葡萄高粱混合發(fā)酵生產(chǎn)食醋的研究

何于飛

（山西省食品工業(yè)研究所，山西 太原 030024）

食醋是一種世界性的調(diào)味品，味酸而醇厚，液香而柔和，是一種必不可少的調(diào)味品。目前世界食醋年產(chǎn)量約700萬(wàn)t，我國(guó)食醋年產(chǎn)量約370萬(wàn)t。從消費(fèi)角度看，目前我國(guó)人均年消費(fèi)食醋約2.7 kg，日本人均消費(fèi)約7.9 kg，我國(guó)食醋消費(fèi)處于相對(duì)較低水平，發(fā)展?jié)摿薮?。從需求趨?shì)看，人們對(duì)食醋的需求越來(lái)越大，且不再局限于傳統(tǒng)的烹調(diào)，營(yíng)養(yǎng)、保健等概念的食醋產(chǎn)品正日益受到人們的青睞。

食醋按生產(chǎn)工藝可分為釀造食醋和配制食醋。釀造食醋按原料又可分為糧食醋和果醋，其中糧食醋在我國(guó)有著悠久的歷史，在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占主導(dǎo)地位。釀造食醋的生產(chǎn)工藝有固態(tài)法、前液后固法、液態(tài)法等。本研究以葡萄、高粱為原料，麩皮、谷糠等為輔料，發(fā)酵過(guò)程中不外加水，采用前液后固的山西老陳醋傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)含有白藜蘆醇等功能成分的新型食醋，對(duì)果糧混合發(fā)酵及利用含功能性成分的植物資源生產(chǎn)具有保健功能的發(fā)酵制品進(jìn)行了有益的探索。產(chǎn)品風(fēng)味、體態(tài)與果醋或液態(tài)法生產(chǎn)的食醋相比，更能體現(xiàn)中國(guó)食醋的特點(diǎn)，更適合中國(guó)人的口味。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

葡萄：山西太谷；高粱、麩皮、谷糠、大曲、醋酸菌：山西老陳醋集團(tuán)有限公司；葡萄酒酵母：山西怡園酒莊有限公司；果膠酶：蘇柯漢（濰坊）生物工程有限公司；食鹽：市售。

超純水：自制；乙腈（色譜純）、甲醇（色譜純）：太原市瑞佳科技器材有限公司；反式白藜蘆醇標(biāo)準(zhǔn)品：美國(guó)Sigma公司；反式白藜蘆醇苷標(biāo)準(zhǔn)品：上海復(fù)旦大學(xué)藥學(xué)院天然藥物研究室。

1.2 儀器與設(shè)備

ZF-1型三用紫外分析儀：上海寶山顧村電光儀器廠；LC-3A型高效液相色譜儀：日本島津公司，配備SPD-1紫外分光光度檢測(cè)器，色譜柱為SCR-101H（300 mm×7.9 mm）；JJ-2組織搗碎機(jī)：常州國(guó)華電器有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 工藝流程

葡萄→清洗、去梗→破碎→滅酶→酶解、冷卻→加酵母發(fā)酵→加入高粱、大曲→酒精發(fā)酵（液態(tài)）→加入麩皮谷糠→接入醋酸菌醋酸發(fā)酵→成熟加鹽→熏醅（50%）→淋醋（熏醅、白醅各50%）→陳釀→成品。

葡萄及處理：為提高產(chǎn)品中功能成分白藜蘆醇的含量，應(yīng)選用白藜蘆醇含量高的葡萄品種。白藜蘆醇含量高的葡萄品種主要有赤霞珠、梅鹿輒、蛇龍珠等。白藜蘆醇在葡萄果實(shí)中的分布以果皮中含量最高，種子次之，果肉最低。試驗(yàn)選用產(chǎn)自山西太谷的赤霞珠葡萄，其白藜蘆醇含量見(jiàn)表1。

表1 葡萄果實(shí)中白藜蘆醇分布Table 1 Distribution of resveratrol in grapes

葡萄經(jīng)清洗、去梗，用組織搗碎機(jī)破碎，95℃、3 min滅酶，降溫至42℃加入葡萄果漿質(zhì)量0.015%的果膠酶酶解3 h，目的是使果汁等營(yíng)養(yǎng)成分流出，降低果漿黏度，并使果皮中的色素充分溶于果汁中。然后冷卻至28℃加入葡萄酒酵母，預(yù)發(fā)酵72 h。

高粱處理：選用適合釀造山西食醋的大狼尾高粱。傳統(tǒng)的山西老陳醋生產(chǎn)是將高粱粉碎成四至六瓣糝面，缺點(diǎn)是有面粉產(chǎn)生，會(huì)增加醪液的黏度，不利于酒精發(fā)酵。試驗(yàn)將高粱經(jīng)清洗，軋成1～2 mm厚的片狀，大大降低了面粉的產(chǎn)生。

酒精發(fā)酵：將軋成片的高粱、粉碎好的大曲與預(yù)發(fā)酵的葡萄果漿混合均勻，大曲用量為高粱質(zhì)量的62.5%，按山西老陳醋工藝進(jìn)行濃醪酒精發(fā)酵，發(fā)酵溫度20～30℃、時(shí)間12～18 d。

醋酸發(fā)酵：在完成酒精發(fā)酵的酒醪中按其質(zhì)量加入一定量的麩皮谷糠，拌勻入缸，再按醅料體積的一定比例接入火醅（醋酸菌種子），置于中心，蓋上缸蓋。發(fā)酵24 h后品溫開(kāi)始上升，其深度達(dá)到1/2，發(fā)酵72 h品溫達(dá)到42℃，每天早晚各用手翻醅一次，5 d開(kāi)始退溫，8～10 d品溫降至25～26℃，醋醅已成熟。

成熟加鹽：醋醅成熟后，加入細(xì)面食鹽，用手拌均，加鹽后放置2 d。加入食鹽的作用主要是抑制細(xì)菌生長(zhǎng)，增加食醋風(fēng)味。

熏醅：取一半醋醅放入熏醅缸內(nèi)，文火加熱，缸內(nèi)溫度控制在80～90℃，每天翻拌1次，5 d出醅。熏好的醋醅色澤又黑又亮，聞不到焦糊味。

淋醋：把白醋醅和熏醋醅分別放入白淋槽和熏淋槽中，先在白淋槽中加入65℃熱水浸泡12 h，然后將淋出的醋液流入熏淋槽中浸泡8 h，淋出即為新醋。試驗(yàn)中受條件限制，采用了一次浸泡壓濾的方法。

陳釀：淋出的醋液放入缸中，常溫放置，陳釀3個(gè)月以上即為成品醋。

1.3.2 酒精發(fā)酵單因素試驗(yàn)

按發(fā)酵溫度26℃、時(shí)間15 d，以發(fā)酵終點(diǎn)酒精度為評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)葡萄果漿與高梁的質(zhì)量比（果糧比）進(jìn)行單因素試驗(yàn)；同樣方法，果糧比10∶1.5，時(shí)間15 d，對(duì)發(fā)酵溫度進(jìn)行單因素試驗(yàn)；按果糧比10∶1.5，發(fā)酵溫度26℃，對(duì)發(fā)酵時(shí)間進(jìn)行單因素試驗(yàn)。

1.3.3 酒精發(fā)酵條件優(yōu)化正交試驗(yàn)

在酒精發(fā)酵單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選取果糧比、發(fā)酵溫度、發(fā)酵時(shí)間3個(gè)因素，設(shè)計(jì)3因素3水平正交試驗(yàn)L9（33），以酒精度為評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)酒精發(fā)酵工藝條件進(jìn)行優(yōu)化，各因素水平見(jiàn)表2。

表2 酒精發(fā)酵條件優(yōu)化正交試驗(yàn)因素水平Table 2 Factors and levels of orthogonal test for alcohol fermentation conditions optimization

1.3.4 醋酸發(fā)酵單因素試驗(yàn)

按照發(fā)酵溫度28℃，火醅接種量10%，以發(fā)酵終點(diǎn)總酸含量和感官評(píng)價(jià)為指標(biāo)，對(duì)麩皮谷糠添加量進(jìn)行單因素試驗(yàn)；同樣方法，按照麩皮谷糠添加量18%，火醅接種量10%，對(duì)發(fā)酵溫度進(jìn)行單因素試驗(yàn)；按照麩皮谷糠添加量18%，發(fā)酵溫度28℃，對(duì)火醅接種量進(jìn)行單因素試驗(yàn)。

1.3.5 醋酸發(fā)酵條件優(yōu)化正交試驗(yàn)

在醋酸發(fā)酵單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選取麩皮谷糠添加量、發(fā)酵溫度、火醅接種量3個(gè)因素，設(shè)計(jì)3因素3水平正交試驗(yàn)L9（33），以總酸含量和感官評(píng)分為評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)醋酸發(fā)酵工藝條件進(jìn)行優(yōu)化，各因素水平見(jiàn)表3。

表3 醋酸發(fā)酵條件優(yōu)化正交試驗(yàn)因素水平Table 3 Factors and levels of orthogonal test for acetic acid fermentation conditions optimization

2 結(jié)果與分析

2.1 酒精發(fā)酵單因素試驗(yàn)

2.1.1 果糧比對(duì)酒精發(fā)酵的影響

在發(fā)酵溫度26℃、時(shí)間15 d條件下，以酒精度為評(píng)價(jià)指標(biāo)，分別選取10∶0.5、10∶1.0、10∶1.5、10∶2.0、10∶2.5的果糧比進(jìn)行單因素試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)圖1。

由圖1可知，在其他工藝條件一定時(shí)，酒精度先是隨著果糧比的升高而增加；當(dāng)果糧比超過(guò)10∶1.5后，酒精度有所下降。

2.1.2 發(fā)酵溫度對(duì)酒精發(fā)酵的影響

在果糧比10∶1.5、時(shí)間15 d條件下，以酒精度為評(píng)價(jià)指標(biāo)，分別選取22℃、24℃、26℃、28℃、30℃的發(fā)酵溫度進(jìn)行單因素試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖2 發(fā)酵溫度對(duì)酒精發(fā)酵的影響Fig.2 Effect of temperature on alcohol fermentation

由圖2可知，在其他工藝條件一定時(shí)，酒精度先是隨著發(fā)酵溫度的升高而增加；當(dāng)發(fā)酵溫度超過(guò)26℃后，受大曲活力下降的影響，酒精度開(kāi)始下降。

2.1.3 發(fā)酵時(shí)間對(duì)酒精發(fā)酵的影響

圖3 發(fā)酵時(shí)間對(duì)酒精發(fā)酵的影響Fig.3 Effect of fermentation time on alcohol fermentation

在果糧比10∶1.5、發(fā)酵溫度26℃條件下，以酒精度為評(píng)價(jià)指標(biāo)，分別選取9 d、12 d、15 d、18 d、21 d的酒精發(fā)酵時(shí)間進(jìn)行單因素試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)圖3。

由圖3可知，在其他工藝條件一定時(shí)，酒精度先是隨著酒精發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)而增加；當(dāng)酒精發(fā)酵時(shí)間超過(guò)15 d后，受菌種衰退的影響，酒精度開(kāi)始下降。

2.2 酒精發(fā)酵工藝優(yōu)化

酒精發(fā)酵工藝優(yōu)化正交試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4，方差分析結(jié)果見(jiàn)表5。

表4 酒精發(fā)酵條件優(yōu)化正交試驗(yàn)結(jié)果與分析Table 4 Results and analysis of orthogonal test for alcohol fermentation conditions optimization

由表4、表5可知，各因素對(duì)酒精發(fā)酵影響程度的順序?yàn)锳（果糧比）＞C（發(fā)酵時(shí)間）＞B（發(fā)酵溫度）。其中，果糧比對(duì)酒精發(fā)酵的影響極顯著，發(fā)酵時(shí)間的影響顯著，發(fā)酵溫度的影響不顯著。最終確定的酒精發(fā)酵工藝條件為A1B2C3，即果糧比為10∶1.0，發(fā)酵溫度為26℃，發(fā)酵時(shí)間為18d。按此條件進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，結(jié)果酒精發(fā)酵終了的酒精度為12.7%vol（n=3），表明優(yōu)化的工藝條件穩(wěn)定。

2.3 醋酸發(fā)酵單因素試驗(yàn)

2.3.1 麩皮谷糠添加量對(duì)醋酸發(fā)酵的影響

發(fā)酵溫度28℃，火醅接種量10%條件下，以總酸含量和感官評(píng)價(jià)為指標(biāo)，選取12%、15%、18%、21%、24%的麩皮谷糠添加量進(jìn)行單因素試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)圖4。

由圖4可知，在其他工藝條件一定時(shí)，總酸含量先是隨著麩皮谷糠添加量的增加而升高；當(dāng)麩皮谷糠添加量超過(guò)18%后，輔料占比偏大，影響總酸含量。對(duì)產(chǎn)品感官評(píng)分的影響趨勢(shì)一致。

2.3.2 發(fā)酵溫度對(duì)醋酸發(fā)酵的影響

在麩皮谷糠添加量18%，火醅接種量10%條件下，以總酸含量和感官評(píng)價(jià)為指標(biāo)，分別選取20℃、24℃、28℃、32℃、36℃的發(fā)酵溫度進(jìn)行單因素試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)圖5。

由圖5可知，在其他工藝條件一定時(shí)，總酸含量先是隨著發(fā)酵溫度的升高而增加；當(dāng)發(fā)酵溫度超過(guò)28℃后，受醋酸菌產(chǎn)酸能力下降的影響，總酸含量開(kāi)始下降。對(duì)產(chǎn)品感官評(píng)分的影響趨勢(shì)一致。

2.3.3 火醅接種量對(duì)醋酸發(fā)酵的影響

在麩皮谷糠加量15%，發(fā)酵溫度28℃條件下，以總酸含量和感官評(píng)價(jià)為指標(biāo)，分別選取6%、8%、10%、12%、14%的火醅接種量進(jìn)行單因素試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)圖6。

由圖6可知，在其他工藝條件一定時(shí)，總酸含量先是隨著火醅接種量的增加而升高；當(dāng)火醅接種量超過(guò)10%后，接種量增大使酒精消耗量變大，總酸含量開(kāi)始下降。對(duì)產(chǎn)品感官評(píng)分的影響趨勢(shì)一致。

2.4 醋酸發(fā)酵工藝優(yōu)化正交試驗(yàn)

醋酸發(fā)酵工藝優(yōu)化正交試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6，方差分析結(jié)果見(jiàn)表7、表8。

圖6 火醅接種量對(duì)醋酸發(fā)酵的影響Fig.6 Effect of vinegar fermented grains on acetic acid fermentation

表6 醋酸發(fā)酵條件優(yōu)化正交試驗(yàn)結(jié)果與分析Table 6 Results and analysis of orthogonal test for acetic acid fermentation condition optimization

表7 酸度優(yōu)化正交試驗(yàn)方差分析Table 7 Variance analysis of orthogonal test for acidity optimization

由表6、表7可知，以總酸為評(píng)價(jià)指標(biāo)，各因素對(duì)醋酸發(fā)酵影響程度的順序?yàn)镚（火醅接種量）＞F（發(fā)酵溫度）＞E（麩皮谷糠添加量）。其中，火醅接種量對(duì)醋酸發(fā)酵的影響顯著。以此確定的醋酸發(fā)酵工藝條件為E3F3G2，即麩皮谷糠添加量21%，發(fā)酵溫度32℃，火醅接種量10%。

表8 感官評(píng)分優(yōu)化正交試驗(yàn)方差分析Table 8 Variance analysis of orthogonal test for sensory score optimization

由表6、表8可知，以感官評(píng)分為評(píng)價(jià)指標(biāo)，各因素對(duì)醋酸發(fā)酵影響程度的順序?yàn)镚（火醅接種量）＞E（麩皮、谷糠添加量）＞F（發(fā)酵溫度）。其中，火醅接種量對(duì)醋酸發(fā)酵的影響極顯著，麩皮谷糠添加量的影響顯著。以此確定的醋酸發(fā)酵工藝條件為E3F2G2，即麩皮谷糠添加量21%，發(fā)酵溫度為28℃，火醅接種量為10%。

綜合兩種評(píng)價(jià)結(jié)果，麩皮谷糠添加量和火醅接種量的最優(yōu)條件相同，發(fā)酵溫度的影響程度雖不同，但均不顯著。因此最終確定的醋酸發(fā)酵工藝條件為E3F2G2，即麩皮谷糠加量21%，發(fā)酵溫度為28℃，火醅接種量為10%。按此條件進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，結(jié)果新醋的總酸為5.86 g/100mL，感官評(píng)分為87分，表明優(yōu)化的工藝條件穩(wěn)定。

2.5 產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)

2.5.1 感官指標(biāo)

對(duì)室溫條件下陳釀3個(gè)月的陳醋進(jìn)行感官指標(biāo)檢驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表9。

表9 陳醋感官指標(biāo)Table 9 Sensory index of aged vinegar

2.5.2 理化指標(biāo)

表10 新醋及陳醋理化成分對(duì)比Table 10 Comparison of physical and chemical composition of new vinegar and aged vinegar

對(duì)新淋出的醋液及陳釀3個(gè)月的陳醋進(jìn)行了相關(guān)理化成分檢測(cè)，結(jié)果見(jiàn)表10。

由表10可以看出，新醋的總酸較高，主要是試驗(yàn)時(shí)采用了一次浸泡、直接壓濾的淋醋方式；另一個(gè)原因是用葡萄漿代替水增加了總酸含量。與新醋相比，經(jīng)過(guò)3個(gè)月的陳釀，白藜蘆醇含量變化不大。

3 結(jié)論

以葡萄、高粱為主要原料，采用前液后固的山西老陳醋傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)含有白藜蘆醇等功能成分的新型食醋，酒精發(fā)酵條件：果糧比為10∶1.0，發(fā)酵溫度為26℃，發(fā)酵時(shí)間為18 d；醋酸發(fā)酵條件：麩皮谷糠添加量21%，發(fā)酵溫度為28℃，火醅接種量為10%。按此條件生產(chǎn)的新醋總酸為5.74 g/100mL，感官評(píng)分為87分，新醋白藜蘆醇含量為0.89mg/L，工藝條件穩(wěn)定。

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