鎮(zhèn)江香醋醋酸發(fā)酵過(guò)程中理化指標(biāo)的動(dòng)態(tài)分析研究

王超，付詩(shī)鳴，張鳳蓮，鄭吳偉，李攀恒，祁勇剛，胡勇*

(1.湖北工業(yè)大學(xué) 生物工程與食品學(xué)院，湖北省食品發(fā)酵工程技術(shù)研究中心，武漢 430068；2.湖北工業(yè)大學(xué)圖書(shū)館，武漢 430068)

在世界范圍內(nèi)，醋被用作食品調(diào)味劑和防腐劑[1]。我國(guó)許多地方都產(chǎn)醋，在長(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)踐中人們根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)境特點(diǎn)，創(chuàng)造了多種富有特色的傳統(tǒng)食醋，比如鎮(zhèn)江香醋是江蘇鎮(zhèn)江的地方傳統(tǒng)名產(chǎn)。鎮(zhèn)江香醋以優(yōu)質(zhì)的糯米為主要原料，首先將糯米進(jìn)行糖化和酒化，釀造出用作制醋醅的優(yōu)質(zhì)酒醅，然后在酒醅中拌入麩皮和稻糠，采用獨(dú)特的固態(tài)分層發(fā)酵技術(shù)進(jìn)行醋酸發(fā)酵，使原料具有充足的氧氣和水分，整個(gè)醋酸發(fā)酵的時(shí)間為20 d左右，最后將成熟的醋醅封醅陳釀，使鎮(zhèn)江香醋具有“色、香、酸、醇、濃”的特點(diǎn)[2-5]。

鎮(zhèn)江香醋通過(guò)40多道工序釀制而成，而食醋釀造過(guò)程是決定香醋產(chǎn)量、質(zhì)量的關(guān)鍵工序。通過(guò)對(duì)醋酸發(fā)酵過(guò)程中不同時(shí)期的醋醅進(jìn)行理化指標(biāo)的動(dòng)態(tài)分析，并初步分析其變化規(guī)律，為鎮(zhèn)江香醋的工業(yè)化生產(chǎn)提供了理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

醋醅(發(fā)酵天數(shù)分別為0，3，8，11，13，17，21 d，每天同一時(shí)間取樣，樣品于0～4 ℃保存)：鎮(zhèn)江丹和醋業(yè)有限公司。

葡萄糖、氫氧化鈉、四水合酒石酸鉀鈉、亞硫酸氫鈉、3,5-二硝基水楊酸、酚酞、甲醛、氯化鈉、無(wú)水乙醇、考馬斯亮藍(lán)G-250、牛血清蛋白、磷酸、亞硝基鐵氰化鉀、次氯酸鈉、水楊酸、硫酸、硫代硫酸鈉、可溶性淀粉、無(wú)水碳酸鈉、甲基紅(均為分析純)：國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

HH-8CJ恒溫磁力攪拌水浴鍋 常州市金壇友聯(lián)儀器研究所；UV-1601紫外可見(jiàn)分光光度計(jì) 北京瑞麗分析儀器有限公司；MS-H-Pro+控溫式磁力攪拌器 上海珂淮儀器有限公司；CR21N高速冷凍離心機(jī) 株式會(huì)社日立制作所；MB25水分測(cè)定儀 奧豪斯儀器有限公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 水分測(cè)定

稱取2 g樣品放入水分測(cè)定儀中測(cè)定。

1.3.2 總酸測(cè)定[6]

稱量5 g樣品，加蒸餾水200 mL，浸泡4 h，每 0.5 h 攪拌一次，過(guò)濾，取濾液按醋醅總酸測(cè)定方法測(cè)定。

1.3.3 還原糖測(cè)定[7]

稱量5 g樣品，加蒸餾水50 mL，45 ℃水浴2 h，冷卻后過(guò)濾，定容于100 mL容量瓶中，用DNS法測(cè)定醋醅中還原糖的含量。

1.3.4 pH值測(cè)定[8]

用pH計(jì)直接測(cè)定醋醅浸泡過(guò)濾后的濾液[9]。

1.3.5 氨基酸測(cè)定

稱取5.0 g樣品，定容至100 mL容量瓶中，采用甲醛滴定法測(cè)定[10,11]。

1.3.6 蛋白質(zhì)測(cè)定

醋醅蛋白質(zhì)組分提取方法見(jiàn)圖1，采用考馬斯亮藍(lán)比色法測(cè)定蛋白質(zhì)含量[12]。

圖1 醋醅中蛋白組分提取方法Fig.1 Extraction method of protein components in solid fermentation substrate of vinegar

1.3.7 銨鹽測(cè)定

采用次氯酸鈉-水楊酸分光光度法測(cè)定銨鹽含量[13]。準(zhǔn)確吸取200 μL稀釋樣品溶液于10 mL比色管中，依次加入4.8 mL蒸餾水，1 mL顯色劑，100 μL質(zhì)量濃度10.0 g/L的亞硝基鐵氰化鈉溶液，充分混勻后，再加入100 μL次氯酸鈉使用液，搖勻，常溫避光放置1 h，于波長(zhǎng)697 nm處，以水為參比測(cè)定其吸光度。

1.3.8 數(shù)據(jù)處理

采用Origin軟件分析數(shù)據(jù)并作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 水分的變化

由圖2可知，醋醅的水分含量呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì)，整個(gè)發(fā)酵過(guò)程中水分含量始終在60%左右，變化不大。由于發(fā)酵初期會(huì)加入麩皮，麩皮的吸水能力較強(qiáng)，而過(guò)低的水分含量會(huì)影響微生物的生長(zhǎng)，促使發(fā)酵不完全，導(dǎo)致產(chǎn)量下降，此外，過(guò)高的水分含量會(huì)減少醋醅的氧化面積，從而導(dǎo)致風(fēng)味和色澤變差，因此鎮(zhèn)江香醋的整個(gè)發(fā)酵階段，醋醅的水分含量均保持在略高水平，并且變化趨勢(shì)不大。

圖2 鎮(zhèn)江香醋釀造過(guò)程中水分含量的變化Fig.2 Change of water content in the brewing process of Zhenjiang aromatic vinegar

2.2 pH值和總酸的變化

由圖3可知，醋酸發(fā)酵過(guò)程中醋醅的pH值呈下降趨勢(shì)，總酸呈上升趨勢(shì)。說(shuō)明在發(fā)酵初期原料較為充足，醋酸菌生長(zhǎng)旺盛，代謝產(chǎn)生乙酸，使得總酸含量急劇上升，pH值下降；隨著發(fā)酵的進(jìn)行，總酸和pH值的變化趨勢(shì)變緩，可能原因是pH值過(guò)低，使部分產(chǎn)酸微生物不能適應(yīng)該環(huán)境而導(dǎo)致死亡。資料表明[14,15]，pH值處于3.6～3.9時(shí)對(duì)醋酸菌的生長(zhǎng)和產(chǎn)酸有利，而pH值低于3.4會(huì)使醋酸菌數(shù)量急劇下降。

圖3 鎮(zhèn)江香醋釀造過(guò)程中pH值和總酸的變化Fig.3 Change of pH value and total acid in the brewing process of Zhenjiang aromatic vinegar

2.3 還原糖的變化

由圖4可知，在第1～11 d還原糖的含量呈增加趨勢(shì)，并在第11天達(dá)到最大值。醋酸發(fā)酵是一個(gè)多種微生物共同參與的過(guò)程，在此階段，麩皮中部分淀粉被微生物水解為還原糖，而還原糖作為重要的碳水化合物，賦予了食醋獨(dú)特的風(fēng)味。在第11天后，還原糖含量呈下降趨勢(shì)，一方面原因是醋酸發(fā)酵進(jìn)行到后期，料醅中pH值逐漸降低，使淀粉酶活性下降，但還原糖由于發(fā)酵作用繼續(xù)被消耗；另一方面還原糖也是美拉德反應(yīng)的前體物質(zhì)，導(dǎo)致此階段還原糖含量比上一階段下降明顯。

圖4 鎮(zhèn)江香醋釀造過(guò)程中還原糖的變化Fig.4 Change of reducing sugar in the brewing process of Zhenjiang aromatic vinegar

2.4 蛋白質(zhì)的變化

由圖5可知，醋醅中清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白隨著發(fā)酵天數(shù)的增加均呈下降趨勢(shì)。這可能是因?yàn)槭炒装l(fā)酵前通常會(huì)加入麩皮，麩皮中含有豐富的蛋白質(zhì)，在醋酸發(fā)酵過(guò)程中，醋酸菌、芽孢桿菌等微生物大量繁殖，會(huì)降解麩皮中蛋白質(zhì)產(chǎn)生氨基酸，導(dǎo)致蛋白質(zhì)含量下降。

圖5 鎮(zhèn)江香醋釀造過(guò)程中蛋白質(zhì)的變化Fig.5 Change of protein in the brewing process of Zhenjiang aromatic vinegar

釀造鎮(zhèn)江香醋的原料為糯米，在國(guó)內(nèi)大米分為秈米、粳米、糯米3種，文獻(xiàn)表明[16]，大米中谷蛋白的含量高達(dá)75%～90%，而過(guò)多的水溶性蛋白會(huì)引起人體過(guò)敏和面包性哮喘，因此谷蛋白在醋醅中的含量遠(yuǎn)高于其他蛋白，這也使其具有非常低的過(guò)敏性。

2.5 氨基酸和銨鹽的變化

由圖6可知，釀造過(guò)程中氨基酸和銨鹽均呈上升趨勢(shì)，并且氨基酸的含量高于銨鹽。食醋的滋味與氨基酸含量有關(guān)，同時(shí)氨基酸也是形成風(fēng)味物質(zhì)的重要前體物質(zhì)，大量氨基酸的存在使釀造食醋富含營(yíng)養(yǎng)，味道醇厚柔和[17,18]。氨基酸主要來(lái)源于蛋白質(zhì)的降解，在醋酸發(fā)酵前期，隨著微生物的繁殖，原料中的蛋白質(zhì)在蛋白酶的作用下酶解成多肽，多肽又經(jīng)肽酶作用形成氨基酸，氨基酸由于脫氨酶的作用產(chǎn)生氨，氨與氫離子結(jié)合生成銨根離子，因此醋酸發(fā)酵過(guò)程中會(huì)有少量的銨鹽形成。第13天后，氨基酸和銨鹽的含量增加幅度變緩，可能原因是醋酸發(fā)酵后期產(chǎn)酸的作用，影響了蛋白酶的活性。在第21天時(shí)，銨鹽的最終含量達(dá)到0.096%，而醋酸發(fā)酵結(jié)束后還要經(jīng)過(guò)煎醋處理，加熱會(huì)使銨根離子轉(zhuǎn)換為氨氣，使銨鹽的含量進(jìn)一步減少，所以銨鹽對(duì)鎮(zhèn)江香醋的安全不會(huì)造成影響。

圖6 鎮(zhèn)江香醋釀造過(guò)程中氨基酸和銨鹽的變化Fig.6 Change of amino acid and ammonium salt in the brewing process of Zhenjiang aromatic vinegar

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)鎮(zhèn)江香醋醋酸發(fā)酵過(guò)程中醋醅的水分活度、pH值、總酸、還原糖、蛋白質(zhì)、氨基酸和銨鹽的測(cè)定，發(fā)現(xiàn)各理化指標(biāo)間存在內(nèi)在聯(lián)系。結(jié)果表明：醋醅的水分含量在整個(gè)發(fā)酵過(guò)程中均保持在略高水平，并且上下波動(dòng)不大；還原糖呈現(xiàn)先增后減的趨勢(shì)；pH值和總酸的含量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系；醋醅中谷蛋白的含量高于清蛋白、球蛋白和醇溶蛋白，隨著發(fā)酵天數(shù)增加，微生物的繁殖會(huì)將蛋白質(zhì)降解為氨基酸，使氨基酸含量呈遞增趨勢(shì)，并且氨基酸由于脫氨酶作用產(chǎn)生少量銨鹽，而銨鹽在食醋中的含量對(duì)食醋安全不會(huì)造成影響。