山西老陈醋醋酸发酵阶段醋醅疏松度的研究

苏槟楠，萧晋川，潘佩平，王慕华，蔡颖慧（.山西省生物研究所，山西太原030006；.山西省农业科学院，山西太原03003）

山西老陈醋醋酸发酵阶段醋醅疏松度的研究

苏槟楠1，萧晋川2，潘佩平1，王慕华1，蔡颖慧1
（1.山西省生物研究所，山西太原030006；2.山西省农业科学院，山西太原030031）

通过对山西老陈醋醋酸发酵过程中醋醅质量容积的测定来反应醋醅疏松度的适合程度。经感官试验得知，质量容积在350.0～450.0g/L时醋醅疏松度适宜。通过L9（34）正交试验确定醋酸发酵时醋醅各项指标的最优组合。结果表明，最优组合为含水量65.0%～70.0%、酒精度5.0%vol～5.5%vol、麸皮量110.0%、质量容积350.0 g/L，在此条件下山西老陈醋总酸为4.96 g/100 g醋醅。

老陈醋；醋酸发酵；醋醅；质量容积

山西老陈醋是中国四大名醋之一，其历史悠久，始于300多年前的清顺治年间［1］。山西老陈醋是以高粱、麸皮为主要原料，以稻壳和谷壳为辅料，以大麦、豌豆为原料制作的大曲作为糖化发酵剂，经酒精发酵后采用固态发酵方式进行醋酸发酵，再经熏醅、陈酿等工艺酿制而成［2］的产品，色泽呈酱红色，食之“绵、酸、香、甜、鲜”，并且含有丰富的氨基酸、有机酸、糖类［3-6］等，具有缓解疲劳、调节血糖、脂质代谢、抗氧化、预防和治疗心脑血管疾病、促进食欲以及降血压等作用［7-12］。

醋酸发酵是酿醋过程中的一个关键环节，山西老陈醋要求采用固态醋酸发酵［2］。这是一个好氧过程，是由多种细菌和真菌共同参与，将酒精氧化为乙醛，再继续氧化为醋酸的过程。醋酸菌等微生物对其生长环境有很高的要求［13-14］，尤其醋醅中的空气含量对其生长有重要影响，所以要求醋醅有一定的疏松度，才能使醋酸菌正常生长。质量容积即单位容积内物体的质量，以克每升（g/L）表示［15-16］，对于醋醅来讲就是醋醅在自然状态下单位容积内的质量。一般来说，醋醅越疏松、空隙越大，质量容积就越小，反之醋醅越紧密、空隙越小质量容积越大。在此引用质量容积的概念，通过测定醋醅质量容积来判断老陈醋醋酸发酵阶段醋醅疏松度的合适与否，并将醋醅质量容积的指标数字化、标准化，适应现代企业的发展，促进山西老陈醋产业高效、健康、可持续发展。

1　材料与方法

1.1材料与试剂

高粱、稻壳、麸皮、大曲：市售。

氢氧化钠、酚酞：北京化工厂。

1.2仪器与设备

YXQ.SG46.280手提式高压蒸汽消毒器：上海医用核子仪器厂；722PC分光光度计：上海佑科仪器仪表有限公司；MS100水分测定仪：上海佳实电子科技有限公司；陶瓷发酵缸：市售；SZ-3酒精蒸馏器：太原第一玻璃仪器厂。

1.3方法

本文利用处理多分类问题的两种拆分策略在鸢尾花数据集上进行对比研究，比较两种拆分策略的优劣性，为后续多分类问题的研究起到一定的指引作用。

1.3.1老陈醋发酵工艺流程

1.3.2测定方法

醋醅质量容积的测定：先测量陶瓷发酵缸的体积，再放入一定质量的醋醅从而计算出质量容积，以“g/L”表示。温度测定：将温度计插入醋醅中心处，每日观察记录。水分含量测定：将醋醅搅拌均匀，称取5.0～10.0 g放入水分测定仪中测定。总酸快速测定：将醋醅搅拌均匀，称取10.0 g用热水浸泡10 min，滤纸过滤，取滤液按醋醅总酸测定方法测定［17］。

1.3.3醋酸发酵条件优化

（1）单因素试验

以醋醅含水量、醋醅酒精度、麸皮添加量以及质量容积为考察因素，以醋酸发酵结束时总酸含量为评价指标，考察各发酵条件对醋酸发酵的影响。

（2）正交试验

2　结果与分析

2.1不同质量容积的醋醅感官变化情况

表1　不同质量容积的醋醅感官随时间变化Table 1 Sensory evaluation changes of fermented grains during acetic fermentation with different bulk density

按照老陈醋制作工艺流程进行发酵试验，选取醋酸发酵所用陶瓷缸若干，分别量好体积，醋醅质量容积设计为300.0 g/L、350.0 g/L、400.0 g/L、450.0 g/L、500.0 g/L，将醋醅分别装入相应的陶瓷缸中，对醋酸发酵第6天至第10天时不同质量容积的醋醅进行感官评价，包括色泽、气味、状态的变化情况，如表1。

由表1可以看出，质量容积为300.0 g/L时，产酸快，色泽变化快，但由于醋醅物料少导致返火温度上升，醋酸发酵不成功；质量容积为350.0 g/L时，产酸快，温度上升快，最终发酵正常；质量容积为400.0 g/L时，产酸快，色泽气味变化稳定，发酵正常；质量容积为450.0 g/L时，产酸略慢，温度上升慢，最终发酵正常；质量容积为500.0 g/L时，产酸慢，温度上升慢，醋醅不太热，最后醋醅表面长一层白霉坏掉。由此看出质量容积为350.0～450.0 g/L时醋醅感官指标正常。

2.2醋酸发酵条件优化单因素试验［14，18］

2.2.1醋醅含水量对醋酸发酵的影响

微生物的生长离不开水分，但醋醅含水量过高、过低都不利于醋酸菌的生长。根据传统经验选取醋醅含水量分别为45.0%～50.0%、50.0%～55.0%、55.0%～60.0%、60.0%～65.0%、65.0%～70.0%，以总酸含量为指标进行试验，结果如图1所示。

图1　醋醅含水量对总酸的影响Fig.1 Effect of fermented grain moisture on total acid content

由图1可知，随着醋醅含水量的增加总酸呈逐渐上升趋势，水分含量为50.0%～55.0%范围时总酸开始上升，水分含量为60.0%～65.0%时总酸达到最高4.89 g/100 g醋醅，水分含量为65.0%～70.0%时总酸含量为4.85 g/100 g醋醅。初步确定醋醅含水量选择为55.0%～70.0%。

2.2.2醋醅酒精度对醋酸发酵的影响

醋酸发酵时醋醅酒精度太高会抑制醋酸菌生长和繁殖，生成醋酸少，而酒精度太低又会使醋酸菌生长过快导致后期返火。选取醋醅酒精度分别为3.0%vol～3.5%vol、3.5%vol～4.0%vol、4.0%vol～4.5%vol、4.5%vol～5.0%vol、5.0%vol～5.5%vol，以总酸含量为指标进行试验，结果如图2所示。

由图2看出，随着醋醅酒精含量的增加，总酸呈直线上升后下降的趋势，当酒精含量达到4.5%vol～5.0%vol时总酸为最高，之后变化不大基本呈平稳状态。因此，初步确定醋醅酒精含量范围为4.0%vol～5.5%vol。

图2　酒精度对总酸的影响Fig.2 Effect of alcohol content on total acid content

2.2.3醋醅麸皮添加量对醋酸发酵的影响

醋酸发酵时添加一些麸皮可使醋醅疏松、空气流通，同时也增加了一些维生素、矿物质等营养物质，有利于醋酸菌生长。选取麸皮添加量分别为80.0%、90.0%、100.0%、110.0%、120.0%，以总酸含量为指标进行试验，结果如图3所示。

图3　麸皮添加量对总酸的影响Fig.3 Effect of bran addition on total acid content

由图3可知，麸皮添加量达90.0%时总酸含量开始上升，在添加量为110.0%时总酸最高，达5.37 g/100 g醋醅，不过在麸皮添加量100.0%～120.0%的范围内总酸基本呈平稳状态。因此，初步确定麸皮添加量为100.0%～120.0%。2.2.4质量容积对醋酸发酵的影响

图4　质量容积对总酸含量的影响Fig.4 Effect of bulk density on total acid content

选取醋醅质量容积分别为300.0g/L、350.0g/L、400.0 g/L、450.0g/L、500.0g/L，对醋酸发酵第6天至第10天时不同质量容积的醋醅总酸的变化进行跟踪测定，结果如图4所示。

由图4可看出，醋醅发酵第6天时，质量容积300.0 g/L的醋醅总酸为3.66g/100g醋醅，很快总酸就开始下降，由于醋醅返火导致最终醋酸含量很低，发酵失败；质量容积为350.0～450.0 g/L的醋醅总酸变化整体均为逐渐上升的趋势，最高都达到4.50 g/100 g醋醅以上；质量容积为500.0 g/L的醋醅，总酸呈缓慢上升趋势，最高达3.69 g/100 g醋醅，最终也发酵不成功。由此初步说明质量容积为350.0～450.0 g/L的醋醅总酸变化较正常，也即这样的疏松度适宜醋酸菌的生长。

2.3醋酸发酵条件优化正交试验

在单因素试验的基础上进行正交试验，选择醋醅含水量（A）、酒精度（B）、麸皮添加量（C）、质量容积（D）进行醋酸发酵各项指标的优化试验，采用L9（34）正交试验，以醋酸发酵结束时的总酸含量为评价指标进行试验选取最优组合。正交试验因素与水平见表2，结果与分析见表3，方差分析见表4。

表2　醋酸发酵条件优化正交试验因素与水平Table 2 Factors and levels of orthogonal expeirment for acetic fermentation conditions optimization

表3　醋酸发酵条件优化正交试验结果与分析Table 3 Results and analysis of orthogonal expeirment for acetic fermentation conditions optimization

表4　正交试验结果方差分析Table 4 Variance analysis of orthogonal test results

由表3极差分析结果可知，对总酸含量影响最大的因素是含水量，其次为酒精度和麸皮量，质量容积的影响最小，说明在选取的质量容积为350.0～450.0 g/L的范围内对试验结果影响不大。表4方差分析同样表明含水量对总酸的变化有极显著影响，酒精度和麸皮量的影响也极显著，而质量容积对总酸含量影响不显著。根据总酸试验结果选取最优组合为A3B3C3D3，即选取含水量65.0%～70.0%、酒精度5.0%vol～5.5%vol、麸皮量120.0%、质量容积450.0 g/L。在此条件下进行验证试验，得到山西老陈醋总酸含量为4.96 g/100 g醋醅。

3　结论

醋酸发酵是好氧过程，通过观察不同质量容积的醋醅在醋酸发酵阶段各项指标的变化，表明质量容积对醋酸发酵有一定的影响，也就是说质量容积不同醋醅疏松度也不同，从而影响醋酸菌的生长，导致最终发酵结果的差异。通过试验可知，质量容积在350.0～450.0 g/L范围时醋醅各项感官指标正常。通过L9（34）正交试验确定醋酸发酵时，醋醅各项指标的最优组合为醋醅含水量65.0%～70.0%、酒精度5.0%vol～5.5%vol、麸皮量120.0%、质量容积450.0 g/L，在此条件下山西老陈醋总酸含量为4.96 g/100 g醋醅。

［1］颜景宗，谭学良，胡红娟.话说山西老陈醋［J］.食品工程，2006（3）：3-4.

［2］中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.GB/T 19777—2013地理标志产品山西老陈醋［S］.北京：中国标准出版社，2013.

［3］王元太.山西老陈醋的工艺精华和产品特色［J］.农产品加工，2005（12）：40-42.

［4］LUCIANA DE V，ELISABETTA G，MARIA G.Application of denaturing gradient gel electrophoresis（DGGE）analysis to evaluate acetic acid bacteria in traditional balsamic vinegar［J］.Food Microbiol，2006，23（8）：809-813.

［5］吴洁婷，刘春平，陈素娟.地理标志产品山西老陈醋中氨基酸研究［J］.现代科学仪器，2011（1）：98-100.

［6］海英.山西老陈醋与镇江香醋的比较［J］.农产品加工，2008（11）：16.

［7］刘杨岷，张家骊，王利平，等.食醋风味成分比较研究［J］.食品与机械，2005，21（5）：40-42

［8］YANG L，WANG X P，YANG X L.Possible antioxidant mechanism of melanoidins extract from shanxi aged vinegar in mitophagy-dependent and mitophagy-independent pathways［J］.J Agr Food Chem，2014，62（34）：8616-8622.

［9］颜景宗，谭学良.山西老陈醋酿造工艺研究［J］.中国酿造，2009，28（1）：167-169.

［10］滕占才，李志江，王波.辅料及发酵条件对食醋酒精发酵工艺影响研究［J］.中国酿造，2011，30（1）：43-46.

［11］BRIGHNETI F，CASTELLANI G，BENINI L，et al.Effect of neutralized and native vinegar on blood glucose and acetate responses to a mixed meal in healthysubjects［J］.Eur J Clin Nutr，1995，49：242-247.

［12］KONDO S，TAYAMA K，TSUKAMOTO Y，et al.Antihypertensive effects of acetic acid and vinegar on spontaneously hypertensive rats［J］. Biosci Biotechnol Biochem，2001，65（12）：2690-2694.

［13］周永治.食醋生产工艺流程［J］.江苏调味副食品，2007，24（5）：24-26.

［14］朱瑶迪，邹小波，石吉勇.高光谱图像技术快速预测发酵醋醅总酸分布［J］.农业工程学报，2014，30（16）：320-327.

［15］崔耀华，石永祥，朱梦晗.谷物与土壤质量容积的测量［J］.中国计量，2014（3）：99-100.

［16］丁卫新.浅析新版质量容积国家标准［J］.现代面粉工业，2014，4（3）：35-36.

［17］王子光，杨玉华.酱淮食醋酿造技术与分析［M］.北京：中国农业科技出版社，1998.

［18］XU W，HUANG Z Y，ZHANG X J，el al.Monitoring the microbial community during solid-state acetic acid fermentation of Zhenjiang aromatic vinegar［J］.Food Microbiol，2011，28（6）：1175-1181.

Research on the fermented grains porosity during acetic fermentation of Shanxi aged vinegar

SU Binnan1，XIAO Jinchuan2，PAN Peiping1，WANG Muhua1，CAI Yinghui1
（1.Biology Research Institute of Shanxi，Taiyuan 030006，China；2.Shanxi Academy of Agricultural Sciences，Taiyuan 030031，China）

The bulk density of fermented grains was measured to reflect the suitability of porosity during acetic fermentation of Shanxi aged vinegar. By sensory evaluation，the porosity was appropriate in the range of 350.0-450.0 g/L of the bulk density.By L9（34）orthogonal test，the optimal acetic fermentationconditionoffermentedgrainsinaceticfermentationwasdeterminedasfollows：watercontent65%-70%，alcohol content 5.0%vol-5.5%vol，bran addition 110%and bulk density 350.0 g/L.Under this condition，the total acid of Shanxi aged vinegar was 4.96 g/100 g fermented grains.

aged vinegar；acetic fermentation；fermented grains during acetic fermentation；bulk density

TS264.2

A

0254-5071（2015）11-0052-04

10.11882/j.issn.0254-5071.2015.11.012

2015-09-06

山西省工业科技攻关项目（20130321030-02）

苏槟楠（1969-），女，副研究员，本科，研究方向为工业微生物。