榿葉唐棣-藍(lán)莓復(fù)合果醋的研制

張卓睿，鮑虞園，姜貴全，毛迪銳*

（北華大學(xué)林學(xué)院，吉林吉林132013）

榿葉唐棣-藍(lán)莓復(fù)合果醋的研制

張卓睿，鮑虞園，姜貴全，毛迪銳*

（北華大學(xué)林學(xué)院，吉林吉林132013）

以榿葉唐棣、藍(lán)莓為主要原料，對榿葉唐棣藍(lán)莓復(fù)合果醋的生產(chǎn)工藝進(jìn)行了研究。通過單因素試驗分析，確定榿葉唐棣和藍(lán)莓適宜質(zhì)量比為1∶2；通過正交試驗分析，得到酒精發(fā)酵的最佳條件為初始糖度18%，酵母接種量0.10%，發(fā)酵溫度28℃，發(fā)酵時間6 d，在此條件下酒精度可達(dá)9.4%vol；由響應(yīng)面試驗確定醋酸發(fā)酵的最佳工藝條件為初始酒精度7%vol，發(fā)酵溫度30℃，醋酸菌接種量為12%，此條件下發(fā)酵所得的復(fù)合果醋中總酸含量可達(dá)5.33 g/100 mL。

榿葉唐棣；藍(lán)莓；果醋；響應(yīng)面

果醋是以水果或果品加工下腳料為主要原料，經(jīng)發(fā)酵釀制而成的一種健康飲品，近年來隨著人們健康飲食觀念的日益加深，果醋以其獨(dú)特的養(yǎng)生功效越來越受到歡迎，而各種風(fēng)味別致的復(fù)合果醋也應(yīng)運(yùn)而生[1-3]，在功能飲料市場擁有較大的開發(fā)潛力，市場前景廣闊。藍(lán)莓學(xué)名越桔，其所含的熊果酸、花色苷、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）等生物活性成分具有抗氧化、降血糖、防癌、抗菌、改善記憶力、保護(hù)視力等功效[4-7]。榿葉唐棣（Amelanchier alnifoliaNutt）亦稱高鈣唐棣[8]，果實(shí)鈣含量較高，還含原花青素、花色苷、綠原酸等成分，具有抗氧化、降血脂、預(yù)防癌癥、降糖尿等保健作用[9-12]。榿葉唐棣和藍(lán)莓皆屬于漿果，貯運(yùn)性較差。本試驗將榿葉唐棣和藍(lán)莓混合發(fā)酵制成復(fù)合果醋，不僅能豐富果醋品種，而且可以為榿葉唐棣和藍(lán)莓的開發(fā)拓展思路，以期為其深加工利用奠定理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

榿葉唐棣：采于蛟河林場；藍(lán)莓：市售；葡萄酒專用酵母：湖北安琪酵母股份有限公司；醋酸菌：上海迪發(fā)釀造生物制品有限公司；蔗糖（一級）：市售；葡萄糖、瓊脂、酵母膏：北京奧博星生物技術(shù)有限公司；亞硫酸氫鈉、碳酸鈣、氫氧化鈉（分析純）：天津市福晨化學(xué)試劑廠；殼聚寡糖（分析純）：北京正天成澄清技術(shù)有限公司；果膠酶（500 U/mg）：上海瑞永生物科技有限公司。

酵母菌活化：將酵母加入10倍體積的2%蔗糖溶液中，攪勻，35℃條件下活化30 min[13]。

醋酸發(fā)酵培養(yǎng)基：按10%葡萄糖、2%碳酸鈣、2%瓊脂、1%酵母膏和100 mL水配成培養(yǎng)基，殺菌后，制成斜面接種醋酸菌，30℃培養(yǎng)72h?；罨拇姿峋尤霚缇蟮臉伻~唐棣-藍(lán)莓酒中，30℃、120 r/min恒溫振蕩培養(yǎng)30 h，連續(xù)擴(kuò)培2次，進(jìn)入對數(shù)生長期時即可作為種子液[14]。

1.2 儀器與設(shè)備

LDZX-40Ⅱ型立式自動電熱壓力蒸汽滅菌器：上海申安醫(yī)療器械廠；BS-1E型恒溫振蕩培養(yǎng)箱：金壇市華城開元實(shí)驗儀器廠；RHB80手持式糖量折光儀：泰斯特儀器有限公司；YP-5108料理機(jī)：慧溪市宇普電器有限公司；JH722S型可見分光光度計：上海菁華儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程及操作要點(diǎn)

清洗破碎：選擇成熟度好、無病蟲害的榿葉唐棣和藍(lán)莓，流水洗凈后，用料理機(jī)破碎處理；酶解：向破碎后的果漿中加入0.05%的果膠酶，在45℃條件下酶解4 h；成分調(diào)整：用蔗糖調(diào)整混合汁的糖度至最適值，同時加入0.04%的NaHSO3。成分調(diào)整后的混合汁在75℃保溫15 min，以達(dá)到滅酶滅菌的效果；陳釀、過濾、澄清：將發(fā)酵好的復(fù)合果醋置于14℃陳釀30 d，然后加入1%的殼聚寡糖，在30℃條件下澄清2 h，8 000 r/min離心5 min過濾；殺菌：將澄清后的復(fù)合果醋裝入容器中，常壓條件下于80℃殺菌15～20min。

1.3.2 酒精發(fā)酵試驗

以酒精度為評定指標(biāo)，參照文獻(xiàn)[15]的方法分別考察初始糖度（12%、14%、16%、18%、20%、22%），發(fā)酵溫度（26℃、28℃、30℃、32℃、34℃），發(fā)酵時間（3d、4d、5d、6d、7 d、8 d），酵母接種量（0.02%、0.04%、0.06%、0.08%、0.10%、0.12%）對酒精發(fā)酵的影響，并在單因素試驗基礎(chǔ)上，進(jìn)行L9（34）正交試驗分析優(yōu)化酒精發(fā)酵條件，因素與水平見表1。

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

1.3.3 醋酸發(fā)酵試驗

以總酸含量為評定指標(biāo)，參照文獻(xiàn)[3，13-14]的方法考察醋酸菌接種量（6%、8%、10%、12%、14%）、酒精度（5%vol、6%vol、7%vol、8%vol、9%vol）、發(fā)酵溫度（26℃、28℃、30℃、32℃、34℃）對醋酸發(fā)酵的影響，并在單因素試驗基礎(chǔ)上進(jìn)行響應(yīng)面試驗，優(yōu)化醋酸發(fā)酵條件，響應(yīng)面試驗因素與水平編碼見表2。

表2 醋酸發(fā)酵優(yōu)化響應(yīng)面試驗因素與水平Table 2 Factors and levels of response surface tests for acetic acid fermentation conditions optimization

1.3.4 測定方法

酒精度：酒精比重計法[16]；總酸（以醋酸計）：酸堿滴定法[17]；總糖含量：手持式糖量折光儀測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 榿葉唐棣與藍(lán)莓最佳質(zhì)量比的確定

榿葉唐棣汁和藍(lán)莓汁分別按質(zhì)量比5∶1、4∶1、3∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶3、1∶4、1∶5混合，調(diào)整初始糖度至14%，接入0.06%的酵母菌，于28℃恒溫培養(yǎng)箱中發(fā)酵5 d，所得酒液接入10%的醋酸菌，120 r/min、30℃恒溫?fù)u床上發(fā)酵7 d后測定總酸，結(jié)果如圖1所示。

圖1 榿葉唐棣和藍(lán)莓質(zhì)量比對總酸含量的影響Fig.1 Effect of Saskatoon berry and blueberry mass ratio on total content

由圖1可以看出，隨著藍(lán)莓添加比例的增加，復(fù)合果醋的產(chǎn)酸量逐漸增大，當(dāng)榿葉唐棣和藍(lán)莓的配比超過1∶2后，增加幅度趨于平緩，而藍(lán)莓添加比例過高會減弱榿葉唐棣的風(fēng)味。因此，綜合考慮確定榿葉唐棣和藍(lán)莓的適宜質(zhì)量比為1∶2。

2.2 酒精發(fā)酵條件優(yōu)化

2.2.1 初始糖度對酒精發(fā)酵的影響

圖2 初始糖度對酒精度的影響Fig.2 Effect of initial sugar concentration on alcohol content

由圖2可知，隨著糖度的升高，酒精度呈先上升后下降的趨勢；在糖度為18%時酒精度達(dá)到最大值7.2%vol，之后糖度再升高反而會抑制酵母活性，使酒精度下降。因此，選擇適宜的糖度為18%。

2.2.2發(fā)酵溫度對酒精發(fā)酵的影響

圖3 發(fā)酵溫度對酒精度的影響Fig.3 Effect of fermentation temperature on alcohol content

由圖3可知，隨著發(fā)酵溫度的升高，酒精度呈先上升后下降的趨勢發(fā)酵；溫度為28℃時酒精度達(dá)最大值7.3%vol，高于或低于該溫度，都會影響酶及酵母的活性，酒精度較低。因此，選擇適宜的發(fā)酵溫度為28℃。

2.2.3 發(fā)酵時間對酒精發(fā)酵的影響

圖4 發(fā)酵時間對酒精度的影響Fig.4 Effect of fermentation time on alcohol content

由圖4可知，隨著發(fā)酵時間的延長，酒精度呈先上升后緩慢下降的趨勢；其中，酒精度在第6天達(dá)最大值8.2%vol，之后再延長發(fā)酵時間，酒精度反而會緩慢下降。因此，選擇適宜的發(fā)酵時間為6 d。

2.2.4 酵母接種量對酒精發(fā)酵的影響

圖5 酵母接種量對酒精度的影響Fig.5 Effect of yeast inoculum on alcohol content

由圖5可知，隨著酵母接種量的增加，酒精度先快速上升后緩慢上升；當(dāng)酵母接種量＞0.08%后，酒精度增加不顯著。因此，選擇適宜的酵母接種量為0.08%。

2.2.5 酒精發(fā)酵條件優(yōu)化正交試驗

酒精發(fā)酵條件優(yōu)化正交試驗結(jié)果與分析見表3，方差分析見表4。

表3 酒精發(fā)酵條件優(yōu)化正交試驗結(jié)果與分析Table 3 Results and analysis of orthogonal tests for alcoholic fermentation conditions optimization

表4 酒精發(fā)酵條件優(yōu)化正交試驗結(jié)果方差分析Table 4 Variance analysis of orthogonal tests results for alcoholic fermentation conditions optimization

由表3、表4可知，初始糖度（A）和發(fā)酵溫度（B）是極顯著性因素，發(fā)酵時間（C）是顯著性因素。影響酒精發(fā)酵的主次因素為發(fā)酵溫度＞初始糖度＞發(fā)酵時間＞酵母接種量。通過各因素優(yōu)水平可知酒精發(fā)酵的最佳工藝條件為A2B2C2D3，即初始糖度18%，發(fā)酵溫度28℃，發(fā)酵時間6 d，酵母接種量0.10%。按此條件進(jìn)行驗證性試驗，測得酒精度為9.4%vol。

2.3 醋酸發(fā)酵條件優(yōu)化

2.3.1 醋酸菌接種量對醋酸發(fā)酵的影響

圖6 醋酸菌接種量對醋酸發(fā)酵的影響Fig.6 Effect of acetic acid bacteria inoculum on acetic acid fermentation

由圖6可知，隨著醋酸菌接種量的增加，果醋的總酸呈先上升后下降的趨勢；接種量為12%時復(fù)合果醋總酸達(dá)最大值5.12 g/100 mL，之后再增加接種量，醋酸菌的生長繁殖將過多消耗營養(yǎng)底物而導(dǎo)致產(chǎn)酸量降低。因此，確定適宜的醋酸菌接種量為12%。

2.3.2 酒精度對醋酸發(fā)酵的影響

圖7 初始酒精度對醋酸發(fā)酵的影響Fig.7 Effect of initial alcohol content on the acetic acid fermentation

由圖7可知，隨著酒精度的升高，果醋的總酸呈先上升后下降的趨勢；當(dāng)酒精度為7%vol時產(chǎn)酸量達(dá)最大值5.18 g/100 mL，之后再增加酒度會使醋酸菌活性受到抑制而產(chǎn)酸量降低，因此，確定適宜的酒精度為7%vol。

2.3.3 發(fā)酵溫度對醋酸發(fā)酵的影響

圖8 發(fā)酵溫度對醋酸發(fā)酵的影響Fig.8 Effect of fermentation temperature on acetic acid fermentation

由圖8可知，隨著發(fā)酵溫度的升高，果醋的總酸呈先上升后下降的趨勢；當(dāng)發(fā)酵溫度為30℃時，總酸度值最高，為5.26g/100mL，可知該溫度是醋酸菌發(fā)酵的最適宜溫度。因此，確定適宜的發(fā)酵溫度為30℃。

2.3.4 醋酸發(fā)酵的響應(yīng)面試驗分析

醋酸發(fā)酵響應(yīng)面試驗結(jié)果見表5，方差分析結(jié)果見表6。

表5 響應(yīng)面試驗方案與結(jié)果Table 5 Design and results of response surface methodology

利用Design-Expert8.0.6軟件對表5結(jié)果進(jìn)行回歸擬合，得到榿葉唐棣-藍(lán)莓果醋的總酸含量（Y）對應(yīng)酒精度（A）、發(fā)酵溫度（B）和醋酸菌接種量（C）的二次多項回歸方程為：

表6 回歸方程方差分析Table 6 Variance analysis for the fitted regression model

由表6可知，回歸模型P＜0.000 1，說明試驗所得二次回歸方程極顯著，具有統(tǒng)計學(xué)意義，而失擬項P=0.743 4＞0.05，差異不顯著，說明所建立回歸模型可對結(jié)果進(jìn)行預(yù)測；決定系數(shù)R2=0.995 0，精密度為31.714＞4，表明方程擬合度和可信度均較高[13]。綜上所述，利用該回歸方程可優(yōu)化榿葉唐棣-藍(lán)莓復(fù)合果醋的醋酸發(fā)酵工藝條件。

根據(jù)回歸方程一次項系數(shù)絕對值的大小，可知影響復(fù)合果醋總酸的主次因素為酒精度（A）＞發(fā)酵溫度（B）＞醋酸菌接種量（C），三個因素交互作用的響應(yīng)曲面見圖9。

圖9 醋酸菌接種量、發(fā)酵溫度、初始酒精度交互作用對總酸影響的相應(yīng)面和等高線Fig.9 Response surface plots and contour line of effects of acetic acid inoculum,fermentation temperature,and initial alcohol content on total acid content

由圖9可知，試驗點(diǎn)范圍內(nèi)都產(chǎn)生了最大值，說明所選水平合理，能反映出對總酸的影響趨勢。其中酒精度與醋酸菌接種量的交互作用（P＜0.000 1）、發(fā)酵溫度與醋酸菌接種量的交互作用（P=0.0019＜0.01）對酸度的影響極顯著，表現(xiàn)為曲面陡峭，等高線呈橢圓形，而酒精度與發(fā)酵溫度的交互作用（P=0.038＜0.05）曲面稍顯平滑，等高線略趨變圓，說明其對酸度的影響略低于前兩者。

通過響應(yīng)面得出醋酸發(fā)酵的最佳工藝條件為酒精度6.73%vol，發(fā)酵溫度29.76℃，醋酸菌接種量12.41%，對應(yīng)總酸響應(yīng)值為5.39 g/100 mL。為方便實(shí)際操作，將最佳條件修正為酒精度7%vol，發(fā)酵溫度30℃，醋酸菌接種量為12%，按此條件進(jìn)行3次平行驗證試驗，測得酸度平均值為5.33 g/100 mL，與回歸方程預(yù)測值相差0.06 g/100 mL，實(shí)際值與預(yù)測值基本吻合。

3 結(jié)論

本試驗通過單因素、正交、響應(yīng)面試驗研究榿葉唐棣-藍(lán)莓復(fù)合果醋發(fā)酵條件優(yōu)化。結(jié)果表明，榿葉唐棣與藍(lán)莓復(fù)配的最佳質(zhì)量比為1∶2，酒精發(fā)酵的最佳工藝條件為初始糖度18%，酵母菌接種量0.10%，發(fā)酵溫度28℃，發(fā)酵時間6 d，在此條件下酒精度可達(dá)9.4%vol；醋酸發(fā)酵的最佳工藝條件為酒精度7%vol，發(fā)酵溫度30℃，醋酸菌接種量為12%，此條件下所制得復(fù)合果醋的總酸含量可達(dá)到5.33g/100mL。

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Preparation of compound fruit vinegar of Saskatoon berry and blueberry

ZHANG Zhuorui,BAO Yuyuan,JIANG Guiquan,MAO Dirui*
(College of Forestry,Beihua University,Jilin 132013,China)

Using Saskatoon berry(Amelanchier alnifoliaNutt)and blueberry as raw material,the production technology of Saskatoon berry and blueberry fruit vinegar was investigated.Single factor experiments results showed that the optimal mass ratio of Saskatoon berry and blueberry was 1∶2. The optimum alcoholic fermentation conditions were determined by orthogonal experiments as follows:initial sugar concentration 18%,yeast inoculum 0.10%,fermentation temperature 28℃and time 6 d,the alcohol content reached 9.4%vol in the condition.According to the response surface methodology,the optimal conditions of acetic acid fermentation were determined:initial alcohol content 7%vol,fermentation temperature 30℃, acetic acid bacteria inoculum 12%.Under these conditions,the total acid content of the compound fruit vinegar was 5.33 g/100 ml.

Saskatoon berry;blueberry;fruit vinegar;response surface methodology

TS275.4

0254-5071（2016）11-0181-05

10.11882/j.issn.0254-5071.2016.11.038

2016-08-04

吉林市科技計劃項目（201454021，2015431015）

張卓睿（1978-），女，講師，碩士，研究方向為功能食品開發(fā)。

*通訊作者：毛迪銳（1978-），女，副教授，碩士，研究方向為功能食品開發(fā)。