不同工藝釀造山西老陳醋過程中總黃酮及單寧含量變化規(guī)律

梁艷文，田 莉 *，閆裕峰，郎繁繁，梁 楷，王曉昌

（1.山西紫林醋業(yè)股份有限公司，山西 太原 030400；2.山西省食品工業(yè)研究院，山西 太原 030024）

我國山西老陳醋釀造歷史悠久，其以高粱為原料，大曲為糖化劑，經(jīng)“蒸、酵、熏、淋、陳”等工序釀造而成[1]，色澤紅棕、有光澤，獨(dú)具“酸、綿、甜、香、鮮”的特色，含有豐富的氨基酸[2]、有機(jī)酸[3]、糖類[4]、維生素、川芎嗪、總黃酮以及多種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)[5]等營養(yǎng)成分。

黃酮類物質(zhì)具有高效的抗氧化、清除自由基的能力[6]，具有防止衰老、抗菌、抗腫瘤、保護(hù)心血管和肝臟等多種保健和藥用功能[7-9]。單寧類物質(zhì)具有較好的抗氧化活性[10]，可預(yù)防衰老、保護(hù)心血管、抗炎、抗自由基、抗病毒[11-13]等。山西老陳醋中少量單寧可強(qiáng)化酸味，但過多的單寧會(huì)帶來苦澀味，且與醋中鐵離子及蛋白質(zhì)等物質(zhì)形成沉淀[14]，增加山西老陳醋濁度，進(jìn)而影響山西老陳醋品質(zhì)。

傳統(tǒng)山西老陳醋釀造工藝存在機(jī)械化程度低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低、能耗大、污染環(huán)境、實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化困難等缺陷。因此，在保證山西老陳醋優(yōu)良品質(zhì)的前提下，山西紫林醋業(yè)股份有限公司深入研究山西老陳醋的發(fā)酵技術(shù)，率先開發(fā)應(yīng)用于全套機(jī)械化生產(chǎn)的設(shè)備，包括不銹鋼糖化罐（替代傳統(tǒng)甑式蒸糧）、信息化溫控型酒精發(fā)酵罐（替代傳統(tǒng)瓷缸發(fā)酵）、機(jī)械化翻倒醅設(shè)備（替代傳統(tǒng)手工翻醅倒醅）、旋轉(zhuǎn)式蒸汽熏醅罐（替代傳統(tǒng)甕缸地炕煤煙火熏醅）、不銹鋼淋醋池和儲(chǔ)罐（替代地池淋醋儲(chǔ)存）。結(jié)合傳統(tǒng)發(fā)酵過程控制經(jīng)驗(yàn)，利用現(xiàn)代食品生產(chǎn)管理方式和自動(dòng)化控制理論方法，建立山西老陳醋從原料、生產(chǎn)到產(chǎn)品的機(jī)械化生產(chǎn)工藝[15-16]。本研究對傳統(tǒng)、機(jī)械化兩種工藝釀造山西老陳醋過程中總黃酮及單寧含量的動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行跟蹤檢測，以了解不同工藝釀造山西老陳醋過程中總黃酮及單寧含量的變化，為實(shí)現(xiàn)釀醋技術(shù)和設(shè)備的改良及應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

氫氧化鈉、亞硝酸鈉、硝酸鋁（均為分析純）：天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品（純度為98%）：南京森貝伽生物科技有限公司；單寧酸（純度為98%）：德國默克公司；二甲基甲酰胺、檸檬酸鐵銨（均為分析純）：天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所。其他試劑均為國產(chǎn)分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

TARTER3100CpH計(jì)：上海奧豪斯儀器有限公司；T3202分光光度計(jì)：太原市瑞佳科學(xué)器材有限公司；78-1型磁力加熱攪拌器：江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司；AR124CN電子天平：奧豪斯儀器（上海）有限公司；AXTGL16M臺(tái)式高速冷凍離心機(jī)：山西鑫萊達(dá)科學(xué)器材有限責(zé)任公司。

1.3 方法

1.3.1 山西老陳醋釀造工藝及操作點(diǎn)

操作要點(diǎn)[17]：將高粱粉碎為粗粉，加入80%～120%水（以高粱質(zhì)量計(jì)，下同），潤料8～14 h，使高粱充分吸收水分，入缸（機(jī)械化工藝入灌）進(jìn)行酒精發(fā)酵。酒精發(fā)酵前2 d為敞口發(fā)酵，隨后封缸（封灌）進(jìn)入養(yǎng)醪期。酒精發(fā)酵結(jié)束后，加入100%麩皮、100%谷糠及40%稻殼進(jìn)行拌醅，隨后入缸（入池）進(jìn)行堆積，將發(fā)酵至第2天的醋醅作為火醅接入新醅中進(jìn)行醋酸發(fā)酵，每天定時(shí)進(jìn)行倒缸翻醅，使醋醅松散，為醋醅中好氧微生物醋酸菌的生長繁殖提供充足氧氣，待醋醅酒精度下降至0.2%vol時(shí)開始熏蒸，傳統(tǒng)工藝采用地炕加熱的方式熏烤，溫度80～90 ℃，每天依次倒缸，4～5 d后醅子變?yōu)楹谧仙C(jī)械化工藝將醋醅倒入熏醅罐中利用天然氣進(jìn)行加熱，溫度可達(dá)95 ℃以上，12 h后醅子變?yōu)楹谧仙?。采用套淋的方式進(jìn)行淋醋，所得淋醋即為新醋。

1.3.2 取樣

兩種發(fā)酵工藝均跟蹤三批，每批取樣方式如下：

酒精發(fā)酵階段：傳統(tǒng)發(fā)酵工藝中，酒精發(fā)酵周期為15 d，分別在第0、2、6、10、15天選取3個(gè)發(fā)酵缸取樣，混勻；機(jī)械化發(fā)酵工藝中，酒精發(fā)酵周期為8 d，分別在第0、2、4、6、8天在2個(gè)發(fā)酵罐中分別取樣，混勻。

醋酸發(fā)酵階段：傳統(tǒng)發(fā)酵工藝中，醋酸發(fā)酵周期為10 d，分別在第0、2、4、6、8、10天在30個(gè)發(fā)酵缸中分別取樣，混勻；機(jī)械化發(fā)酵工藝中，醋酸發(fā)酵周期為14 d，分別在第0、2、4、6、8、10、12、14天在發(fā)酵池中分三個(gè)點(diǎn)定點(diǎn)取樣，最后一天的醋醅即為成醅。

熏醅階段：傳統(tǒng)工藝熏蒸4 d，每天倒缸混勻后取樣；機(jī)械化工藝熏蒸12 h，熏蒸結(jié)束，倒入淋醋池，淋醋前取樣，即為熏醅。

淋醋階段：待淋醋結(jié)束后，攪拌均勻取樣，即為新醋。

1.3.3 分析檢測

總黃酮含量的測定[18]：參照GB/T 19777—2013《地理標(biāo)志產(chǎn)品山西老陳醋》方法進(jìn)行測定。以吸光度值（y）為縱坐標(biāo)，蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品溶液的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)（x），繪制蘆丁標(biāo)準(zhǔn)工作曲線，經(jīng)線性擬合得回歸方程y=0.444 9x-0.000 2，相關(guān)系數(shù)R2=0.999 9。依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程計(jì)算樣品中總黃酮含量，結(jié)果以mg/100 mg計(jì)。

單寧含量的測定[19]：參照GB/T 15686—2008《高粱單寧含量的測定》方法進(jìn)行測定。以吸光度值（y）為縱坐標(biāo)，單寧酸標(biāo)準(zhǔn)品溶液的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)（x），繪制單寧酸標(biāo)準(zhǔn)工作曲線，經(jīng)線性擬合得回歸方程y=1.308 9x+0.181 6，相關(guān)系數(shù)R2=0.999 2。依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程計(jì)算樣品中單寧含量，結(jié)果以mg/100 mg計(jì)。

2 結(jié)果與分析

2.1 酒精發(fā)酵階段中總黃酮及單寧含量的變化

由圖1可知，傳統(tǒng)工藝釀造山西老陳醋的酒精發(fā)酵時(shí)間為15 d，機(jī)械化工藝釀造山西老陳醋的酒精發(fā)酵時(shí)間為8 d。兩種工藝釀造山西老陳醋酒精發(fā)酵前2d，總黃酮含量增長較快，在第2天時(shí)，其含量均達(dá)到最高點(diǎn)，分別為39.51 mg/100 g、38.17 mg/100 g。而隨著發(fā)酵時(shí)間的繼續(xù)延長，總黃酮含量基本趨于穩(wěn)定狀態(tài)。分析原因可能是，前2 d均為敞口發(fā)酵，此時(shí)酵母菌等微生物處于快速生長繁殖階段[20]。第2天進(jìn)行封缸酒精發(fā)酵，微生物進(jìn)入旺盛時(shí)期，此階段總黃酮可能來源于高粱等原料，也可能來源于醋酸菌等微生物的代謝產(chǎn)物[20]。在酒精發(fā)酵第2天，原料中黃酮類物質(zhì)已基本溶出，致使后期總黃酮含量變化基本趨于穩(wěn)定狀態(tài)，發(fā)酵結(jié)束后兩種工藝的總黃酮含量均為為37.08 mg/100 g，與第2天總黃酮含量無明顯差異（P＞0.05）。

圖1 傳統(tǒng)（A）及機(jī)械化（B）工藝釀造山西老陳醋酒精發(fā)酵階段總黃酮及單寧含量的變化Fig.1 Changes of total flavone and tannin contents in Shanxi aged vinegar brewed by traditional (A) and mechanized (B)process during alcohol fermentation

由圖1亦可知，兩種工藝釀造山西老陳醋酒精發(fā)酵階段，單寧含量均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，分別在發(fā)酵10 d、4 d時(shí)，單寧含量最高，分別為41.13 mg/100 g、43.67 mg/100 g。分析原因可能是，高粱中富含豐富的單寧，隨著酒精發(fā)酵時(shí)間的延長，可溶性單寧逐漸釋放[21]。后期單寧含量下降一方面可能因?yàn)殡S著發(fā)酵時(shí)間繼續(xù)延長，可溶性單寧經(jīng)過縮合、凝聚轉(zhuǎn)變?yōu)椴蝗苄詥螌帲率箚螌幦芙舛认陆?，酒醪中單寧含量下降。另一方面也可能是因?yàn)楹笃诮湍妇罅糠敝?，開始分解糖類，致使單寧含量下降[21]。

2.2 醋酸發(fā)酵階段總黃酮及單寧含量的變化

由圖2可知，傳統(tǒng)工藝釀造山西老陳醋的醋酸發(fā)酵時(shí)間為10 d，機(jī)械化工藝釀造山西老陳醋的醋酸發(fā)酵時(shí)間為14 d。兩種工藝釀造山西老陳醋醋酸發(fā)酵過程中總黃酮含量變化趨勢一致，均呈先升高后趨于穩(wěn)定的趨勢，分別在發(fā)酵4 d、2 d時(shí)，總黃酮含量最高，分別為84.38 mg/100 g、74.02 mg/100 g。這是由于在醋酸發(fā)酵階段拌入麩皮、稻殼等輔料，這些原輔料中也含有總黃酮物質(zhì)；且此階段醋酸菌等微生物開始迅速生長繁殖，所以此階段總黃酮可能來源于麩皮等原料，也可能來源于醋酸菌等微生物的代謝產(chǎn)物或其代謝產(chǎn)物促使其他多酚類物質(zhì)轉(zhuǎn)化為黃酮類物質(zhì)[22]。在醋酸發(fā)酵階段，傳統(tǒng)工藝釀造山西老陳醋的總黃酮含量高于機(jī)械化工藝，可能是因?yàn)閭鹘y(tǒng)釀造工藝在發(fā)酵過程中采用手工翻醅的方式，這可使物料更好地實(shí)現(xiàn)翻醅，有利于醋醅中各種微生物的繁殖。

由圖2亦可知，隨著發(fā)酵時(shí)間的延長，單寧含量整體呈現(xiàn)上升趨勢。在醋酸發(fā)酵過程中受外界環(huán)境的影響，酚類前體物質(zhì)不斷氧化、絡(luò)合形成單寧，同時(shí)醋酸菌等微生物快速生長繁殖，加速醋酸反應(yīng)速率進(jìn)而使得單寧含量增加[23]。傳統(tǒng)發(fā)酵條件下單寧含量持續(xù)上升且上升明顯。而在機(jī)械工藝發(fā)酵條件下，發(fā)酵后期單寧含量變化趨勢較為緩慢?？赡苁且?yàn)閭鹘y(tǒng)工藝采用手工翻醅的方式，利于空氣中氧的進(jìn)入，從而更加利于醋酸菌等好氧微生物生長繁殖，致使單寧含量上升速率較快。

圖2 傳統(tǒng)（A）及機(jī)械化（B）工藝釀造山西老陳醋醋酸發(fā)酵階段總黃酮及單寧含量的變化Fig.2 Changes of total flavone and tannin contents in Shanxi aged vinegar brewed by traditional (A) and mechanized (B)process during acetic fermentation

2.3 成醅、熏醅與新醋總黃酮及單寧含量的變化

由圖3可知，與醋酸發(fā)酵結(jié)束后成醅中總黃酮含量相比，經(jīng)過熏蒸后，總黃酮含量呈現(xiàn)突變型增長（P＜0.05）。分析原因可能是在加熱過程中醋醅中的糖類物質(zhì)與氨基化合物（氨基酸、蛋白質(zhì)等）發(fā)生美拉德反應(yīng)，生成酮等還原性中間產(chǎn)物[24]；由于持續(xù)加熱，微生物死亡并發(fā)生溶菌，胞內(nèi)物質(zhì)的釋放[24]。與熏醅相比，經(jīng)過釀造后所得新醋中總黃酮含量均有所下降（P＜0.05），分析原因可能是熏醅中有部分黃酮類物質(zhì)難溶于水。對比兩種不同工藝，醋酸發(fā)酵結(jié)束后，傳統(tǒng)工藝成醅中總黃酮含量（85.57 mg/100 g）大于機(jī)械化工藝成醅（72.67 mg/100 g）。但經(jīng)過熏蒸后，機(jī)械化工藝熏醅中總黃酮含量（131.01 mg/100 g）大于傳統(tǒng)工藝熏醅（115.66 mg/100 g），這可能是因?yàn)闄C(jī)械化熏蒸方式溫度及壓力高，可促使成醅中黃酮類物質(zhì)釋放，同時(shí)促進(jìn)其他多酚類物質(zhì)轉(zhuǎn)化為黃酮類物質(zhì)[25]。經(jīng)過套淋后，機(jī)械化工藝釀造新醋中總黃酮含量（108.52 mg/100 g）大于傳統(tǒng)工藝釀造新醋（96.17 mg/100 g）。

由圖3亦可知，不同工藝成醅經(jīng)過熏蒸后，單寧含量均明顯下降（P＜0.05），可能是因?yàn)楦邷馗邏捍偈箍扇苄詥螌幙s合、凝聚，使部分可溶性單寧轉(zhuǎn)化為不可溶性單寧物質(zhì)，也可能是因?yàn)椴糠謫螌幣c蛋白質(zhì)、大分子多糖物質(zhì)結(jié)合形成復(fù)合物。對比兩種工藝，機(jī)械化工藝熏醅后單寧含量為63.26 mg/100 g，較成醅中單寧含量（82.37 mg/100 g）下降幅度較大，說明高溫高壓方式更利于單寧類物質(zhì)減少。同時(shí)，兩種工藝所釀造山西老陳醋中單寧含量分別為86.11 mg/100 g、51.06 mg/100 g，較熏醅下降，分析原因可能是此過程中單寧類物質(zhì)可能發(fā)生水解，生成多元醇等物質(zhì)或發(fā)生聚縮，生成不溶于水的沉淀[25]。兩種工藝所釀造新醋中單寧含量下降程度無明顯差異。

圖3 傳統(tǒng)（A）及機(jī)械化（B）工藝釀造山西老陳醋成醅、熏醅及新醋總黃酮及單寧含量的變化Fig.3 Changes of total flavone and tannin contents in fermented grains,fumigation fermented grains and fresh vinegar of Shanxi aged vinegar brewed by traditional (A) and mechanized (B) process

3 結(jié)論

本研究對傳統(tǒng)、機(jī)械化工藝釀造山西老陳醋過程中總黃酮及單寧含量變化情況進(jìn)行跟蹤檢測。結(jié)果表明，總黃酮含量在酒精發(fā)酵、醋酸發(fā)酵及熏醅階段總黃酮含量持續(xù)上升，新醋略有所下降。與傳統(tǒng)工藝相比，機(jī)械化工藝可在熏醅階段迅速增加總黃酮含量；傳統(tǒng)工藝成醅經(jīng)過熏醅階段后，黃酮含量僅提高30.09 mg/100 g，而采用機(jī)械化工藝黃酮含量可提高58.34 mg/100 g。單寧含量在酒精發(fā)酵階段呈現(xiàn)先上升后下降趨勢，在醋酸發(fā)酵階段持續(xù)上升，但在熏醅及新醋中顯著下降。與傳統(tǒng)工藝相比，機(jī)械化工藝醋酸發(fā)酵過程中單寧含量上升速度較慢，成醅中單寧含量較傳統(tǒng)工藝成醅中含量低34.16 mg/100 g，且經(jīng)過熏醅階段單寧含量進(jìn)一步下降。因此，采用機(jī)械化工藝且高溫、高壓熏蒸方式有利于黃酮類物質(zhì)積累同時(shí)可降低單寧含量，減少影響山西老陳醋濁度因素。本研究為提高山西老陳醋功效成分及降低山西老陳醋濁度，提高品質(zhì)提供參考方向。