山楂蘋果復(fù)合果醋的發(fā)酵工藝研究

張海龍，丁宏偉，楊曉蕾，高玲美

（齊魯師范學(xué)院 生物系，山東 濟(jì)南 250200）

山楂又名紅果，自古就有“水晶珠玉”之稱，富含多種維生素、礦物質(zhì)、果膠等物質(zhì)，具有降壓、降血脂、利尿和鎮(zhèn)靜等作用[1]。蘋果富含氨基酸、維生素和多種微量元素，具有生津止渴、開胃醒酒、防止高血壓等功效[2]。蘋果和山楂在山東地區(qū)每年的產(chǎn)量都很高，但由于產(chǎn)業(yè)鏈不夠完善等原因，常常出現(xiàn)果農(nóng)“豐產(chǎn)不豐收”的狀況。目前關(guān)于山楂和蘋果深加工的研究比較少，本試驗(yàn)進(jìn)行的山楂蘋果復(fù)合果醋的研究，為其產(chǎn)品深加工提高了一條有益的途徑，從而可以充分利用當(dāng)?shù)氐馁Y源，增加果農(nóng)的經(jīng)濟(jì)收入，產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

山楂、蘋果：當(dāng)?shù)厥惺?，成熟，無損傷霉變；蔗糖、檸檬酸、果膠酶均為食品級(jí)；葡萄酒活性干酵母：湖北安琪酵母股份有限公司；醋酸菌：滬釀1.01，上海市釀造科學(xué)研究所。

1.2 設(shè)備

電子天平，榨汁機(jī)，恒溫培養(yǎng)箱，精密pH計(jì)，酒精度計(jì)，手持糖度計(jì)，微孔膜過濾器等。

1.3 工藝流程

山楂、蘋果→分選、洗滌→破碎、取汁→成分調(diào)整→殺菌→接種酵母→酒精發(fā)酵→接種醋酸菌→醋酸發(fā)酵→過濾→澄清、調(diào)配→殺菌→成品

1.4 操作要點(diǎn)

1.4.1 果汁的制備

選取新鮮、成熟的山楂和蘋果，清洗并瀝干。破碎（粒度0.3cm～0.4cm），壓榨取汁。由于山楂中含有一定的果膠，在破碎、榨汁時(shí)加入少許的果膠酶[3]。將調(diào)整后的混合果汁在100℃水浴殺菌15min，冷卻，添加質(zhì)量濃度為40mg/L的二氧化硫[4]。過濾，得澄清果汁。加白砂糖調(diào)整糖度，加檸檬酸調(diào)整pH值為4.0左右。

1.4.2 酒精發(fā)酵

按一定比例將酵母菌接入調(diào)整后的混合果汁中，發(fā)酵5d～7d，當(dāng)糖度和酒精度基本穩(wěn)定時(shí)，轉(zhuǎn)入醋酸發(fā)酵。

1.4.3 醋酸發(fā)酵

加入食用酒精，將過濾后果酒調(diào)整在合適酒精度，接入醋酸菌種子液，進(jìn)行搖瓶通氣發(fā)酵，定期取樣測(cè)定醋酸度，以醋酸含量不再上升為發(fā)酵終點(diǎn)。

1.4.5 陳釀

醋液密封后置于室溫條件下陳釀1個(gè)月，經(jīng)過濾后，加熱至80℃殺菌10min，冷卻后裝瓶，即得成品果醋。

1.5 測(cè)定方法

理化指標(biāo)：糖度測(cè)定：折光儀法；還原糖測(cè)定：菲林試劑法；酒精度測(cè)定：酒精比重計(jì)法；總酸度測(cè)定：酸堿中和滴定法；pH值：酸度計(jì)測(cè)定法。

衛(wèi)生指標(biāo)：根據(jù)GB/T4789-2010標(biāo)準(zhǔn)，按照國家食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的方法測(cè)定。

2 結(jié)果與分析

2.1 酒精發(fā)酵最佳條件的確定

在前期單因素考察的基礎(chǔ)上，選取初始糖度、初始pH值、酵母接種量和發(fā)酵溫度等對(duì)酒精發(fā)酵影響較大的4個(gè)因素為考察對(duì)象，每個(gè)因素選擇3個(gè)水平，以發(fā)酵液酒精度為評(píng)價(jià)指標(biāo)，采用L9（34）正交試驗(yàn)表進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)酒精發(fā)酵工藝條件進(jìn)行優(yōu)化。因素水平取值見表1，正交試驗(yàn)結(jié)果見表2，方差分析見表3。

表1 酒精發(fā)酵條件優(yōu)化正交試驗(yàn)因素水平Table 1 Factors and levels of orthogonal experiments for optimization alcoholic fermentation conditions

表2 酒精發(fā)酵條件優(yōu)化正交試驗(yàn)結(jié)果Table 2 Results of orthogonal experiments for optimization alcoholic fermentation conditions

表3 酒精度正交試驗(yàn)結(jié)果方差分析Table 3 Analysis of variance for orthogonal test of alcohol degree

由表2、表3可知，各因素對(duì)酒精發(fā)酵影響程度的順序?yàn)槌跏继嵌龋境跏紁H值＞發(fā)酵溫度＞酵母接種量。其中，初始糖度對(duì)酒精發(fā)酵有顯著性影響。最終確定最佳工藝組合為A3B2C1D1，即初始糖度為20%、初始pH值為4.0、酵母接種量為0.01%、發(fā)酵溫度為24℃。按上述確定的最佳酒精發(fā)酵條件，進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)果酒精發(fā)酵的酒精度為9.63%vol（n=3），優(yōu)選的酒精發(fā)酵條件穩(wěn)定。

2.2 醋酸發(fā)酵條件的優(yōu)化

2.2.1 初始酒精度對(duì)醋酸發(fā)酵的影響

用食用酒精和原果汁調(diào)節(jié)果酒初始酒精度為4%vol、6%vol、8%vol、10%vol，醋酸菌接種量10%，初始pH值調(diào)整為5.0，進(jìn)行發(fā)酵試驗(yàn)，每隔24h取樣測(cè)定發(fā)酵液總酸，結(jié)果見圖1。

圖1 初始酒精度對(duì)醋酸發(fā)酵的影響Fig.1 Effect of initial alcohol content on acetic fermentation

由圖1可知，當(dāng)其他工藝參數(shù)一定時(shí)，醋酸含量及其反應(yīng)速度隨著起始酒精度增加而提高。當(dāng)起始酒精度達(dá)到一定值時(shí)，酒精度過高會(huì)抑制醋酸菌的生長(zhǎng)，造成反應(yīng)速度不升反降，因而選擇8%vol的起始酒精度比較合適。

2.2.2 初始pH值對(duì)醋酸發(fā)酵的影響

山楂蘋果混合果汁經(jīng)酒精發(fā)酵后，果酒的pH值為4左右。調(diào)節(jié)果醋發(fā)酵的初始pH值為3.5、4.0、4.5、5.0和5.5，在初始酒精度8%vol，醋酸菌接種量10%，進(jìn)行發(fā)酵試驗(yàn)，每隔24h取樣測(cè)定發(fā)酵液總酸，結(jié)果見圖2。

圖2 初始pH值對(duì)醋酸發(fā)酵的影響Fig.2 Effect of initial pH value on acetic fermentation

由圖2可知，pH值過低時(shí)，產(chǎn)酸明顯受到抑制。初始pH值在4.5～5.5時(shí)，產(chǎn)酸較快，未出現(xiàn)抑制。

2.2.3 接種量對(duì)醋酸發(fā)酵的影響

將果酒的起始酒精度調(diào)整為8%vol，初始pH值調(diào)整為5.0，分別以6%、8%、10%、12%的接種量接種醋酸菌，進(jìn)行發(fā)酵試驗(yàn)，每隔24h取樣測(cè)定發(fā)酵液總酸，結(jié)果見圖3。

圖3 醋酸菌接種量對(duì)醋酸發(fā)酵的影響Fig.3 Effect of acetic acid bacteria inoculum on acetic fermentation

由圖3可知，接種量越高，醋酸發(fā)酵的速度相對(duì)越快，因?yàn)榫w繁殖量較多，產(chǎn)酸較快，可避免其他微生物的污染。但醋酸菌接種量過高時(shí)，菌體生長(zhǎng)會(huì)消耗培養(yǎng)基中較多的營養(yǎng)成分，導(dǎo)致醋酸產(chǎn)量降低。綜合考慮，確定醋酸菌接種量為8%。

2.2.4 發(fā)酵溫度對(duì)醋酸發(fā)酵的影響

在醋酸菌接種量10%，起始酒精濃度8%vol條件下，設(shè)置不同發(fā)酵溫度進(jìn)行試驗(yàn)，每隔24h取樣測(cè)定發(fā)酵液總酸，結(jié)果見圖4。

圖4 發(fā)酵溫度對(duì)醋酸發(fā)酵的影響Fig.4 Effect of fermentation temperature on acetic fermentation

由圖4可知，隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)，不同溫度條件下的酸度都不斷增加，在30℃～36℃溫度區(qū)間內(nèi)，發(fā)酵速度和最終酸度差別不大，綜合考慮，確定醋酸發(fā)酵溫度為33℃。

2.2.5 果醋發(fā)酵工藝優(yōu)化

根據(jù)單因素試驗(yàn)的結(jié)果，選取初始酒精度、初始pH值、醋酸菌接種量、發(fā)酵時(shí)間4個(gè)因素，每個(gè)因素各選取3個(gè)水平，在其他各項(xiàng)工藝條件都不變的條件下，按L9（34）正交表進(jìn)行醋酸發(fā)酵試驗(yàn)。以醋酸酸度和感官評(píng)分為考察指標(biāo)，因素水平表見表4，正交試驗(yàn)結(jié)果見表5，方差分析結(jié)果見表6。

表4 醋酸發(fā)酵條件優(yōu)化正交試驗(yàn)因素水平Table 4 Factors and levels of orthogonal test for optimization acetic fermentation conditions

表6 酸度正交試驗(yàn)結(jié)果方差分析Table 6 Analysis of variance for orthogonal test of acetic degree

表7 感官指標(biāo)正交試驗(yàn)結(jié)果方差分析Table 7 Analysis of variance for orthogonal test of sensory evaluation score

由表5、表6可知，以醋酸酸度為評(píng)價(jià)指標(biāo)，各因素對(duì)醋酸發(fā)酵影響程度的順序?yàn)槌跏季凭龋敬姿峋臃N量＞初始pH值＞發(fā)酵時(shí)間，其中初始酒精度對(duì)醋酸發(fā)酵工藝有顯著性影響。根據(jù)極差分析結(jié)果，以醋酸酸度為評(píng)價(jià)指標(biāo)的最佳工藝組合為A2B2C2D3；由表5、表7可知，以感官評(píng)分為評(píng)價(jià)指標(biāo)，各因素對(duì)醋酸發(fā)酵影響程度的順序?yàn)榘l(fā)酵時(shí)間＞初始酒精度＞醋酸菌接種量＞初始pH值。其中發(fā)酵時(shí)間對(duì)產(chǎn)品感官品質(zhì)的影響極顯著，初始酒精度對(duì)產(chǎn)品感官品質(zhì)的影響顯著。根據(jù)極差分析結(jié)果，以感官評(píng)分為評(píng)價(jià)指標(biāo)的最佳工藝組合為A3B1C3D3。綜合2種評(píng)價(jià)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，發(fā)酵時(shí)間的最優(yōu)條件相同；初始酒精度大雖然可以在一定程度上提高果醋風(fēng)味，但對(duì)醋酸發(fā)酵抑制較大；醋酸菌接種量和初始pH值在不同水平變化時(shí)，對(duì)2種評(píng)價(jià)指標(biāo)影響都較小。故綜合各種因素，最終確定山楂蘋果醋的最佳發(fā)酵條件為A2B2C2D3，即初始酒精度為8%vol、初始pH值為5.0、醋酸菌接種量為8%、發(fā)酵時(shí)間為7d。按上述確定的最佳發(fā)酵條件，進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)果產(chǎn)品的醋酸度為6.1g/100mL（n=3），感官評(píng)分為84（n=3），表明優(yōu)選的發(fā)酵條件穩(wěn)定。

3 山楂蘋果復(fù)合果醋的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

感官指標(biāo)：果醋呈橙色、均勻一致；澄清透亮，無懸浮物，無沉淀；酸味柔和，果香濃郁，口感豐富，具有鮮明的山楂蘋果醋特點(diǎn)。

理化指標(biāo)：總酸（以醋酸計(jì)）=6.1g/100mL；還原糖（以葡萄糖計(jì)）=1.5g/100mL；酒精含量=0.06%。

衛(wèi)生指標(biāo)：細(xì)菌總數(shù)≤100cfu/mL；大腸桿菌≤3MPN/100mL；致病菌（指腸道致病菌）：未檢出。

4 結(jié)論

以山楂蘋果為原料生產(chǎn)果醋，最適工藝條件為：（1）山楂蘋果果醋酒精發(fā)酵的最佳工藝參數(shù)為初始糖度為20%、初始pH值為4.0、酵母接種量為0.01%、發(fā)酵溫度為24℃；（2）山楂蘋果果醋醋酸發(fā)酵的最佳工藝參數(shù)為初始酒精度為8%vol、初始pH值為5.0、醋酸菌接種量為8%、發(fā)酵時(shí)間為7d。由此可發(fā)酵制得的果醋產(chǎn)酸量為6.1g/100mL，果醋呈橙色、均勻一致；澄清透亮，無懸浮物，無沉淀；酸味柔和，果香濃郁，口感豐富，具有鮮明的山楂蘋果醋特點(diǎn)。

[1]曲芬霞，潘中田，吳桂容，等.桂東野山楂酒發(fā)酵工藝研究[J].中國釀造，2011，30（7）：94-96.

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[3]孔 瑾.復(fù)合果酒的開發(fā)與研究[J].釀酒，2001（6）：80-82.

[4]李慧蕓.蘋果山楂復(fù)合果酒的工藝研究[J].農(nóng)產(chǎn)品加工·學(xué)刊，2012（3）：77-79.