液態(tài)苦蕎醋釀造過程中糖化及醋化工藝優(yōu)化

張素云，李 謙，秦禮康，*，黨 娟，韋柳燕，夏輔蔚

（1．貴州大學釀酒與食品工程學院，貴州貴陽550025；2.滿全農業(yè)開發(fā)有限公司，貴州六盤水553000）

液態(tài)苦蕎醋釀造過程中糖化及醋化工藝優(yōu)化

張素云1，李 謙1，秦禮康1，*，黨 娟1，韋柳燕1，夏輔蔚2

（1．貴州大學釀酒與食品工程學院，貴州貴陽550025；2.滿全農業(yè)開發(fā)有限公司，貴州六盤水553000）

在同一條件下采用麩皮和糖化酶分別對苦蕎碎米及皮粉進行糖化，以還原糖利用率、糖醇轉化率、總黃酮保留率為指標，篩選出較優(yōu)的糖化方法，再以總酸和總黃酮為指標，采用正交實驗優(yōu)化液態(tài)苦蕎醋醋酸釀造工藝條件。結果表明：麩皮糖化法比酶糖化法黃酮保留率高0.5%，還原糖利用率分別為76.8%和83.1%，糖醇轉化率分別為45.6%和33.8%，從經濟方便性考慮，選擇麩皮糖化進行實驗優(yōu)化。麩皮糖化釀造的液態(tài)苦蕎醋最佳醋化條件為：瓶裝量1/2，醋酸菌接種量0.6%，培養(yǎng)溫度31℃，在此條件下測得總酸值達3.65g/100mL，總黃酮為3.53mg/g。

糖化，液態(tài)苦蕎醋，優(yōu)化

蕎麥屬醪科（Polygonaceae）蕎麥屬雙子葉植物［1］。蕎麥屬有兩個栽培種：甜蕎和苦蕎。蕎麥性喜溫暖、濕潤，主要分布在北半球的溫暖地帶［2］。蕎麥在世界糧食作物中屬小宗作物，在歐洲和亞洲一些國家，特別在食物構成中蛋白質匱缺的發(fā)展中國家和以素食為主的國家是重要的作物［3］。

醋的生產在我國有兩千多年的悠久歷史，生產工藝也在世界上獨具一格。如山西老陳醋、鎮(zhèn)江香醋、四川保寧麩醋、福建紅曲醋、江浙玫瑰醋、上海米醋等［4］，依醋酸發(fā)酵分類，可分為固態(tài)發(fā)酵和液態(tài)發(fā)酵及液固結合發(fā)酵三大類［5-6］。固態(tài)醋發(fā)酵工藝是我國傳統(tǒng)的釀醋方法，生產周期長，勞動強度大，出品率低；液態(tài)發(fā)酵醋包括傳統(tǒng)老法液態(tài)醋、靜置液態(tài)發(fā)酵醋、速釀塔醋和深層液態(tài)發(fā)酵醋［7-8］；液固結合發(fā)酵法俗稱“二步法”，本法在一定程度上保持了傳統(tǒng)固態(tài)發(fā)酵醋的風味，提高了原料利用率。近年來，從節(jié)約糧食，降低成本出發(fā)，多選用液固結合法制醋［9-11］。

淀粉質原料釀制食醋必須經過糖化，把淀粉轉變成糖所用的催化劑為糖化劑［12］，食醋生產采用的糖化劑經歷幾千年的不斷發(fā)展與演變逐步形成了以下5個類型：大曲、小曲、麩曲、液體曲和酶制劑［13-17］。然而小麥麩皮本身含有一定的α-淀粉酶和β-淀粉酶，本文利用麩皮和酶制劑分別糖化，以還原糖利用率和糖醇轉化率為主要指標，綜合考慮優(yōu)選出較好的糖化劑；再以優(yōu)選出的糖化劑對苦蕎碎米及皮粉進行醋化工藝優(yōu)化，系統(tǒng)分析測定發(fā)酵過程中成分變化，從而獲得品質優(yōu)良的液態(tài)苦蕎醋，為后續(xù)優(yōu)質固稀混合發(fā)酵苦蕎醋釀造奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

麩皮、苦蕎碎米及皮粉 2012年6月21日由六盤水滿全食品有限公司提供；糖化酶（50000U/g） 山東隆大生物工程有限公司；耐高溫α-淀粉酶（40000U/g） 江蘇瑞陽生物科技有限公司；β-淀粉酶（100000U/g） 貴州賽蘭博科技有限公司；釀酒高活性干酵母（Saccharomyces cerevisiae） 安琪酵母股份有限公司；中科1.41滬釀1.01號醋酸菌 上海迪發(fā)釀造生物制品有限公司；其他試劑 分析純。

JSP-200型高速多功能粉碎機 浙江省永康市金穗機械制造廠；UV-7520 PC型紫外可見分光光度計 上海欣茂儀器有限公司；WS-350型恒溫恒濕培養(yǎng)箱 永興儀器有限公司；HWS-24型電熱恒溫水浴鍋 上海精科儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 酶法和麩皮法工藝流程

1.2.1.1 麩皮法工藝流程 如下：

1.2.1.2 酶法工藝流程 如下：

1.2.2 工藝操作要點

1.2.2.1 苦蕎碎米皮粉預處理 將苦蕎麥干蒸，然后烘干其水分，分級篩選，將蕎麥脫殼，再將脫殼后的蕎米分級，將分級得到的小米焙炒，焙炒溫度125℃，攤涼冷卻［18］。

1.2.2.2 蒸煮糊化 取10g苦蕎碎米及皮粉加水100m L攪拌均勻，100℃蒸煮糊化30min。

1.2.2.3 液化 糊化液中按0.1%加入液化酶（耐高溫α-淀粉酶），90～95℃液化15m in［19-20］。

1.2.2.4 麩皮法糖化：液化液中加入0.4%的麩皮，60℃糖化5h。

酶法糖化：液化液中按0.05%加入糖化酶（β-淀粉酶），60℃糖化5h。

1.2.2.5 干酵母活化 取10倍于干酵母量的36～40℃的2%糖水，將干酵母攪拌并溶解其中，復水活化15～20min，然后溫度小于34℃活化1～2h即可使用。

1.2.2.6 酒精發(fā)酵 將滅菌后的糖化液接入2.6%酵母，30℃發(fā)酵3～4d，至可溶性固形物含量不再降低時終止發(fā)酵，滅菌。

1.2.2.7 醋酸發(fā)酵 將酒精發(fā)酵后的發(fā)酵液接入0.5%的醋酸菌［21］，至總酸不再上升時終止發(fā)酵，滅菌后，測定總酸。

1.2.2.8 加鹽后熟 醋酸發(fā)酵完畢后，按1%加入食鹽，后熟4～5d。

1.2.2.9 過濾滅菌 濾紙過濾去除雜質，70℃滅菌30m in。

1.2.3 醋酸發(fā)酵工藝單因素實驗 以總酸和總黃酮為評價指標，對瓶裝量、醋酸菌接種量、發(fā)酵溫度進行單因素實驗，各因子水平見表1。

表1 醋酸發(fā)酵工藝單因素實驗Table 1 Factors and levels of acetic acid bacteria fermentation processing

1.2.4 醋酸發(fā)酵工藝正交實驗設計 在單因素實驗結果的基礎上，以總酸和總黃酮為評價指標，對瓶裝量、接種量、發(fā)酵溫度進行正交優(yōu)化，實驗因素及水平見表2。

表2 正交實驗因素與水平表Table 2 Factors and levels of orthogonal test

1.2.5 理化指標測定 總酸的測定采用酸堿中和滴定法GB/T 5009.41-2003；揮發(fā)酸的測定采用雙沸式蒸餾GB/T 18187-2000；不揮發(fā)酸的測定采用雙沸式蒸餾GB/T 18187-2000；酒精度的測定采用密度瓶法GBT 15038-2006；還原糖的測定采用DNS 3，5-二硝基水楊酸比色法；可溶性無鹽固形物的測定采用GB/T 18187-2000；黃酮類化合物的測定采用鋁鹽比色法測定；氨基態(tài)氮的測定采用甲醛法GB/T 5009.39-2003。

1.3 統(tǒng)計分析

數據采用Excel、SPSS 20.0、Origin 8統(tǒng)計學軟件進行差異性分析，所有實驗均重復3次。

2 結果與分析

2.1 麩皮法和酶法發(fā)酵各階段理化指標對比

由表3可知，用麩皮和糖化酶分別糖化后糖化液中還原糖含量有所差別，其中糖化酶糖化比麩皮糖化所得還原糖含量高（p＞0.05），由于麩皮本身含有α-淀粉酶和β-淀粉酶，能夠將液化后的大分子物質轉化為可發(fā)酵性還原糖［5］。酒精發(fā)酵過程即將還原糖轉變成酒精和二氧化碳，醋酸發(fā)酵是將酒精轉變成有機酸，從表3中可知，麩皮法和酶法最后殘余的還原糖含量均很低，分別為1.59%和1.47%。

表3 麩皮和酶糖化各階段理化指標的影響分析Table 3 Analysis of each stage physicochemical index on themethod of bran and enzymatic glycosylation

從表3中得知，總酸在醋酸發(fā)酵階段有顯著（p＜0.05）上升趨勢，液化糖化階段變化趨勢并不顯著。氨基態(tài)氮呈先增后減再增加的趨勢，由于主料苦蕎碎米和麩皮中含有粗蛋白分別為7.5%和5.2%（氨基態(tài)氮主要是由原料中蛋白質形成），氨基態(tài)氮的增長來源于微生物對原料中蛋白質的水解，前期升高可能與糖化結束的糖化酶自溶及酸性蛋白酶水解有關。后期下降，由于糖分和氨基酸結合產生黑色素等物質，這些成分的損耗與增色有關。微生物對原料中殘余的蛋白質進一步水解導致氨態(tài)氮有所升高。由于麩皮中含有蛋白質、戊聚糖，固麩皮糖化后的液態(tài)苦蕎醋顏色深。氨基酸是兩性物質，是很好的天然緩沖鹽，氨態(tài)氮增加可以增強體系緩沖能力，利于穩(wěn)定體系pH使發(fā)酵順利進行。

可溶性無鹽固形物呈先增后降的趨勢，前期開始增加可能與淀粉酶、糖化酶、蛋白酶對原料水解有關，麩皮中含有大量酶類，固麩皮法糖化比酶法糖化可溶性無鹽固形物增幅大，隨著產酸菌大量繁殖，對營養(yǎng)物質消耗，后期菌生長緩慢，使可溶性無鹽固形物降低，形成液態(tài)苦蕎醋營養(yǎng)及風味的物質基礎。

綜上所述，麩皮質地疏松，體輕，表面積大，除一般成分外，還含有多種維生素、鈣等，麩皮粗淀粉中多縮戊糖含量高達20%～24%，本身含有大量α-淀粉酶和β-淀粉酶，而且麩皮具有資源豐富、價格低廉、使用方便等多種優(yōu)點，因此，選擇麩皮糖化效果較好。

2.2 麩皮法和酶法發(fā)酵各階段發(fā)酵液和殘渣中總黃酮含量對比

從表4可知，總黃酮在原料中含量最高，在液化階段，隨著發(fā)酵的進行發(fā)酵液中黃酮類化合物含量降低，這是因為高溫能使黃酮類化合降解。在糖化階段，隨著發(fā)酵的進行發(fā)酵液和殘渣中黃酮類化合物含量幾乎不變。在酒精發(fā)酵階段，隨著發(fā)酵的進行發(fā)酵液中黃酮類化合物呈上升趨勢，發(fā)酵殘渣中黃酮類化合物呈下降趨勢；而醋酸發(fā)酵階段，隨著發(fā)酵的進行酒化液到醋化液黃酮類化合物從4.3、4.12mg/g降到3.5、3.2mg/g，黃酮類化合物下降，發(fā)酵殘渣中黃酮類化合物呈上升趨勢，但總黃酮含量沒有太大變化，這是由于乙醇能促進黃酮類化合物的溶解，當乙醇濃度上升時，發(fā)酵液中黃酮類化合物也升高，殘渣中黃酮類化合物隨之降低，當進入醋酸發(fā)酵階段，隨著乙醇濃度的降低，發(fā)酵液中黃酮類化合物含量也隨之降低。此外，宮鳳秋［22］、楊芙蓮等［23］也分別對苦蕎麥和蕎麥醋產品中總黃酮含量進行測定，但總黃酮含量均不及本文中碎米和皮粉制得的液態(tài)苦蕎醋含量高。

表4 液態(tài)苦蕎醋各階段總黃酮含量變化Table 4 The Changes of the flavonoids contents in different stages of liquid buckwheat vinegar

從表5可知，液態(tài)苦蕎醋酒精發(fā)酵結束后，麩皮法和糖化酶法的還原糖利用率分別為76.8%和83.1%，糖醇轉化率分別為45.6%和33.8%，因此，選擇麩皮糖化效果較好。呂利華等［14］也對山西老陳醋液態(tài)酒醪中淀粉利用率和糖醇轉化率進行了測定，得到文獻中改進工藝第一批淀粉利用率為83.1%，糖醇轉化率47.7%，與本文轉化率相接近。

2.3 醋酸發(fā)酵單因素實驗

2.3.1 瓶裝量對苦蕎品質影響 隨著瓶裝量的增加，總酸呈先降后增再降的趨勢：當瓶裝量為1/6時，瓶中的空氣容量最大，此時總酸含量較高，隨著瓶裝量增加，總酸含量隨之下降；當瓶裝量從1/2升至2/3時，此時總酸迅速上升，達到最大值3.6g/100m L，這是由于液面接近瓶口，空氣流動速度加快，氧氣濃度升高導致總酸含量升高，最后總酸略有下降。當瓶裝量為2/3時，總酸量達到最值3.6g/100m L，這可能是發(fā)酵液與氧接觸面積的關系。

表5 液態(tài)苦蕎醋酒精發(fā)酵液和醋酸發(fā)酵液工藝檢驗結果（%）Table 5 The technological results of liquid buckwheat vinegar during the alcohol fermentation and acetic acid fermented liquid（%）

圖1 不同瓶裝量對總酸和總黃酮的影響Fig.1 Effect of different flask contain on total acids and total flavone

總黃酮含量呈先升后降再升趨勢，當瓶裝量為2/3時，總黃酮含量達到最低值3.0mg/g，在醋酸發(fā)酵階段，發(fā)酵液中總黃酮含量與總酸含量呈現出相反的增減趨勢，說明發(fā)酵液中總酸的升高能抑制黃酮類化合物的溶解。綜合考慮，選擇瓶裝量為2/3進行正交實驗。

2.3.2 醋酸菌接種量對苦蕎醋品質影響 由圖2可知，隨著接種量增加，總酸先迅速增加，隨后略有降低，當接種量達到0.6%時，總酸含量最高；總黃酮增長趨勢和總酸相反，當接種量達到0.6%時，總黃酮含量最低，選擇0.6%進行正交實驗。

圖2 不同醋酸菌接種量對總酸和總黃酮的影響Fig.2 Effect of differentacetic acid bacteria on total acids and total flavone

2.3.3 培養(yǎng)溫度對苦蕎醋品質影響 由圖3可知，隨著培養(yǎng)溫度的升高，總酸含量也不斷增加，當培養(yǎng)溫度為34℃時，總酸含量最高，隨后幾乎不變；總黃酮含量與溫度成反比，當溫度升高時，總黃酮含量降低，綜合考慮選擇34℃進行正交實驗。

圖3 不同培養(yǎng)溫度對總酸和總黃酮的影響Fig.3 Effect of different culture temperature on total acids and total flavones

2.4 醋酸發(fā)酵正交實驗設計結果

表6 醋酸發(fā)酵工藝的正交實驗結果及分析Table 6 Results and analysis of orthogonal test for acetic acid fermentation conditions

正交實驗結果見表6。從R可知，各因素對總酸的影響依次為A＞B＞C，即瓶裝量對結果影響最大，其次是醋酸菌接種量，溫度相對影響較小。由k值可得最佳組合條件為A2B2C2，即最佳條件為瓶裝量2/3，醋酸菌接種量0.6%，溫度34℃。

從R'可知，各因素對總黃酮的影響依次為C＞B＞A，由k值可得最佳組合為A1B2C1，即最佳條件為瓶裝量1/2，醋酸菌接種量0.6%，醋酸菌發(fā)酵溫度31℃。

兩個指標的醋酸菌接種量均為0.6%，因此選擇0.6%。兩個指標，溫度分別為34、31℃，從節(jié)約能耗考慮，選擇溫度為31℃。瓶裝量選擇1/2或者2/3，以此條件分別進行三次平行實驗，得到的總酸分別為3.65g/100m L和3.58g/100m L，所以瓶裝量選擇1/2更好。此時，總酸3.65g/100m L，RSD=1.8%?？傸S酮為3.53mg/g，RSD=2.3%，因此選擇醋酸菌發(fā)酵溫度31℃，醋酸菌接種量0.6%，最佳條件為瓶裝量1/2。

3 結論

3.1 在同一條件下采用麩皮和糖化酶分別對苦蕎碎米及皮粉進行糖化，得到酒精發(fā)酵液中還原糖利用率分別為76.8%和83.1%，糖醇轉化率分別為45.6%和33.8%，醋酸發(fā)酵液中總黃酮保留率分別為5.1%和4.6%，從經濟方便角度考慮，麩皮糖化具有優(yōu)勢。

3.2 在單因素實驗基礎上，利用正交法對液態(tài)苦蕎醋工藝及品質研究進行優(yōu)化，得到醋酸發(fā)酵最佳工藝條件為：瓶裝量1/2，醋酸培養(yǎng)溫度31℃，醋酸菌接種量0.6%。此時苦蕎醋中總酸含量可達3.65g/100m L，總黃酮含量可達3.53mg/g。

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Technological optimization of saccharification and acetification in the brewing process of liquid buckwheat vinegar

ZHANG Su-yun1，LIQian1，QIN Li-kang1，*，DANG Juan1，WEILiu-yan1，XIA Fu-wei2
（1.School of Liquor and Food Engineering，Guizhou University，Guiyang 550025，China；2.Manquan Agricultural Development Company，Ltd.，Liupanshui553000，China）

In the same condition，the broken rice and skin powder of tartary buckwheat were saccharificationcompared. Respectively，using bran and glucoamylase，then the saccharification technology was screened out，based on the consumption ratio of substrate，the conversation of sugar to ethanol，the recovery ratio of generalflavoneand. And then the optimum brewing technology for liquid buckwheat vinegar was obtained throughorthogonal test，taking on total acid and total flavonoids content as evaluation indexes. The results showed thatbran was higher 0.5％ than glucoamylase according to the recovery ratio of general flavoneand. Respectively，the consumption ratio of substrate were 76.8％ and 83.1％，the conversation of sugar to ethanol were 45.6％ and33.8％ . From the aspect of economy，the bran was chosen. The optimal acetification conditions were flaskcontain 1/2，acetic acid bacteria 0.6％，culture temperature 31℃. On this condition，total acids was 3.65g/100mL，total flavonoids reached up to 3.53mg/g.

saccharification；liquid buckwheat vinegar；optimization

TS201.1

A

1002-0306（2015）08-0222-05

10.13386/j.issn1002-0306.2015.08.038

2014－11－20

張素云（1990-），女，在讀碩士研究生，研究方向：糧油工程。

*通訊作者：秦禮康（1965-），男，博士，教授，研究方向：糧油和發(fā)酵食品加工與安全。

貴州省科技重大專項（黔科合重大專項字［2013］6010-2）。