單一菌株和混合菌株對山楂果醋中風味成分的影響

戴銘成 秦楠

DOI：10.3969/j.issn.1000-9973.2024.03.015

引文格式：戴銘成，秦楠.單一菌株和混合菌株對山楂果醋中風味成分的影響[J].中國調(diào)味品，2024，49（3）：92-95.

DAI M C，QIN N.Effects of single strain and mixed strains on flavor components in hawthorn fruit vinegar[J].China Condiment，2024，49（3）：92-95.

摘要：自然環(huán)境條件下發(fā)酵的果醋風味優(yōu)于單一菌株發(fā)酵的果醋，然而，自然發(fā)酵的山楂果醋發(fā)酵周期長且品質(zhì)不穩(wěn)定。通過人工接種的方式可以縮短山楂果醋的發(fā)酵時間，穩(wěn)定山楂果醋的品質(zhì)，但單一菌株又會導致山楂果醋口感單一，缺乏市場競爭力。為了探究單一菌株和混合菌株醋酸發(fā)酵對山楂果醋品質(zhì)的影響，該研究通過GC-MS技術(shù)對單一菌株和混合菌株醋酸發(fā)酵山楂果醋中香氣成分進行分析，結(jié)果表明兩種醋酸發(fā)酵方式的山楂果醋中主要風味物質(zhì)包括酸類、酯類、醇類、醛類和酚類，占風味成分的90%以上。采用混合菌株發(fā)酵的山楂果醋物質(zhì)利用率和香氣成分種類均高于單一菌株發(fā)酵的山楂果醋。

關(guān)鍵詞：山楂；發(fā)酵；微生物；風味物質(zhì)

中圖分類號：TS275.4????? 文獻標志碼：A????? 文章編號：1000-9973（2024）03-0092-04

Effects of Single Strain and Mixed Strains on Flavor Components

in Hawthorn Fruit Vinegar

DAI Ming-cheng1， QIN Nan2

（1.School of Food and Environment， Jinzhong College of Information， Jinzhong 030800， China;

2.College of Traditional Chinese Medicine and Food Engineering， Shanxi

University of Chinese Medicine， Jinzhong 030619， China）

Abstract： The flavor of fruit vinegar fermented under natural environmental conditions is better than that of fruit vinegar fermented by single strain. However， the fermentation period of naturally fermented hawthorn fruit vinegar is long and the quality is unstable. The fermentation time of hawthorn fruit vinegar can be shortened by artificial inoculation， and the quality of hawthorn fruit vinegar can be stabilized， but single strain will lead to single taste of hawthorn fruit vinegar， which lacks market competitiveness. In order to explore the effects of acetic acid fermentation of single strain and mixed strains on the quality of hawthorn fruit vinegar， in this study， the aroma components in hawthorn fruit vinegar fermented with acetic acid by single strain and mixed strains are analyzed by GC-MS. The results show that the main flavor substances in hawthorn fruit vinegar fermented by the two acetic acid fermentation methods include acids， esters， alcohols， aldehydes and phenols， accounting for more than 90% of the flavor components. The utilization rates of substances and the types of aroma components of hawthorn fruit vinegar fermented with mixed strains are higher than those of hawthorn fruit vinegar fermented with single strain.

Key words： hawthorn; fermentation; microorganism; flavor substances

收稿日期：2023-08-10

基金項目：山西省教育廳創(chuàng)新項目（2019L0729）

作者簡介：戴銘成（1987—），男，講師，碩士，研究方向：食品微生物及發(fā)酵食品。

山楂屬于薔薇科山楂屬植物，是一種常見的果樹。山楂果實呈圓形或卵圓形，果肉呈鮮紅色，質(zhì)地韌實，味道酸甜可口[1-2]。山楂果實中富含多種營養(yǎng)成分，如維生素C、糖類、脂肪、蛋白質(zhì)、纖維素、有機酸等，被譽為“長壽果”[3]。山楂有著廣泛的藥用價值，被傳統(tǒng)中醫(yī)用于治療消化不良、腹瀉、高血壓、高血脂等疾病[4]?，F(xiàn)代科學研究也證實了山楂的多種藥理作用，如降血脂、降血壓、促進胃腸蠕動、增強免疫力等[5]。除了具有藥用價值外，山楂還是一種美食材料，可以制成山楂蜜餞、山楂餅干、山楂果醬、山楂果汁等[6]。

山楂果醋是以山楂果實為主要原料的一種果醋，含有豐富的營養(yǎng)成分，具有多種功效。山楂果醋中含有大量的維生素C、蘋果酸、檸檬酸、花青素和類黃酮等化合物，具有增強人體免疫力、促進胃腸消化、降血脂、降血糖和抗氧化等多種生物活性功效[7-8]。

微生物在山楂果醋的發(fā)酵過程中扮演著重要的角色，它們可以對醋的品質(zhì)、風味、營養(yǎng)成分和保質(zhì)期等產(chǎn)生影響[9]。不同微生物菌種對山楂果醋的發(fā)酵速度不同，能夠產(chǎn)生不同的風味物質(zhì)[10-11]。所以，制作山楂果醋時，選擇合適的微生物菌種尤為重要[12]。

多菌種發(fā)酵的山楂果醋不僅能提高原料的利用率，減少山楂果醋的發(fā)酵時間，而且能增加山楂果醋中的營養(yǎng)成分[13-14]。本研究采用單一菌株和混合菌株發(fā)酵技術(shù)對山楂進行深加工，并比較兩種醋酸發(fā)酵過程中山楂果醋的香氣成分差異。

1? 材料與方法

1.1? 試驗材料與試劑

山楂、醋酸菌、乙醇假絲酵母、巴氏醋桿菌、戊糖片球菌、果膠酶、蘆丁、抗壞血酸和蔗糖。

1.2? 試驗儀器

測定儀、電泳儀、成像系統(tǒng)、高速離心機、電子天平和PCR儀。

1.3? 試驗方法

1.3.1? 山楂果醋釀造工藝

山楂→去核→磨細打漿→調(diào)節(jié)pH→巴氏殺菌→酒化→醋化→過濾和調(diào)配→灌裝和滅菌。

1.3.2? 操作要點

1.3.2.1? 山楂打漿和酶解處理

挑選干凈的山楂打成漿，按照質(zhì)量比1∶2.5添加水，再加入0.01%的偏重亞硫酸鉀和0.1%的抗壞血酸。對山楂果漿進行熱處理，冷卻后將山楂果漿轉(zhuǎn)入發(fā)酵罐中，再加入一定量的果膠酶，控制溫度為25～30 ℃，混合均勻，放置6～8 h。

1.3.2.2? 調(diào)節(jié)糖度和pH值

將蔗糖熔化成糖漿后加入到果醬中，將調(diào)節(jié)好pH值的山楂果醬分為6等份，再將其轉(zhuǎn)入發(fā)酵罐中進行發(fā)酵。

1.3.2.3? 酒精發(fā)酵

接種濃度為2%的乙醇假絲酵母，混合均勻，用紗布密封發(fā)酵24 h，再接種1%的活化酵母進行有氧發(fā)酵24 h，隨后密封5 d進行無氧發(fā)酵。

1.3.2.4? 醋酸發(fā)酵

將山楂果醋進行發(fā)酵和過濾，再分別接種單一菌株（醋酸桿菌）和混合菌株（乳酸桿菌和醋酸桿菌）進行發(fā)酵。試驗所用的發(fā)酵容器、紗布和恒溫振蕩培養(yǎng)箱全部需要殺菌處理。

1.3.2.5? 過濾、殺菌和灌裝

用0.02 μm的濾芯對山楂果醋進行過濾，采用巴氏殺菌法對山楂果醋進行殺菌后再將其裝入無菌罐中。

1.3.3? 山楂果醋中各理化指標的測定[15]

用斐林試劑對還原糖進行測定；用酸堿滴定中和法對總酸度進行測定；用蒸餾法對酒精度進行測定。

1.3.4? 基于GC-MS法測定山楂果醋風味成分

取6 mL山楂果醋于20 mL頂空瓶中，加入濃度為0.2 g/mL的NaCl，加蓋進行密封。將萃取頭插入頂空瓶中，使其與待測液面保持2 cm高度，吸附40 min后測定。調(diào)節(jié)進樣溫度為250 ℃，再對樣品進行解吸。

2? 結(jié)果和討論

2.1? 酒化階段還原糖、酒精度的變化情況

張琳等[16]的研究結(jié)果表明，較高的發(fā)酵溫度并不會對山楂果醋中的酒精度產(chǎn)生影響，而相對較低的溫度不僅有利于山楂中香氣成分的產(chǎn)生，而且有利于降低山楂果醋發(fā)酵過程中的污染概率。在山楂果醋發(fā)酵過程中，發(fā)酵菌會分解果汁中的糖分，并將其轉(zhuǎn)化成二氧化碳和乙醇。乙醇是山楂果醋中主要的酒精成分，發(fā)酵時間會直接影響山楂果醋中的酒精含量。

由圖1可知，隨著發(fā)酵時間的延長，山楂果醋中的酒精度增高。長時間發(fā)酵會將山楂果醋中的糖分分解成醋酸和其他有機酸，這些酸味使得果醋更酸，并且降低了還原糖含量。當發(fā)酵時間小于2 d時，山楂果醋中的酵母菌增長速度較快，此時山楂果醋中的酒精含量較少；當發(fā)酵第3天時，山楂果醋中糖分含量迅速下降，酒精含量不斷積累；當發(fā)酵時間大于7 d時，山楂果醋中的酒精含量和還原糖含量逐漸趨于穩(wěn)定。當山楂果醋酒化結(jié)束時，山楂果醋中的酒精度為9.0%。

2.2? 醋化發(fā)酵液理化指標的測定和分析

山楂果醋中的風味成分由多種化合物組成，主要包括酸類、酯類、氨基酸態(tài)氮和還原糖。相關(guān)研究結(jié)果表明[17-18]，使用不同的發(fā)酵菌株，山楂果醋中的香氣成分含量也存在差異。設置3組試驗，30 ℃條件下設置恒溫靜置培養(yǎng)和振蕩培養(yǎng)；25 ℃條件下設置恒溫培養(yǎng)，山楂果醋發(fā)酵6 d后測定山楂果醋中各種風味成分的含量。

由圖2可知，采用30 ℃搖床發(fā)酵的山楂果醋，總酸含量、不揮發(fā)酸含量和氨基酸態(tài)氮含量略高于30 ℃和25 ℃靜置發(fā)酵的山楂果醋，同時，搖床發(fā)酵的山楂果醋中的還原糖含量最低。在25 ℃條件下靜置發(fā)酵的山楂果醋中的總酯含量相對較高。山楂果醋中的氨基酸態(tài)氮含量主要來源于微生物對蛋白質(zhì)的水解[19-20]，圖2中結(jié)果表明，振蕩條件下的山楂果醋的氨基酸態(tài)氮含量更多。

of Lactobacillus and Acetobacter

由圖3可知，在30 ℃搖床發(fā)酵過程中，總酸、不揮發(fā)酸和氨基酸態(tài)氮的含量高于30 ℃和25 ℃靜置發(fā)酵的山楂果醋，總酯和還原糖含量比30 ℃和25 ℃靜置發(fā)酵條件下低。采用乳酸桿菌和醋酸桿菌混合菌株發(fā)酵的山楂果醋比只接種醋酸桿菌的山楂果醋不揮發(fā)酸含量更多。

2.3? 頂空固相微萃取與GC-MS分析

采用頂空固相微萃取與GC-MS對山楂果醋中的香氣成分進行分析，醋酸桿菌發(fā)酵、乳酸桿菌和醋酸桿菌混合菌株發(fā)酵的山楂果醋中的揮發(fā)性成分分析見表1。

醋酸桿菌單一菌株發(fā)酵的山楂果醋中共鑒定出33種揮發(fā)性香氣成分，其中包含9種酸類化合物，相對含量為36.55%；5種醇類化合物，相對含量為16.09%；8種酯類化合物，相對含量為29.15%；4種醛類化合物，相對含量為4.94%；2種酮類化合物，相對含量為0.15%；1種酚類化合物，相對含量為0.29%；1種雜環(huán)類化合物，相對含量為0.97%；3種其他類化合物，相對含量為1.30%。混合菌株發(fā)酵的山楂果醋中共檢測出44種揮發(fā)性香氣成分，含量最多的化合物是酸類和酯類，相對含量分別為32.02%和37.13%；其次為醇類化合物，相對含量為16.56%；其他類化合物的相對含量較少。

酸類化合物在山楂果醋中的含量較高，對山楂果醋的品質(zhì)和風味影響較明顯。由表1可知，2種發(fā)酵方式的山楂果醋中乙酸、己酸和羥基丁酸的含量較高。異丁酸和羥基丁酸稍有刺激性氣味。當山楂果醋中的酸類含量相對較低時，果醋香味濃郁且較清淡；當濃度過高時，又會對果醋中的香氣成分產(chǎn)生消極影響。大部分酸類物質(zhì)具有刺激性氣味，山楂果醋中的酸類物質(zhì)種類和含量對山楂果醋香氣成分的貢獻程度遠不如對口感的影響程度大。

混合菌株發(fā)酵和單一菌株發(fā)酵的山楂果醋中的醇類化合物分別為9種和5種，混合菌株發(fā)酵的山楂果醋中產(chǎn)生的醇類多于單一菌株發(fā)酵的山楂果醋。乙醇在兩種發(fā)酵的山楂果醋中含量均較高。苯乙醇是一種芳香烴衍生物，具有玫瑰香味和面包香味；醇類化合物是酒化階段酵母菌水解蛋白質(zhì)脫羧后形成的，在山楂果醋中的含量大約為15%。

2.4? 不同發(fā)酵方式的山楂果醋總黃酮含量分析

由表2可知，30 ℃搖床發(fā)酵的山楂果醋中的總黃酮含量高于25 ℃和30 ℃靜置發(fā)酵的山楂果醋。30 ℃搖床混合菌株發(fā)酵的山楂果醋總黃酮含量為0.711 mg/mL。

3? 小結(jié)

本研究中使用的醋酸桿菌最佳生長溫度為27～34 ℃，產(chǎn)醋酸量為5%～8%，由于醋酸桿菌能夠降解醋酸，將其氧化成水和二氧化碳，所以當山楂果醋醋化結(jié)束時，需要及時終止發(fā)酵，從而使得山楂果醋中的總酸含量降低。接種乳酸桿菌和醋酸桿菌混合菌株的山楂果醋中的各種揮發(fā)性成分、風味成分和總黃酮含量均高于僅使用醋酸桿菌發(fā)酵的山楂果醋。

山楂果醋醋酸發(fā)酵過程中，30 ℃搖床發(fā)酵條件下，總酸、不揮發(fā)酸和氨基酸態(tài)氮含量均高于30 ℃和25 ℃靜置發(fā)酵的山楂果醋，總酯和還原糖含量低于30 ℃和25 ℃靜置發(fā)酵的山楂果醋。乳酸桿菌和醋酸桿菌混合菌株發(fā)酵的山楂果醋，相比于只接種醋酸桿菌的山楂果醋，不揮發(fā)酸含量更多。

不同菌株發(fā)酵的山楂果醋樣品在香氣和口感上均存在差異，通過對比單一菌株和混合菌株醋酸發(fā)酵對山楂果醋中風味物質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)單一菌株發(fā)酵的山楂果醋中酸類物質(zhì)含量最高，其次是酯類和醇類物質(zhì)；混合菌株發(fā)酵和單一菌株發(fā)酵的山楂果醋中的醇類化合物分別有9種和5種，混合菌株發(fā)酵的山楂果醋中產(chǎn)生的醇類多于單一菌株發(fā)酵的山楂果醋。

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