类、必需氨基酸和多种微量元素，具有护肤美容、润肠通便、抗癌、抗衰老、解毒、降血脂等多种保健功能[2]，尤其是黄酮类物质，具有消减浮躁和减轻压力的作用，并能益气生津、养血宁神、增强食欲、促进消化[3-4]。

近年水果消费市场十分活跃，优良新品种层出不穷。百香果是近年水果市场的网红品种，直接带动了其种植和消费。目前其大多是以鲜果销售或制成果汁，但百香果果皮约占鲜果重量的50%～55%，在制作果汁时成为废弃物，利用度较低，因此对于糖酸比低、鲜食商品性差的次级果类开展全果利用的深加工研究十分必要，也具有重要的现实意义。况且果皮也含有较丰富的天然活性成分，如果胶类、黄酮类、多酚类、维生素类等，如果对果皮也能加以利用，便能充分发挥这些成分的功效[5-6]，这是有效提高百香果加工利用附加价值的手段，值得研究探讨。

百香果富含糖酸成分，且香味浓郁，很适合酿制果醋，利用微生物的发酵作用将其成分进行转化，可加工形成果香浓郁的新型发酵醋饮品[7]。研究表明，果醋因具有降血糖、降胆固醇、促进血液循环、抗氧化、增强免疫力、延缓衰老等功能而被国内外学者进行广泛研究[8-10]，相比于其他类型的饮料，果醋饮料集化食、保健和风味于一身，市场开发有待加强拓展，而百香果因其品质特征独特，开发成醋饮料具有较好的市场前景。用百香果酿制的果醋最大程度上保留了百香果原料中的有益活性成分，还额外增加了发酵过程中微生物生长代谢产生的有益成分，具有较好的保健作用[11-12]。本研究充分利用成熟次级百香果，解决了百香果饮料加工产业浪费果皮资源的问题，以期为百香果全果果醋的工业化生产提供一定的理论和技术支撑。

1 材料和方法

1.1 材料与试剂

成熟紫皮百香果（原料）：市售；白砂糖：昆明多悦多工贸有限公司；葡萄酒果酒专用酵母SY：安琪酵母股份有限公司；果醋菌（Acetobacterium Balch.）：烟台帝伯仕酵母有限公司；纤维素酶（酶活力10 000 U/g）、果膠酶（酶活力≥60 000 U/g）：河南万邦实业有限公司；0.05 mol/L NaOH（分析纯）：成都市科隆化学品有限公司。

1.2 主要仪器

YS-002榨汁机 深圳市龙华区金尼熊电器厂；多功能电磁炉 广东美的生活电器制造有限公司；GHP-9050恒温培养箱 上海跃进医疗器械有限公司；BSA24S电子分析天平 德国赛多利斯科学仪器（北京）有限公司；PAL-1数显糖度计 广州市爱拓电子科技有限公司；HB-512 ATC酒精度检测仪 南北科仪（北京）科技有限公司；IS28C pH计 上海仪迈仪器科技有限公司；H1650台式高速离心机 湖南湘仪实验室仪器开发有限公司；HH-S6恒温水浴锅 江苏金怡仪器科技有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 百香果全果制备果醋发酵工艺流程

新鲜百香果→挑选、清洗→破碎打浆→加纤维素酶、果胶酶酶解→加白砂糖调整糖度→装罐→杀菌→冷却→酵母活化→接种酵母→酒精发酵→粗过滤→果酒→蒸馏水调节酒精度→杀菌→冷却→醋酸菌活化→接种醋酸菌→醋酸发酵→过滤离心→杀菌、口感调配→成品。

1.3.2 操作要点

原料：成熟无腐烂新鲜紫皮百香果。

制备果浆：百香果冲洗干净后，其中百香果与水的质量比为1∶3进行打浆，然后加入酶总量为果浆质量的0.12%，纤维素酶与果胶酶的配比为5∶1[13]，在50 ℃条件下酶解3.5 h。

灭菌：用糖液调节初始糖度后于65 ℃灭菌30 min，冷却到常温。

酵母活化：用5%的糖水溶解酵母后置于32 ℃恒温水浴锅中活化30 min。

酒精发酵：将活化好的酵母接种到调整好初始糖度的发酵液中，置于一定恒温发酵箱中恒温发酵1～9 d进行酒精发酵的单因素试验，发酵过程中定期排气，并定期定点测定发酵液的酒精度和可溶性固形物含量。

在单因素试验结果的基础上设计正交试验，根据正交试验结果并结合方差分析获得最佳工艺条件。

取最佳工艺条件下制得的果酒，调节其初始糖度在7 °Brix左右，装罐后于65 ℃杀菌30 min，冷却至室温。

醋酸发酵：在100 mL蒸馏水中加入0.1 g醋酸菌进行活化，将活化后的醋酸菌按所需要量添加到果酒中，并用蒸馏水调节初始酒精度，用纱布盖住瓶口，在一定温度条件下恒温发酵1～11 d，定期定点测定总酸度（以乙酸计）、可溶性固形物含量。

将醋酸发酵单因素试验得到的结果进行正交试验分析，通过方差分析得到最佳组合，再进行重复试验，验证试验条件的准确性。

用纱布过滤后，放入离心机中进行离心处理，以3 500 r/min离心15 min；取上清液装罐，于65 ℃条件下灭菌30 min，再添加糖调节口感即可得到成品。

1.3.3 百香果果浆酒精发酵工艺的优化

1.3.3.1 酒精发酵单因素试验

以酒精度和可溶性固形物含量为指标，分别考察酵母添加量（0%、0.03%、0.04%、0.05%、0.06%、0.07%）、初始糖度（16，18，20，22，24 °Brix）、发酵温度（26，28，30，32，34 ℃）、发酵时间（1，3，5，7，9 d）对百香果全果酒精发酵的影响，以期获得最佳的工艺参数。

1.3.3.2 酒精发酵正交试验

根据单因素试验结果，采用L9（34）设计正交试验，以酵母添加量、初始糖度、发酵温度、发酵时间为自变量，以酒精度为因变量，进行四因素三水平正交试验，每个试验重复操作3次，以期获得最佳的发酵方案。

1.3.4 百香果酒醪醋酸发酵工艺的优化

1.3.4.1 醋酸发酵单因素试验

以总酸含量和可溶性固形物含量为指标，分别考察醋酸菌添加量（4%、6%、8%、10%、12%）、初始酒精度（4%、5%、6%、7%、8%）、发酵温度（28，30，32，34，36 ℃）、发酵时间（3，5，7，9，11 d）对百香果全果醋酸发酵的影响，以期获得最优的工艺参数。

1.3.4.2 醋酸发酵正交试验

根据单因素试验结果，采用L9（34）设计正交试验，以醋酸菌添加量、初始酒精度、发酵温度、发酵时间为自变量，以总酸含量为因变量，进行四因素三水平正交试验，每个试验重复操作3次，以期获得最佳的发酵方案。

1.4 果醋品质测定

将最佳工艺参数制备的果醋口感调配后，进行3次测定，取平均值，分别测定总酸和可溶性固形物含量。总酸含量采用GB 12456－2021《食品安全国家标准 食品中总酸的测定》进行测定，可溶性固形物含量采用数显糖度计测定。

1.5 感官评定指标

果醋感官评分细则见表1。

1.6 数据处理

试验数据采用Microsoft Office 2019 Excel进行分析并绘图，采用IBM-SPSS Statistics 19.0 软件进行一般线性模型单变量方差分析。

2 结果与分析

2.1 果实处理及果浆制备

将百香果全果破碎打浆，果浆经过酶解后变澄清，不再呈现黏稠状，此时果浆的初始糖度在5.4～6 °Brix之间，初始pH在4.3～4.8之间。

2.2 果浆的酒精发酵

2.2.1 酵母添加量的确定

由图1可知，随着发酵液中酵母添加量的增多，可溶性固形物含量降低，酒精度则先上升后趋于平缓；不添加酵母，有发酵但是发酵作用微小，可能是因为果浆中仍含有微生物，可以利用营养物质进行微弱的酒精发酵。当酵母添加量达到0.05%时，酒精度达到最大，为8.2%，且发酵液的可溶性固形物含量也趋于平缓，表明此时的添加量能使酵母充分利用可溶性固形物發酵产生酒精。当酵母添加量大于0.05%时，发酵液的酒精度略微降低，可能是过多的添加量导致酵母菌之间相互争夺养分而不能正常地生长和产生酒精，从而抑制了酒精发酵。因此，选择酵母添加量0.05%较为合适。

2.2.2 初始糖度的确定

由图2可知，初始糖度为20 °Brix时，酒精度达最大值，为9.2%。等量的酵母在相同的条件下进行发酵，会消耗相同的可溶性固形物等营养物质，则初始糖度高的发酵液所剩余的可溶性固形物相对较多，所以可溶性固形物会不断升高。当初始糖度高于20 °Brix后，酒精度开始下降，可能是因为发酵液初始糖度高使酵母菌所处环境渗透压加大，抑制酵母的发酵作用，本试验结论与杨玉霞[13]所得结论相同，不同的是本研究采用的是成熟次级百香果，原发酵果浆中所含糖类较多，也可以为微生物提供额外碳源。因此，选择发酵液的初始糖度20 °Brix较为合适。

2.2.3 发酵温度的确定

由图3可知，可溶性固形物含量随着温度的升高呈先快速降低后缓慢降低的趋势，可能是因为在一定的温度范围内，随着温度的升高，酵母的生长活动越活跃，利用可溶性固形物的能力越强，则剩余的可溶性固形物越少。随着温度梯度的升高，酒精度先升高后下降，温度升高，酵母利用可溶性固形物的能力越强，则酵母生长过程中产生的代谢物、乙醇、CO2等越多，酒精度越高。在发酵温度为30 ℃时，酒精度达最高值，为9.5%。当温度达到32，34 ℃时，发酵液的酒精度反而下降，可能是因为温度太高，不在酵母最适生长温度范围，酵母的生长受到抑制，酵母利用可溶性固形物的能力也受到抑制，导致产乙醇等能力下降，酒精度也随之下降。因此，选择发酵温度30 ℃较为合适。

2.2.4 发酵时间的确定

由图4可知，酒精度随着发酵时间的延长呈先上升后下降的趋势，这是因为酵母利用了可溶性固形物中的糖分等营养物质不断进行发酵，发酵过程中会产生乙醇、CO2等物质，使得酒精度逐渐上升。当继续发酵到第7天时，酒精度达到最大，为8.4%，此时的可溶性固形物含量处于较低值，即可认为发酵接近终点。当发酵时间超过7 d后，酒精度反而降低，原因可能是发酵时间过长，发酵液中积累了大量的次级代谢产物，抑制了酵母的生长。因此，选择发酵时间7 d较为合适。

2.3 酒精发酵工艺优化

由单因素试验结果建立四因素三水平L9（34）正交试验表，每个试验重复操作3次。正交试验因素与水平见表2，正交试验结果见表3，方差分析结果见表4。

由表3极差R分析可知，4个因素对酒精发酵的影响顺序为A>B>C>D，即酵母添加量>初始糖度>发酵温度>发酵时间。由表4方差分析可知，酵母添加量对酒精发酵结果的影响极显著（P<0.01），初始糖度的影响显著（P<0.05），而发酵温度和发酵时间对结果没有显著性影响（P>0.05）。再由k值确定最佳组合是A2B2C2D3，综合考虑各因素对结果的影响情况，选择最佳工艺参数为酵母添加量0.05%、发酵果浆初始糖度20 °Brix、发酵温度28 ℃、发酵时间9 d，此时酒精度达到11.18%。

2.4 果浆的醋酸发酵

2.4.1 醋酸菌添加量的确定

由图5可知，随着醋酸菌添加量的增大，总酸含量也随之增加，而可溶性固形物含量却逐渐降低。因为醋酸菌能够将酒精转化为醋酸，生成醋，醋酸菌添加量越大，其转化酒精的速度越快，总酸含量越多，当醋酸菌添加量为8%时，总酸含量达到峰值，为3.68 g/dL。为醋酸菌添加量超过8%后，总酸含量略微下降，原因可能是醋酸菌过多，醋酸菌之间相互争夺生长所需的营养物质，其中一部分醋酸作为醋酸菌的碳源被消耗掉，使得总酸含量降低，而可溶性固形物含量趋于平缓，所以选择醋酸菌添加量8%较为合适。

2.4.2 初始酒精度的确定

由图6可知，发酵液酒精度被稀释后，随着初始酒精度的增加，总酸含量呈先上升后下降的趋势。初始酒精度为4%和5%时，产酸量低，当酒精度增加到7%时，总酸含量达到最大值，为4.12 g/dL，当酒精度增加到8%时，总酸含量反而下降，可能是酒精度高抑制了醋酸菌的生长，导致产酸量偏低。可溶性固形物含量随着酒精度的增加而降低，可能是醋酸菌生长繁殖过程中利用了可溶性固形物中的糖分等营养物质。综上，选择发酵液的初始酒精度7%较为合适。

2.4.3 醋酸发酵温度的确定

由图7可知，总酸含量随着温度的升高而上升。当温度达到32 ℃时，总酸含量达到最大值，为4.23 g/dL；温度为34 ℃时总酸含量反而下降，可能是由于温度过高抑制了醋酸菌的生长，导致产酸能力下降。所以，选择发酵温度32 ℃较为合适。

2.4.4 醋酸发酵时间的确定

由图8可知，随着发酵时间的延长，发酵越充分，总酸含量越多，而可溶性固形物含量下降，当发酵到第9天时，总酸含量达到最大值，为4.31 g/dL。发酵到第11天和第13天时，发酵液总酸含量略微下降，可能是因为代谢产物的积累抑制了醋酸菌的产酸能力。因此，选择发酵时间9 d较为合适。

2.5 醋酸发酵工艺优化

依据单因素试验结果，建立四因素三水平L9（34）正交试验表，每个试验重复操作3次。正交试验因素与水平表见表5，正交试验结果见表6，方差分析结果见表7。

由表6极差R分析可知，4个因素对醋酸发酵的影响顺序为E>G>H>F，即醋酸菌添加量>发酵温度>发酵时间>初始酒精度。由表7方差分析可知，醋酸菌添加量（E）对发酵产醋酸的影响极显著（P<0.01），初始酒精度（F）、发酵温度（G）、发酵时间（H）对发酵产醋酸的影响显著（P<0.05）。对均值k大小分析可确定最佳组合是E2F2G3H2。由于此最佳组合不在正交分析试验中，因此按照该工艺即醋酸菌接种量8%、初始酒精度7%、发酵温度32 ℃、发酵时间9 d进行验证性试验，重复平行试验3次，测得发酵液中总酸含量分别为4.75，4.78，4.73 g/dL，即平均值为4.75 g/dL，与正交试验中5号试验测得数值相近，故确定E2F2G3H2为最佳发酵工艺组合，即百香果果醋最佳工艺参数为醋酸菌添加量8%、初始酒精度7%、发酵温度32 ℃、发酵时间9 d。

2.6 感官、理化指标

2.6.1 感官评价结果

将最佳工艺组合酿制的百香果全果果醋饮品口感调配后，进行综合感官评分。评价小组由经过训练学习的食品专业同学组成（男、女各10人），分别根据表1果醋感官评分细则进行评定后取平均值，结果见表8。

由表8可知，百香果果醋口感品质和风味均优良，综合评分为89分。

2.6.2 理化指标

将最佳工艺参数制备的百香果全果果醋口感调配后，进行3次平行测定取平均值，获得总酸含量（以乙酸计）为3.75 g/dL；可溶性固形物含量为9 °Brix，符合GB 18187－2000《酿造食醋》中规定的总酸（以乙酸计）≥3.5 g/dL的指标。

3 小结

本试验设计是以成熟次级紫皮百香果全果为原料，采用复合酶（纤维素酶、果胶酶）对果浆中纤维素等大分子进行降解处理，通过对酒精发酵和醋酸发酵这两个阶段的试验探究，最后获得百香果全果果醋在酒精发酵和醋酸发酵阶段的最佳发酵工艺参数。酒精发酵阶段的最佳工艺参数为酵母添加量0.05%、初始糖度20 °Brix、发酵温度28 ℃、发酵时间9 d；醋酸发酵阶段的最佳工艺参数为醋酸菌添加量8%、初始酒精度7%、发酵温度32 ℃、发酵时间9 d。

与其他研究不同，本研究采用的是成熟次级紫皮百香果，水果中的糖类物质会发酵成醇类，醇类与有机酸反应会生成各种芳香酯类，所以果醋中百香果味更浓郁。且优化后制得的百香果果醋成品，呈橙红色且透亮清明；酸甜适宜无异味；液体均匀透亮、无肉眼可见杂质。

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