蘋果果醋加工過程的發(fā)酵工藝研究

許凱揚 熊詩璇 陳 璇 祁 娟 王文龍

（長沙理工大學化學與生物工程學院，湖南 長沙 410114）

蘋果果醋加工過程的發(fā)酵工藝研究

許凱揚 熊詩璇 陳 璇 祁 娟 王文龍

（長沙理工大學化學與生物工程學院，湖南 長沙 410114）

運用正交試驗方法對蘋果果醋加工工藝中粟酒裂殖酵母降酸、酒精發(fā)酵及醋酸發(fā)酵等方面進行研究。結果表明，生物降酸最佳條件：溫度28℃，發(fā)酵時間3d，粟酒裂殖酵母接種量為5%；酒精發(fā)酵最佳條件：溫度26℃，發(fā)酵時間7d，釀酒酵母接種量為5%；醋酸發(fā)酵最佳條件：初始酒精度7%，發(fā)酵時間20d，醋酸菌接種量10%，發(fā)酵溫度為32℃。

蘋果果醋；降酸；酒精發(fā)酵；醋酸發(fā)酵

果醋是集營養(yǎng)、保健、食療等功能于一體的新型飲品。蘋果醋具有防止動脈硬化和降血壓、促進腸胃消化、增強食欲、防止腸胃疾病、消除或減輕疲勞的功效［1－2］，具有巨大市場發(fā)展?jié)摿烷_發(fā)前景。

蘋果含有一定的蘋果酸，殘留在蘋果醋中會影響成品果醋的口感和品質(zhì)，一般都要設法去除。目前中國降酸的方法多以化學降酸、物理降酸為主，化學降酸方法包括酸堿中和、離子交換等；物理降酸包括膜分離、電滲析等［3］。這兩種方法對酒質(zhì)的負面影響較大，使用不當有可能引起果酒瓶內(nèi)發(fā)酵。中國國內(nèi)近年來對果醋生物降酸的研究較少且進展緩慢。國外在對果醋降酸研究和發(fā)展方向主要是微生物降酸法，這些微生物包括能夠進行蘋果酸－乳酸發(fā)酵的乳酸菌和能夠進行蘋果酸－酒精發(fā)酵的裂殖酵母。同時，隨著現(xiàn)代發(fā)酵工程技術的發(fā)展，如固定化細胞（酶）技術的應用，生物反應器的開發(fā)已使果酒的微生物降酸技術朝著更可控、易操作的方向發(fā)展［4］。

粟酒裂殖酵母 （schizosaccharomyces pombe）屬于裂殖酵母屬，可進行蘋果酸－乙醇發(fā)酵，即在厭氧條件下分解蘋果酸生成乙醇和CO2［5］。本試驗以紅富士蘋果為原料，采用粟酒裂殖酵母對蘋果汁進行生物降酸、酒精發(fā)酵、醋酸發(fā)酵的工藝條件進行探討，確定蘋果果醋的生產(chǎn)工藝最佳試驗條件，為提升蘋果果醋工業(yè)化生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料與試劑

紅富士蘋果，釀酒酵母：市售；

粟酒裂殖酵母：廣東省微生物研究所；

醋酸菌：滬釀1.01，廣東省微生物研究所；

粟酒裂殖酵母活化培養(yǎng)基：麥芽浸膏3g，葡萄糖10g，酵母浸膏3g，蛋白胨5g，瓊脂20g，水1 000mL；

醋酸菌分離培養(yǎng)基：酵母膏1g，葡萄糖1g，瓊脂2g，水100mL，0.1MPa滅菌30min，滅菌后加入 CaCO32g，95%酒精2mL，冷卻后，制成平板CaCO3分離培養(yǎng)基；

醋酸菌擴培培養(yǎng)基：殺菌后的發(fā)酵果汁；

檸檬酸、果膠酶、酵母浸膏、瓊脂粉、蛋白胨、葡萄糖、氯化鈉、碳酸鈣：均為市售分析純。

1.2 工藝流程

新鮮成熟蘋果→ 挑選→ 清洗→ 破碎→ 浸泡→ 榨汁→酶解→ 滅酶→ 澄清過濾→滅菌→ 降酸→ 調(diào)整糖度→ 酒精發(fā)酵（酵母菌）→ 醋酸發(fā)酵（醋酸菌）→ 澄清過濾→ 調(diào)配→精濾、殺菌→蘋果醋飲料

1.3 操作要點

1.3.1 原料處理 將洗凈的蘋果切成1cm厚的果塊，放入pH 4.0的檸檬酸溶液中浸泡5min。酶解過程加入0.01%的果膠酶，酶解時間2h，酶解溫度45℃，85℃滅酶。

1.3.2 生物降酸 將粟酒裂殖酵母進行活化擴培，通過鏡檢得菌數(shù)為7.00×106個/mL，將活化擴培后的粟酒裂殖酵母按3%，4%，5%的接種量分別接入100mL蘋果汁中。發(fā)酵溫度分別為26，28，30℃；發(fā)酵時間分別為1，2，3d，并對蘋果酸減少量進行測量。

1.3.3 酒精發(fā)酵 經(jīng)過三級擴大培養(yǎng)的酵母菌接種于已經(jīng)降酸處理且調(diào)整好成分的果汁中，每天觀察發(fā)酵現(xiàn)象，并采用比重法測量酒精度。

1.3.4 醋酸發(fā)酵 經(jīng)過三級擴大培養(yǎng)的醋酸菌接種于酒精發(fā)酵液中，并定期檢查發(fā)酵液溫度，每隔2d測定發(fā)酵液中酸度1次。

1.4 檢測方法

（1）總酸（以醋酸計）含量的測定：酸堿滴定法［6］；

（2）蘋果酸含量的測定：酸堿滴定法；

（3）總糖含量的測定：手持糖度計；

（4）酒精含量的測定：比重法［7］。

2 結果與分析

2.1 粟酒裂殖酵母生物降酸發(fā)酵條件的確定

蘋果果醋加工工藝中采用的生物降酸除受菌種種類的影響外，還受到菌種接種量、發(fā)酵溫度、發(fā)酵時間等因素的影響。本試驗通過前期單因素試驗確定正交試驗因素與水平取值（見表1），以發(fā)酵后蘋果酸的減少量為考察指標，采用L9（33）正交試驗來確定粟酒裂殖酵母生物降酸過程的最佳工藝參數(shù)。試驗結果見表2。

表1 降酸正交試驗因素水平Table 1 The factors and levels of orthogonal experiment of acid－degradation

由表2可知，粟酒裂殖酵母降解蘋果酸中的影響因素依次為B＞C＞A，最優(yōu)因素水平組合為A3B2C3，即接種量5%，發(fā)酵溫度28℃，發(fā)酵3d的組合降酸效果最為明顯。對A3B2C3組合進行驗證實驗，測得蘋果酸減少量為19.58%，高于正交試驗中的所有因素水平組合，進一步證實該組合降酸效果最佳。

2.2 酒精發(fā)酵正交試驗

蘋果果醋酒精發(fā)酵除受菌種種類的影響外，還受到發(fā)酵溫度、發(fā)酵時間、菌種接種量等因素的影響。本試驗通過前期單因素試驗確定了正交試驗因素與水平取值（見表3），以發(fā)酵液的酒精含量為考察指標，采用L9（33）正交試驗來確定酒精發(fā)酵過程的最佳工藝參數(shù)。試驗設計及結果見表4。

表2 降酸正交試驗結果Table 2 The results of orthogonal experiment of acid－degradation

由表4可知，釀酒酵母酒精發(fā)酵過程中的影響因素依次為A＞B＞C，最優(yōu)因素水平組合為A3B2C3，即發(fā)酵溫度26℃，發(fā)酵7d，接種量5%的組合酒精度最高。對A3B2C3組合進行驗證實驗，測得發(fā)酵液中酒精含量為8.78%，高于正交試驗中的所有因素水平組合，進一步證實該組合酒精發(fā)酵效果最佳。

2.3 醋酸發(fā)酵正交試驗

果醋醋酸發(fā)酵除受菌種種類的影響外，還受到發(fā)酵初始酒精度、發(fā)酵溫度、發(fā)酵時間、菌種接種量等因素的影響。酒精是醋酸菌繁殖代謝的主要營養(yǎng)物質(zhì)，因此酒精度的提高在一定程度上能促進醋酸發(fā)酵過程中產(chǎn)酸量的提高，但醋酸菌的生長和代謝也會因酒精濃度過高受到抑制，致使產(chǎn)酸量下降，發(fā)酵周期延長，所以醋酸發(fā)酵的酒精度要控制在一定范圍內(nèi)。本試驗以醋酸菌接種量、初始酒精度、發(fā)酵溫度、發(fā)酵時間為因素，通過單因素試驗確定正交試驗因素水平取值（見表5），以發(fā)酵液的酸度為考察指標，采用L9（34）正交試驗來確定醋酸發(fā)酵過程的最佳工藝參數(shù)。試驗設計及結果見表6。

表4 酒精發(fā)酵正交試驗結果Table 4 The results of orthogonal experiment of alcoholic fermentation

表5 醋酸發(fā)酵正交試驗因素水平表Table 5 The factors and levels of orthogonal experiment of acetic fermentation

表6 醋酸發(fā)酵正交試驗結果Table 6 The results of orthogonal experiment of acetic fermentation

由表6可知，醋酸菌發(fā)酵過程中的影響因素依次為B＞D＞A＞C，最優(yōu)因素水平組合為A2B3C2D1。即接種量10%，初始酒精度7%，發(fā)酵溫度32℃，發(fā)酵20d的組合酸度最高。對A2B3C2D1組合進行驗證實驗，測得酒精醪液中酸度為4.08%，高于正交試驗中的所有因素水平組合，進一步證實了該組合酒精發(fā)酵效果最佳。

3 結論

通過對發(fā)酵液中蘋果酸減少量的測定，發(fā)現(xiàn)其中發(fā)酵溫度是影響粟酒裂殖酵母對蘋果酸分解的最大因素，它直接影響者粟酒裂殖酵母的繁殖力和發(fā)酵力。本試驗利用粟酒裂殖酵母來分解蘋果酸，與利用乳酸菌進行蘋果酸－乳酸發(fā)酵降酸的方法相比，該技術具有降酸效果明顯、對果醋品質(zhì)不產(chǎn)生負面影響、可操作性強等特點。隨著發(fā)酵過程中酒精的溫度的升高酒精發(fā)酵速度也加快，但發(fā)酵速度越快，酵母菌的疲勞現(xiàn)象出現(xiàn)越早，且發(fā)酵時間短，發(fā)酵不完全，但時間過長溶液中含糖量較低，酵母發(fā)酵效率下降，感染雜菌的幾率又會增加。除本試驗中提到的各種影響蘋果果醋加工工藝的因素外，性能優(yōu)良的菌種也是保證果醋產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定的關鍵。本試驗采用滬釀1.01號醋酸菌進行醋酸發(fā)酵，發(fā)酵后原醋的醋酸含量為4.08%～4.26%，風味優(yōu)良。建議選用多種醋酸菌進行醋酸發(fā)酵作進一步的研究，以選育出更佳適合蘋果醋酸發(fā)酵的菌種。

1 陳春香.蘋果醋的功能和工藝探討［J］.中國調(diào)味品，2007（10）：65～74.

2 王春霞.新一代健康飲品——果醋［J］.食品工業(yè)科技，2002（4）：78～79.

3 趙新宇，文連奎.金紅蘋果果醋及果醋飲料加工工藝研究［J］.飲料工業(yè)，2008，11（4）：39～42.

4 Sainieri，C Zambonelli.Organisms associated with acetic acid bacteria in vinegar production［J］.Vinegar of the Word，2009（10）：78～88.

5 徐懷德.樹葛干酒澄清和降酸技術研究［J］.西北林學院學報，2004，19（3）：28～32.

6 張意靜.食品分析技術［M］.北京：中國輕工業(yè)出版社，2001：1～45.

7 白衛(wèi)東，劉曉燕，趙文紅，等.柿子醋飲料的加工工藝研究［J］.食品與機械，2007，23（5）：125～127.

Study on fermentation of production process of apple vinegar

XU Kai－yang XIONG Shi－Xuan CHEN Xuan QI JuanWANG Wen－long

（School of Chemistry and Biological Engineering，Changsha University of Science ＆Technology，Changsha，Hunan410114，China）

Acid－degradation ofSchizosaccharomyces pombe，alcoholic fermentation and acetic fermentation were researched in the processing of apple vinegar by applying orthogonal experiment.The optimal acid decreasing condition were as follows：5%inoculation of fermentation，fermentation temperature 28℃，fermentation time 3d.The optimized parameters of alcoholic fermentation were：5%inoculation of yeast，fermentation temperature 26 ℃，fermentation time 7d.The optimized parameters of acetic fermentation was 10%inoculation at 32℃for 20d，7%incipient alcoholicity.

apple vinegar；acid－degradation；alcoholic fermentation；acetic fermentation

10.3969/j.issn.1003－5788.2011.03.040

研究性學習與創(chuàng)新性實驗計劃項目；湖南省科技攻關項目（編號：2009GK3024）

許凱揚（1972－）男，長沙理工大學副教授，博士。E－mail：xukaiyang＠scbg.ac.cn

2011－03－10