辣木醋釀造工藝的研究

戴天浥，龔婉瑩，彭磊，劉浩東，田洋，盛軍

(云南農業(yè)大學 食品科學技術學院，昆明 650201)

辣木醋釀造工藝的研究

戴天浥，龔婉瑩，彭磊，劉浩東，田洋*，盛軍

(云南農業(yè)大學 食品科學技術學院，昆明 650201)

以辣木葉粉、紅糖為原料，采用半固態(tài)發(fā)酵方法，通過正交試驗，確定原料液酶解、酒精發(fā)酵和醋酸發(fā)酵的最佳工藝條件。辣木醋原料液酶解的最佳工藝參數為：辣木葉粉與水的質量比為1∶10，復合酶由纖維素酶、木聚糖酶和β-葡聚糖酶組成，復合酶的添加量為0.4 g/L，酶解溫度為50 ℃，時間為1.5 h。酒精發(fā)酵的最佳工藝參數為：酵母菌接種量0.3%，發(fā)酵溫度30 ℃，發(fā)酵時間7天。醋酸發(fā)酵的最佳工藝條件為：醋酸菌接種量10%，初始酒精度9%，發(fā)酵溫度29 ℃，發(fā)酵時間6天。

辣木；醋；酶解；酒精發(fā)酵；醋酸發(fā)酵

辣木(Moringaoleifera)為辣木科辣木屬多年生落葉喬木，廣泛種植于亞洲、非洲的熱帶和亞熱帶地區(qū)。我國云南、廣東、海南、臺灣等地已大面積引種栽培。辣木因生長快速且具有極高的經濟和營養(yǎng)價值，被稱為“奇跡之樹(miracle tree)”[1]。每100 g的辣木葉中蛋白質含量約為牛奶的2倍、維生素A含量約為胡蘿卜的4倍、維生素C含量約為鮮橙的7倍、鈣含量約為牛奶的4倍、鐵含量約為菠菜的3倍、鉀含量約為香蕉的3倍[2]。此外，辣木含有氨基甲酸酯和酚性成分，具有抗菌、降血壓、治療糖尿病等生理活性。由于我國農業(yè)部2012年才將辣木葉列為新資源食品，對于辣木的功能性食品開發(fā)才剛剛起步，因此，辣木深加工食品并不常見。本試驗以云南辣木葉和紅糖為原料，采用半固態(tài)發(fā)酵技術，旨在研究出具有豐富營養(yǎng)成分且具備一定保健功效的辣木醋，為市場提供醋的新品種的同時，為新資源食品辣木葉的開發(fā)利用拓展新的途徑。

1 材料與方法

1.1 主要原輔料

辣木葉粉 云南德宏芒市；紅糖 云南德宏芝市；纖維素酶、β-葡聚糖酶、木聚糖酶 上海索萊寶生物科技有限公司；釀酒酵母(AS2.1190)、 醋酸菌(GIM1.67) 廣東省微生物菌種保藏中心。

1.2 儀器設備與試劑

1.2.1 儀器設備

JY/YP型電子天平 上海上天精密儀器有限公司；JJ-1精密增力電動攪拌器 金壇市城東新瑞儀器廠；小型過濾器 紹興海納膜技術有限公司；IT-09C-10型磁力攪拌器、生化培養(yǎng)箱 上海一恒科學儀器有限公司；PHB-4型pH計、WYT手持式糖量計 上海科學儀器股份有限公司；TDZ5-WS多管架自動平衡離心機 上海盧湘儀離心機儀器有限公司；酒精計 北京普特壓力溫度儀表廠；SX700高壓滅菌鍋 日本TOMY KOGYO公司；THZ-300/300C型恒溫培養(yǎng)搖床；SW-CJ-2FD潔凈工作臺 蘇凈集團蘇州安泰空氣技術有限公司。

1.2.2 試劑

D-無水葡萄糖、酵母浸出粉、碳酸鈣、麥芽汁瓊脂、檸檬酸 源葉生物科技有限公司；無水乙醇 重慶川東化工集團有限公司；氫氧化鈉 濟寧宏明化學試劑有限公司；菲林試劑、酚酞試劑 青島捷世康生物科技有限公司。

1.3 分析檢測方法

還原糖的測定采用菲林試劑直接滴定法，總糖含量用WYT手持式糖量計測定，pH值采用PHB-4型pH計測定，總酸的測定采用酸堿滴定法[3]，酒精度利用酒精計測定，大腸菌群、致病菌按GB/T 4789.3-2010執(zhí)行[4]。

1.4 工藝流程及操作要點

1.4.1 工藝流程

1.4.2 試驗操作要點

1.4.2.1 原料選擇與處理

所選用的辣木葉粉為優(yōu)質新鮮辣木葉烘干、粉碎后過200目篩制成。辣木葉粉不能過細也不能過粗，過細不便于過濾，過粗則不利于酶解。紅糖選用云南產優(yōu)質古法紅糖，更好地保留了甘蔗中的營養(yǎng)成分。將辣木粉與純凈水按照1∶10的質量比例混合，并攪拌均勻，成為原料液待用。

1.4.2.2 菌種的活化與擴大培養(yǎng)

酵母菌：500 mL錐形瓶中裝入350 mL麥芽汁瓊脂培養(yǎng)基，封口膜封好后，用高壓蒸汽滅菌鍋121 ℃滅菌15 min，待滅菌結束后冷卻至室溫，于潔凈工作臺中接種釀酒酵母菌，于30 ℃恒溫生化培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24 h，并進一步擴大培養(yǎng)。

醋酸菌：配制含1%葡萄糖、1%酵母浸出粉、1.5%碳酸鈣、2%瓊脂的醋酸菌培養(yǎng)基，制成斜面培養(yǎng)基后，用高壓蒸汽滅菌鍋121 ℃滅菌15 min，待滅菌結束后冷卻至60 ℃左右，加入2%的無水乙醇，待培養(yǎng)基溫度降至室溫后，在潔凈工作臺中接種醋酸菌，于30 ℃恒溫生化培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24 h。之后在潔凈工作臺中將活化的醋酸菌接種到辣木酒中，于30 ℃恒溫培養(yǎng)搖床中培養(yǎng)32 h，當醋酸菌進入對數生長期后，即成為醋酸發(fā)酵的種子液。

1.4.2.3 酶解

復合酶由纖維素酶、木聚糖酶和β-葡聚糖酶組成[5]，其中纖維素酶分解纖維素產生寡糖和纖維二糖，最終水解為葡萄糖[6]；木聚糖酶可將半纖維素水解為低聚糖和木糖[7]；β-葡聚糖酶可以降解植物細胞壁中的結構性非淀粉多糖[8]。該復合酶處理辣木葉粉原料液，不僅能充分利用辣木葉粉中的多糖類物質，還能使辣木葉粉中的微量元素更好地溶出。將復合酶按一定比例添加到原料液中，在恒溫條件下用增力電動攪拌器攪拌原料液，使復合酶與原料液中的辣木葉粉充分接觸。

1.4.2.4 調整pH和糖度

為使酵母菌能在發(fā)酵原料液中更好地生長，要對原料液的糖度和酸度進行調整，利用碳酸鈣和檸檬酸將酶解后的原料液的pH調整到4.5，用紅糖將原料液的糖度調整到18%。

1.4.2.5 滅菌

將置于大錐形瓶中并用封口膜密封好的發(fā)酵原料液于高壓滅菌鍋中70 ℃滅菌30 min，然后用冰水以水浴的方法將發(fā)酵原料液快速冷卻到4～5 ℃，之后置于潔凈工作臺中，升溫至室溫后待用。

1.4.2.6 酒精發(fā)酵

將活化的釀酒酵母菌接種到滅菌后的發(fā)酵原料液中，用封口膜密封好搖勻，于恒溫生化培養(yǎng)箱中進行酒精發(fā)酵。

1.4.2.7 醋酸發(fā)酵

在潔凈工作臺中，將活化并擴大培養(yǎng)的醋酸菌種子液接種到完全發(fā)酵的辣木酒中，透氣封口膜封口后，在恒溫培養(yǎng)搖床中以200 r/min的轉速振蕩培養(yǎng)，為保證發(fā)酵液中的氧氣量，每日在潔凈工作臺中通氣3次，并每日檢測發(fā)酵液的酸度，若發(fā)酵液中酸度3天內無變化，則說明醋酸發(fā)酵階段結束。

1.4.2.8 過濾

在陳釀的過程中，辣木醋中的不溶物會因為靜置沉淀，取上層清液進行過濾，從而便于過濾。

1.5 試驗設計

1.5.1 辣木醋發(fā)酵原料液酶解工藝條件的研究

本試驗以料液比、酶添加量、酶解溫度、酶解時間作為考察因素，采用四因素三水平進行正交試驗，以還原糖含量為考察指標進行分析，從而優(yōu)化辣木醋發(fā)酵原料液酶解工藝條件參數[9]，試驗設計見表1。

表1 辣木醋發(fā)酵原料液酶解L9(34)正交試驗設計

1.5.2 酒精發(fā)酵工藝條件的研究

本試驗以酵母菌接種量、酒精發(fā)酵溫度、發(fā)酵時間作為考察因素，采用三因素三水平進行正交試驗，以酒精度為考察指標進行分析，從而優(yōu)化辣木醋酒精發(fā)酵過程工藝條件參數，試驗設計見表2。

表2 辣木醋酒精發(fā)酵L9(33)正交試驗設計

1.5.3 醋酸發(fā)酵工藝條件的研究

本試驗以醋酸菌接種量、初始酒精度、醋酸發(fā)酵溫度、發(fā)酵時間作為考察因素，采用四因素三水平進行正交試驗，以總酸含量為考察指標進行分析，從而優(yōu)化辣木醋醋酸發(fā)酵過程工藝條件參數，試驗設計見表3[10]。

表3 辣木醋醋酸發(fā)酵L9(34)正交試驗設計

2 結果與分析

2.1 辣木醋發(fā)酵原料液酶解工藝參數優(yōu)化

表4 辣木醋發(fā)酵原料液酶解正交試驗表

由表4可知，4個因素對酶解效率影響的主次關系依次是RC>RA>RD>RB,即辣木醋發(fā)酵原料液酶解過程中，酶解溫度>料液比>酶解時間>酶添加量。比較各ki值可知，酶解的最佳工藝組合為A2B3C3D2；即料液比為1∶10、酶添加量為0.4 g/L、酶解溫度為50 ℃、酶解時間為1.5 h，此組合未在試驗組中，為驗證該組合的最優(yōu)性，在該組合條件下進行3次平行試驗，得到的平均還原糖含量為27.1 mg/g。

2.2 酒精發(fā)酵

2.2.1 發(fā)酵時間對酒精發(fā)酵的影響

在酵母菌接種量為0.3%，發(fā)酵溫度為30 ℃的條件下，持續(xù)發(fā)酵7天，每天測定酒精度，結果見圖1。

圖1 發(fā)酵時間對酒精度的影響

由圖1可知，在酒精發(fā)酵過程中，葡萄糖逐漸被酵母菌轉化為乙醇，酒精度隨之不斷上升，在發(fā)酵到第4天后酒精度上升速度最快，6天后酒精度上升速度趨于平緩。在酒精發(fā)酵過程中，發(fā)酵時間過短，則發(fā)酵不充分，酒精度含量過低，發(fā)酵時間過長則會影響生產效率。因此，選擇酒精發(fā)酵時間為5，6，7 天作為正交試驗條件。

2.2.2 酵母菌接種量對酒精發(fā)酵的影響

在酒精發(fā)酵過程中，酵母菌接種量的多少會影響酒精發(fā)酵的發(fā)酵周期，在其他條件都相同的辣木醋發(fā)酵原料液中，分別添加0.1%，0.2%，0.3%，0.4%的活化酵母菌，之后每隔1天測定原料液的酒精度含量，試驗結果見圖2。

圖2 酵母菌接種量對于酒精度的影響

由圖2可知，酵母菌接種量為0.3%，0.4%時，酒精發(fā)酵在第4天時速度開始加快，發(fā)酵到第6天后，發(fā)酵速度開始變緩，且兩條發(fā)酵曲線類似。酵母菌接種量為0.1%，0.2%時，發(fā)酵到第6天后，酒精發(fā)酵速度才開始明顯變快，而發(fā)酵曲線存在一定差異。因此，選擇酵母菌接種量為0.1%，0.2%，0.3%作為正交試驗條件。

2.2.3 辣木醋酒精發(fā)酵工藝參數優(yōu)化

表5 辣木醋酒精發(fā)酵正交試驗表

由表5可知，3個因素對酒精發(fā)酵效率影響的主次關系依次是RC>RA>RB,即辣木醋酒精發(fā)酵過程中，發(fā)酵時間>酵母菌接種量>酒精發(fā)酵溫度。比較各ki值可知，酶解的最佳工藝組合為A3B2C3；即酵母菌接種量為0.3%、酒精發(fā)酵溫度為30 ℃、發(fā)酵時間為7 天，此組合未在試驗組中，為驗證該組合的最優(yōu)性，在該組合條件下進行3次平行試驗，得到的平均酒精度為8.9%。

2.3 醋酸發(fā)酵

2.3.1 醋酸菌接種量對醋酸發(fā)酵的影響

在醋酸發(fā)酵過程中，醋酸菌的接種量對醋酸發(fā)酵周期同樣具有一定的影響，在其他條件都相同的辣木酒中，分別添加7%，8%，9%，10%，11%的活化醋酸菌，之后每隔1天測定原料液的總酸含量，試驗結果見圖3。

圖3 醋酸菌接種量對總酸含量的影響

由圖3可知，當接種量為7%，8%，9%時，酸度隨著發(fā)酵時間的增加在不斷增大，沒有達到趨于平緩的狀態(tài)，說明發(fā)酵仍需要繼續(xù)進行，但接種量達到11%時，在發(fā)酵第7天時，總酸含量出現了下降的趨勢，這種現象可能是由于醋酸菌大量繁殖，導致部分醋酸氧化成了水和二氧化碳，說明11%的醋酸菌接種量不適合辣木醋的發(fā)酵。醋酸菌接種量為10%時，發(fā)酵到第6天時，總酸含量趨于平緩，為了進一步驗證醋酸菌的最佳接種量，選擇醋酸菌接種量為8%，9%，10%作為正交試驗條件。

2.3.2 發(fā)酵時間對醋酸發(fā)酵的影響

當醋酸菌接種量為10%，初始酒精度為9%，發(fā)酵溫度為28 ℃的條件下持續(xù)發(fā)酵7天，每天測量總酸含量，結果見圖4。

圖4 發(fā)酵時間對總酸含量的影響

由圖4可知，在醋酸發(fā)酵過程中，酒精逐漸被酵母菌轉化為醋酸，總酸含量隨之不斷上升，在發(fā)酵到第2天后總酸度上升速度加快，5天后總酸度上升速度趨于平緩。在醋酸發(fā)酵過程中，發(fā)酵時間過短，則發(fā)酵不充分，總酸含量過低；發(fā)酵時間過長，不僅影響生產效率，同時會出現醋酸被過量醋酸菌消耗的情況，從而導致醋酸含量反而降低。因此，選擇醋酸發(fā)酵時間為5，6，7 天作為正交試驗條件。

2.3.3 辣木醋醋酸發(fā)酵工藝參數優(yōu)化

表6 辣木醋醋酸發(fā)酵正交試驗表

由表6可知，4個因素對醋酸發(fā)酵效率影響的主次關系依次是RA>RD>RC>RB,即辣木醋醋酸發(fā)酵過程中，醋酸菌接種量>發(fā)酵時間>發(fā)酵溫度>初始酒精度。比較各ki值可知，醋酸發(fā)酵的最佳工藝組合為A3B2C3D2，即醋酸菌添加量為10%、初始酒精度為9%、醋酸菌發(fā)酵溫度為29 ℃、發(fā)酵時間為6 天，此組合未在試驗組中，為驗證該組合的最優(yōu)性，在該組合條件下進行3次平行試驗，得到的平均總酸含量為4.92%。

3 辣木醋質量指標檢測結果

3.1 辣木醋的感官指標

色澤：呈棕褐色；香氣：具有辣木葉的清香和醋香；滋味：口感醇厚，酸味柔和，無辣木的苦澀味；狀態(tài)：澄清透明，搖動無懸浮物，靜置無沉淀。

3.2 辣木醋理化指標

總酸(以醋酸計)：4.92%；還原糖含量(以葡萄糖計，mg/dL)：2.35；pH值：3.2。

3.3 辣木醋微生物指標

大腸菌群：未檢出；致病菌：未檢出。

4 結論

根據試驗結果可知：辣木醋原料液酶解的最佳工藝條件是料液比為1∶10、酶添加量為0.4 g/L、酶解溫度為50 ℃、酶解時間為1.5 h，最優(yōu)條件下得到的平均還原糖含量為27.1 mg/g。辣木醋酒精發(fā)酵的最佳工藝條件是酵母菌接種量為0.3%、酒精發(fā)酵溫度為30 ℃、發(fā)酵時間為8天，最優(yōu)條件下得到的平均酒精度為8.9%。辣木醋醋酸發(fā)酵的最佳工藝條件是醋酸菌添加量為10%、初始酒精度為8%、醋酸菌發(fā)酵溫度為29 ℃、發(fā)酵時間為6天，最優(yōu)條件下得到的平均總酸含量為4.92%。通過以上條件釀制的辣木醋具有最佳的風味和產品品質。

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StudyonBrewingTechnologyofMoringaoleiferaVinegar

DAI Tian-yi, GONG Wan-ying, PENG Lei, LIU Hao-dong, TIAN Yang*, SHENG Jun

(College of Food Science and Technology,Yunnan Agriculture University，Kunming 650201，China)

WithMoringaoleiferaleaf powder and brown sugar as raw materials, semi-solid fermentation as method, the raw material solution enzymolysis, alcohol fermentation and acetic acid fermentation are studied by orthogonal tests, and the optimum technological conditions are determined.The optimum technological parameters for enzymolysis of raw materials ofMoringaoleiferavinegar are as follows: the mass ratio ofMoringaoleiferaleaf powder with water is 1∶10, the complex enzymes are cellulase,xylanase and β-glucanase, the complex enzymes additive amount is 0.4 g/L, enzymolysis temperature is 50 ℃ and enzymolysis time is 1.5 h.The optimum conditions for alcohol fermentation are as follows:yeast inoculum amount is 0.3%, fermentation temperature is 30 ℃, fermentation time is 7 days. The optimum conditions for acetic acid fermentation are as follows: acetic acid bacteria inoculum amount is 10%, initial alcohol content is 9%, fermentation temperature is 29 ℃, fermentation time is 6 days.

Moringaoleifera；vinegar；enzymolysis；alcohol fermentation；acetic acid fermentation

TS201.5

A

10.3969/j.issn.1000-9973.2017.11.016

1000-9973(2017)11-0078-05

2017-05-20 *通訊作者

農業(yè)部熱作技術試驗示范項目(K2500053)

戴天浥(1989-)，男，碩士，研究方向：營養(yǎng)代謝免疫學；

田洋(1982-)，男，副教授，碩士生導師，博士，研究方向：功能性食品開發(fā)。