無甜苷羅漢果汁發(fā)酵制備果醋的研究

陳鑫，謝微，蘇小建，何星存，藍(lán)福生

（1.大連工業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，遼寧大連116034；2.賀州學(xué)院食品科學(xué)與技術(shù)研究院，廣西賀州542800；3.廣西師范大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院，廣西桂林541004；4.桂林吉福思羅漢果有限公司，廣西桂林541004）

無甜苷羅漢果汁發(fā)酵制備果醋的研究

陳鑫1，2，謝微2，蘇小建3，何星存1，*，藍(lán)福生4

（1.大連工業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，遼寧大連116034；2.賀州學(xué)院食品科學(xué)與技術(shù)研究院，廣西賀州542800；3.廣西師范大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院，廣西桂林541004；4.桂林吉福思羅漢果有限公司，廣西桂林541004）

為了探索無甜苷羅漢果汁紅茶菌發(fā)酵制品的適宜條件，探討紅茶菌菌液接種量、無甜苷羅漢果汁稀釋比例、發(fā)酵液初始pH值、發(fā)酵液初始糖度、發(fā)酵溫度、搖床轉(zhuǎn)速等因素對(duì)無甜苷羅漢果汁紅茶菌發(fā)酵液的總酸含量、pH值、糖度等指標(biāo)的影響，并通過對(duì)因素發(fā)酵溫度、紅茶菌接種量、初始糖度、初始pH值四因素三水平的正交優(yōu)化，即L9（34），獲得無甜苷羅漢果汁紅茶菌發(fā)酵制品的最佳工藝條件。結(jié)果表明：發(fā)酵溫度30℃，紅茶菌菌液接種量15%，發(fā)酵液的初始糖度4°Bx，發(fā)酵液初始pH3.2。經(jīng)過驗(yàn)證試驗(yàn)，最優(yōu)組合在發(fā)酵11 d時(shí)總酸含量由最開始的6.31 g/kg增長(zhǎng)到17.04 g/kg，達(dá)到產(chǎn)酸最高峰。

無甜苷羅漢果汁；紅茶菌；果醋；發(fā)酵

羅漢果，學(xué)名“光果木鱉”[Siraitia grosvenorii（Swingle）C.Jeffrey]，又被叫做羅晃子、假苦瓜、漢果等，隸屬于葫蘆科[Cucurbitaceae]羅漢果屬多年生草質(zhì)藤本植物，在廣西地區(qū)，人們使用羅漢果的藥用歷史已經(jīng)有300多年。據(jù)《中藥志》等文獻(xiàn)中相關(guān)的記載，羅漢果味道甘甜、性涼，具有清熱解暑、潤(rùn)肺止咳的功效，在臨床醫(yī)學(xué)上，可以用于治療高血壓、肺結(jié)核、哮喘、胃炎、百日咳、急慢性氣管炎和急慢性扁桃腺炎等疾病[1-5]。廣西的羅漢果企業(yè)在生產(chǎn)加工時(shí)大都提取羅漢果中甜苷，目前工廠在深加工羅漢果時(shí)，只提取了占羅漢果質(zhì)量2%的糖苷[6]，羅漢果甜甙可作各式各樣的甜味劑[7-8]，而國(guó)內(nèi)對(duì)于羅漢果甜甙生產(chǎn)中廢液的利用研究較少，國(guó)內(nèi)目前蘇小建等[9]探索了羅漢果甜苷加工廢液發(fā)酵乙醇的研究；莫艷琴等[10]作了IC反應(yīng)器處理羅漢果加工廢液的啟動(dòng)研究；李玉英等[11]用UASB工藝處理羅漢果加工廢液，可為企業(yè)帶來一定的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益。

紅茶菌復(fù)合發(fā)酵飲料國(guó)內(nèi)研究已有報(bào)道，王冬梅等[12-13]以蘆薈、紅薯糖漿和紅茶為主要原料，研制出具有蘆薈風(fēng)味的復(fù)合型發(fā)酵茶飲料；王柳玲等[14]探索了荔枝果汁紅茶菌發(fā)酵果醋的適宜條件；李穎躍等[15]以黑木耳菌液、紅茶菌液為主要原料，優(yōu)選出風(fēng)味獨(dú)特、酸甜可口的保健飲料。紅茶菌復(fù)合飲料中含有人體所需的多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，具有清熱解渴、增強(qiáng)心肝腎功能、降低血壓等多種保健功效，酸甜可口，是一款很有發(fā)展前景的保健型飲料。通過本文研究，不僅解決了羅漢果企業(yè)甜甙生產(chǎn)中柱流液廢棄物的綜合利用問題，提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，填補(bǔ)了羅漢果發(fā)酵產(chǎn)業(yè)的空白，豐富了紅茶菌發(fā)酵飲料的種類，更為人們帶來了一款健康有益的新型保健飲料。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

NaOH、酚酞（分析純）：西隴化工股份有限公司；無甜苷濃縮羅漢果果汁：桂林吉福思羅漢果有限公司；白砂糖、紅茶（食用級(jí)）：市售。

1.2 儀器與設(shè)備

L418110數(shù)字式水果糖度計(jì)：ATAGO；酸度計(jì)：成都世紀(jì)方舟科技有限公司；FA2004N電子天平：上海菁海儀器有限公司；DHG-9145A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱：上海齊欣科學(xué)儀器有限公司；IS-RDV3恒溫振蕩器：杭州諾丁器材有限公司。

1.3 發(fā)酵工藝要點(diǎn)

1.3.1 工藝流程

1.3.2 操作要點(diǎn)

1）紅茶菌的培養(yǎng)：把白砂糖和紅茶按照一定比例進(jìn)行熬煮，自然冷卻，加入紅茶菌菌種母液和菌膜，紗布封口，靜置5d～7d，表層再次生成白色菌膜即可食用。

2）濃縮無甜苷果汁稀釋：原料為濃縮60倍的無甜苷羅漢果汁，濃度過高，黏稠度大，需要稀釋進(jìn)行發(fā)酵。

3）紅茶菌菌液接種：無甜苷羅漢果汁接種紅茶菌菌液進(jìn)行混合發(fā)酵，紅茶菌菌液富含豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，增加醋的風(fēng)味。

4）搖床發(fā)酵：醋酸發(fā)酵需要氧氣，搖床發(fā)酵利于氧氣的進(jìn)入，縮短發(fā)酵周期。

5）過濾：發(fā)酵制品用0.22 μm濾膜，去除雜質(zhì)。6）滅菌：超高溫瞬時(shí)滅菌。

7）陳釀：放置一個(gè)月以上，發(fā)酵制品風(fēng)味更濃，口感更好。

1.3.3 發(fā)酵工藝條件試驗(yàn)

在預(yù)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上發(fā)酵周期為15 d，發(fā)酵液總體積為500 mL。在單因素試驗(yàn)中，一般發(fā)酵條件為：稀釋體積比1∶40，紅茶菌接種量20%，發(fā)酵溫度30℃，搖床轉(zhuǎn)速60 r/min，發(fā)酵15 d，對(duì)發(fā)酵液的總酸進(jìn)行分析測(cè)定。

1）無甜苷羅漢果汁稀釋比例的確定：無甜苷濃縮羅漢果汁分別按體積比 1 ∶20、1 ∶30、1 ∶40、1 ∶50、1 ∶60、1 ∶70、1∶80、1 ∶90、1 ∶100 的比例進(jìn)行稀釋。

2）紅茶菌菌液接種量的確定：無甜苷濃縮汁稀釋40倍，分別接種5%、10%、15%、20%、25%、30%的紅茶菌菌液。

3）發(fā)酵溫度的確定：把調(diào)配好的原始發(fā)酵液分別放置溫度為20、25、30、35、40℃的搖床中進(jìn)行發(fā)酵。

4）搖床轉(zhuǎn)速的確定：把調(diào)配好的原始發(fā)酵液分別放置在轉(zhuǎn)速為 60、90、120、150、180 r/min 的搖床中進(jìn)行發(fā)酵。

5）發(fā)酵液初始糖度的確定：把發(fā)酵液的初始糖度分別調(diào)整為 4、5、6、7、8、9 °Bx。

6）初始pH值的確定：把發(fā)酵液的初始pH值分別調(diào)整為 2.6、2.8、3.0、3.2、3.4、3.6，除單因素條件變化外，其它因素一律按照1.3.3一般發(fā)酵條件進(jìn)行調(diào)配，然后進(jìn)行檢測(cè)分析。

1.4 發(fā)酵條件的優(yōu)化

以發(fā)酵溫度、接種量、初始糖度、初始pH值為單因素，考慮到紅茶菌飲料為傳統(tǒng)的酸性飲料，以總酸為檢測(cè)指標(biāo)，進(jìn)行L9（34）正交試驗(yàn)，正交因素水平表如表1所示。

表1 正交試驗(yàn)因素表Table 1 Table of orthogonal experiment factors

1.5 理化指標(biāo)分析

總酸的測(cè)定：酸堿滴定法，參照GB/T 12456-2008《食品中總酸的測(cè)定》，以乙酸計(jì)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同發(fā)酵溫度對(duì)發(fā)酵制品的影響

無甜苷濃縮羅漢果汁按體積比1∶40稀釋，總酸為0.77 g/kg。

設(shè)置不同發(fā)酵溫度，不同發(fā)酵溫度下發(fā)酵液的變化情況如圖1所示。

圖1 不同發(fā)酵溫度對(duì)發(fā)酵制品總酸的影響Fig.1 Effects of different fermentation temperatures on total acid of fermented products

由圖1可知，發(fā)酵液的產(chǎn)酸有一個(gè)由高到低的過程。發(fā)酵第11天時(shí)，30℃的發(fā)酵制品產(chǎn)酸最高，隨后產(chǎn)酸量逐漸下降；20、25℃在第13天時(shí)產(chǎn)酸最高，然后產(chǎn)酸量下降；而35℃和40℃條件下的發(fā)酵液前期緩慢增加，由于溫度過高，菌種死亡，產(chǎn)酸量較低。綜上，搖床溫度設(shè)置為20℃～30℃，發(fā)酵液的產(chǎn)酸較好。

2.2 不同紅茶菌菌液的接種量對(duì)發(fā)酵制品的影響

接種不同量的紅茶菌菌液，發(fā)酵液的變化情況如圖2所示。

圖2 不同紅茶菌接種量對(duì)發(fā)酵制品總酸的影響Fig.2 Effects of Kombucha inoculation amount on total acid of fermented products

由圖2可知，接種量為15%的發(fā)酵液最先到達(dá)產(chǎn)酸最高峰，發(fā)酵10 d之后產(chǎn)酸量逐漸下降，接種量越大，產(chǎn)酸量越高，接種量為25%和30%的發(fā)酵液產(chǎn)酸最高，發(fā)酵第12天時(shí)到達(dá)產(chǎn)酸最高峰。接種量為5%～20%的發(fā)酵液產(chǎn)酸量相對(duì)較低，產(chǎn)酸最高峰時(shí)間較短?？傮w來說，紅茶菌接種量為15%～25%時(shí)，發(fā)酵液的產(chǎn)酸量相比較較好。

2.3 無甜苷濃縮羅漢果汁的稀釋比對(duì)發(fā)酵制品的影響

無甜苷濃縮羅漢果汁稀釋成不同的比例時(shí)，發(fā)酵液的變化情況如圖3所示。

圖3 無甜苷濃縮羅漢果汁的稀釋比對(duì)發(fā)酵制品總酸的影響Fig.3 Effect of dilution ratio of Siraitia grosvenorii juice without sweeteners glycosides concentrate on the total acid of fermented products

由圖3可知，無甜苷濃縮羅漢果汁的稀釋比不同，產(chǎn)酸量不等。稀釋體積比為1∶20～1∶40的發(fā)酵液產(chǎn)酸量較高，產(chǎn)酸最高峰中稀釋比為1∶40的發(fā)酵液在第9天出現(xiàn)，用時(shí)較短。綜上，無甜苷濃縮羅漢果汁的稀釋比為1∶40時(shí)，發(fā)酵液的各項(xiàng)指標(biāo)較好。

2.4 搖床不同轉(zhuǎn)速對(duì)發(fā)酵制品的影響

搖床的轉(zhuǎn)速不一樣時(shí)，發(fā)酵液的變化情況如圖4所示。

圖4 不同搖床轉(zhuǎn)速對(duì)發(fā)酵制品總酸的影響Fig.4 Different table speed on total acid fermentation products

由圖4可知，搖床轉(zhuǎn)速為150 r/min和180 r/min時(shí)，發(fā)酵液的產(chǎn)酸最高峰出現(xiàn)較早，搖床轉(zhuǎn)速為60 r/min～120 r/min時(shí)，產(chǎn)酸最高峰出現(xiàn)較晚，但是產(chǎn)酸量大。綜上，搖床轉(zhuǎn)速設(shè)置為60 r/min～90 r/min時(shí)發(fā)酵較為適宜。

2.5 不同初始糖度對(duì)發(fā)酵制品的影響

發(fā)酵液的初始糖度不一樣時(shí)，發(fā)酵液的變化情況如圖5所示。

圖5 不同初始糖度對(duì)發(fā)酵制品總酸的影響Fig.5 Effects of different initial sugar degree on total acid of fermented products

由圖5可知，初始糖度不同，產(chǎn)酸量不同，發(fā)酵時(shí)間較長(zhǎng)，當(dāng)初始糖度在4°Bx～6°Bx范圍時(shí)，能在15 d內(nèi)出現(xiàn)產(chǎn)酸最高峰，為了節(jié)省發(fā)酵時(shí)間，提高效率，因而初始糖度在4°Bx～6°Bx范圍內(nèi)時(shí)較為合適。

2.6 不同初始pH值對(duì)發(fā)酵制品的影響

發(fā)酵液的初始pH值不一樣時(shí)，發(fā)酵液的變化情況如圖6所示。

圖6 不同初始pH值對(duì)發(fā)酵制品總酸的影響Fig.6 Effect of different initial pH on total acid in fermented products

由圖6可知，初始pH值越低所含的總酸含量越高，而從變化趨勢(shì)看，初始pH值為3.2～3.6的發(fā)酵液產(chǎn)酸的變化量較大，產(chǎn)酸最高峰出現(xiàn)時(shí)間較早，糖的利用率較高，因而適宜發(fā)酵的初始pH值范圍為3.2～3.6。

2.7 發(fā)酵條件工藝的優(yōu)化

以溫度、紅茶菌菌液接種量、初始pH值、初始糖度為單因素，作L9（34）正交試驗(yàn)，以總酸為檢測(cè)指標(biāo)，結(jié)果如表2所示。

表2 無甜苷濃縮羅漢果汁發(fā)酵制品的正交試驗(yàn)結(jié)果Table 2 The orthogonal experiment results of no sweet glycosides concentrated juice fermentation products of Siraitia grosvenorii

由表2可知，影響發(fā)酵液的產(chǎn)酸量的主次因素為A＞B＞D＞C，即主要的因素是發(fā)酵溫度，其次是紅茶菌菌液的接種量，接著是發(fā)酵液初始pH值，影響相對(duì)較小的是發(fā)酵液的初始糖度。發(fā)酵的最優(yōu)組合為A3B1C1D1，即無甜苷濃縮羅漢果汁發(fā)酵的最佳工藝為：發(fā)酵溫度30℃，紅茶菌菌液接種量15%，發(fā)酵液的初始糖度4°Bx，發(fā)酵液初始pH3.2。經(jīng)過驗(yàn)證試驗(yàn)，最優(yōu)組合在發(fā)酵11 d時(shí)總酸含量由最開始的6.31 g/kg增長(zhǎng)到17.04 g/kg，達(dá)到產(chǎn)酸最高峰。

3 結(jié)論

本文利用無甜苷濃縮羅漢果汁為原料，接種紅茶菌菌液，考察不同的接種量、不同的搖床轉(zhuǎn)速、不同的稀釋比例、發(fā)酵液的初始糖度、初始pH值對(duì)發(fā)酵過程中發(fā)酵液總酸的影響。根據(jù)單因素試驗(yàn)及正交試驗(yàn)結(jié)果顯示，影響發(fā)酵液產(chǎn)酸的主要因素為發(fā)酵溫度，其次為紅茶菌菌液的接種量，接著是發(fā)酵液的初始pH值，發(fā)酵液的初始糖度對(duì)發(fā)酵過程中的產(chǎn)酸影響較小。得出無甜苷濃縮羅漢果汁的發(fā)酵最佳工藝為：發(fā)酵溫度30℃，紅茶菌菌液接種量15%，發(fā)酵液的初始糖度4°Bx，發(fā)酵液初始pH3.2。

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The Study of the Preparation of Siraitia grosvenorii Vinegar without Sweeteners Glycosides

CHEN Xin1，2，XIE Wei2，SU Xiao-jian3，HE Xing-cun1，*，LAN Fu-sheng4
（1.School of Food Science and Technology，Dalian Polytechnic University，Dalian 116034，Liaoning，China；2.School of Food Science and Technology，Hezhou University，Hezhou 542800，Guangxi，China；3.School of Environment and Resources，Guangxi Normal University，Guilin 541004，Guangxi，China；4.GuiLin GFS Monk Friuit Corp，Guilin 541004，Guangxi，China）

In order to explore the suitable conditions for the fermentation products of theSiraitia grosvenoriifruit without sweeteners glycosides，the effects of the inoculation amount of Kombucha，the ratio of the concentration of theSiraitia grosvenoriifruit without sweeteners glycosidesthe initial pH of the fermentation broth，the initial sugar content of the fermentation broth，the fermentation temperature and the rotational speed of the fermentation broth were studied.Based on the factors of fermentation temperature，inoculation amount of initial Kombucha，sugar，orthogonal optimization of initial pH of four factors and three levels，namely，L9（34），the optimum conditions for non sweet glycosidesSiraitia grosvenoriijuice Kombucha fermentation products were obtained.The results showed that：fermentation temperature 30 ℃，vendors microbial quantity of 15%，the initial sugar fermentation liquor 4 °Bx，initial pH3.2 fermented liquid the best fermentation conditions.After the experiment，the total acid content increased from 6.31 g/kg to 17.04 g/kg at the beginning of fermentation for 11 days，and reached the highest peak of acid production.

Siraitia grosvenoriifruit without sweeteners glycosides；Kombucha；fruit vinegar；fermentation

2016-12-23

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.18.015

國(guó)家自然科學(xué)基金地方項(xiàng)目（21367012）；廣西科學(xué)研究與技術(shù)開發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（桂科重1355001-2-4）

陳鑫（1990—），女（漢），碩士研究生，研究方向：食品分析與檢測(cè)。

*通信作者：何星存（1962—），男，教授。