香蕉醋醋酸發(fā)酵工藝及其澄清效果的研究

鄧紅梅，周 天，馬 超，王 穎

（廣東石油化工學院化學與生命科學學院，廣東茂名 525000）

香蕉醋醋酸發(fā)酵工藝及其澄清效果的研究

鄧紅梅，周 天，馬 超，王 穎

（廣東石油化工學院化學與生命科學學院，廣東茂名 525000）

以香蕉（全果）為原料，采用液態(tài)表面發(fā)酵法研究香蕉醋的醋酸發(fā)酵工藝，并探討了不同澄清劑對香蕉醋澄清效果。通過單因素實驗和正交實驗確定了香蕉果醋醋酸發(fā)酵工藝的最佳工藝條件為發(fā)酵溫度28℃，醋酸菌接種量10%，初始酒精度8%vol，發(fā)酵時間6d，此時酸度為6.72g/100mL；殼聚糖澄清效果明顯，透光率最大值為92.6%；釀制出的香蕉醋色澤淺黃色，具有香蕉固有的濃郁香味，醋香純正、酸味柔和，無異味、澄清。

香蕉醋，醋酸發(fā)酵，澄清效果

果醋是近些年來所開發(fā)的新型食醋，與采用糧食釀造的傳統(tǒng)食醋相比，果醋種類豐富、營養(yǎng)齊全、風味獨特，是未來醋類制品的一大發(fā)展趨勢。果醋具有多種營養(yǎng)保健功能，能促進新陳代謝、調(diào)節(jié)酸堿平衡、消除疲勞、提高機體免疫力、促進血液循環(huán)、降壓和美容護膚、延緩衰老[1-3]。被譽為是繼碳酸飲料、飲用水、果汁和茶飲料之后的“第四代”飲料，發(fā)展空間和市場潛力巨大[4-6]。目前，國內(nèi)已有蘋果醋、柑橘醋等果醋產(chǎn)品實現(xiàn)了批量生產(chǎn)，而生產(chǎn)香蕉果醋的企業(yè)則很少，且對其生產(chǎn)工藝的探討大多集中于實驗室研究階段[7-8]。本實驗以香蕉（全果）為原料，探討香蕉（全果）醋的液態(tài)法發(fā)酵工藝和香蕉醋澄清效果。有利于加速香蕉資源的開發(fā)利用，為茂名地區(qū)香蕉產(chǎn)業(yè)可持繼發(fā)展奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

香蕉 購于茂名市水果市場，八九成熟，無霉變腐爛、無病蟲害；釀酒酵母、醋酸菌（滬釀101） 購于廣東省微生物研究所；殼聚糖脫乙酰度≥90% 購于國藥集團化學試劑有限公司；蔗糖、聚乙烯吡咯烷酮（PVPP）、明膠為分析純 購于天津市福晨化學試劑廠。

WYT-4手持糖度計 上海世諾物理光學儀器有限公司；SG-200G1打漿機 浙江蘇泊爾炊具股份有限公司；紫外-可見光分光光度計UV-2550日本島津公司；HH-S24數(shù)顯恒溫水浴鍋 上海精宏實驗設備有限公司；立式自動電熱壓力蒸汽滅菌器、THZ-92B氣浴恒溫振蕩培養(yǎng)箱、超凈工作臺（100級）

上海博迅實業(yè)有限公司醫(yī)療設備廠。

1.2 實驗方法

1.2.1 工藝流程

1.2.2 香蕉全果酒液的制備 香蕉全果酒的制備已另文發(fā)表[9]。取適量經(jīng)酒精發(fā)酵后的香蕉全果酒液，根據(jù)測得的酒精度，用無菌水將其稀釋精確調(diào)整至后面各個發(fā)酵實驗所需要的酒精度。

1.2.3 香蕉全果醋醋酸發(fā)酵工藝研究

1.2.3.1 酒精度對醋酸發(fā)酵的影響 實驗設計5個酒精度水平為 5%、6%、7%、8%、9%vol，在28℃、醋酸菌接種量10%條件下，發(fā)酵5d，確定酒精度對醋酸發(fā)酵的影響。

1.2.3.2 溫度對醋酸發(fā)酵的影響 實驗設計5個溫度為20、23、26、30、35℃，在酒精度8%vol、醋酸菌接種量10%條件下，發(fā)酵5d，確定溫度對醋酸發(fā)酵的影響。

1.2.3.3 醋酸菌接種量對醋酸發(fā)酵的影響 接種量設定為5%、7%、10%、13%、15%，選擇28℃作為香蕉醋酸發(fā)酵溫度，酒精度8%vol，發(fā)酵5d，確定醋酸菌接種量對醋酸發(fā)酵的影響。

1.2.3.4 發(fā)酵時間對醋酸發(fā)酵的影響 發(fā)酵時間設定為4、5、6、7、8d，在28℃、酒精度8%vol、醋酸菌接種量10%條件下進行發(fā)酵，確定發(fā)酵時間對醋酸發(fā)酵的影響。

1.2.3.5 正交實驗研究醋酸發(fā)酵最優(yōu)工藝條件 為了確定醋酸發(fā)酵最佳發(fā)酵條件，以醋酸濃度（以醋酸計）/（g/100mL）為考察指標，以醋酸菌接種量（%）、發(fā)酵時間（d）、發(fā)酵溫度（℃）、酒精度（%vol）為影響因子進行4因素3水平L9（34）的正交實驗，如表1所示。

表1 醋酸發(fā)酵正交實驗因素和水平Table 1 Factors and levels of orthogonal experiment for optimizing the acetic acid fermentation

1.2.4 香蕉醋澄清效果的研究

1.2.4.1 聚乙烯吡咯烷酮（PVPP）對果醋澄清效果的研究 取6支比色管，分別加入30mL發(fā)酵而得香蕉醋，然后按0.1、0.2、0.3、0.4、0.5g/L加入不同濃度的PVPP，對照不加PVPP，三組重復。搖勻，靜置24h，測其透光率、酸度。

1.2.4.2 明膠對果醋澄清效果的研究 取6支比色管，分別加入30mL發(fā)酵而得的香蕉醋，然后按0.1、0.2、0.3、0.4、0.5g/L加入不同濃度的明膠，對照不加明膠，三組重復。搖勻，靜置24h，測其透光率、酸度。

1.2.4.3 殼聚糖對果醋澄清效果的研究 取6支比色管，分別加入30mL發(fā)酵而得的香蕉醋，然后按0.1、0.2、0.3、0.4、0.5g/L加入不同濃度的殼聚糖，對照不加殼聚糖，三組重復。搖勻，靜置24h，測其透光率、酸度。

澄清度測定：用紫外可見分光光度計在波長620nm處測定透光率計算可得。

1.2.5 香蕉醋各項指標的測定方法 糖度測定：手持糖度計法；還原糖測定：斐林試劑法；酒精度測定：蒸餾法；總酸度測定：酸堿中和滴定法；pH：酸度計測定法。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實驗結(jié)果

2.1.1 酒精度對醋酸發(fā)酵產(chǎn)酸的影響 在實際生產(chǎn)中，一般情況下1g酒精產(chǎn)生1g醋酸，如發(fā)酵液有100mL，將酒精的質(zhì)量分數(shù)換算成體積分數(shù)，則約有1.3%vol的酒精可產(chǎn)生1g/100mL醋酸，發(fā)酵液根據(jù)國家衛(wèi)生標準，食醋醋酸含量不低于3.4g/100mL[10]。因此醋酸發(fā)酵前酒精度至少應4.3%vol，本實驗選用的醋酸菌滬釀1.01耐受酒精度8%vol。結(jié)果見圖1。隨著酒精度的提高，醋酸發(fā)酵過程的產(chǎn)酸量提高，酒精度8%vol時，酸度達5.8g/100mL。當酒精度超過8%vol，產(chǎn)酸量下降。因為酒精濃度過高時不利于醋酸菌的生長和代謝。

圖1 酒精度對香蕉果醋醋酸發(fā)酵的影響Fig.1 Effect of initial alcohol content on acetic fermentation of banana vinegar

2.1.2 溫度對醋酸發(fā)酵產(chǎn)酸的影響 結(jié)果見圖2。在5個發(fā)酵溫度范圍內(nèi)，酸度有一個由小變大，然后又由大變小的趨勢，發(fā)酵溫度為26～30℃時，酸度最高，隨后酸度下降。原因是溫度過低或過高，均不利于醋酸菌的生長代謝，產(chǎn)酸量較低。也有資料顯示[11]，溫度過高可能會導致菌體細胞內(nèi)酶蛋白和核酸等發(fā)生不可逆變性或細胞受損而死亡。所以，選擇26～30℃作為香蕉醋酸發(fā)酵溫度。同時，為了避免總酸度降低，在發(fā)酵過程中當總酸度達到最大值時，應及時結(jié)束發(fā)酵。

圖2 發(fā)酵溫度對香蕉果醋醋酸發(fā)酵的影響Fig.2 Effect of fermentation temperature on acetic fermentation of banana vinegar

2.1.3 醋酸菌接種量對醋酸發(fā)酵產(chǎn)酸的影響 結(jié)果見圖3。由圖3可以得出，接種量在5%～10%范圍內(nèi)，酸度隨接種量的增大而增加，接種量為10%時，酸度最高，達6.2g/100mL。在10%～15%的接種量范圍內(nèi)，隨接種量的增大，產(chǎn)酸量反而有降低的趨勢?？赡苁怯捎诎l(fā)酵液中營養(yǎng)物質(zhì)的量是一定的，接種量過大時，發(fā)酵液中的營養(yǎng)物質(zhì)主要用于醋酸菌菌體增殖上，其消耗的營養(yǎng)越多，用于產(chǎn)物轉(zhuǎn)化的營養(yǎng)就越少，因此醋酸產(chǎn)生量也少。并且有大量的代謝廢物生成，將會導致醋酸菌過早發(fā)生老化、自溶等現(xiàn)象[4]。所以確定10%為香蕉醋酸發(fā)酵接種量。

圖3 醋酸菌接種量對香蕉果醋醋酸發(fā)酵的影響Fig.3 Effect of acetic acid bacteria inoculum on acetic fermentation of banana vinegar

2.1.4 發(fā)酵時間對醋酸發(fā)酵產(chǎn)酸的影響 結(jié)果見圖4，醋酸發(fā)酵到第6d酸度達6.5g/100mL，隨后有降低的趨勢?？赡苁怯捎陔S著發(fā)酵時間的延長，基質(zhì)中的酒精逐漸被氧化為醋酸，當醋酸發(fā)酵到第6d，基質(zhì)中的酒精已基本被氧化為醋酸，酸度達到高峰。如果繼續(xù)發(fā)酵，在缺少酒精的基質(zhì)中，醋酸菌會繼續(xù)把醋酸氧化成二氧化碳和水，使酸度降低。所以發(fā)酵時間6d為最佳。

圖4 發(fā)酵時間對香蕉果醋醋酸發(fā)酵的影響Fig.4 Effect of fermentation time on acetic fermentation of banana vinegar

2.2 醋酸發(fā)酵的正交實驗結(jié)果

以醋酸濃度（以醋酸計）（g/100mL）為考察指標，以醋酸菌接種量（%）、發(fā)酵時間（d）、發(fā)酵溫度（℃）、酒精度（%vol）為影響因子進行了4因素3水平L9（34）的正交實驗。結(jié)果見表2。

由表2分析可知，正交實驗中A2B3C2D2為最優(yōu)條件組合，即接種量為10%，發(fā)酵時間6d，發(fā)酵溫度為28℃，酒度為8%vol。4個因素對醋酸發(fā)酵的影響大小順序依次為：接種量A＞發(fā)酵溫度C＞酒精度D＞發(fā)酵時間B。

驗證實驗：按正交實驗確定的最佳工藝條件，進行了醋酸發(fā)酵驗證重復實驗，得酸度為6.72g/100mL的香蕉醋。表明正交實驗結(jié)果可靠。

2.3 香蕉醋澄清實驗結(jié)果

從圖5中可以看出，聚乙烯吡咯烷酮（PVPP）、明膠、殼聚糖3種澄清劑對果醋酸度影響較小，對透光率有較大影響。三者都是在濃度0.3g/L時透光率達到高峰，其中殼聚糖是三者最高，達92.6%。在實驗過程中還可看到，殼聚糖沉降速度快，醋體色澤變得澄清透亮，顏色誘人，存放數(shù)天后色澤不再加深，也無返渾現(xiàn)象發(fā)生，效果較理想。此結(jié)果與許多研究相似[12-13]。

表2 正交實驗結(jié)果與分析Table 2 Results of orthogonal experiment and analysis

圖5 不同澄清劑對香蕉醋澄清效果與醋度的影響Fig.5 Effect of different clarifiers on clarification effect and vinegar of banana vinegar

3 結(jié)論

3.1 香蕉醋醋酸發(fā)酵最優(yōu)條件是接種量為10%，發(fā)酵時間6d，發(fā)酵溫度為28℃，酒度為8%vol。4個因素對醋酸發(fā)酵的影響大小順序依次為：醋酸菌接種量＞發(fā)酵溫度＞酒精度＞發(fā)酵時間。

3.2 殼聚糖沉降速度快，澄清效果明顯，透光率最大值為92.6%，并且酸度幾乎沒有變化。澄清效果優(yōu)于明膠和PVPP。

3.3 香蕉醋感觀特性色澤淺黃色、具有香蕉固有的濃郁香味，醋香純正、酸味柔和，無異味，澄清。

[1]劉鳳珠，牛小明.水果醋的營養(yǎng)研究分析[J].中國調(diào)味品，2011，36（6）：93-96.

[2]王春霞，王敏，魯梅芳，等.新一代健康飲品：果醋[J].食品工業(yè)科技，2002，23（4）：78-79.

[3]姚玉靜，黃國平，龔慧雯，等.果醋發(fā)酵工藝研究進展[J].糧食與食品工業(yè)，2010，17（6）：28-30.

[4]唐卿雁，林奇，李永平.野生番石榴果醋加工工藝條件的優(yōu)化[J].食品工業(yè)科技，2012，33（7）：211-215.

[5]羅威，羅立新.荔枝保健果醋釀造工藝研究[J].食品工業(yè)科技，2012，31（4）：176-177，388.

[6]Kocher GS，Singh RM，Kalra KL．Preparation of value added vinegar using apple juice[J]．Food Sci Technol，2007，44：226-227．

[7]麥德峰，朱新貴.香蕉果醋發(fā)酵工藝的研究與優(yōu)化[J].中國釀造，2009（10）：102-104.

[8]黃春秋，農(nóng)少林，林君，等.利用香蕉酒渣生產(chǎn)香蕉醋的工藝研究[J].廣西農(nóng)學報，2011，26（4）64-66.

[9]鄧紅梅，王春，勞秋梅.香蕉酒釀造工藝研究[J].釀酒科技，2011（2）：84-88.

[10]李艷.發(fā)酵工業(yè)概論[M].中國輕工業(yè)出版社，1999：292-293.

[11]陳麗.李子保健果醋飲料的工藝研究[J].中國釀造，2009，（4）：164-166.

[12]楊福臣.殼聚糖對梨醋澄清效果的影響研究[J].中國調(diào)味品，2010，35（8）：37-40.

[13]原德樹.液態(tài)深層發(fā)酵柿子醋及其澄清工藝研究[J].中國釀造，2010（7）：99-102.

Study on fermentation process of acetic acid from banana and its clarification effect

DENG Hong-mei，ZHOU Tian，MA Chao，WANG Ying
（College of Chemistry and Life Sciences，Guangdong University of Petrochemical Industry，MaoMing 525000，China）

Illustrated the banana（whole fruit） as raw materials to study the banana vinegar acetic fermentation process by adopting the liquid surface fermentation method and explore the effect of different clarifiers on the clarification of banana vinegar.Through single factor experiments and orthogonal tests，optimum technological conditions of banana vinegar acetic fermentation were determined as follows：the fermentation temperature 28℃，inoculation amount of acetic acid bacteria 10%，initial alcohol degree 8%vol，fermentation time 6d and the acidity was 6.72g/100mL.Under the above conditions，clarification effect of chitosan was significantly obvious，the maximum transmittance could reach 92.6%.The color of the produced banana vinegar was pale yellow，and it posesses the characteristics of the inherent rich and pure flavor with banana，sour soft vinegar，and the great clarify with no peculiar smell.

banana vinegar；acetic fermentation；clarification effect

TS255.47

B

1002-0306（2012）22-0316-04

2012－05－23

鄧紅梅（1965-），女，副教授，主要從事食品生物技術方面的研究。

廣東省茂名市重點科學計劃項目（201173）。