雪花梨醋釀造工藝的研究

周平，鄧杰,2，黃治國(guó),2，羅惠波,2，衛(wèi)春會(huì)，汪文鵬，王洪

(1.四川理工學(xué)院 生物工程學(xué)院，四川 自貢 643000；2.釀酒生物技術(shù)及應(yīng)用四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 自貢 643000)

雪花梨醋釀造工藝的研究

周平1，鄧杰1,2，黃治國(guó)1,2，羅惠波1,2，衛(wèi)春會(huì)2*，汪文鵬1，王洪1

(1.四川理工學(xué)院 生物工程學(xué)院，四川 自貢 643000；2.釀酒生物技術(shù)及應(yīng)用四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 自貢 643000)

以雪花梨為原料，采用果酒酵母酒精發(fā)酵和醋酸菌醋酸發(fā)酵相結(jié)合的方法釀制雪花梨醋，通過(guò)單因素試驗(yàn)與正交試驗(yàn)確定了雪花梨醋的最佳發(fā)酵工藝條件。結(jié)果表明：酒精發(fā)酵的最佳發(fā)酵條件是初始糖度18%，初始pH 4.5，發(fā)酵溫度28 ℃，酒精發(fā)酵在120 h后基本結(jié)束；醋酸發(fā)酵的最佳發(fā)酵條件是初始酒度8%，接種量10%，發(fā)酵溫度30 ℃，搖床轉(zhuǎn)速120 r/min，醋酸發(fā)酵在96 h后基本結(jié)束，酸度達(dá)5%，最終所得雪花梨醋呈琥珀色，體態(tài)澄清透明，口味純正，酸味柔和，具有濃郁的果香和醋香。

雪花梨；果醋；酒精發(fā)酵；醋酸發(fā)酵；工藝

我國(guó)是世界梨果生產(chǎn)第一大國(guó)，梨果產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為繼蘋(píng)果、柑橘之后的第三大水果產(chǎn)業(yè)[1]。梨作為大眾消費(fèi)水果，有著悠久的歷史，而且其品種繁多，有京白梨、蜜梨、鴨梨、雪花梨、皇冠梨、愛(ài)宕梨、蘋(píng)果梨、南國(guó)梨和碭山酥梨等品種，其中雪花梨與鴨梨占有很大的比重[2]。雪花梨肉質(zhì)細(xì)脆，香甜爽口，含有比較豐富的有機(jī)酸、糖分和鉀、鐵等礦物質(zhì)，還含有較為豐富的酚類(lèi)物質(zhì)[3-5]。中醫(yī)學(xué)認(rèn)為：“梨性為甘寒，有生津止渴、祛熱消暑、止咳平喘、化痰潤(rùn)肺、涼心解毒、滋陰降火等醫(yī)學(xué)功效[6,7]?！?/p>

果醋是以水果或果品加工過(guò)程中的下腳料作為主要原料，利用現(xiàn)代生物技術(shù)釀制而成的營(yíng)養(yǎng)豐富、風(fēng)味優(yōu)良同時(shí)具有保健功效的酸性調(diào)味品[8，9]。果醋飲料既保留了水果與食醋的風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，又兼具食醋特殊的療效，是集營(yíng)養(yǎng)、食療、保健等功能為一體的綠色健康飲品[10]。近年來(lái)，隨著人們生活水平和對(duì)生活質(zhì)量要求的不斷提高，果醋的保健功效越來(lái)越受到廣泛關(guān)注和認(rèn)可，其中梨醋屬于最受歡迎的產(chǎn)品之一。目前，國(guó)內(nèi)部分學(xué)者已經(jīng)對(duì)碭山梨[11]、云南紅梨[12]、庫(kù)爾勒香梨[13]、鴨梨[14]、刺梨[15]、萊陽(yáng)梨[16]等梨果醋的工藝與生產(chǎn)進(jìn)行了研究和開(kāi)發(fā)。

本文以雪花梨為原料，采用傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)與現(xiàn)代釀酒技術(shù)相結(jié)合的方法釀制雪花梨醋，通過(guò)單因素和正交試驗(yàn)，確定雪花梨醋的最佳發(fā)酵條件，從而提高梨醋質(zhì)量和改善產(chǎn)品風(fēng)味，以期為優(yōu)質(zhì)雪花梨醋飲料產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)提供理論指導(dǎo)，為工業(yè)化、機(jī)械化生產(chǎn)梨醋的工藝參數(shù)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

雪花梨：市售，選用新鮮、成熟度好、無(wú)損傷、無(wú)病蟲(chóng)害的果實(shí)；白砂糖:市售；果酒酵母：釀酒生物技術(shù)及應(yīng)用四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；醋酸菌：四川省工業(yè)微生物菌種保藏管理中心；果膠酶(70000 U/g)及其他試劑：成都市科龍化工試劑廠。

1.2 儀器與設(shè)備

DM3000正置生物顯微鏡 德國(guó)Leica公司；3731生化培養(yǎng)箱、MaxQ4000臺(tái)式恒溫冷凍搖床、1500全波長(zhǎng)酶標(biāo)儀 美國(guó)Thermo公司；HT300A自動(dòng)固相微萃取儀 意大利HTA公司；LS55熒光分光光度計(jì) 美國(guó)Perkin Elmer公司；Bioflo310發(fā)酵罐 德國(guó)Eppendorf公司；SW-CJ-1F超凈工作臺(tái) 蘇凈集團(tuán)；HR1833榨汁機(jī) 飛利浦(中國(guó))投資有限公司；HB-113ATC手持式糖量計(jì) 深圳良誼儀器公司。

1.3 方法

1.3.1 雪花梨醋生產(chǎn)工藝流程

護(hù)色、SO2處理酵母菌擴(kuò)培醋酸菌擴(kuò)培

↓ ↓ ↓

梨→分選清洗→破碎打漿→酶處理→榨汁→調(diào)整成分→酒精發(fā)酵→醋酸發(fā)酵→粗濾→陳釀→澄清→過(guò)濾→調(diào)配→灌裝→滅菌→成品。

1.3.2 技術(shù)要點(diǎn)

護(hù)色及酶處理[17]：雪花梨經(jīng)破碎打漿時(shí)加入0.1%抗壞血酸護(hù)色液和0.01%偏重亞硫酸鉀來(lái)避免梨汁發(fā)生褐變，然后添加0.1%果膠酶進(jìn)行酶解，在40～55 ℃水浴1～2 h，再升溫至80 ℃，滅酶處理15 min。

調(diào)整成分：根據(jù)梨汁中的含糖量再補(bǔ)加白砂糖，調(diào)整糖度至18%～20%，用檸檬酸調(diào)節(jié)pH至4.0～4.5。

酵母菌擴(kuò)大培養(yǎng)[18]：先用酵母菌培養(yǎng)基活化菌種，再將果酒酵母活化液按10%加入雪花梨原汁，混合均勻后在28 ℃生化培養(yǎng)箱中靜置培養(yǎng)12～24 h，定期取樣鏡檢計(jì)數(shù)，菌數(shù)達(dá)到107～108cfu/mL即得酵母菌種子液。

醋酸菌擴(kuò)大培養(yǎng)[19]：先用醋酸菌培養(yǎng)基活化菌種，再以雪花梨原汁為培養(yǎng)基，分裝于500 mL三角瓶中，滅菌后接種10%的醋酸菌活化液，于30 ℃，100 r/min搖床培養(yǎng)24～36 h，菌數(shù)達(dá)到107～108cfu/mL即得醋酸菌種子液。

1.3.3 雪花梨醋酒精發(fā)酵工藝研究

1.3.3.1 酒精發(fā)酵單因素試驗(yàn)

發(fā)酵時(shí)間確定：在初始糖度18%，接種量10%，pH 4.0條件下，將發(fā)酵液置于28 ℃條件下酒精發(fā)酵24，48，72，96，120，144，168 h。

初始糖度確定：添加白砂糖，調(diào)整雪花梨汁初始糖度分別為16%，18%，20%，22%，24%，在接種量10%，pH 4.0，28 ℃條件下發(fā)酵120 h。

發(fā)酵pH值確定：用檸檬酸調(diào)整發(fā)酵液pH值分別為3.0，3.5，4.0，4.5，5.0，在初始糖度18%，接種量10%，28 ℃條件下發(fā)酵120 h。

發(fā)酵溫度確定：在初始糖度18%，接種量10%，pH 4.0條件下，將發(fā)酵液置于24，26，28，30，32 ℃條件下發(fā)酵120 h。

1.3.3.2 酒精發(fā)酵正交試驗(yàn)

果醋的酒精發(fā)酵受初始糖度、初始pH、發(fā)酵溫度3個(gè)因素的影響較大，故設(shè)計(jì)L9(34)正交試驗(yàn)，研究雪花梨醋最佳酒精發(fā)酵工藝參數(shù)，試驗(yàn)因素水平設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

表1 酒精發(fā)酵正交試驗(yàn)因素水平表

1.3.4 雪花梨醋醋酸發(fā)酵工藝研究

1.3.4.1 醋酸發(fā)酵單因素試驗(yàn)

發(fā)酵時(shí)間確定：在初始酒度8%，接種量10%，30 ℃，搖床轉(zhuǎn)速150 r/min條件下醋酸發(fā)酵24，48，72，96，120，144 h。

初始酒度確定：分別調(diào)整酒精發(fā)酵液的酒精度為5%，6%，7%，8%，9%，10%，按10%接種醋酸菌液，于30 ℃，150 r/min搖床進(jìn)行醋酸發(fā)酵96 h。

接種量確定：分別按4%，6%，8%，10%，12%，14%將醋酸菌種子液接到發(fā)酵液中，初始酒度為8%，于30 ℃，150 r/min搖床進(jìn)行醋酸發(fā)酵96 h。

發(fā)酵溫度確定：在初始酒度8%，接種量10%，搖床轉(zhuǎn)速150 r/min條件下，將發(fā)酵液分別置于24，26，28，30，32 ℃下進(jìn)行醋酸發(fā)酵96 h。

搖床轉(zhuǎn)速(溶氧量)確定：在初始酒度8%，接種量10%，30 ℃條件下，分別在60，90，120，150，180 r/min轉(zhuǎn)速下進(jìn)行醋酸發(fā)酵96 h。

1.3.4.2 醋酸發(fā)酵正交試驗(yàn)

通過(guò)單因素試驗(yàn)，選用初始酒精度、接種量、發(fā)酵溫度和搖床轉(zhuǎn)速4個(gè)因素，采用L16(45)的正交試驗(yàn)來(lái)確定雪花梨醋的醋酸發(fā)酵最佳發(fā)酵工藝條件，因素水平表見(jiàn)表2。

表2 醋酸發(fā)酵正交試驗(yàn)因素水平表

1.3.5 分析測(cè)定方法

還原糖(以葡萄糖計(jì))：斐林試劑法；酒精度：比重法；pH值：酸度計(jì)法；總酸(以醋酸計(jì))：中和滴定法；不揮發(fā)酸(以乳酸計(jì))：酸堿滴定法；總酯(以乙酸乙酯計(jì))：中和滴定法；可溶性固形物：干燥法；菌落總數(shù)：平板計(jì)數(shù)法[20]；大腸桿菌：MPN計(jì)數(shù)法[21]。

1.3.6 數(shù)據(jù)處理方法

文中圖示采用Origin進(jìn)行作圖，采用SPSS進(jìn)行數(shù)據(jù)方差分析，以P<0.05表示差異顯著，采用Duncans新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較，測(cè)定結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差表示[22]。

2 結(jié)果與分析

2.1 雪花梨醋酒精發(fā)酵條件優(yōu)化

2.1.1 發(fā)酵時(shí)間對(duì)雪花梨醋酒精發(fā)酵的影響

發(fā)酵時(shí)間的長(zhǎng)短決定著果酒酵母酒精發(fā)酵是否完全及雪花梨果醋的品質(zhì)，所以發(fā)酵時(shí)間是影響酵母酒精發(fā)酵的重要因素，發(fā)酵時(shí)間對(duì)酒精發(fā)酵的影響見(jiàn)圖1。

圖1 發(fā)酵時(shí)間對(duì)果酒酵母酒精發(fā)酵的影響

由圖1可知，從發(fā)酵24 h開(kāi)始，雪花梨汁酒度隨著時(shí)間的增加迅速上升，當(dāng)發(fā)酵時(shí)間達(dá)到120 h后，酒度的變化趨于平緩，酒度變化差異不再顯著(p>0.05)，這說(shuō)明從24 h開(kāi)始，果酒酵母進(jìn)入主發(fā)酵期，120 h后已經(jīng)進(jìn)入了后發(fā)酵期，此時(shí)酒精發(fā)酵的過(guò)程已經(jīng)結(jié)束。如果發(fā)酵時(shí)間短，那么酵母酒精發(fā)酵就不能完全進(jìn)行；如果發(fā)酵時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，其他代謝產(chǎn)物的產(chǎn)生會(huì)影響果醋質(zhì)量且增加成本，所以控制合適的發(fā)酵時(shí)間可以有效地縮短發(fā)酵周期，節(jié)約成本，所以選取果酒酵母酒精發(fā)酵的最佳時(shí)間為120 h。

2.1.2 初始糖度對(duì)雪花梨醋酒精發(fā)酵的影響

糖分是酵母菌進(jìn)行自身生長(zhǎng)繁殖和產(chǎn)物代謝所必需的一種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，因此初始糖度的高低決定了果酒酵母酒精發(fā)酵產(chǎn)酒精的高低，初始糖度對(duì)果酒酵母酒精發(fā)酵的影響見(jiàn)圖2。

圖2 初始糖度對(duì)果酒酵母酒精發(fā)酵的影響

由圖2可知，果酒酵母酒精發(fā)酵所產(chǎn)生的酒精剛開(kāi)始隨著初始糖度的增加而升高，但當(dāng)初始糖度超過(guò)18%時(shí)，隨著初始糖度的繼續(xù)增加，酒度卻逐漸在下降，分析產(chǎn)生這種情況的原因可能是初始糖度過(guò)低，果酒酵母生長(zhǎng)緩慢，相應(yīng)代謝產(chǎn)物的積累也就減少；初始糖度過(guò)高，容易引起底物對(duì)菌體生長(zhǎng)代謝的抑制作用，從而使果酒酵母產(chǎn)酒精含量下降，這樣既不利于酒精發(fā)酵，也會(huì)造成原料的浪費(fèi)，同時(shí)增加生產(chǎn)成本。因此，初始糖度的選擇宜在18%左右。

2.1.3 發(fā)酵溫度對(duì)雪花梨醋酒精發(fā)酵的影響

酒精發(fā)酵溫度是影響酵母菌細(xì)胞生長(zhǎng)、酒精產(chǎn)量及生長(zhǎng)耗能的重要因素，發(fā)酵溫度對(duì)雪花梨醋果酒酵母酒精發(fā)酵的影響結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖3 發(fā)酵溫度對(duì)果酒酵母酒精發(fā)酵的影響

由圖3可知，在整個(gè)酒精發(fā)酵過(guò)程中，隨著發(fā)酵溫度的升高，酒度呈先增加后減小的趨勢(shì)，這是因?yàn)楫?dāng)溫度較低時(shí)，果酒酵母繁殖和代謝速度較緩慢，造成果酒酵母發(fā)酵困難；當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)，果酒酵母呼吸作用加強(qiáng)，代謝過(guò)于旺盛，使其出現(xiàn)疲勞現(xiàn)象而提前老化喪失活力；故在這兩種情況下果酒酵母均不能充分利用雪花梨汁中的糖分，生成的酒精量減少。綜合考慮，果酒酵母酒精發(fā)酵溫度為28 ℃左右時(shí)，酒精發(fā)酵效果較好。

2.1.4 初始pH對(duì)雪花梨醋酒精發(fā)酵的影響

微生物的生長(zhǎng)繁殖和代謝都有其適宜的pH范圍。pH值對(duì)酵母菌的生長(zhǎng)繁殖和產(chǎn)物合成具有顯著的影響，過(guò)酸或過(guò)堿性的生長(zhǎng)環(huán)境都會(huì)對(duì)酒精發(fā)酵產(chǎn)生不利影響。初始pH值對(duì)果酒酵母酒精發(fā)酵的影響見(jiàn)圖4。

圖4 初始pH對(duì)果酒酵母酒精發(fā)酵的影響

由圖4可知，在pH 3.0～5.0的范圍內(nèi)，不同初始pH對(duì)果酒酵母酒精發(fā)酵的影響不同，酒度隨pH的增加先升高后降低；pH 3.0時(shí)，梨汁發(fā)酵液中酒度最低，可能原因是酸度過(guò)高從而抑制了果酒酵母的生長(zhǎng)繁殖，使得酵母菌不能充分利用梨汁中的糖分；當(dāng)pH超過(guò)4.5時(shí)，酒度開(kāi)始降低，可能原因是果酒酵母不適應(yīng)較高pH的生存環(huán)境；在pH 4.0～4.5范圍內(nèi)，梨汁發(fā)酵液中的酒度較高，說(shuō)明果酒酵母在這個(gè)pH范圍內(nèi)，發(fā)酵力較強(qiáng)，發(fā)酵利用梨汁充分。因此，選用pH 4.5左右作為果酒酵母酒精發(fā)酵初始值較為適合。

2.1.5 雪花梨醋酒精發(fā)酵正交試驗(yàn)優(yōu)化

在單因素試驗(yàn)確定的酒精發(fā)酵條件基礎(chǔ)上，采用四因素三水平L9(34)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，以發(fā)酵結(jié)束后梨汁發(fā)酵液中酒度為指標(biāo)，采用正交設(shè)計(jì)助手對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，確定雪花梨醋酒精發(fā)酵的最佳條件，正交試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 酒精發(fā)酵正交試驗(yàn)結(jié)果

由表3可知，初始糖度、初始pH、發(fā)酵溫度對(duì)果酒酵母的酒精發(fā)酵有不同程度的影響。R值越大，表示該因素的水平變化對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)的影響越大，由極差分析得出RA>RB>RC，說(shuō)明對(duì)果酒酵母酒精發(fā)酵起決定因素的主次順序?yàn)椋撼跏继嵌?初始pH>發(fā)酵溫度，最顯著的影響因子為初始糖度。最佳的酒精發(fā)酵工藝參數(shù)為A2B2C2，即初始糖度為18%，初始pH為4.5，發(fā)酵溫度為28 ℃。

2.1.6 酒精發(fā)酵過(guò)程中酒度與糖度變化關(guān)系

以?xún)?yōu)化后果酒酵母酒精發(fā)酵最佳工藝為基礎(chǔ)，獲取酒度和糖度的變化關(guān)系，即在雪花梨汁初始糖度為18%，初始pH為4.5，發(fā)酵溫度為28 ℃條件下，進(jìn)行酒精發(fā)酵。每隔12 h測(cè)定1次發(fā)酵液的酒度和還原糖量。通過(guò)觀察和檢測(cè)，得出了酒精發(fā)酵時(shí)糖度與酒度隨發(fā)酵時(shí)間變化的消長(zhǎng)關(guān)系，結(jié)果見(jiàn)圖5。

圖5 雪花梨醋酒精發(fā)酵過(guò)程中酒度和糖度的變化關(guān)系

由圖5可知，在酒精發(fā)酵過(guò)程中，酒度呈現(xiàn)不斷升高的趨勢(shì)，而發(fā)酵液中糖度卻逐漸下降。在酒精發(fā)酵初期的0～24 h之間，梨汁發(fā)酵液中糖度降低程度很強(qiáng)烈，但酒度上升卻較為緩慢，這是因?yàn)樵诰凭l(fā)酵初期，釀酒酵母處于生長(zhǎng)適應(yīng)期和繁殖狀態(tài)，導(dǎo)致酒精發(fā)酵速度很緩慢； 24～108 h是果酒酵母的發(fā)酵旺盛階段即主發(fā)酵期，此時(shí)梨汁發(fā)酵液表面出現(xiàn)較多氣泡，并伴有濃郁的酒香味，發(fā)酵液中糖度快速下降，同時(shí)酒度呈現(xiàn)出迅速上升的狀態(tài)；從120 h開(kāi)始，隨著時(shí)間的增加，酒精度和糖度變化差異不再顯著(p>0.05)；隨后，酒精度不再升高，發(fā)酵液中糖分轉(zhuǎn)化基本完成，這標(biāo)志著雪花梨醋酒精發(fā)酵已經(jīng)基本結(jié)束。

2.2 雪花梨醋醋酸發(fā)酵條件的優(yōu)化

2.2.1 發(fā)酵時(shí)間對(duì)雪花梨醋醋酸發(fā)酵的影響

醋酸發(fā)酵過(guò)程就是醋酸菌將酒精不斷氧化為醋酸的過(guò)程，所以發(fā)酵時(shí)間對(duì)醋酸發(fā)酵的影響很大，發(fā)酵時(shí)間對(duì)醋酸發(fā)酵的影響見(jiàn)圖6。

圖6 不同發(fā)酵時(shí)間接種量對(duì)醋酸發(fā)酵的影響

由圖6可知，發(fā)酵液中總酸含量隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸增加；當(dāng)醋酸發(fā)酵時(shí)間達(dá)到96 h時(shí)，隨著發(fā)酵時(shí)間的繼續(xù)增加，發(fā)酵液中總酸含量變化無(wú)顯著性差異(p>0.05)，說(shuō)明醋酸發(fā)酵已將近結(jié)束，為盡量縮短發(fā)酵周期，醋酸發(fā)酵時(shí)間應(yīng)控制在96 h左右為宜。

2.2.2 接種量對(duì)雪花梨醋醋酸發(fā)酵的影響

接種量會(huì)影響到發(fā)酵基質(zhì)中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的利用率，從而對(duì)代謝產(chǎn)物的量會(huì)產(chǎn)生影響，醋酸菌在不同接種量下的產(chǎn)酸量見(jiàn)圖7。

圖7 不同接種量對(duì)醋酸發(fā)酵的影響

由圖7可知，在雪花梨醋發(fā)酵過(guò)程中，隨著醋酸菌接種量的增加，醋酸發(fā)酵的產(chǎn)酸量呈現(xiàn)先增加后減少的變化趨勢(shì)，在醋酸發(fā)酵后期，當(dāng)接種量為10%時(shí)，產(chǎn)酸量達(dá)到最大值，這是因?yàn)榻臃N量過(guò)少時(shí)，發(fā)酵周期較長(zhǎng)，醋酸發(fā)酵不夠充分，產(chǎn)酸速度慢，導(dǎo)致產(chǎn)酸量不高；當(dāng)接種量過(guò)多時(shí)，醋酸菌生長(zhǎng)繁殖快，過(guò)多的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消耗在菌體自身生長(zhǎng)繁殖上，產(chǎn)生大量的代謝廢物，從而降低了醋酸的轉(zhuǎn)化率，因此綜合考慮，醋酸發(fā)酵最合適的接種量為10%。

2.2.3 初始酒度對(duì)雪花梨醋醋酸發(fā)酵的影響

醋酸菌在其生長(zhǎng)代謝過(guò)程中，可以利用其產(chǎn)生的酒化酶將發(fā)酵液中的酒精氧化生成醋酸。因此，酒精成為醋酸菌繁殖代謝產(chǎn)生醋酸所必需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，不同初始酒精含量對(duì)雪花梨醋醋酸發(fā)酵產(chǎn)酸的影響見(jiàn)圖8。

圖8 初始酒度對(duì)醋酸發(fā)酵的影響

由圖8可知，隨著發(fā)酵液初始酒度的不斷增加，醋酸發(fā)酵過(guò)程的產(chǎn)酸量也逐漸升高，但當(dāng)酒度繼續(xù)增加時(shí)，醋酸菌的產(chǎn)酸量反而有所降低，當(dāng)酒度在7%～9%之間時(shí)，醋酸發(fā)酵最旺盛，產(chǎn)酸量較高，這是因?yàn)榇姿峋鷮?duì)發(fā)酵液中酒精含量有嚴(yán)格要求；當(dāng)酒精含量較低時(shí)，其產(chǎn)酸量也相應(yīng)降低；而當(dāng)酒精含量處在較高濃度時(shí)，會(huì)超過(guò)醋酸菌對(duì)酒精的耐受限值，抑制醋酸菌的生長(zhǎng)繁殖和產(chǎn)物代謝，使其發(fā)酵所產(chǎn)醋酸含量下降，發(fā)酵周期也相對(duì)延長(zhǎng)。所以，醋酸發(fā)酵最適宜初始酒度為8%左右。

2.2.4 發(fā)酵溫度對(duì)雪花梨醋醋酸發(fā)酵的影響

醋酸菌在生長(zhǎng)和發(fā)酵時(shí)都對(duì)溫度有著極其嚴(yán)格的要求，發(fā)酵溫度的高低直接影響著醋酸的產(chǎn)量，不同發(fā)酵溫度對(duì)醋酸發(fā)酵產(chǎn)酸的影響見(jiàn)圖9。

圖9 發(fā)酵溫度對(duì)醋酸發(fā)酵的影響

由圖9可知，不同發(fā)酵溫度對(duì)醋酸發(fā)酵產(chǎn)酸的影響不同，在24～30 ℃范圍內(nèi)，醋酸菌的產(chǎn)酸量隨著溫度的上升而不斷升高；而當(dāng)溫度超過(guò)30 ℃，醋酸菌的繁殖和產(chǎn)物代謝又受阻礙，產(chǎn)酸量不斷下降，這是因?yàn)榘l(fā)酵溫度可以直接影響到醋酸發(fā)酵的狀態(tài)；溫度過(guò)高容易使醋酸菌代謝太過(guò)旺盛，造成醋酸菌提前老化，不利于產(chǎn)酸；溫度過(guò)低不利于醋酸菌繁殖代謝，且將會(huì)延長(zhǎng)發(fā)酵時(shí)間，增加生產(chǎn)成本。因此，在雪花梨醋發(fā)酵過(guò)程中醋酸發(fā)酵的較佳溫度為30 ℃左右。

2.2.5 溶氧量(轉(zhuǎn)速)對(duì)雪花梨醋醋酸發(fā)酵的影響

醋酸菌是好氧微生物，因此醋酸發(fā)酵過(guò)程中發(fā)酵液中的溶氧量會(huì)影響到醋酸菌的生長(zhǎng)代謝。在不同搖床轉(zhuǎn)速下，醋酸發(fā)酵產(chǎn)酸量的變化情況見(jiàn)圖10。

圖10 搖床速度對(duì)醋酸發(fā)酵的影響

由圖10可知，不同搖床轉(zhuǎn)速對(duì)醋酸菌產(chǎn)酸量有一定程度的影響。當(dāng)轉(zhuǎn)速逐漸升高時(shí)，發(fā)酵液中的溶氧量也逐漸增加，有利于醋酸菌體的生長(zhǎng)代謝，使產(chǎn)酸量呈升高趨勢(shì)；但當(dāng)搖床轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高至超過(guò)120 r/min時(shí)，發(fā)酵液中的剪切力增大，使菌體生長(zhǎng)和代謝受到抑制，從而導(dǎo)致產(chǎn)酸量下降；當(dāng)搖床轉(zhuǎn)速為120 r/min時(shí)，雪花梨醋的總酸含量達(dá)最高。因此，確定最適發(fā)酵雪花梨醋的搖床轉(zhuǎn)速為120 r/min。

2.2.6 雪花梨醋醋酸發(fā)酵條件的優(yōu)化

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，以醋酸含量為評(píng)定指標(biāo)，采用五因素四水平L16(45)正交試驗(yàn)確定雪花梨醋醋酸發(fā)酵的最佳發(fā)酵工藝條件，正交試驗(yàn)與方差分析結(jié)果見(jiàn)表4和表5。

表4 醋酸發(fā)酵條件優(yōu)化正交試驗(yàn)結(jié)果

表5 醋酸發(fā)酵正交試驗(yàn)方差分析

注：F0.01(3，3)=29.46 ，F(xiàn)0.05(3，3)=9.28 ，“*”表示顯著，“**”表示極顯著。

由表4可知，4個(gè)因素對(duì)醋酸產(chǎn)量的影響順序?yàn)锳>D>C>B，即初始酒度對(duì)醋酸發(fā)酵產(chǎn)酸的影響最大，搖床轉(zhuǎn)速和發(fā)酵溫度所產(chǎn)生的影響次之，接種量對(duì)醋酸發(fā)酵的影響最小。通過(guò)比較4個(gè)因素的平均值，可以得出最佳處理?xiàng)l件為A3B3C3D2，即初始酒度8%，接種量10%，發(fā)酵溫度30 ℃，搖床轉(zhuǎn)速120 r/min。對(duì)表5中所選用的4個(gè)因素進(jìn)行方差分析，通過(guò)F值可以得出，初始酒度對(duì)醋酸發(fā)酵的產(chǎn)酸量有極顯著的影響，搖床轉(zhuǎn)速對(duì)醋酸發(fā)酵的產(chǎn)酸量有顯著的影響，其余指標(biāo)對(duì)醋酸發(fā)酵的產(chǎn)酸量影響均不顯著。

2.2.7 醋酸發(fā)酵過(guò)程中酒精度和酸度的變化關(guān)系

以?xún)?yōu)化后醋酸發(fā)酵最佳工藝為基礎(chǔ)，每隔12 h測(cè)定1次發(fā)酵液的酒度和酸度。通過(guò)定期觀察和測(cè)定，得出醋酸發(fā)酵時(shí)梨汁發(fā)酵液中酒度與總酸含量隨時(shí)間變化的消長(zhǎng)關(guān)系，見(jiàn)圖11。

圖11 醋酸發(fā)酵過(guò)程中酒精度和總酸含量的變化

由圖11可知，在醋酸發(fā)酵過(guò)程中，隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)，酒度不斷下降，總酸含量逐漸升高。在發(fā)酵前期(0～24 h)，由于醋酸菌還處于最初發(fā)酵的狀態(tài)，還未能完全適應(yīng)所在的發(fā)酵環(huán)境，所以在發(fā)酵前期酒度和總酸含量變化都很緩慢；從24 h開(kāi)始，醋酸發(fā)酵進(jìn)入主發(fā)酵期，酒度快速下降，總酸含量迅速上升，同時(shí)有較濃烈的酸味產(chǎn)生；從96 h開(kāi)始，酒度和酸度的變化趨勢(shì)逐漸趨于平緩，酒度和總酸含量變化差異均不顯著(p>0.05)，此時(shí)總酸含量積累到最大，醋酸發(fā)酵基本結(jié)束。

2.3 雪花梨醋小試產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)分析

按酒精發(fā)酵和醋酸發(fā)酵優(yōu)化的條件，在10 L發(fā)酵罐中小試，得到的雪花梨醋成品經(jīng)過(guò)濾、陳釀、澄清、滅菌等處理后，進(jìn)行感官評(píng)定、理化與微生物指標(biāo)的測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)表6和表7。

表6 雪花梨醋感官指標(biāo)檢驗(yàn)結(jié)果

表7 雪花梨醋理化指標(biāo)和微生物指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果

由表6和表7可知，雪花梨經(jīng)酒精發(fā)酵和醋酸發(fā)酵后生成的雪花梨醋產(chǎn)品，其感官特性、理化指標(biāo)及微生物指標(biāo)都完全符合釀造食醋的國(guó)家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB 18187-2000《釀造食醋》，GB 2719-2003《食醋衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》，驗(yàn)證上述雪花梨醋的工藝條件選擇是合理的，可以作為雪花梨醋加工產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的參考工藝條件。

3 結(jié)論

以雪花梨為原料，采用先酵母菌酒精發(fā)酵、后醋酸菌醋酸發(fā)酵的方法來(lái)釀制雪花梨醋，通過(guò)單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)確定了雪花梨醋酒精發(fā)酵和醋酸發(fā)酵的最佳發(fā)酵條件。在酒精發(fā)酵階段，優(yōu)化得出了最佳發(fā)酵工藝條件為初始糖度 18%，初始pH 4.5，發(fā)酵溫度 28 ℃，通過(guò)發(fā)酵過(guò)程的跟蹤發(fā)現(xiàn)，酵母酒精發(fā)酵在120 h后基本結(jié)束；在醋酸發(fā)酵階段，最佳發(fā)酵條件為初始酒度8%，接種量10%，發(fā)酵溫度30 ℃，搖床轉(zhuǎn)速120 r/min，通過(guò)對(duì)醋酸發(fā)酵過(guò)程跟蹤發(fā)現(xiàn)，醋酸發(fā)酵也在96 h后基本結(jié)束。最后試驗(yàn)所制得的雪花梨醋呈琥珀色，具有濃郁的雪花梨清香味，果香、醋香完美協(xié)調(diào)，酸味醇香柔和，口味純正，體態(tài)澄清透明，無(wú)懸浮物及沉淀物，理化指標(biāo)和微生物指標(biāo)都符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。

雪花梨醋的研制是一種梨果加工的新途徑。本研究釀制的雪花梨醋既具有雪花梨特有的風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)成分，又兼有食醋的營(yíng)養(yǎng)成分和功效；既可以提高雪花梨的產(chǎn)業(yè)附加值，又增加了果農(nóng)的經(jīng)濟(jì)收入；既提高了果農(nóng)的生產(chǎn)積極性，又可以為果醋市場(chǎng)提供一個(gè)新的品種，具有很好的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益和廣闊的市場(chǎng)前景。

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Research on Brewing Technology of Snow Pear Vinegar

ZHOU Ping1, DENG Jie1,2, HUANG Zhi-guo1,2, LUO Hui-bo1,2, WEI Chun-hui2*,WANG Wen-peng1, WANG Hong1

(1.College of Bioengineering, Sichuan University of Science & Engineering, Zigong 643000,China；2.Key Laboratory of Liquor Making Bio-Technology & Application in Sichuan Province, Zigong 643000, China)

With snow pear as raw material, snow pear vinegar is made with the method of fruit wine yeast alcohol fermentation and acetic acid bacteria acetic fermentation. Besides, the best fermentation conditions of snow pear vinegar are determined through single-factor test and orthogonal test. According to the results, the optimal fermentation conditions of snow pear vinegar through alcoholic fermentation are as follows: initial sugar content of 18%, initial pH of 4.5, fermentation temperature of 28 ℃, and the alcoholic fermentation basically stops after 120 h; the optimal fermentation conditions of snow pear vinegar through acetic acid fermentation are as follows: the initial alcohol degree of 8%, inoculation amount of 10%, fermentation temperature of 30 ℃, shaking speed of 120 r/min, and acetic acid fermentation basically stops after 96 h, with the acidity reaching 5%; the snow pear vinegar finally obtained is amber, looks clear and transparent, has pure taste, soft sourness and strong flavor of fruit and vinegar.

snow pear; fruit vinegar; alcoholic fermentation; acetic acid fermentation; technology

2016-11-18 *通訊作者

2015年度四川省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目(201510622057)；珀金埃爾默(上海)有限公司實(shí)驗(yàn)室共建項(xiàng)目(LG2013-131)

周平(1993-)，男，碩士，研究方向:釀酒生物技術(shù)及應(yīng)用； 衛(wèi)春會(huì)(1980-)，女，高級(jí)實(shí)驗(yàn)師，碩士，研究方向:釀酒生物技術(shù)及應(yīng)用。

TS264.22

A

10.3969/j.issn.1000-9973.2017.05.016

1000-9973(2017)05-0072-08