黑蒜醋釀造工藝研究

黃瑾，吳奇凡，陳春雷，喬旭光，李寧陽*

（1.山東農(nóng)業(yè)大學食品科學與工程學院，山東泰安 271018；2.菏澤天鴻果蔬股份有限公司，山東菏澤 274200）

我國是大蒜的主要生產(chǎn)國，其產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的四分之三，2018 年大蒜出口量為214 萬t，出口額36.38億美元。經(jīng)過多年的發(fā)展，大蒜產(chǎn)業(yè)已經(jīng)逐步成為一個蓬勃發(fā)展的健康產(chǎn)業(yè)，為農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民增收、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、出口創(chuàng)匯和區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展做出了重要貢獻，日漸成為我國部分地區(qū)，特別是山東金鄉(xiāng)的重要支柱產(chǎn)業(yè)。但長期以來，我國大蒜主要以原料和初級產(chǎn)品加工為主，深加工產(chǎn)品種類較少，加工程度低，附加值不高，缺乏新型加工產(chǎn)品，加工利用率低，導(dǎo)致大蒜年度間價格波動劇烈，嚴重制約了大蒜產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。

黑蒜是新鮮大蒜在一定的溫度和濕度下熟化的大蒜深加工制品，在保留新鮮大蒜部分原有成分及部分功能的基礎(chǔ)上，其中的超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫活性清除能力、多酚含量比大蒜提取物至少分別提高了13、10、7 倍，具有特殊的生理活性。與新鮮大蒜相比，其抗氧化能力增加了10 倍以上，游離氨基酸和呈味氨基酸含量分別提高1.5 倍和2.5 倍。研究還顯示，黑蒜本身對于人體腸道消化吸收必需氨基酸具有重要功用，而且黑蒜具有特有功能成分，如黑蒜低聚糖、黑蒜多酚等。所以對大蒜進行精深加工，進而進行后續(xù)的精深產(chǎn)品開發(fā)，開發(fā)出有針對性的功能性黑蒜產(chǎn)品是大蒜產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的關(guān)鍵。眾多研究表明，醋酸對于軟化血管、降血脂以及預(yù)防心腦血管疾病具有良好作用。因此，本研究將黑蒜的保健功能和醋的有益功效融合起來，釀造出黑蒜保健醋，可充分發(fā)揮黑蒜與保健醋的雙重功效，由于其良好的食用價值及保健功能，黑蒜醋是一種具備廣闊發(fā)展前景的健康食品，其具備天然、安全、綠色的特點。黑蒜保健醋的開發(fā)對于提高對黑蒜殘次品的綜合利用，推進黑蒜的精深加工，提高黑蒜的附加值等具有重要的意義。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

原料：實驗室自制去皮的黑蒜殘次品，主要成分為水分53.6%、粗糖40.1%、粗蛋白質(zhì)10.4%、粗脂肪5.1%、灰分1.03%。

菌種：酵母菌（泰安市東方綠龍菌業(yè)有限公司）、醋酸菌（山東眾誠藥業(yè)有限公司）。

試劑：0.05 moL/L 氫氧化鈉溶液、1 g/mL 亞硫酸、pH4.01 磷酸二氫鉀、pH6.86 磷酸氫二鉀。

1.2 儀器與設(shè)備

電子天平，上海精天電子儀器有限公司；T18 基本型高速分散儀，德國IKA 儀器公司；BCD-565WT 立柜式冰箱，青島海信公司；干烘兩用箱，上海一恒科學儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 原料選擇與處理

稱取200 g 黑蒜，與600 mL 蒸餾水勻漿，得到質(zhì)量濃度為0.3 g/mL 的黑蒜漿，即黑蒜汁。測得黑蒜汁可溶性固形物含量為10.8%，并添加蔗糖將蒜汁的糖度調(diào)為13%，添加SO2殺菌，4 ℃下保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3.2 酒精發(fā)酵工藝單因素試驗

為分析發(fā)酵時間對酒精發(fā)酵效果的影響，試驗設(shè)置1～7 d 共7 個水平；分析接種量對酒精發(fā)酵效果的影響，試驗設(shè)置了6%、8%、10%共3 個水平。

1.3.3 醋酸發(fā)酵工藝單因素試驗

為分析發(fā)酵溫度對醋酸發(fā)酵效果的影響，試驗設(shè)置30、33、36 ℃共3 個水平；分析不同起始酒精度對醋酸發(fā)酵效果的影響，設(shè)置了8%、9%、10%共3 個水平；為分析不同醋酸菌接種量對醋酸發(fā)酵效果的影響，試驗設(shè)置5%、10%、15%共3 個水平。

1.3.4 裝瓶、殺菌

將黑蒜醋裝瓶，恒溫水浴65 ℃殺菌30 min，冷卻后得到黑蒜醋成品。

1.3.5 黑蒜醋發(fā)酵工藝感官評定方法

本試驗參照現(xiàn)行釀造食醋的國家標準GB18187-2000 的感官要求，制定了黑蒜醋的感官評定標準見表1。選擇7 名感官評定人員，分別從色澤、香氣、組織形態(tài)、滋味等方面對黑蒜醋進取評定。評定時稱取50 g 黑蒜醋，進行感官品嘗。

2 結(jié)果與分析

2.1 酒精發(fā)酵工藝單因素試驗

2.1.1 發(fā)酵時間對酒精發(fā)酵效果的影響

在經(jīng)過SO2殺菌的黑蒜汁中加入8%的酵母活化液，調(diào)節(jié)果汁糖度為13%，28 ℃恒溫發(fā)酵7 d 左右，每天測定發(fā)酵液的酒精度，觀察發(fā)酵時間對酒精發(fā)酵的影響，結(jié)果見圖1。

由圖1 可知，黑蒜汁酒精發(fā)酵過程中，隨著發(fā)酵時間的延長，發(fā)酵液的酒精度不斷增加，在發(fā)酵的前3 d 曲線比較陡峭，酒精含量增加較快，變化比較明顯，而到了第6 d 酒精度基本趨于穩(wěn)定，維持在10%左右，此時發(fā)酵果汁中的糖分基本耗盡，酒精度的變化較小，說明酒精發(fā)酵基本結(jié)束。

圖1 發(fā)酵時間對酒精發(fā)酵效果的影響Fig.1 Effect of fermentation time on alcohol fermentation

2.1.2 接種量對酒精發(fā)酵效果的影響

圖2 接種量對酒精發(fā)酵效果的影響Fig.2 Effect of inoculum amount on alcohol fermentation

為了研究不同酵母菌接種量對酒精產(chǎn)量的影響，分別在黑蒜汁中加入6%、8%、10%的酵母活化液，調(diào)整黑蒜汁糖度為13%，28 ℃恒溫發(fā)酵6 d，在第6 d 時分別測定不同酵母接種量條件下發(fā)酵液中的酒精度，結(jié)果見圖2。

由圖2 可知，在酵母接種量為6%～8%時，隨著酵母接種量的增大，酒精生成量先增加后下降，當酵母菌的接種量為8%時，酒精度最大為9.9%，因此最佳的酵母菌接種量為8%。

2.2 醋酸發(fā)酵過程的單因素試驗

2.2.1 發(fā)酵溫度對產(chǎn)酸的影響

圖3 發(fā)酵溫度對產(chǎn)酸的影響Fig.3 Effect of fermentation temperature on acid production

本實驗調(diào)整果酒的酒精度為9%，在果酒中接入10%的醋酸菌進行醋酸發(fā)酵，分別在30、33、36 ℃條件下進行醋酸發(fā)酵，恒溫振蕩搖床中發(fā)酵6 d，每天測定發(fā)酵液酸度的變化情況，結(jié)果見圖3。

整個發(fā)酵過程中，33 ℃條件下黑蒜果醋的酸度始終高于30、36 ℃條件下黑蒜果醋的酸度，且33 ℃條件下醋酸酸度的增長率皆大于30、36 ℃條件下醋酸酸度的增長率。分析原因可知，當發(fā)酵溫度為30 和36 ℃時，醋酸菌的部分酶活性受到抑制，不能保持最佳活性，無法促進酒精轉(zhuǎn)化為醋酸，因此，黑蒜在醋酸發(fā)酵的過程中，最適溫度為33 ℃。

2.2.2 不同起始酒精度對產(chǎn)酸的影響

本實驗將黑蒜果酒的酒精度分別調(diào)整為8%、9%、10%，醋酸菌接種量為10%，33 ℃恒溫振蕩培養(yǎng)6 d，每天測定發(fā)酵液酸度，結(jié)果見圖4。

圖4 不同起始酒精度對產(chǎn)酸的影響Fig.4 Effect of different initial alcohol on acid production

整個醋酸發(fā)酵過程中，起始酒精度為9%條件下黑蒜醋的酸度始終高于起始酒精度為8%、10%條件下黑蒜果醋的酸度，且起始酒精度為9%條件下醋酸度的增長率皆大于起始酒精度為8%、10%條件下醋酸度的增長率。分析原因可知，酒精是醋酸菌進行繁殖代謝的主要營養(yǎng)物質(zhì)，在醋酸發(fā)酵過程中醋酸菌利用酒精，將其氧化為醋酸和水；在一定范圍內(nèi)，提高發(fā)酵液中的酒精度，可以促進醋酸發(fā)酵過程中乙酸的生成，但是過高的酒精濃度也會對醋酸菌的生長和代謝產(chǎn)生抑制作用，最終降低產(chǎn)酸量，不利于醋酸發(fā)酵過程中酒精向乙酸轉(zhuǎn)化過程的進行。因此，黑蒜在醋酸發(fā)酵的過程中，最適宜的初始酒精度為9%。

2.2.3 不同醋酸菌接種量對醋酸發(fā)酵過程產(chǎn)酸的影響

將5%、10%、15%的醋酸菌活化液接種到不同的果醋發(fā)酵罐中，酒精度調(diào)整為9%，溫度設(shè)置為33 ℃，結(jié)果見圖5。

圖5 不同醋酸菌接種量對醋酸發(fā)酵過程產(chǎn)酸的影響Fig.5 Effect of different inoculum amount of acetic acid bacteria on acid production

整個醋酸發(fā)酵過程中，醋酸菌接種量為10%條件下黑蒜醋的酸度始終高于醋酸菌接種量為5%、15%條件下黑蒜醋的酸度，且醋酸菌接種量為10%條件下醋酸度的增長率皆大于醋酸菌接種量為5%、15%條件下醋酸度的增長率。分析原因可知，接種量在一定的范圍內(nèi)，理論上講，較高的醋酸菌接種量有利于發(fā)酵液中乙酸的生成，但如果接種量過大，大量的營養(yǎng)物質(zhì)會被醋酸菌的生長代謝所消耗，使其中的酒精含量大大降低，最終導(dǎo)致醋酸的形成不足；而接種量為5%時，醋酸菌濃度過低，會使發(fā)酵速度變慢，延長發(fā)酵周期。因此，黑蒜在醋酸發(fā)酵過程中最適宜的醋酸菌接種量為10%。

2.3 醋酸發(fā)酵工藝正交試驗

起始酒精度、發(fā)酵溫度和醋酸菌的接種量對黑蒜醋發(fā)酵的產(chǎn)酸都有影響，在單因素試驗的基礎(chǔ)上進行L9(33)正交試驗，以確定醋酸發(fā)酵的最佳工藝條件。試驗設(shè)計見表2，結(jié)果見表3。

表2 醋酸發(fā)酵正交試驗因素水平表Table 2 Orthogonal test of acetic acid fermentation

表3 醋酸發(fā)酵正交試驗結(jié)果Table 3 Orthogonal test results of acetic acid fermentation

由表3 可知，對產(chǎn)酸影響最大的因素是發(fā)酵溫度，其次是起始酒精度，最小是接種量。醋酸發(fā)酵的最佳發(fā)酵條件為A2B1C2，即發(fā)酵溫度為33 ℃、起始酒精度為8%，醋酸菌接種量為10%，在此條件下發(fā)酵，產(chǎn)酸量最多，醋酸產(chǎn)量為0.829 7%。

2.4 成品的質(zhì)量指標

2.4.1 黑蒜醋感官評價

隨著發(fā)酵時間的進行，醋酸顏色逐漸由黑褐色轉(zhuǎn)變?yōu)樯詈稚?，澄清透明，有光澤，無明顯懸浮物，具有黑蒜的蒜香和純正的醋香，口感綿柔醇厚，酸甜協(xié)調(diào)，底部有少量沉淀。觀察釀制得到的黑蒜醋，其色澤呈現(xiàn)橙棕色有黑蒜與酒曲的混合香味，且其中的刺激味少，整體液體澄清、透亮幾乎無沉淀，具有口感好、酸適度比例協(xié)調(diào)、爽口、滋味協(xié)調(diào)、無異味的特點。

2.4.2 理化指標

試驗制得成品的總酸（以醋酸計）為3.3 g/dL，能夠達到果醋飲料的標準。

2.4.3 微生物指標

試驗制得成品的細菌總數(shù)≤100 個/mL，大腸菌群≤3 MPN/100 mL，致病菌未檢出，符合食品中微生物的國家標準。

3 結(jié)論

本試驗以黑蒜為原料，經(jīng)熬制榨汁，進行酒精發(fā)酵和醋酸發(fā)酵制得黑蒜醋。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，黑蒜醋發(fā)酵的最佳工藝條件為酒精發(fā)酵33 ℃下，水料比為1:5；醋酸發(fā)酵溫度33 ℃，起始酒精度8%，醋酸菌接種量10%。在此條件下發(fā)酵的果醋酸度可達到3.3 g/dL 以上。本試驗采用酒精發(fā)酵和醋酸發(fā)酵連續(xù)開發(fā)黑蒜醋，可發(fā)酵得到酸度適宜、品質(zhì)較好的黑蒜醋，也可在此基礎(chǔ)上進行稀釋和調(diào)配，從而制作出口味獨特，適合飲用的黑蒜醋飲料。該工藝生產(chǎn)的黑蒜醋口感柔和綿醇，醋酸濃厚，無澀感；澄清透明，色澤為黑褐色，并對人體腸胃及心腦血管等疾病的預(yù)防具有顯著效果。