全發(fā)酵型蘋果醋加工工藝及其調(diào)配研究

游劍，杜鵬舉，祝葉蕾

(湖北工程學(xué)院 生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院 特色果蔬質(zhì)量安全控制湖北省重點實驗室，湖北 孝感 432000)

蘋果是薔薇科蘋果屬的一種植物，成熟后的果實呈球形，可供食用，富有迷人的蘋果香氣，口感清爽甘甜，是一種中性的水果，也是市面上最常見的水果之一。蘋果營養(yǎng)非常豐富，蘋果中不僅含有蘋果酸、奎寧酸、檸檬酸、酒石酸、單寧酸、果膠、纖維素和各種維生素，還含有鈣、銅、錳、鋅、鉀等微量元素，經(jīng)常食用，對人體健康十分有益，具有生津止渴、和胃降逆、健脾潤肺等保健效果[1,2]。

蘋果醋是蘋果汁經(jīng)發(fā)酵后得到的一種保健型飲品，不僅具有蘋果的營養(yǎng)，而且具有降低膽固醇、消除疲勞、抗衰老等功效。本文以陜西富士蘋果為原材料，通過酒精發(fā)酵、醋酸發(fā)酵等工藝，釀造全發(fā)酵型蘋果醋，對其生產(chǎn)工藝進(jìn)行了研究[3-5]，并通過單因素實驗和正交實驗對其調(diào)配工藝進(jìn)行了優(yōu)化[6]，確定了全發(fā)酵型蘋果醋的最佳配方，為全發(fā)酵型蘋果醋的工業(yè)化生產(chǎn)提供了理論指導(dǎo)，具有一定的應(yīng)用前景。

1 實驗材料與方法

1.1 實驗材料

蘋果：超市售賣的新鮮富士蘋果，產(chǎn)于中國陜西； 精制白砂糖：廣州市華僑糖廠；復(fù)合果膠酶：活力單位10 U/mg，山東匯益生物科技有限公司；釀酒高活性干酵母：安琪酵母股份有限公司；醋酸菌：山東沂源康源生物科技有限公司；檸檬酸：廣州市晨煒化工有限公司；偏重亞硫酸鈉：蘇州君世化工科技有限公司；氫氧化鈉：青縣萬江化工銷售有限公司；碳酸氫鈉：河南金大地化工有限責(zé)任公司；濃縮蘋果汁：中國匯源果汁集團(tuán)有限公司；蜂蜜：寶生園養(yǎng)蜂場有限公司。

1.2 實驗儀器

精密電子天平 上海方瑞儀器有限公司；pH酸度計 上海藍(lán)尼詩爾商貿(mào)有限公司；電熱恒溫水浴鍋 廈門海鉑特生物科技有限公司；多功能榨汁機(jī) 九陽電器制造有限公司；手持糖量計 上海勃基儀器儀表有限公司；生化培養(yǎng)箱 杭州科曉化工儀器設(shè)備有限公司；廣口瓶、液封管、玻璃棒、酒精溫度計、滴定管、燒杯、紗布、量筒、濾紙、膠頭滴管、三角漏斗、水果刀。

1.3 測定方法

溫度的測定：采用溫度計測定；pH的測定：采用pH計測定；糖度的測定：采用糖量計測定；總酸度的測定：采用0.1 mol/L氫氧化鈉滴定測定。

1.4 全發(fā)酵型蘋果醋釀造的工藝流程

1.5 操作方法[7,8]

1.5.1 原材料的選取

挑選成熟的外觀飽滿且表面無爛的新鮮富士蘋果，先用清水洗凈，然后用水果刀去核切成小塊待用。

1.5.2 榨汁去渣

將切成塊狀的蘋果，放入榨汁機(jī)中進(jìn)行榨汁，棄去果渣，只留下新鮮的果汁。

1.5.3 蘋果汁的防褐變處理

因為蘋果汁中含有大量的維生素C，果汁中的維生素C與空氣直接接觸，極容易被空氣中的氧氣氧化，而使果汁出現(xiàn)褐變現(xiàn)象，會影響后期蘋果醋的風(fēng)味與外觀。而偏重亞硫酸鈉具有很強(qiáng)的抗氧化功效，將偏重亞硫酸鈉按1 L果汁中添加0.05 g的添加量加入到剛剛榨出的蘋果汁中，并攪拌均勻，對蘋果汁進(jìn)行防褐變處理。

1.5.4 蘋果汁的過濾

將榨出的新鮮蘋果汁進(jìn)行過濾處理，目的是為了過濾掉果汁中含有的少量植物纖維和果皮，先用4層紗布對蘋果汁進(jìn)行粗濾，然后取過濾后的濾液用8層紗布進(jìn)行過濾，再用16層紗布過濾，最后用32層紗布過濾蘋果汁得到相對澄清干凈的蘋果汁。

1.5.5 蘋果汁的澄清

將復(fù)合果膠酶以每0.1 g/L蘋果汁中添加量，加入到已經(jīng)過濾好的蘋果汁中，用玻璃棒攪拌均勻，將攪拌均勻后的蘋果汁置于25 ℃環(huán)境下酶解2 h，以達(dá)到澄清蘋果汁的目的。

1.5.6 調(diào)整糖度

為了使發(fā)酵能夠順利進(jìn)行，使釀造出來的蘋果醋風(fēng)味更佳，根據(jù)成品蘋果醋的要求，過濾澄清后的蘋果汁需要進(jìn)行調(diào)糖處理，已知17 g/L的糖產(chǎn)生1%的酒，發(fā)酵果醋前期需要果酒乙醇含量為8%～10%，果汁質(zhì)量為W(kg)，則：

果汁的潛在酒精度α=果汁糖度(g/L)/17；

加糖量(kg)=(9-α)×0.017×W×100%。

1.5.7 調(diào)整酸度

發(fā)酵所用的釀酒高活性酵母菌最適宜生長的pH值為4.0～4.5，實驗中蘋果汁的pH值在3.0左右，本實驗使用向蘋果汁中添加碳酸氫鈉的方法，調(diào)整蘋果汁的pH值至4.0，使其達(dá)到酵母菌發(fā)酵的最適pH。

1.5.8 酵母菌的活化

稱取少量酵母菌于小燒杯中，加入適量的溫水(25～30 ℃)，用玻璃棒不斷攪拌均勻，放置在30 ℃的恒溫水浴鍋中30 min，使酵母菌活化。

1.5.9 醋酸菌的活化

稱取少量醋酸菌放入燒杯中，加入適量的溫水(30～35 ℃)，用玻璃棒不斷攪拌均勻，放置在35 ℃的恒溫水浴鍋中30 min，使醋酸菌活化。

1.5.10 酒精發(fā)酵

向蘋果汁中加入經(jīng)過活化處理的釀酒高活性酵母菌，然后置于32 ℃條件下進(jìn)行發(fā)酵，每隔12 h檢測1次發(fā)酵液的糖度和酒精度，并進(jìn)行記錄，直到各數(shù)據(jù)保持相對穩(wěn)定為止。

蘋果汁中的糖在無氧環(huán)境中通過酵母菌的作用，產(chǎn)生酒精和二氧化碳，此過程中的化學(xué)反應(yīng)可簡單表示為：C6H12O6+2ADP+2Pi→2C2H5OH+2CO2。

1.5.11 醋酸發(fā)酵

醋酸桿菌經(jīng)過活化處理后，加入已經(jīng)完成酒精發(fā)酵的發(fā)酵液中，進(jìn)行下一步的醋酸發(fā)酵，發(fā)酵期間每隔24 h檢測1次發(fā)酵液的醋酸含量，并進(jìn)行記錄，直到醋酸含量保持相對穩(wěn)定為止。

酒精在有氧條件下，會被醋酸菌氧化成醋酸。醋酸發(fā)酵過程的化學(xué)反應(yīng)可簡單地表示為：C2H5OH+O2→CH3COOH+H2O。

1.5.12 醋酸含量的測定

醋酸的量(g/100 g)=(V1-V2)C/M×6%×100。

式中：V1-V2為消耗標(biāo)準(zhǔn)NaOH的量，mL；C為標(biāo)準(zhǔn)NaOH溶液的濃度，mol/L；M為樣品質(zhì)量或體積，本次實驗為每次取10 mL；6%是換算系數(shù)。

1.5.13 過濾

待發(fā)酵結(jié)束后，對蘋果醋進(jìn)行過濾，去除其中含有的雜質(zhì)成分，得到澄清的蘋果醋。

1.5.14 殺菌

將過濾后的蘋果醋置于70～85 ℃下保持20 min，進(jìn)行殺菌。

1.5.15 調(diào)配及感官評定

為了使蘋果醋具有更好的口感和風(fēng)味，添加適量濃縮蘋果汁、白砂糖、蜂蜜進(jìn)行調(diào)味處理。

1.6 全發(fā)酵型蘋果醋調(diào)配的正交實驗

在前期單因素實驗的基礎(chǔ)上，選取不同酸度、不同糖度、濃縮蘋果汁添加量、蜂蜜添加量4個單因素，以感官評定得分為指標(biāo)，進(jìn)行L9(34)正交實驗(見表1)，得到全發(fā)酵型蘋果醋調(diào)配的最佳配方。

表1 正交實驗的因素和水平Table 1 The factors and levels of orthogonal test %

2 結(jié)果與分析

2.1 全發(fā)酵型蘋果酒的酒精發(fā)酵

在蘋果汁中按0.12 g酵母/100 g果汁加入酵母菌，然后將其置于32 ℃條件下進(jìn)行酵母菌的厭氧發(fā)酵，每隔12 h測1次糖度和酒精度，在發(fā)酵之前測定蘋果汁的初始糖度為26%，初始pH為4.0，發(fā)酵過程中測定的糖度和酒精度的變化情況見表2。

表2 全發(fā)酵型蘋果酒酒精發(fā)酵期間糖度和酒精度的變化Table 2 Changes of sugar and alcohol content during alcohol fermentation of full-fermented apple wine

圖1 全發(fā)酵型蘋果酒酒精發(fā)酵過程中糖度、酒精度的變化曲線Fig.1 Change curves of sugar and alcohol content during alcohol fermentation of full-fermented apple wine

由圖1可知，在發(fā)酵前期的12 h內(nèi)，糖度呈現(xiàn)急劇下降的趨勢，酒精度呈現(xiàn)急速上升的趨勢。由此可知在此期間酵母菌活動十分劇烈，在發(fā)酵環(huán)境中進(jìn)行了大量的繁殖，與周圍的氧氣和營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行著積極的反應(yīng)，但是這段期間氧氣比較充足，主要用于酵母自身的生長繁殖，發(fā)酵作用不強(qiáng)。發(fā)酵12～36 h期間，由于前期酵母菌自身的呼吸作用消耗了大部分的氧氣和營養(yǎng)物質(zhì)，導(dǎo)致此時發(fā)酵液中的氧氣不足，發(fā)酵液中大量的酵母菌在近似無氧的環(huán)境下進(jìn)行發(fā)酵產(chǎn)出大量酒精和二氧化碳，可以看到發(fā)酵液中有大量的氣泡冒出來；當(dāng)發(fā)酵進(jìn)行到36～60 h時，由于發(fā)酵液中的營養(yǎng)物質(zhì)基本被消耗完，此時發(fā)酵作用受到了抑制，因此酒精度上升的速度也相當(dāng)緩慢，趨近于平緩，60 h后酵母菌的發(fā)酵基本終止。

由表2和圖1可知，蘋果酒的酒精發(fā)酵從發(fā)酵開始到結(jié)束大約為60 h，最后經(jīng)測定，蘋果酒酒精度為9.29%，殘余糖含量為10.2%。

2.2 全發(fā)酵型蘋果醋的醋酸發(fā)酵

在蘋果酒中按10 g醋酸菌/100 g果酒加入醋酸菌[9,10]，然后將其置于35 ℃條件下進(jìn)行醋酸菌的有氧發(fā)酵，每隔24 h測1次酸度和酒精度，發(fā)酵之前蘋果酒酒精度為9.29%，發(fā)酵過程中測定的酸度和酒精度的變化情況見表3。

表3 全發(fā)酵型蘋果醋醋酸發(fā)酵期間酸度和酒精度的變化Table 3 Changes of acidity and alcohol content during acetic acid fermentation of full-fermented apple vinegar

圖2 全發(fā)酵型蘋果醋醋酸發(fā)酵過程中酒精度、酸度的變化曲線Fig.2 Change curves of alcohol content and acidity during acetic acid fermentation of full-fermented apple vinegar

由圖2可知，在發(fā)酵的前2 d，酒精度變化的趨勢不是十分明顯，這是因為發(fā)酵液中的醋酸菌正處于適應(yīng)期，不能立即進(jìn)行增殖，醋酸菌的含量基本保持不變；發(fā)酵時間為2～5 d時，酒精度的含量呈急劇下降趨勢，得知在此階段醋酸菌正在活躍地發(fā)酵，積極地把酒精轉(zhuǎn)化為醋酸；發(fā)酵進(jìn)行到5～6 d時，發(fā)酵液中的酒精幾乎消耗完全，再沒有多余的酒精轉(zhuǎn)化成醋酸，從而導(dǎo)致發(fā)酵液的酸度和酒精度再無明顯的變化，此時發(fā)酵液中的醋酸菌基本停止發(fā)酵。

由以上分析可知，蘋果醋的醋酸發(fā)酵從發(fā)酵開始到結(jié)束大約為6 d，最后經(jīng)測定，蘋果醋總酸度為7.22%。

2.3 全發(fā)酵型蘋果醋的感官評定

為了使蘋果醋具有更好的口感，添加適量蘋果汁、冰糖、蜂蜜進(jìn)行調(diào)味處理后，從外觀色澤、氣味、滋味、體態(tài)幾個方面對蘋果醋進(jìn)行感官評定，以打分的方式來辨別最好的樣品[11,12]。

將制好的蘋果醋經(jīng)過濾、殺菌后裝配靜置1 d左右，直到果醋中所含有的懸浮物基本沉降完全后再進(jìn)行相關(guān)的感官評定。

將要進(jìn)行感官評定的全發(fā)酵型蘋果醋樣品，依次進(jìn)行編號，依據(jù)表4的感官評判標(biāo)準(zhǔn)要求，對蘋果醋從色澤、香氣、口味、體態(tài)等方面進(jìn)行感官評定并打分，對得分最高的樣品進(jìn)行以下實驗。

感官評定分別以外觀色澤(占20分)、香味(占20分)、味道(占30分)和體態(tài)(占30分)進(jìn)行打分，滿分為100分，評分細(xì)則和結(jié)果見表4。

表4 蘋果醋感官評定標(biāo)準(zhǔn)Table 4 Sensory evaluation standards of apple vinegar

2.3.1 不同酸度全發(fā)酵型蘋果醋感官評定的比較

因為不同的酸度對釀造出的全發(fā)酵型蘋果醋的品質(zhì)和口感有很大影響，為了使釀制的蘋果醋具備更好的品質(zhì)和風(fēng)味，將釀造出的蘋果醋的酸度分別調(diào)整為2%、3%、4%、5%、6%、7%，然后依據(jù)感官評定的標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行感官評定并打分，評分結(jié)果見表5。

表5 不同酸度全發(fā)酵型蘋果醋感官評定結(jié)果Table 5 Sensory evaluation results of full-fermented apple vinegar with different acidity

通過對不同酸度全發(fā)酵型蘋果醋的色澤、香味、味道、體態(tài)的感官評定評分可知，酸度為3%的蘋果醋的評分最高，為97分，口感最佳，因此選擇酸度為3%的蘋果醋進(jìn)行后面的實驗。

2.3.2 不同糖度全發(fā)酵型蘋果醋感官評定的比較

因為不同的糖度對釀造出的全發(fā)酵型蘋果醋的口感有很大影響，為了使釀制的蘋果醋具備更好的品質(zhì)和風(fēng)味，對酸度為5%的蘋果醋通過添加食用冰糖的方法調(diào)整出糖度為5%、6%、7%、8%、9%、10%的蘋果醋，然后依據(jù)感官評定標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行感官評定并打分，評分結(jié)果見表6。

表6 不同糖度全發(fā)酵型蘋果醋感官評定結(jié)果Table 6 Sensory evaluation results of full-fermented apple vinegar with different sugar content

通過對不同糖度全發(fā)酵型蘋果醋的色澤、香味、味道、體態(tài)的感官評定評分可知，糖度為8%的蘋果醋的評分最高，為98分，口感最佳，因此選擇糖度為8%的蘋果醋進(jìn)行后面的實驗。

2.3.3 不同濃縮蘋果汁添加量全發(fā)酵型蘋果醋感官評定的比較

濃縮蘋果汁是一種蘋果醋加工中常用的調(diào)味劑，蘋果醋中添加適量的濃縮蘋果汁，可以改善蘋果醋的風(fēng)味，提高蘋果醋的感官品質(zhì)，對酸度為5%、糖度為8%的蘋果醋通過添加7%、8%、9%、10%、11%、12%的濃縮蘋果汁，然后依據(jù)感官評定標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行感官評定并打分，評分結(jié)果見表7。

表7 不同濃縮蘋果汁添加量全發(fā)酵型蘋果醋感官評定結(jié)果Table 7 Sensory evaluation results of full-fermented apple vinegar with different concentrated apple juice

通過對不同濃縮蘋果汁添加量全發(fā)酵型蘋果醋的色澤、香氣、味道、體態(tài)的感官評定評分可知，添加量為10%的蘋果醋的評分最高，為96分，口感和風(fēng)味最佳。

2.3.4 不同蜂蜜添加量全發(fā)酵型蘋果醋感官評定的比較

蜂蜜是一種純天然的含有豐富營養(yǎng)成分的調(diào)味劑，蘋果醋中添加適量的蜂蜜，不僅可以改善蘋果醋的風(fēng)味，而且還可以起到輔助澄清蘋果醋的作用，進(jìn)一步增強(qiáng)蘋果醋的風(fēng)味和感官質(zhì)量，對酸度為5%、糖度為8%的蘋果醋通過添加1%、2%、3%、4%、5%、6%的蜂蜜，然后依據(jù)感官評定標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行感官評定并打分，評分結(jié)果見表8。

表8 不同蜂蜜添加量全發(fā)酵型蘋果醋感官評定結(jié)果Table 8 Sensory evaluation results of full-fermented apple vinegar with different additive amount of honey

通過對不同蜂蜜添加量全發(fā)酵型蘋果醋的色澤、香氣、味道、體態(tài)的感官評定評分可知，添加量為2%的蘋果醋的評分最高，為98分，口感和風(fēng)味最佳。

2.3.5 全發(fā)酵型蘋果醋調(diào)配的正交實驗結(jié)果

由表9可知，影響全發(fā)酵型蘋果醋感官評分的主次為：A>C>D>B，即蘋果醋酸度>濃縮蘋果汁添加量>蜂蜜添加量>蘋果醋糖度。所以全發(fā)酵型蘋果醋調(diào)配的最佳配方組合為 A1B2C3D2，即蘋果醋酸度為2%，糖度為8%，濃縮蘋果汁添加量為11%，蜂蜜添加量為2%，此時全發(fā)酵型蘋果醋的口感和風(fēng)味最佳。

表9 正交實驗結(jié)果Table 9 The results of orthogonal test

3 小結(jié)

本文采用全發(fā)酵工藝生產(chǎn)蘋果醋，將新鮮蘋果榨汁后進(jìn)行酒精發(fā)酵和醋酸發(fā)酵，制得的蘋果醋成品呈現(xiàn)出良好的淡黃色，并伴有蘋果濃郁的香氣，酸甜爽口，最后制得的全發(fā)酵型蘋果醋酸度為7.22%，糖度為10.2%，通過對不同酸度、糖度、濃縮蘋果汁、蜂蜜添加量全發(fā)酵型蘋果醋的感官評定單因素實驗和正交實驗，最終確定全發(fā)酵型蘋果醋的最佳配方為蘋果醋酸度2%、糖度8%、濃縮蘋果汁添加量11%、蜂蜜添加量2%，此時口感和風(fēng)味最佳，為全發(fā)酵型蘋果醋的工業(yè)化生產(chǎn)提供了理論指導(dǎo)。