正交試驗優(yōu)化油桃果醋飲料加工工藝

何翠嬋，周家華，熊 犍,*

(1.華南理工大學(xué)輕工與食品學(xué)院，廣東 廣州 510640；2.北京市農(nóng)林科學(xué)院農(nóng)業(yè)綜合發(fā)展研究所，北京 100097)

油桃是普通桃的單基因隱性突變體，其果實光滑無毛、色澤誘人、汁多味美、肉質(zhì)細膩，風(fēng)味芳香[1-2]。成熟的油桃中糖含量較高，還含有多種氨基酸、維生素、蛋白質(zhì)以及超氧化歧化酶等，具有較高的營養(yǎng)價值。此外，桃果味甘酸、微溫，性甘熱，具有生津潤腸、活血消積、解勞熱、豐肌美膚、祛痰利尿之功效，具有很高的醫(yī)療保健作用[3]。果醋中含有豐富的有機酸、尼克酸等維生素、多種人體所需的氨基酸以及鉀、鋅等多種礦物元素，能有效促進膽固醇經(jīng)腸道隨糞便排出，使血漿和組織中膽固醇含量減少，也能促進新陳代謝，調(diào)節(jié)酸堿平衡，消除疲勞，提高肝臟的解毒機能，清除體內(nèi)垃圾，調(diào)節(jié)血液循環(huán)系統(tǒng)及體內(nèi)代謝，具有明顯降低血脂和排毒等保健功能[4-7]。

本實驗以新鮮油桃制成的果酒為原料，通過液態(tài)發(fā)酵法釀制出了一種集營養(yǎng)、保健、食療等功能為一體的新型油桃果醋，可以更好的開發(fā)利用水果資源、節(jié)約大量糧食，開辟以果代糧生產(chǎn)液體果醋的新途徑。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮油桃(金美夏) 北京農(nóng)林科學(xué)院農(nóng)業(yè)綜合發(fā)展研究所順義基地；油桃果汁，糖含量5.85%，實驗室由新鮮油桃按參考文獻[8]經(jīng)過打漿、酶解、過濾自制而成，備用；油桃果酒，酒度7.0%，實驗室由果汁按參考文獻[9]經(jīng)過酒精發(fā)酵自制而成，備用；醋酸菌，巴氏醋桿菌巴氏亞種(Acetobacter pasteurianus subsp. Pasteurianus) 中國工業(yè)微生物菌種保藏中心。

活化培養(yǎng)基：豆芽汁100.0mL，硫酸鎂0.2g，酵母膏0.5g，磷酸二氫鉀0.3g，葡萄糖2.0g，121℃、0.1MPa條件下滅菌40min，冷卻至60℃左右，加入95%乙醇溶液2.0～3.0mL。

保藏培養(yǎng)基：豆芽汁100.0mL，硫酸鎂0.2g，酵母膏0.5g，磷酸二氫鉀0.3g，葡萄糖2.0g，瓊脂2.0g，121℃、0.1MPa條件下滅菌40min，冷卻至60℃左右，加入95%乙醇溶液2.0～3.0mL。

1.2 儀器與設(shè)備

2DJ-400DS全自動多功能滴定儀 北京先驅(qū)威峰技術(shù)開發(fā)公司；HIC-250振蕩培養(yǎng)箱 太倉市實驗設(shè)備廠；SJ-CJ-IFD潔凈工作臺 蘇州蘇潔凈化設(shè)備有限公司；D-1自動蒸汽滅菌鍋 北京發(fā)恩科貿(mào)有限公司。

1.3 方法

1.3.1 菌種的活化

醋酸菌活化：將醋酸菌活化培養(yǎng)基制成斜面，接入質(zhì)量分數(shù)為1.0%的醋酸菌后，在30℃培養(yǎng)48.0h，醋酸菌的擴大培養(yǎng)按參考文獻[10]進行。

一級擴大培養(yǎng)：取液體培養(yǎng)基10.0mL，接入已活化好的醋酸菌2～3環(huán)，在30℃培養(yǎng)24.0～48.0h，即可轉(zhuǎn)入下一步培養(yǎng)；二級擴大培養(yǎng)：將一級擴大培養(yǎng)的醋酸菌接入100.0mL液體培養(yǎng)基中，搖勻后，在30℃條件下培養(yǎng)24.0～48.0h，作為實驗用醋酸發(fā)酵種子液，備用。

酸度測定按參考文獻[11]，以最大醋酸量為發(fā)酵終點。

1.3.2 油桃果醋的生產(chǎn)工藝流程

油桃→清洗→破碎→打漿→酶解→過濾→滅酶→冷卻→酒精發(fā)酵→醋酸發(fā)酵→調(diào)配→殺菌→檢驗→果醋飲料

1.3.3 醋酸發(fā)酵的單因素及正交試驗

單因素試驗：在100.0g果酒中，糖用量、pH值、醋酸菌接種量分別對醋酸發(fā)酵的影響；在此基礎(chǔ)上，以糖用量、接種量和pH值為因素，進行三因素三水平的正交試驗；試驗條件為：恒溫振蕩搖床，溫度為30℃，轉(zhuǎn)速為150r/min，每24.0h測一次酸度，酸度不再上升時發(fā)酵結(jié)束。

1.3.4 果醋飲料調(diào)配正交試驗

將一定質(zhì)量分數(shù)的油桃果醋、油桃果汁、蔗糖、檸檬酸混合均勻，進行四因素三水平的正交試驗；隨機抽取20人對果醋飲料進行感官評分，口感80分，色澤、香味各10分，總分100分。

1.3.5 油桃果醋飲料的感官評定

表1 果醋飲料感官質(zhì)量評分標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Scoring standard for sensory quality of fruit vinegar beverage

2 結(jié)果與分析

2.1 醋酸發(fā)酵

2.1.1 初始糖度對醋酸發(fā)酵的影響

在油桃果酒中(pH4.0，醋酸菌種子液15.0mL/100g)分別加入質(zhì)量分數(shù)為2.0%、4.0%、6.0%、8.0%、10.0%的葡萄糖，初始糖度對醋酸發(fā)酵的影響隨時間的變化如圖1所示。

圖 1 糖度對醋酸發(fā)酵的影響Fig.1 Effect of initial sugar degree on acetic acid fermentation

由圖1可得：隨著糖度的增大，醋酸生成量逐漸降低；糖度小于4.0%時，糖度對發(fā)酵速率的影響不大，醋酸含量達到最高。這是由于糖度過高，導(dǎo)致油桃發(fā)酵液中的滲透壓增大，使醋酸菌脫水，抑制醋酸菌的生長繁殖。

2.1.2 醋酸菌量對醋酸發(fā)酵的影響

在油桃果酒中(pH4.0，糖度4.0%)分別添加5.0、10.0、15.0、20.0、25.0mL/100g己經(jīng)活化好的醋酸菌種子液，接種量對醋酸發(fā)酵的影響隨時間的變化如圖2所示。

圖 2 醋酸菌量對醋酸發(fā)酵的影響Fig.2 Effect of inoculation volume on acetic acid fermentation

由圖2可得：發(fā)酵周期的前48.0h，醋酸菌量對酸度影響不大；在48.0～96.0h里，添加量為25.0mL/100g時，酸度增加的快；到了96.0h以后，添加10.0mL/100g和15.0mL/100g時，醋酸產(chǎn)量較高。這是因為醋酸菌添加量越多，單位體積內(nèi)的醋酸菌數(shù)量越多，產(chǎn)物生成的速度越快，發(fā)酵周期較短；隨添加量增加，發(fā)酵液中的營養(yǎng)物質(zhì)過多過快的消耗在醋酸菌菌體細胞的生長繁殖上導(dǎo)致最終醋酸含量偏低。

2.1.3 初始pH值對醋酸發(fā)酵的影響

用檸檬酸調(diào)整油桃果酒(糖度4.0%，醋酸菌種子液15.0mL/100g)的初始pH值為3.5、4.0、4.5、5.0、5.5，初始pH值對醋酸發(fā)酵的影響隨時間的變化如圖3所示。

由圖3可得：隨著時間的延長，產(chǎn)酸量在逐漸增大；pH4.0時，最終產(chǎn)酸量最大，為3.98g/100mL。初始pH值過高或過低時，都會抑制菌體某些酶的活性以及改變細胞膜的透性，從而使醋酸菌的新陳代謝受阻，影響其發(fā)酵速率和醋酸產(chǎn)量[12]。

圖 3 初始pH值對醋酸發(fā)酵的影響Fig.3 Effect of initial pH on acetic acid fermentation

2.1.4 醋酸發(fā)酵的正交試驗

在單因素試驗的基礎(chǔ)上，以初始pH值(A)、初始糖度(B)、醋酸菌添加量(C)為因素，每個因素選取三個水平，進行L9(34)正交試驗，正交試驗因素水平及試驗結(jié)果如表2所示。

表2 醋酸發(fā)酵工藝條件正交試驗設(shè)計及結(jié)果Table 2 Data analysis of acetic acid fermentation

由表2可知：通過比較各指標(biāo)的極差R值，可得各因素的主次關(guān)系：A＞C＞B，即初始pH值＞醋酸菌添加量＞初始糖度；最佳因素水平組合為A2B3C3。即本實驗最佳條件為：果酒(7.0%)100g、醋酸菌種子液13.0mL/100g、初始pH4.0、初始糖度4.0%。在此條件下，進行2次驗證實驗，醋酸含量平均值4.87g/100mL。

2.2 油桃果醋飲料配制研究

表3 果醋飲料配方正交試驗設(shè)計及結(jié)果Table 3 Orthogonal test for the formula of fruit vinegar beverage

以酸度為4.87g/100mL的油桃果醋(A)、蔗糖(B)、油桃果汁(C)、檸檬酸(D)這4種用量(均為質(zhì)量分數(shù))為試驗因素，采用四因素三水平正交試驗進行試驗[9,13-15]。正交試驗因素水平及試驗結(jié)果如表3所示。

由表3可知，影響油桃果醋飲料感官評分的主次因素排序為A＞C＞B＞D，即果醋用量＞果汁用量＞蔗糖用量＞檸檬酸用量；最優(yōu)工藝參數(shù)為A2B2C2D1，即本實驗最佳條件為：果醋30.0%、果汁15.0%、蔗糖6.0%、檸檬酸0.1%。

在此條件下，驗證實驗得到：油桃果醋飲料呈橙黃色，酸甜可口，濃郁醇厚，風(fēng)味獨特，具有油桃特有的芳香，感官評分為96.0分。

3 結(jié) 論

本實驗以新鮮油桃制成的果酒(7.0%)為原料，通過單因素試驗和正交試驗對醋酸發(fā)酵工藝及正交試驗對果醋飲料調(diào)配工藝進行研究，得到了橙黃色，酸甜可口，濃郁醇厚，風(fēng)味獨特，具有油桃特有的芳香，感官評分為96.0分的油桃果醋飲料。本實驗條件下的最佳條件如下：

1)醋酸發(fā)酵的最佳條件為：每100g果酒(7.0%)中，醋酸菌添加量13.0mL/100g、初始pH4.0、初始糖度4.0%，醋酸產(chǎn)量為4.87g/100mL。

2)果醋飲料的最佳配方為：果醋(4.87g/100mL) 30.0%、油桃果汁15.0%、蔗糖用量6.0%、檸檬酸用量0.1%。

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