薏米沙棘醋口服液發(fā)酵工藝優(yōu)化

◎ 任勰珂，魏 林，吳天祥，劉 義，胡文森，李 慧

（貴州食品工程職業(yè)學院，貴州 貴陽 550025）

薏米自古以來就是我國食藥皆佳的“糧藥”之一，特含茚類、酯類、甾醇類、木脂素類、酚類、生物堿類和腺苷類等藥效成分，具有抗腫瘤、抗病毒、調(diào)節(jié)免疫、降血糖血鈣及降壓等藥理功效[1-2]。在禾本科植物中獨占鰲頭，是典型的“綠色食品”[3]。沙棘是胡頹子科，沙棘屬的灌木或小喬木，與薏米同屬于“藥食同源”植物。藥理實驗表明，沙棘具有抗腫瘤、降血脂、抗氧化及增強免疫力等作用[4]。沙棘果實中維生素C 含量高，每100 g 果汁中，維生素C 含量可達到825 ～1 100 mg，是獼猴桃的2 ～3 倍，素有“維生素C 之王”的美稱。因此，從食用安全性和保健功效考慮，沙棘是優(yōu)良植物資源[5-6]。在功能性食品領域，沙棘目前主要用于制作沙棘果汁、果醋、果酒和油脂等產(chǎn)品。

我國醋文化源遠流長，醋這一傳統(tǒng)的發(fā)酵調(diào)味品，近年來正向營養(yǎng)保健方向發(fā)展?，F(xiàn)代醫(yī)學研究表明，人體每天攝入一定量的醋，能夠助消化、調(diào)節(jié)血液的酸堿平衡和擴張、軟化血管，進而起到降低血壓的作用，有助預防心血管疾病的發(fā)生[7-8]。口服液具有質(zhì)量穩(wěn)定、攜帶和服用方便、易保存和易吸收等優(yōu)點，市場接受度高，尤其適合工業(yè)化生產(chǎn)[9]。

本研究以薏米、沙棘浸提液為原料發(fā)酵制醋，將“世界禾本科植物之王”薏米和“維生素C 之王”沙棘結(jié)合起來，制得同時具有薏米、沙棘特有保健功能和香氣的薏米沙棘醋口服液。市場前景廣闊，研究成果彌補了薏米加工產(chǎn)品單一的市場空缺，提升了薏米的附加值。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

薏仁米，收購自貴州興仁縣大荒坪村；沙棘浸提液，由實驗室制得；GIMI.67 醋酸菌，由廣東省微生物研究所提供。

氫氧化鈉、碳酸氫鈉等（分析純），購自天津市瑞金特化學品有限公司；釀酒高活性酵母，購自安琪酵母股份有限公司；食品級糖化酶（10 萬U·g-1），購自河南華悅化工產(chǎn)品有限公司；酸性蛋白酶，購自安徽遠征生物工程有限公司。

1.2 儀器與設備

恒溫鼓風干燥箱（上?，槴\試驗設備有限公司）、HH-b 型數(shù)顯恒溫水浴鍋（常州奧華儀器有限公司）、自動電位滴定儀（上海大普儀器有限公司）、FW-80萬能粉碎機（上海仕元科學器材有限公司）及C21-101 電磁爐（美的集團有限公司）。

1.3 試驗方法

1.3.1 薏米沙棘醋口服液加工工藝流程

薏米沙棘醋口服液加工工藝流程如圖1 所示。

圖1 薏米沙棘醋口服液加工工藝流程圖

1.3.2 操作要點

（1）原料預處理優(yōu)化。取薏米洗凈晾干、炒制香味濃郁，冷卻后粉碎，過不同規(guī)格篩，按1 ∶5 料水比加水。以還原糖含量為指標確定過篩規(guī)格（60 ～80 目）。

（2）蛋白酶處理。添加0.20%酸性蛋白酶，于pH2.50、32 ℃恒溫條件下酶解3 h。

（3）液化。將蛋白酶處理液置于沸水浴中加熱糊化，加入α-淀粉酶，于pH2.50、80℃條件下液化2.5 h 備用。

（4）糖化制漿。將液化后樣品與沙棘浸提液1 ∶1復配，按一定比例（2.0%）加入糖化酶，于60 ℃下糖化1.0 h，備用。

（5）酒精發(fā)酵。選用活化后干酵母（0.2%）制成活化液，加至制備好的糖化醪中進行發(fā)酵，用保鮮膜封口后，29 ～32 ℃條件下發(fā)酵。發(fā)酵第2 ～3 d 開始檢測酒度，當酒度達到6%vol～8%vol后，取出備用。

（6）醋酸發(fā)酵。在酒精發(fā)酵結(jié)束后的酒醪中，接入約8%新鮮培養(yǎng)的醋酸菌種子液（固態(tài)平板培養(yǎng)后接種到液態(tài)培養(yǎng)基搖床培養(yǎng)，待醋酸菌大量繁殖后接入），29 ～33 ℃恒溫恒濕搖床培養(yǎng)，直至達到預期酸度。

（7）醋醅加鹽?？偹岷窟_到預期指標，及時加鹽，終止發(fā)酵，加鹽量為薏米質(zhì)量的5%。

（8）增香淋醋。采用二次循環(huán)淋醋法[10]，在成熟醋醅中加入滅菌薏米水（濃度約20%），并浸泡24 h 得到一輪醋，過濾后浸泡16 h 復淋醋醅，過濾均質(zhì)后高壓滅菌，即制得薏米沙棘原醋。在淋醋階段采用薏米水，是考慮薏米作為原料，其原有香氣在發(fā)酵過程中被醋酸味覆蓋削弱。為凸顯原料風味，在“淋醋”步驟中用薏米水代替?zhèn)鹘y(tǒng)工藝中的蒸餾水進行淋醋，薏米水需過濾均質(zhì)到清澈透亮（透光率50%），不含雜質(zhì)。

（9）調(diào)漿復配。在薏米原醋中加入赤蘚糖醇等調(diào)味以提升口感，中和原醋的酸澀味。原醋沙棘汁經(jīng)上述方式復配調(diào)漿后，產(chǎn)品酸度適中，口感酸甜宜人，呈淡金色，透亮有光澤。

（10）滅菌及罐裝。將復配調(diào)漿后產(chǎn)品滅菌后裝瓶即制得薏米沙棘醋口服液。

1.3.3 單因素試驗

以感官評價為指標，研究發(fā)酵時間（1 d、2 d、3 d、4 d、5 d、6 d 和7 d）、初始酒精度（6%vol、7%vol、8%vol、9%vol 和10%vol）、發(fā)酵溫度（29 ℃、30 ℃、31 ℃、32 ℃和33 ℃）以及醋酸菌種子液接種量（8.0%、9.0%、10%、11%和12%）對醋酸品質(zhì)的影響。感官評定標準見表1。

表1 感官評定標準表

1.3.4 正交試驗

在單因素試驗基礎上，以感官評價為指標（表1），如表2 所示，研究初始酒精度、醋酸菌接種量、發(fā)酵時間及發(fā)酵溫度對醋酸品質(zhì)的影響，并在單因素基礎上進行正交優(yōu)化，初步制得原醋。

表2 醋酸發(fā)酵試驗L9（34）正交因素水平表

1.3.5 指標測定

酸度參照GB/T 15038—2006 進行測定。不揮發(fā)酸參照GB/T 18187—2000 進行測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 薏米沙棘醋口服液發(fā)酵工藝優(yōu)化單因素試驗

2.1.1 不同發(fā)酵時間對薏米沙棘醋口服液評分的影響

由圖2 可知，發(fā)酵初期（1 ～3 d），隨著發(fā)酵天數(shù)的增加，醋酸菌開始利用乙醇轉(zhuǎn)換為乙酸，感官評分緩慢上升。到發(fā)酵中期（4 ～6 d），醋酸菌大量繁殖，酸味醇厚，組織狀態(tài)均勻。隨著發(fā)酵時間的延長，在6 ～7 d，感官評分下降，酸味減弱，可能是由于醋酸菌過量抑制醋酸發(fā)酵。因此，發(fā)酵時間最佳為6 d。

圖2 不同發(fā)酵時間對薏米沙棘醋口服液評分的影響圖

2.1.2 不同起始酒精度對對薏米沙棘醋口服液評分的影響由圖3 可知，隨著初始酒精度的增加，感官評分先增加后降低。這可能是由于在酒精度8/%vol 之前，增加酒精度提升了醋酸菌的發(fā)酵效率。而當酒精度在8/%vol 之后，一方面高酒精度抑制了醋酸菌的活性，另一方面影響了口感。因此，試驗中最適宜初始酒精度為8/%vol。

2.1.3 不同發(fā)酵溫度對對薏米沙棘醋口服液評分的影響由圖4 可知，隨著發(fā)酵溫度的升高，感官評分先上升后，然后31 ℃趨于平緩。為避免高溫抑制醋酸菌活性，節(jié)約能源，最適宜發(fā)酵溫度為31 ℃。

2.1.4 不同醋酸菌接種量對薏米沙棘醋口服液評分的影響由圖5 可知，隨著接種量的增加，感官評分呈現(xiàn)出先升后降的變化趨勢。在接種量9%時，感官評分最高，醋酸菌接種量過多可能會消耗其他的營養(yǎng)成分，影響產(chǎn)酸，因此，最適宜的接種量為9%。

圖3 不同起始酒精度對對薏米沙棘醋口服液評分的影響圖

圖4 不同發(fā)酵溫度對薏米沙棘醋口服液評分的影響圖

圖5 不同醋酸菌接種量對薏米沙棘醋口服液評分的影響圖

2.2 薏米沙棘醋口服液發(fā)酵工藝正交優(yōu)化試驗結(jié)果

2.2.1 正交優(yōu)化試驗結(jié)果

在單因素試驗基礎上，以感官評價為指標進行正交優(yōu)化，結(jié)果如表3 所示。

由表3 可知，影響醋酸發(fā)酵階段感官評分的因素大小順序為A ＞C ＞B ＞D，即發(fā)酵時間＞發(fā)酵溫度＞起始酒精度＞醋酸菌接種量。正交實驗得出的最佳發(fā)酵條件為A2B2C3D1，由K 值得出理論最優(yōu)發(fā)酵條件為A2B2C3D2不在正交試驗中，經(jīng)驗證試驗，確定最優(yōu)發(fā)酵條件為A2B2C3D1，即起始酒精度8%vol、醋酸菌接種量9%，32 ℃恒溫發(fā)酵6 d，此條件下綜合評分最高為92 分。

表3 醋酸發(fā)酵工藝正交優(yōu)化試驗表

2.2.2 正交試驗結(jié)果方差分析

由表4 可知，發(fā)酵時間對醋酸發(fā)酵結(jié)果影響顯著P＜0.05，其他3 個因素對醋酸發(fā)酵結(jié)果影響不顯著P＞0.05。這與表3 中極差分析結(jié)果相吻合。發(fā)酵溫度和醋酸菌的接種量在小范圍的波動并不會對發(fā)酵結(jié)果產(chǎn)生太大的影響。

表4 方差分析表

2.2.3 指標測定結(jié)果

經(jīng)最佳醋酸發(fā)酵工藝制得的薏米沙棘原醋，酸度約為5.29 g/100 mL，不揮發(fā)酸含量＜0.5 g/100 mL，酸味較為柔和。

3 結(jié)論

以薏米為原料，加以沙棘原液復配后發(fā)酵制得薏米沙棘醋。以感官評價為指標，通過單因素及正交試驗，確定了最佳醋酸發(fā)酵工藝條件為：起始酒精度8%vol、醋酸菌接種量9%，32℃恒溫發(fā)酵6 d。