四川麩醋中沉淀物質組成的初步分析及不同后處理方式對其沉淀物質影響的初步研究

郭明燁，陳蓉，吳遠明，楊宇昊

(1.四川保寧醋有限公司，四川 閬中 637400；2.四川農業(yè)大學 食品學院，四川 雅安 625014)

四川麩醋是以麩皮為主要原料，經過開放式多菌種混合固態(tài)發(fā)酵釀造而成的一類食醋，其中以四大名醋之一的保寧醋最為著名，經四川省非物質文化遺產傳統(tǒng)釀造技藝精釀而成，獨具“色澤紅棕、酸味柔和、醇香回甜、回味綿長”的特點。近年來，隨著公司的發(fā)展，產量逐年增加，產品品質也通過高科技設備的投入得到了提升。

但是因為四川麩醋采用的發(fā)酵工藝為生料發(fā)酵。生料發(fā)酵因世界能源危機，節(jié)能環(huán)保理念應運而生，最早由日本人提出，應用于釀酒工業(yè)，我國的生料發(fā)酵研究起步較晚但應用早，發(fā)展快，并且隨著酶工程的發(fā)展，取得了實質性進展[1]。生料發(fā)酵，正如字面意思所述，就是發(fā)酵所用的原料不經過高溫蒸煮，直接通過微生物的作用進行發(fā)酵，與傳統(tǒng)熟料發(fā)酵相比，生料發(fā)酵條件溫和，減少了原料的高溫蒸煮、輸送，減少了環(huán)境污染，生產操作工藝相對簡單，減少了冷卻水的使用和發(fā)酵設備的滅菌等一系列環(huán)節(jié)，節(jié)省了大量的能源，降低了生產成本，從而增強了產品和企業(yè)的競爭力。但是，生料發(fā)酵也有它的弊端，發(fā)酵不夠徹底，發(fā)酵周期較長等[2]?？赡苷且驗樯a工藝的特殊性，生料發(fā)酵所面臨的沉淀問題也成為亟待解決的關鍵問題。

關于食醋中的沉淀物質，經查閱資料，食醋沉淀中的主要組成為淀粉、蛋白質、多酚、纖維素、果膠[3]。同時通過對一個系列四川麩醋產品中沉淀物質組成的成分進行分析，沉淀物質的主要組成為菌體沉淀、蛋白質、淀粉、果膠、單寧、糊精、鈣、鐵離子等物質。而近些年，在產品中的沉淀呈現(xiàn)土黃色，懸浮在醋體中，隨著瓶身的轉動，懸浮的沉淀也呈“飄帶”狀態(tài)同時轉動，對出現(xiàn)這樣的問題，可能會給消費者造成誤導，所以這個問題逐漸引起了重視。

釀造食醋成品在貨架期出現(xiàn)沉淀的情況主要可以根據其生成原因分成生物性沉淀和非生物性沉淀兩種類型。生物性沉淀可以通過調整滅菌條件來進行控制。所以此處不再多敘述。我們主要關注非生物性沉淀的產生原因及消除方法。

成品食醋在貨架期會產生沉淀，這是因為：(1)原輔料中的淀粉、蛋白質、果膠、 纖維素、木質素等物質，由于糖化發(fā)酵不徹底，然后經過一系列復雜的生化反應而形成了沉淀物質懸浮于醋液體系中，沉淀于容器壁或底部。(2)生產設備(輸送管道、暫存罐等設備)中的 Fe3+等金屬離子與原料中的多酚、蛋白質、果膠等大分子可能發(fā)生反應形成不溶性絡合物從而引起食醋沉淀現(xiàn)象。(3)食醋中的單寧物質在食醋中既可與鐵離子直接反應，生成深色的膠體類物質，在食醋中形成沉淀，還能夠與食醋中一些可溶性的蛋白結合，形成單寧-蛋白質鹽，這些單寧-蛋白質鹽在適合的條件下，與果膠產生單寧-果膠沉淀。(4)食醋醋造中淀粉、糖、氨基酸等物質之間會發(fā)生美拉德反應，聚合成大分子量的黑色物質，在食醋中沉淀下來。(5)部分食醋系列產品中會用到焦糖色素，因為食醋特殊的酸性體系，若焦糖色素不適合該體系也會形成絮狀沉淀，造成食醋的沉淀現(xiàn)象。

為了提升產品的品質，各食醋生產企業(yè)及科研機構都在尋找解決食醋沉淀的科學方法，經過查閱資料發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段用于改善食醋中沉淀情況的主要方法有以下4個方面：(1)選擇適合的生產原輔料：由于生產釀造過程中原料利用不徹底造成成品食醋沉淀，可以嘗試根據釀造工藝的特點，通過選擇合理的淀粉含量的原料，再通過改進完善工藝等方法減少成品中沉淀的產生。(2)使用澄清劑的方法：澄清劑法是指在食醋中添加適宜的澄清劑，通過澄清劑對食醋中沉淀物質的吸附、絡合等作用，將食醋中的渾濁沉淀分離，從而得到澄清度較高的產品。降低食醋中沉淀物質含量所用的澄清劑一般主要有殼聚糖、蛋清液、明膠、膨潤土和一些復合澄清劑。(3)物理攔截法：顧名思義是指通過物理的方法將沉淀物質從醋液體系中分離出來，從而達到澄清效果的方法，主要包括自然沉降法、離心法、板框過濾法、膜分離法。(4)酶分解法：根據食醋中渾濁沉淀的主要成分，目前，用于食醋澄清的酶主要有蛋白酶、糖化酶和果膠酶等。通過這些功能性酶的作用，可以對食醋中的沉淀有較好的分解、絮凝、沉淀等作用，從而達到減少醋液中沉淀物質的目的。同時在加入的酶的分解作用下，食醋中的大分子物質被分解為可溶性的多肽、氨基酸等小分子物質，更加豐富了成品的營養(yǎng)價值。

1 實驗材料與方法

1.1 實驗材料

保寧醋成品。

1.2 實驗方法

1.2.1 沉淀含量測定方法

取足量已經混合均勻的醋液，選取100 mL離心管，添加1%的硅藻土約1 g，準確稱取離心管、管蓋及硅藻土的質量和，進行記錄M1。再向盛有硅藻土的離心管中加入約80 mL混合均勻的醋液，準確稱取離心管及管蓋的質量和，進行記錄M2。選用8000 r/min的轉速分別對樣品進行冷凍離心，離心時間15 min。離心完畢后，棄去上清液，用65 ℃的恒溫真空干燥箱烘干至恒重，待其冷卻后再次準確稱取離心管及管蓋的質量和，進行記錄M3。沉淀量W(%)的計算公式：沉淀量W(%)=(M3-M1)/(M2-M1)×100。

1.2.2 水分含量測定方法

參照GB 5009.3-2010《食品安全國家標準 食品中水分的測定》[4]。

1.2.3 蛋白質含量測定方法

參照GB 5009.5-2016《食品安全國家標準 食品中蛋白質的測定》，采用第一法凱氏定氮法[5]。

1.2.4 總糖含量測定方法

通過斐林滴定法測定沉淀物中總糖的含量。

1.2.5 總酸含量測定方法

參照GB/T 18187-2000《釀造食醋》中總酸的測定方法[6]。

1.2.6 氨基酸態(tài)氮測定方法

參照GB 18186-2000《釀造醬油》中氨基酸態(tài)氮的測定方法[7]。

1.2.7 單寧含量測定方法

參照NY/T 1600-2008《水果、蔬菜及其制品中單寧含量的測定 分光光度法》，采用分光光度計法測定[8]。

1.2.8 果膠含量測定方法

參照NY/T 2016-2011《水果及其制品中果膠含量的測定 分光光度法》，采用分光光度計法測定[9]。

1.2.9 菌落總數(shù)測定方法

參照GB 2719-2003《食醋衛(wèi)生標準》中菌落總數(shù)的測定方法[10]。

1.2.10 真菌數(shù)量測定方法

參照GB 4789.15-2016《食品安全國家標準 微生物學檢驗 霉菌和酵母計數(shù)》[11]。

1.2.11 不同滅菌強度處理不同過濾工藝的5.0°半成品的實驗方法

在食醋后處理環(huán)節(jié)，選用兩種不同的過濾方式：傳統(tǒng)的板框過濾和中空纖維膜過濾對半成品進行過濾，將得到的半成品利用超級高溫瞬時滅菌機，對內部管道內循環(huán)的液體進行不同溫度強度的滅菌操作，首先對于板框過濾后的5.0°半成品在包裝成品前分別按70～75 ℃，30 min；80～85 ℃，30 min；100 ℃，30 min；110 ℃，30 s 4個滅菌條件進行處理后包裝成成品，留樣進行為期1個月的觀察。另外，對于膜過濾的5.0°半成品在包裝成品前分別按照70～75 ℃，30 min；80～85 ℃，30 min；100 ℃，30 min；110 ℃，30 s；120 ℃，30 s 5個滅菌條件進行處理后包裝成成品，留樣進行為期1個月的觀察。

2 實驗結果與分析

2.1 成品保寧醋中沉淀物質的組成分析

成品保寧醋中沉淀物質的組成情況見圖1。

圖1 成品保寧醋及其沉淀中物質的組成圖Fig.1 Composition of Baoning vinegar finished product and its sediments

由圖1可知，在該種類成品保寧醋醋液中，總酸含量為59.78 g/L，沉淀含量為3.87%，醋液固形物含量為187.15 g/L。經過離心后的濕重沉淀中水分含量為76.83%，蛋白質含量為21.99%，總糖含量為16.81%，單寧含量為56.56 mg/g，果膠含量為10.25 g/kg，氨基酸態(tài)氮含量為0.537 g/100 g。

對富集沉淀物質進行分析測定，發(fā)現(xiàn)在該類成品保寧醋沉淀物質中，按物質含量由高到低排列，依次為蛋白質含量>總糖含量>單寧含量>果膠含量>氨基酸態(tài)氮的含量。這可能和生料發(fā)酵工藝特點有一定的關系，生料發(fā)酵的缺點之一原料利用率相對于熟料發(fā)酵可能偏低[12]，這也導致了原料發(fā)酵不徹底，使一些蛋白質、淀粉之類的大分子物質在淋醋的同時進入醋液體系中，伴隨著進行后處理環(huán)節(jié)，從而最終在成品醋液中表現(xiàn)出沉淀現(xiàn)象[13]。

根據上述成品沉淀中的物質組成，再結合生料發(fā)酵的工藝分析，想要解決沉淀問題有3個方向：第一，從發(fā)酵的源頭來解決，提高原料利用率；減少淋醋環(huán)節(jié)進入醋液中的大分子物質的總量，即減少進入醋液中可能造成液體沉淀的前體物質的量；第二，醋液包裝成成品以前利用過濾設備進行有效的物理攔截，減少最終成品中沉淀物質的含量[14]；第三，調整滅菌溫度強度。針對第一個方向是否進行功能微生物強化等方式[15]；是否對部分原料進行熟化處理；是否考慮使用一些特定的酶制劑來加強原料的分解。另外，針對第二個方向，使用傳統(tǒng)的板框過濾方式和中空纖維膜過濾方式進行物理攔截，對處理后的產品的色、香、味、體進行整體評判[16]；最后，針對第三個方向，根據長期經驗，低溫長時間的滅菌條件，與高強度滅菌條件所產生的沉淀物質狀態(tài)確有差異。所以，可以考慮對滅菌強度進行調整來改善產品中沉淀的狀態(tài)。

2.2 不同滅菌強度處理不同過濾工藝的5.0°半成品對其沉淀物質的影響結果

對5.0°半成品，分別采用板框過濾和膜過濾工藝對半成品進行過濾，過濾以后分別按不同滅菌強度在包裝成品前進行最后一次滅菌，包裝成成品以后，靜置觀察樣品沉淀情況。

2.2.1 不同滅菌強度處理板框過濾工藝的5.0°半成品后沉淀結果

不額外進行降溫處理，直接進行板框過濾以后的醋液在包裝成品以前分別進行不同強度的滅菌，裝瓶后連續(xù)觀察1個月，詳細沉淀情況見表1。樣品的沉淀狀態(tài)見圖2～圖5。

表1 板框過濾工藝處理醋液樣品的沉淀結果表Table 1 Precipitation results of vinegar samples treated by plate-frame filtration process

圖2 70～75 ℃，30 min沉淀狀態(tài)Fig.2 The precipitation state of 70～75 ℃，30 min

圖3 80～85 ℃，30 min沉淀狀態(tài)Fig.3 The precipitation state of 80～85 ℃，30 min

圖4 100 ℃，30 min沉淀狀態(tài)Fig.4 The precipitation state of 100 ℃，30 min

圖5 110 ℃，30 s沉淀狀態(tài)Fig.5 The precipitation state of 110 ℃，30 s

由表1和圖2～圖5可知，采用板框過濾為食醋后處理中過濾方式的樣品在進行不同強度的滅菌裝瓶靜置1個月的過程中持續(xù)觀察其沉淀情況為：初期無明顯肉眼可見沉淀，隨著靜置時間的延長，底部開始出現(xiàn)明顯的沉淀層，隨著時間再延長，瓶壁沉淀越來越厚重，溫度處理強度越大，沉淀情況也越嚴重。在該過濾工藝條件下，采用70～75 ℃，30 min的滅菌工藝產品的沉淀情況相對于其他滅菌強度而言，沉淀量少一些，但是也需要改善。所以，板框過濾的物理攔截方式對于產品中沉淀的處理能力還需要再優(yōu)化[17]。

2.2.2 不同滅菌強度處理膜過濾工藝的5.0°半成品后沉淀結果

醋液后調配等后處理操作完成以后，利用中空纖維膜過濾系統(tǒng)過濾后進行不同強度的滅菌，裝瓶后連續(xù)觀察1個月，沉淀情況見表2。

表2 膜過濾工藝處理醋液樣品的沉淀結果表Table 2 Precipitation results of vinegar samples treated by membrane filtration process

樣品的沉淀情況見圖6～圖10。

圖6 70～75 ℃，30 min沉淀狀態(tài)Fig.6 The precipitation state of 70～75 ℃，30 min

圖7 80～85 ℃，30 min沉淀狀態(tài)Fig.7 The precipitation state of 80～85 ℃，30 min

圖8 100 ℃，30 min沉淀狀態(tài)Fig.8 The precipitation state of 100 ℃，30 min

圖9 110 ℃，30 s沉淀狀態(tài)Fig.9 The precipitation state of 110 ℃，30 s

圖10 120 ℃，30 s沉淀狀態(tài)Fig.10 The precipitation state of 120 ℃，30 s

由表2和圖6～圖10可知，采用中空纖維膜過濾為食醋后處理中過濾方式的樣品進行不同強度的滅菌裝瓶靜置1個月的過程中持續(xù)觀察其沉淀情況為：70～75 ℃，30 min的滅菌工藝的樣品，初期無明顯肉眼可見沉淀，隨著靜置時間的延長，底部開始出現(xiàn)明顯的沉淀層，隨著時間再延長，瓶壁有稍許沉淀層。80～85 ℃，30 min的滅菌工藝的樣品，初期無明顯肉眼可見沉淀，隨著靜置時間的延長，底部開始出現(xiàn)明顯的沉淀層，隨著時間再延長，瓶底沉淀層加厚，瓶壁沉淀層也變明顯。另外，100 ℃，30 min；110 ℃，30 s；120 ℃，30 s的滅菌工藝的樣品，初期無明顯肉眼可見沉淀，隨著靜置時間的延長，底部沉淀層逐漸加厚，隨著時間再延長，瓶底和瓶壁沉淀層均加厚?？梢悦黠@看出，滅菌工藝采用70～75 ℃，30 min，包裝的成品沉淀程度最輕，從消費者的視角看，接受度會比其他滅菌工藝的好，所以在該過濾工藝條件下，采用70～75 ℃，30 min的滅菌工藝，沉淀表現(xiàn)狀況較好。這可能是因為隨著淋醋過程進入到醋液體系中的大分子物質，在高溫度強度的滅菌條件下很容易斷裂成相對分子質量較輕的中間物質，又不能沉淀到底部，懸浮在醋體中，即使在包裝前進行了澄清處理，在儲存過程中這些成分還是會逐漸凝集，再一次形成沉淀[18]。所以，物理攔截對于沉淀問題的解決有一定的效果，但是若要從根本上解決這個問題，可能還需要從發(fā)酵的源頭去思考。

2.2.3 不同滅菌強度處理板框過濾和膜過濾工藝樣品的菌落總數(shù)檢測結果

不同滅菌強度處理板框過濾和膜過濾工藝樣品的菌落總數(shù)檢測結果見表3。

表3 板框過濾工藝與膜過濾工藝處理醋液樣品的菌落總數(shù)檢測結果表Table 3 Test results of total bacterial colonies in vinegar samples treated by plate-frame filtration and membrane filtration processes

由表3可知，板框過濾后使用70～75 ℃，30 min；80～85 ℃，30 min；100 ℃，30 min；110 ℃，30 s的滅菌條件進行滅菌后成品的菌落總數(shù)分別為60，30，<10，<10 CFU/mL，膜過濾后使用70～75 ℃，30 min；80～85 ℃，30 min；100 ℃，30 min；110 ℃，30 s；120 ℃，30 s的滅菌條件進行滅菌后成品的菌落總數(shù)分別為20，30，<10，<10，<10 CFU/mL，不同強度滅菌方式均能夠達到食醋衛(wèi)生標準要求。由于在后處理過程中的煎醋工藝在營造食醋的風味和對滅菌方面起到了重要作用[19]，所以在最后一次滅菌前的半成品中菌落總數(shù)已經很低，再經過包裝前的最后一次滅菌，使成品中的菌落總數(shù)均能夠符合標準。最后，為了保證產品在貨架期內沉淀情況穩(wěn)定，過濾方式采用中空纖維膜過濾，同時滅菌條件為70～75 ℃，30 min。

3 結論

通過對一個系列的四川麩醋沉淀中的不同組分物質進行分析得到，在其沉淀物質中，按物質含量由高到低排列順序，其含量排列順序依次為：蛋白質>總糖>單寧>果膠>氨基酸態(tài)氮，它們的具體含量分別為蛋白質21.99%，總糖16.81%，單寧56.56 mg/g，果膠10.25 g/kg，氨基酸態(tài)氮0.537 g/100 g。經過實驗，確定食醋過濾方式為中空纖維膜過濾，同時滅菌條件采用70～75 ℃，30 min。

4 展望

固態(tài)食醋釀造的生產工藝為開放式多菌種復合生料發(fā)酵，這決定了一年四季想要控制相同的發(fā)酵條件是有一定難度系數(shù)的，所以受不同季節(jié)天氣、不同批次原料、不同批次發(fā)酵槽回糟、不同發(fā)酵狀態(tài)曲藥等因素的影響，發(fā)酵過程的復雜性決定了不同生產批次的產品會存在一定差異，我們希望用更加科學的手段減小這種差異性，保證產品的穩(wěn)定性，現(xiàn)階段暫時采用的板框過濾或者中空纖維膜過濾的物理攔截手段，以及控制滅菌強度的手段，可以控制成品中的沉淀在一個可接受的范圍內，但是這樣的手段同時也會對食醋的風味造成一定的影響，后期還需要致力于尋找科學的手段，從發(fā)酵的源頭尋求解決辦法。