太子參保健醋飲料生產(chǎn)工藝

張靜，王淑培, ，游小輝，吳玉瓊，趙泰霞，傅新征

1. 武夷學(xué)院茶與食品學(xué)院（武夷山 354300）；2. 西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院（重慶 400715）

太子參為石竹科植物孩兒參的干燥塊根，又名孩兒參、童參、米參、四葉參，具有益氣健脾、生津潤肺的功效，用于治療脾虛體倦、食欲不振、病后虛弱、氣陰不足、自汗口渴、肺燥干咳等癥[1-2]。太子參中含有多種微量元素、多糖、環(huán)肽、苷類、氨基酸、揮發(fā)性成分、磷脂類、脂肪酸類、生物堿類、甾醇類及萜類等[3-7]，具有心肌保護[8-9]、抗氧化[10]、免疫調(diào)節(jié)[11]、抗糖尿病[12-13]、止咳[14]、抗應(yīng)激[15]及降脂[16]等作用。

保健醋飲料口感醇厚、風(fēng)味濃郁、營養(yǎng)豐富，還具有保健作用，近年來受到消費者青睞，保健醋飲料品種豐富，如蛹蟲草香醋[17]、瑪咖醋[18]、蘆薈紫山藥醋[19]等，但有關(guān)太子參保健醋飲料的研究仍鮮見報道，試驗以太子參為原料，通過酒精發(fā)酵、醋酸發(fā)酵和配方優(yōu)化開發(fā)太子參保健醋飲料，以期為太子參的深加工和太子參保健醋的規(guī)?；a(chǎn)提供數(shù)據(jù)參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

太子參（購自柘榮縣）；耐高糖酵母（湖北安琪酵母股份有限公司）；滬釀1.01醋酸菌（山東省食品發(fā)酵工業(yè)研究設(shè)計院）；枸杞（購自武夷山）；殼聚糖（河南百康化工產(chǎn)品有限公司）；L-阿拉伯糖（食品級，安徽豐原發(fā)酵技術(shù)工程研究有限公司）；葡萄糖（食品級，天津市致遠化學(xué)試劑有限公司）；白砂糖（食品級，國藥集團化學(xué)試劑有限公司）；酚酞（分析純，國藥集團化學(xué)試劑有限公司）。

1.2 儀器與設(shè)備

W-CJ-1FD凈化工作臺（蘇州凈化設(shè)備有限公司）；PAL-1型糖度計（北京中諾遠東科技有限公司）；DPN型電熱恒溫培養(yǎng)箱（上海精宏試驗設(shè)備有限公司）；SHZ-82恒溫培養(yǎng)振蕩器（上海躍進醫(yī)療器械有限公司）；78-1磁力加熱攪拌器（北京國華科技集團有限公司）；Neofuge 23R臺式高速冷凍離心機（上海力申科學(xué)儀器有限公司）；UV-6100紫外可見分光光度計（上海元析儀器有限公司）；YP50001電子天平（上海佑科儀表有限公司）；PHS-25 pH計（上海富眾生物科技有限公司）。

1.3 工藝流程及操作要點

成分調(diào)整：通過添加葡萄糖滿足酒精發(fā)酵要求，配制成太子參2.5%、葡萄糖12%發(fā)酵原液。

醋酸菌株活化：接種0.1%醋酸菌粉，置于轉(zhuǎn)速175 r/min的恒溫?fù)u床中，30 ℃培養(yǎng)48 h；以12%接種量，置于轉(zhuǎn)速175 r/min的恒溫?fù)u床中，30 ℃培養(yǎng)48 h。

殼聚糖澄清劑配制：取準(zhǔn)確稱量的1 g殼聚糖，加入到100 mL 0.2%檸檬酸溶液中，待溶脹后攪拌10 min使其溶解，溶液呈現(xiàn)透明的黏稠狀。

澄清：按0.06%添加量加入殼聚糖澄清劑，在4 000 r/min條件下離心15 min，過濾。

1.4 酒精發(fā)酵工藝試驗

選取發(fā)酵時間、初始糖度、接種量以及發(fā)酵溫度進行試驗，測定酒精度和殘?zhí)橇?，確定酒精發(fā)酵參數(shù)。

1.5 醋酸發(fā)酵工藝試驗

選取發(fā)酵溫度和時間、接菌量、pH進行試驗，測定醋酸含量，確定醋酸發(fā)酵參數(shù)。

1.6 太子參醋飲料配方優(yōu)化

將影響太子參保健醋飲料的色澤、香氣、滋味、體態(tài)4個方面作為評價標(biāo)準(zhǔn)，對太子參原醋添加量、白砂糖添加量、L-阿拉伯糖添加量、枸杞汁添加量4個單因素進行優(yōu)化。

1.7 測定方法

1.7.1 理化指標(biāo)測定

醋酸的測定：按GB/T 5009.41—2003中的方法測定。酒精度的測定：按GB 5009.225—2016中酒精計法測定。殘?zhí)橇康臏y定：使用手持糖度儀。

1.7.2 感官評價

隨機選取20名評分員組成感官評定小組，對醋飲料進行評價和描述，感官評價標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 感官評價表

2 結(jié)果與分析

2.1 酒精發(fā)酵工藝試驗

2.1.1 培養(yǎng)時間對酒精發(fā)酵的影響

由圖1可知，在發(fā)酵時間0～72 h，酵母菌迅速利用葡萄糖產(chǎn)生乙醇，使酒體中殘?zhí)橇吭絹碓叫?，酒精度不斷上升?2 h之后酒精度和殘?zhí)橇炕静蛔儯S著發(fā)酵時間延長，酵母菌活力下降且容易出現(xiàn)自溶現(xiàn)象，導(dǎo)致太子參酒滋味變苦澀，影響酒體品質(zhì)。因此發(fā)酵時間不宜太長，選定最適發(fā)酵時間72 h。

2.1.2 初始糖度對酒精發(fā)酵的影響

由圖2可知，初始糖度7%～16%時，隨著糖度增加，發(fā)酵液中酒精濃度隨之增加，這是由于酒精是由葡萄糖發(fā)酵產(chǎn)生，葡萄糖濃度變高，酒精度持續(xù)增高。糖度16%時酒精度達到最高值，隨后下降，可能是因為發(fā)酵液中的糖分過高，較高的滲透壓下，酵母利用葡萄糖產(chǎn)生酒精的能力降低。因而選擇初始糖度16%。

圖2 初始糖度對酒精發(fā)酵的影響

2.1.3 接種量對酒精發(fā)酵的影響

從圖3可知，隨著接種量增多，酒精度也增高，接種量0.5%時酒精度達到最大值，之后酒精度呈緩慢下降趨勢。由于接種量較大時，導(dǎo)致酵母菌消耗過多營養(yǎng)成分或產(chǎn)生較多副產(chǎn)物，不僅會影響酒體的滋味還會使酒精度下降及殘?zhí)橇可仙?。因此，選擇接菌量0.5%。

圖3 接種量對酒精發(fā)酵的影響

2.1.4 培養(yǎng)溫度對酒精發(fā)酵的影響

由圖4可知，隨著培養(yǎng)溫度增高，酒精度顯著增加，殘?zhí)橇縿t減少。溫度28 ℃時，酒精度最高，溫度繼續(xù)增高，酒精度開始降低，殘?zhí)橇縿t變大。這是由于溫度過高會降低酵母活性，加快酵母細(xì)胞老化，不利于酒精發(fā)酵，表現(xiàn)為酒精度下降，殘?zhí)橇可仙?。因此，選擇培養(yǎng)溫度28 ℃。

2.1.5 酒精發(fā)酵的工藝條件

初始糖度16%的太子參原液中接入0.5%耐高糖酵母菌粉，于溫度28 ℃、厭氧培養(yǎng)72 h，獲得酒精度5.9%的發(fā)酵酒。

2.2 醋酸發(fā)酵工藝試驗

2.2.1 培養(yǎng)溫度與培養(yǎng)時間對醋酸發(fā)酵的影響

由圖5可知，溫度對醋酸發(fā)酵的影響大小為：32℃發(fā)酵效果＞29 ℃發(fā)酵效果＞26 ℃發(fā)酵效果＞35 ℃發(fā)酵效果＞23 ℃發(fā)酵效果。發(fā)酵溫度32 ℃時，醋酸產(chǎn)量最高，因此選擇太子參原醋發(fā)酵溫度32 ℃。隨著發(fā)酵時間增加，發(fā)酵液中醋酸含量不斷增加，發(fā)酵時間96 h時，醋酸含量最高，之后基本穩(wěn)定。這是由于發(fā)酵液中營養(yǎng)物質(zhì)是固定的，發(fā)酵96 h后，可以發(fā)酵產(chǎn)生醋酸的營養(yǎng)物質(zhì)基本利用完畢，即使延長發(fā)酵時間，醋酸含量難以增加。因此，選擇最佳培養(yǎng)時間96 h，最佳培養(yǎng)溫度32 ℃。

圖4 培養(yǎng)溫度對酒精發(fā)酵的影響

圖5 培養(yǎng)溫度和培養(yǎng)時間對醋酸發(fā)酵的影響

2.2.2 接菌量對醋酸發(fā)酵的影響

由圖6可以看出，接菌量6%～12%時，隨著接菌量增加，發(fā)酵液中醋酸含量顯著增高，接菌量12%時醋酸含量達到最高，隨后逐漸降低。由于醋酸菌接種量大小直接影響醋酸發(fā)酵，接菌量越小，產(chǎn)酸速度越慢且醋酸產(chǎn)量少。接菌量過大，醋酸菌細(xì)胞增殖會消耗掉過多營養(yǎng)物質(zhì)，且生成大量代謝廢物，致使菌細(xì)胞過早的老化與自溶，影響太子參醋的風(fēng)味，因而選擇最適醋酸菌接種量12%。

2.2.3 pH對醋酸發(fā)酵的影響

由圖7可知，在pH 4.0～6.0，醋酸含量跟隨pH變化先增長后下降。pH 5.0時，醋酸含量最大。由于氫離子濃度對醋酸菌的生命活動和代謝速率有顯著影響，pH過高或過低均不適合醋酸菌的生長繁殖，因而選擇pH 5.0為宜。

圖6 接菌量對醋酸發(fā)酵的影響

圖7 pH對醋酸發(fā)酵的影響

2.2.4 醋酸發(fā)酵的工藝條件

以12%接菌量，將醋酸菌液接入到pH 5.0，酒精度5.9%的太子參酒中，于32 ℃條件下，發(fā)酵96 h，制得的太子參原醋的醋酸含量最高，可達4.06%。

2.3 太子參醋飲料的最佳生產(chǎn)工藝研究

2.3.1 單因素試驗

2.3.1.1 太子參原醋添加量對醋飲料的影響

圖8所示是太子參原醋添加量對醋飲料的影響，太子參原醋添加量10%～30%范圍內(nèi)，醋飲料的感官評分隨太子參原醋添加量變化先增加后減少，太子參原醋添加量少會使醋飲料在滋味上呈現(xiàn)甜味過重，酸味較淡的情況。添加量25%時，醋飲料的感官評分達到最高值，因此選定太子參原醋添加量為20%，25%和30%進行正交試驗。

圖8 太子參原醋添加量對醋飲料的影響

2.3.1.2 白砂糖添加量對醋飲料的影響

如圖9所示，白砂糖添加量8%時，醋飲料的感官評分最高。添加量過少會造成甜味不明顯，酸味過重的滋味，添加量多，甜味太高。在白砂糖添加量5%，8%和11%條件下，色澤、滋味、體態(tài)都處于較好水平。因此，選擇這3個水平進行太子參醋飲料正交試驗。

圖9 白砂糖添加量對醋飲料的影響

2.3.1.3 L-阿拉伯糖添加量對醋飲料的影響

由圖10可知，L-阿拉伯糖添加量0.8%時，醋飲料的感官評分最高，添加量增多時，會使醋飲料甜味稍重，感官評分下降。因此，選擇滋味、色澤、體態(tài)都呈現(xiàn)較好的0.5%，0.8%和1.1%的L-阿拉伯糖添加量進行正交試驗。

圖10 L-阿拉伯糖添加量對醋飲料的影響

2.3.1.4 枸杞汁添加量對醋飲料的影響

如圖11所示，枸杞汁添加量15%～35%時，醋飲料的感官評分隨著枸杞汁添加量變化先增加后不斷減少，過量添加枸杞汁會導(dǎo)致枸杞味過重，色澤也會過深。所以取15%，20%和25%作為太子參醋飲料調(diào)配中枸杞汁添加量的水平。

圖11 枸杞汁添加量對醋飲料的影響

2.3.2 正交試驗結(jié)果與分析

在單因素試驗基礎(chǔ)上進行正交試驗，因素水平見表2，正交試驗結(jié)果見表3。

由表3可知，R的大小反映各因素對太子參醋飲料影響的程度，對太子參醋飲料品質(zhì)影響因素主次為：太子參發(fā)酵醋原液＞枸杞汁＞白砂糖＞L-阿拉伯糖。通過k值可知最佳配方組合為A3B2C1D2，即太子參醋添加量30%、白砂糖添加量8%、L-阿拉伯糖添加量0.5%、枸杞汁添加量20%。對最優(yōu)組合A3B2C1D2進行驗證試驗，感官評分為92分，證明通過正交試驗得到的優(yōu)化工藝方案可行。

表2 正交試驗因素水平表

表3 正交表及試驗結(jié)果分析

3 結(jié)論

試驗以太子參為原料，通過成分調(diào)整，接種酵母菌進行酒精發(fā)酵，最佳工藝條件為：初始糖度16%、酵母菌接種量0.5%、發(fā)酵溫度28 ℃、發(fā)酵時間72 h，此條件下發(fā)酵液酒精度達到5.9%。接種醋酸菌進行醋酸發(fā)酵，最佳工藝條件為：醋酸菌接菌量12%、pH 5.0、發(fā)酵溫度32 ℃、發(fā)酵時間96 h，此條件下可得到醋酸含量4.06%的太子參發(fā)酵原醋。以感官評價為指標(biāo)，利用單因素試驗和正交試驗獲得的太子參醋飲料最佳配方為：太子參醋添加量25%、枸杞汁添加量20%、白砂糖添加量8%、L-阿拉伯糖添加量0.8%。此配方下獲得的醋飲料色澤鮮亮，酸甜可口，滋味醇厚。