补料发酵法生产玫瑰醋工艺优化及风味分析

2019-09-24 11:25蒋予箭黄炳文
农业工程学报 2019年15期
关键词:补料酒精度酸度

蒋予箭,黄炳文,李 婷

补料发酵法生产玫瑰醋工艺优化及风味分析

蒋予箭,黄炳文,李 婷

(浙江工商大学食品与生物工程学院,杭州 310018)

为了提高传统玫瑰醋的生产效率,以装料量为500 kg的陶缸作发酵容器,在自然发酵条件下,分别在1.5、2.5、3.5 g/100 mL的初始酸度进行补料,补料体积比(原醋液:黄酒醪)设置为2:1和1:1两种情况,完成玫瑰醋补料发酵工艺的研究。结果表明:在初始酸度2.5 g/100 mL时补加等体积酒醪,发酵过程酸度最高上升到(5.59±0.27)g/100 mL(对照组为(5.19±0.23)g/100 mL),醋酸发酵周期从90 d缩短至78 d;非挥发性有机酸积累量达(27.15±1.11)mg/mL(对照组为(24.57±0.69)mg/mL),样品酸甜适口,酸味柔和;补料成品色率达到1.8×105(对照组色率为1.9×105),色泽接近传统玫瑰醋。该工艺的完成对玫瑰醋生产企业扩大产量、提高效率有积极意义。

发酵;风味;优化;玫瑰醋;补料;有机酸;色率

0 引 言

浙江玫瑰醋利用自然界中的霉菌、酵母菌、细菌等野生菌株,采用表面静置发酵法制成,产品具有色泽艳如玫瑰,酸味柔和绵长,鲜而微甜,营养丰富,醋香纯正的呈味特点[1-2]。但是其生产规模普遍偏小,由于采用天然接种发酵的工艺,在搭窝、翻缸操作中以手工操作为主,劳动强度大,生产效率低,浙江省玫瑰醋年总产量不到6万t,玫瑰醋的产量达不到日益增长的市场需求[3]。

补料发酵(fed-batch fermentation)指在分批发酵时,间歇或连续地补加一定量的营养物质,减少菌种老化和变异,有利于终产物的含量提高和产物的分离[4-5]。Bae等[6]在补料发酵过程中,选择合适的加料时间、加料速率和培养基浓度对获得最佳的细胞生长和产细菌纤维素率具有重要意义。张阳等[7]采用亚甲基蓝还原法研究了酒精分批发酵过程中酵母活力,于分批发酵(初糖240 g/L)主发酵期10 h左右进行酒精分批补料发酵,此时补料发酵效果最好,乙醇质量浓度(152.28±2.37)g/L、乙醇产率(2.46±0.04)g/(L·h)和总糖发酵效率89.84%均达到最高值。Sulhee 等[8]优化了洋葱醋的补料发酵条件,在中试发酵罐中洋葱醋的最大酸度在48 h达到4.6%,发酵速度比一般标准快5倍,缩短了发酵时间,使洋葱醋的生产更加经济。熊贤平等[9]确定须采用分割体积补料发酵方式才能获得总酸≥7.0 g/100 mL饮料用苹果醋,且其最佳分割体积补料方案为补料发酵果酒酒精度为10.0%(体积分数)、分割体积比25%。从玫瑰醋补料发酵途径上分析,在适当的时间点补加饭(淀粉)、补加糖或补加酒精都可以完成补料发酵,但是补加酒醪环节更接近反应的终点,所以通过补加酒醪是实现扩产增效的最简捷途径。将补料发酵技术应用到玫瑰醋生产中,在提高玫瑰醋生产效率的同时还能增加产量,在以往的文献中还未见这方面的报道。本论文结合补料时机、补料量及补料发酵产品的风味等因素,对玫瑰醋的补料发酵过程及产品色香味展开研究,以期为浙江玫瑰醋的生产突破季节限制,扩大产量提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

晚籼米:碳水化合物75%左右,蛋白质7%~8%,脂肪1.3%~1. 8%,产地安徽。黄酒醪:由机械化大罐生产的黄酒发酵醪,酒精度14%~16%(体积分数),糖度5~8 g/100 mL,总酸0.2~0.3 g/100 mL。氢氧化钠,葡萄糖,硫酸铜,氯化钠,磷酸二氢铵,磷酸,均为分析纯。有机酸标准样品:乳酸,丙酮酸,甲酸,乙酸,苹果酸,琥珀酸,柠檬酸,酒石酸,-酮戊二酸,草酸(纯度>99%);甲醇(色谱纯)。

1.2 仪器与设备

721型可见分光光度计:上海菁华科技仪器有限公司;TGL-16 台式高速离心机:常州梅香仪器有限公司;AR-2140电子分析天平;PHS-3C型pH计:上海雷磁仪器厂;TGW16 台式高速微量离心机:上海中科生物医学高科技开发有限公司;LC-2010AHT 高效液相色谱:日本岛津仪器公司;3-16K SIGMA 高速冰冻离心机:德国SIGMA公司。

1.3 试验方法

1.3.1 试验工艺流程

图1 玫瑰醋传统及补料发酵工艺流程图

1)以籼米为原料,常温浸米7 d(隔天换水),常压蒸饭(控制出饭率220%);

2)米饭冷凉至35~40 ℃,每缸投入饭220 kg,搭窝,加草缸盖,常温(25~28 ℃)发花16 d;

3)发花结束时,按米:水(质量比)=1:3冲缸放水,后续步骤用机械搅拌罐代替传统陶缸发酵,在第1周控制发酵液温度为28~33 ℃,第2~12周控制发酵醪液温度为33~37 ℃,后期控制温度20~25 ℃;

4)当酸度不再上升时,添加3%食盐,用薄膜封缸,常温后熟1个月。

1.3.2 不同补料点、不同补料量的试验设计

控制发酵条件温度为29~33 ℃(玫瑰醋发酵以自然发酵为主,一般在5月5日至6月5日的季节投料,在有保温和通风条件的室内进行,模拟生产实际条件,温度不设变量),补料后每隔6 d跟踪测定酸度、还原糖、酒精度的变化。

试验分组如下:

1)对照组:按传统玫瑰醋的工艺进行生产,无补料操作。

2)不同初始酸度下的补料发酵试验:初始酸度为1.5 g/mL(A组)、2.5 g/mL(B组)、3.5 g/mL(C组)。

3)不同补料量下的补料发酵试验:醋液和黄酒醪体积比为2:1(Ⅰ组)、1:1(Ⅱ组)。

1.3.3 还原糖、酒精度和酸度的测定

还原糖的测定:斐林试剂直接滴定法[10];酒精度的测定:蒸馏法;总酸的测定:酸碱滴定的指示剂法。

1.3.4 乙醇氧化生成乙酸的反应速度

乙醇氧化成乙酸是在乙醇脱氢酶和乙醛脱氢酶的作用下完成的,是典型的的酶促反应过程,其反应速度可用米氏方程来表达

式中max是酶被底物饱和时的反应速度,[]为底物浓度,mol/L;K值称为米氏常数。

1.3.5 酒精转酸率的计算

1.3.6 色泽变化的测定

将样品稀释50%,以5 000 r/min下离心20 min,测定其在610 nm波长下的吸光值610,平行测定3次,取平均值。根据公式(3)[11]计算其色率值表示颜色的深浅程度。

色率(EBC)=20

A

610

/0.076 (3)

1.3.7 玫瑰醋有机酸组分含量测定

1.3.8 感官分析方法

以食醋的色泽、透明度、酯香、醋香、焦香、酸味、甜味、鲜味、涩味这9个指标对样品打分,每个指标的分值按感官刺激作用的强弱给出0~5分;评分人员(10人)评分前经专业训练,评分时单独打分,最后取平均值,作出感官定量分析雷达图[12]。

1.3.9 数据处理

采用Origin8.5和Excel进行各指标的数据处理,显著性分析采用Spss 22.0进行运算。

2 结果与分析

2.1 不同初始酸度对玫瑰醋补料发酵过程的影响

分别在初始酸度达到1.5,2.5,3.5 g/100 mL时,分割250 kg的玫瑰醋发酵底料(经过醋酸发酵18,36,54 d),补加250 kg酒醪进行发酵,酒醪的温度调节至29~33 ℃、酒精度稀释成6%(体积比)[13](见图1),跟踪还原糖、酒精度、酸度的变化。发酵过程曲线如图2所示。

由图1可知,在玫瑰醋生产的冲缸放水过程中,空气会大量进入发酵醪液中,这有利于酵母菌的繁殖;然后在冲缸放水后的最初几天,醪液保持静置(温度不超过33 ℃不翻缸),醪液内的糖分又在厌氧条件下被酵母快速发酵成酒精[14]。从图2a、2b看出,这个过程中(第5~7天)还原糖含量直线下降、酒精度直线上升。在接下去的过程中,传统玫瑰醋是一个天然的、多边发酵的过程。从淀粉水解成葡萄糖的糖化作用,由葡萄糖转变为乙醇的酒精发酵,由乙醇氧化成乙酸的醋酸发酵这3个反应同时进行着,并保持一定的平衡。传统的醋酸发酵周期长达90 d,还原糖含量达到1.15 g/100 mL,而初始酸度为1.5 g/100 mL补料组于第54天结束醋酸发酵,还原糖质量浓度达到1.22 g/100 mL;初始酸度为2.5 g/100 mL补料组于第78天完全结束醋酸发酵,还原糖质量浓度达到1.36 g/100 mL。由此可认为补料工艺可加快醋酸发酵,同时提高还原糖含量。

注:醋液:黄酒醪体积比为1:1。

国外研究补料发酵的关注点目前主要集中于氧气供给、温度调控及最佳补料比这3个方面[15-16],而传统玫瑰醋发酵过程与醋酸菌的深层发酵不同,是一种表面静置条件下的天然发酵。为了防止这种天然发酵被杂菌污染,最关注的问题是补料时机与补料量[17]。从图2c看出,与传统发酵对比,由于补料后醪液中糖分和酒精度的适当提高,在一段时间内醋酸发酵的速度比对照组明显加快,在酸度达到2.5 g/100 mL时补加等体积酒醪后,醪液中糖分、酒精度分别从0.525 g/100 mL、3.6%上升到3.587 g/100 mL、4.5%,根据米氏方程,当酒精的浓度上升时,酒精酶促转变成乙酸的反应速度就变大。所以,从图2c可观察到初始酸度2.5 g/100 mL时补料的酸度曲线平均斜率0.168 g/(100 mL·d)比对照组的斜率0.063 g/(100 mL·d)大。

在建设少数民族幼儿音乐教育资源库的过程中,一定要充分发掘民间音乐固有的特性,发挥音乐教师的带动作用,以教师为主体,使少数民族幼儿音乐教育更加有针对性,更加符合幼儿的学习需求。让幼儿产生学习民族歌曲的浓厚兴趣,提高学习民间音乐的动力,更好地了解、学习民间音乐。

补料组(初始酸度2.5 g/100 mL),从42 ~66 d内,酸度曲线的平均斜率为0.168 g/(100 mL·d)。对照组(传统发酵组,不补料),从30~66 d内,酸度曲线的斜率为0.063 g/(100 mL·d)。

由表1知,与对照比较,在初始酸度2.5 g/100 mL时补料,对玫瑰醋最终酸度有显著提高,而初始酸度1.5和3.5 g/100 mL情况下进行补料,玫瑰醋最终酸度无明显差异甚至有所下降,但仍符合玫瑰醋酸度标准;且补料发酵对酒精转酸率有较为明显的提高。

表1 补料前后的总酸变化及酒精转酸率

注:表中同一列数据上不同上标字母代表有显著差异(<0.05),下同。

Note: There are significant differences between different superscript letters in the same column of data in the table (<0.05), the same below.

2.2 不同补料量对玫瑰醋补料发酵过程的影响

传统玫瑰醋的发花和酒化约需要4周时间,但对于具备一定生产规模的酿酒企业,黄酒的发酵环节不需要经过较长时间的发花(糖化),直接使用曲和酒母在20~100 t的发酵罐中进行,只需要1周时间就可以获得酒精度≥12%的酒醪[18]。将黄酒醪补加到玫瑰醋发酵过程中,将大大提高玫瑰醋的生产效率,原因是用机械化大罐发酵生产黄酒醪的过程,省去了玫瑰醋生产中长时间浸米、发花的过程(见图1)。

发酵至初始酸度2.5 g/100 mL时,补加不同体积酒醪(补料比例2:1、1:1),玫瑰醋补料发酵过程曲线见图3所示。经过90 d的发酵,补料比2:1、1:1的发酵醋液、对照组醋液(传统发酵)的最终还原糖为1.0 g/100 mL左右,最终酒精度为零,最终酸度在4.5~5.5 g/100 mL的范围。根据图3c,补加等体积酒醪的醋酸发酵速率0.168 g/(100 mL·d)优于补加1/2体积酒醪的发酵速率0.098 g/(100 mL·d);补加等体积酒醪的总酸最大浓度值(5.59±0.27) g/100 mL优于补加1/2酒醪的总酸值(5.23±0.36) g/100 mL。

从表2可看出,补料量比例的不同会影响终点酸度,从而使玫瑰醋最终的得率有显著的提高。玫瑰醋发酵是开放式发酵,补加酒醪的体积超过原发酵醋醪体积时,对糖化、酒化、醋化的三边发酵的平衡会产生较大影响[19-20],笔者曾尝试补加2倍体积酒醪(补料比例1:2)进行玫瑰醋发酵试验,结果有1/3缸发生污染。

2.3 补料发酵对玫瑰醋色泽形成的影响

玫瑰醋以酿制的产品具有浅玫瑰色而得名,所以色泽是一项十分重要的产品属性。目前,食醋的国家标准GB/T 18187-2000以及玫瑰醋原标准DB33/547-2005还是凭借感官指标来描述食醋的色泽,没有定量测定方法[21-23]。本文为了更准确地辨别食醋样品的色泽差异,测定其在610 nm下的吸光度值,按公式(3)计算EBC色率。不同条件下的样品在发酵过程中的色率变化见图4。由图可知,在初始酸度1.5 g/100 mL进行补料,90 d发酵结束时,传统玫瑰醋和补料发酵玫瑰醋的色率分别达到1.9×105、2.0×105、2.0×105;初始酸度2.5 g/100 mL进行补料时,补料发酵玫瑰醋的色率均达到1.8×105,看上去十分接近。初始酸度3.5 g/100 mL进行补料,补料发酵玫瑰醋的色率分别达到1.4×105、1.5×105,色率差异醪液中的氨基化合物和羰基化合物发生美拉德反应,形成羟甲基糠醛(hydroxymethylfurfural)等中间产物以及终产物黑色素是玫瑰醋色泽形成的物质基础[24]。温度20~25 ℃氧化即可发生美拉德反应,30 ℃以上速度加快;玫瑰醋发酵过程是一个边糖化、边酒精发酵、边醋酸发酵的过程,在整个发酵过程都缓慢地有还原糖、氨基酸类物质糖释放出,而在夏季30 ℃以上,随着发酵的进行,色率逐渐增加。

图3 不同补料量对玫瑰醋补料发酵过程的影响

表2 不同补料量条件下玫瑰醋的得率

注:100 kg大米=约220 kg酒精度为18%的米酒=566 kg酒精度为7%的酒液,折算回去得:1 kg酒精度为7%的酒液来源于0.177 kg大米.

Note: 100 kg rice is about 220 kg rice wine with an alcohol content of 18%, that about 566 kg liquor with an alcohol content of 7%, convert back to get: 1 kg alcohol content of 7% liquor from 0.177 kg rice.

图4 不同初始酸度下补料的玫瑰醋色率变化图

杭嘉湖平原和宁绍平原夏季的气温接近,酿制浙江玫瑰醋的历史悠久,绍兴地区常年5~10月的平均气温为21.5,25.5,29,28.5,24.5,19 ℃。玫瑰醋生产投料步骤应在5月5日(立夏)~6月5日(芒种)期间进行,普通玫瑰醋发酵与后熟时长为120~130 d,以使玫瑰醋在发酵、后熟期间满足3 090~3 210(℃·d)的积温要求[25]。

从理论的推算(表3)表明,在醋醪酸度上升到1.5~2.5 g/100 mL时补加等体积的酒醪,发酵积温的差异在3%~10%范围,这个积温差异对美拉德反应产生的色泽影响是不明显的。但是当酸度上升到3.5 g/100 mL时再进行补料,发酵积温下降到2 509(℃·d),偏离标准值幅度达19%。发酵情况(见图4)也表明,补料的时间点越推后,对玫瑰醋色泽的形成越不利。

2.4 传统与补料发酵玫瑰醋样品的有机酸组成及含量分析

采用HPLC法对补料发酵及传统发酵的玫瑰醋样品进行特征性有机酸含量的测定,有机酸定量结果如表4所示。

表3 玫瑰醋补料发酵积温对照表

表4 补料发酵玫瑰醋样品的有机酸种类及含量

注:1)表中同一行数据上不同上标字母代表有显著差异(<0.05),A为初始酸度1.5 g·(100 mL)-1,B为初始酸度2.5 g·(100 mL)-1,Ⅰ为醋液和黄酒醪体积比为2:1,Ⅱ为醋液和黄酒醪体积比为1:1;2)深层发酵醋指通风发酵条件下的大罐液态发酵醋,具体数据参考文献[26]。

Note: 1) There are significant differences in the superscript letters on the same row of data in the table (<0.05), A is the initial acidity of 1.5 g·(100 mL)-1, B is the initial acidity of 2.5 g·(100 mL)-1,Ⅰ is the volume ratio of vinegar to rice wine mash of 2:1, Ⅱ is the volume ratio of vinegar to rice wine mash of 1:1; 2) Submerged fermentation vinegar refers to the large pot of liquid fermentation vinegar under the condition of ventilated fermentation. Specific data references [26].

由表4看出,6种玫瑰醋样品中均含有10种特征性有机酸,乙酸含量占总酸65%~86%,其次为乳酸占总酸的12%左右。补料发酵与传统发酵生成的玫瑰醋中,非挥发性有机酸总量均有显著性差异(<0.05)。其中初始酸度1.5 g/100 mL补料下玫瑰醋的非挥发性有机酸总量明显下降,而初始酸度2.5 g/100 mL补料下的玫瑰醋中的非挥发性有机酸总量有所增加。

玫瑰醋生产过程中,乙酸主要是醋酸菌在发酵液表面经好氧发酵产生的;在醪液的深层处于厌氧状态,乳酸菌在厌氧条件下将糖分转化为成乳酸。乙酸和乳酸在玫瑰醋样品中所占比例较大,占特征性总酸的80%左右。其他的8种有机酸含量较低,这些有机酸大部分是三羧酸循环的中间代谢物,在醋酸发酵过程中不会有大量的积累。深层发酵醋一般采用单一的醋酸菌,而玫瑰醋的天然发酵会有醋化醋杆菌、木醋杆菌、弱氧化醋酸菌、纹膜醋酸杆菌等参与发酵[27],弱氧化醋酸菌可以积累少量酒石酸,木醋杆菌会积累少量乳酸、丙酮酸[28],所以与深层发酵醋相比,传统玫瑰醋和补料发酵玫瑰醋在柠檬酸、乳酸、丙酮酸和酒石酸的含量上更丰富。

单纯的醋酸刺激性很大,回味短;而苹果酸酸味圆润持久,琥珀酸有鲜味,能缓冲乙酸的刺激性,可以提高食醋的酸味平和性[29],这些非挥发酸对食醋的滋味起着重要的作用。非挥发性有机酸总量:B-Ⅱ(27.15 mg/mL)>B-Ⅰ(26.02 mg/mL)>传统发酵(24.57 mg/mL)>A-Ⅰ(17.78 mg/mL)>A-Ⅱ(16.79 mg/mL)>深层发酵醋(11.30 mg/mL),这表明在初始酸度2.5 g/100 mL时补料(B-Ⅰ、B-Ⅱ)对非挥发性有机酸的形成是有利的。

2.5 补料发酵玫瑰醋感官特性分析

参考标准DB33/547-2005对玫瑰醋色、香、味的要求,对传统发酵、A-Ⅰ、A-Ⅱ、B-Ⅰ、B-Ⅱ成品玫瑰醋按9个指标进行定量描述分析(打分),将得到的感官特性强度评价结果取其平均值绘制定量描述(QDA,quantitative descriptive analysis)分析雷达图[30-31],见图5。

图5 不同初试酸度补料发酵玫瑰醋QDA分析图

由图5可知,初始酸度1.5 g/100 mL补料醋样在醋香、酯香、焦香的指标上逊色于传统发酵的样品,而且涩味强度也较大;而补料时间在2.5 g/100 mL酸度时,涩味较传统玫瑰醋有明显降低,且酯香味和鲜味比传统发酵玫瑰醋得分高。

感官评定的规则是当某项指标状态最佳时为满分,因此雷达图所围成的面积越大,其感官品质越好。传统发酵、A-Ⅰ、A-Ⅱ、B-Ⅰ、B-Ⅱ5组面积分别为:27.63、16.90、22.56、27.31、27.19。显然补料时间较早的A-Ⅰ、A-Ⅱ组面积值较小,即过早地补料(调节多边发酵的状态),对保留传统玫瑰醋的风味不利,初始酸度2.5 g/100 mL补料(B-Ⅰ、B-Ⅱ)的感官量化值(27.31、27.19)与传统发酵玫瑰醋的感官量化值(27.63)十分接近。

本研究在选择补料酒液温度(使醪液处于23~30 ℃)、补料酒醪酒精度6%的基础上[13],通过比较不同补料初始酸度、不同补料量条件下的发酵速率、色泽、风味、口感等产品特征,找出了初始酸度2.5 g/100 mL,醋液和酒醪补料体积比1:1是具有实用价值的最佳补料发酵条件,突破了行业内关于“玫瑰醋补料发酵增产不增味”的局面。

3 结 论

1)在玫瑰醋醪酸度达到2.5 g/100 mL时,补加等体积、酒精度为6%的酒醪的补料发酵工艺最为适宜,酸度最高上升到(5.59±0.27) g/100 mL,酒精转化醋酸的效率达到95%。与传统发酵对比,醋酸发酵周期从90 d缩短至78 d。

2)色泽是一项十分重要的产品属性。在初始酸度1.5~2.5 g/100 mL时进行补料,90 d发酵结束时,补料发酵玫瑰醋的色率达到1.8×105~2.0×105,与传统玫瑰醋的色率(1.9×105)的差异很小。

3)不同补料量对浙江玫瑰醋中的有机酸形成影响不大,而不同初始酸度下补料对有机酸积累影响显著。初始酸度2.5 g/100 mL时补加等体积、酒精度为6%的酒醪可使非挥发性有机酸总量达(27.15±1.11)mg/mL,传统玫瑰醋样品为(24.57±0.69)mg/mL。初始酸度2.5 g/100 mL、补料体积比1:1补料发酵样品的感官面积值27.19与传统玫瑰醋的感官面积值27.63十分接近。

[1] Jiang Yujian, Lin Sen, Zhang Lei, et al. Upgrading the fermentation process of zhejiang rosy vinegar by purebred microorganisms[J]. Advances in Microbiology, 2013(3): 297-301.

[2] 高泽鑫,孙晓彤,黄勋,等. 海宁裕丰传统玫瑰醋优势醋酸菌分离及培养[J]. 中国酿造,2014,33(7):126-129.

Gao Zexin, Sun Xiaotong, Huang Xun, et al. Separation and cultivation of dominant Acetobacter acetic from traditional rose vinegar in Haining Yufeng area[J].China Brewing, 2014, 33(7): 126-129. (in Chinese with English abstract)

[3] 张鉴平. 浙江玫瑰醋冬酿的可行性研究[D]. 杭州:浙江工商大学,2015.

Zhang Jianping. Zhangjiang Rosy Vinegar Wine Production Technology Research[D]. Hangzhou: Zhejiang Gongshang University, 2015. (in Chinese with English abstract)

[4] Wang Fengsheng. Simultaneous optimization of feeding rate and operation parameters for fed-batch fermentation processes[J]. Biotechnology Progress, 1999, 15(5): 949-952.

[5] Qun Yan. Biosynthesis of polyhydroxyalkanoates (PHAs) with continuous feeding of mixed organic acids as carbon sources by Ralstonia eutropha[J]. Process Biochemistry, 2003, 39(3): 387-391.

[6] Bae S, Shoda M. Bacterial cellulose production by fed-batch fermentation in molasses medium[J]. Biotechnology Progress, 2008, 20(5): 1366-1371.

[7] 张阳,伍时华,赵东玲,等. 基于亚甲基蓝还原法确定酒精分批补料发酵的最佳补料时间[J]. 食品与发酵工业,2017,43(8):40-45.

Zhang Yang, Wu Shihua, Zhao Dongling, et al. Optical feeding time determination of ethanol fed-batch fermentation based on methylene blue dye reduction test[J]. Food and Fermentation Industries, 2017, 43(8): 40-45. (in Chinese with English abstract)

[8] Sulhee Lee. Fed-batch fermentation of onion vinegar using Acetobacter tropicalis[J].Food Science and Biotechnology, 2016, 25(5): 1407-1411.

[9] 熊贤平,李炜炤,朱娅媛,等. 高酸度饮料用苹果醋补料发酵工艺研究[J]. 饮料工业,2017(2):37-41.

Xiong Xianping, Li Weizhao, Zhu Yayuan, et al. Study on the technology of high-acid apple vinegar for beverage by fed fermentation[J]. The Beverage Industry, 2017(2): 37-41. (in Chinese with English abstract)

[10] 还原糖的测定:GB/T 13662-2008[S].

[11] 崔云,卢红梅,张义明,等. 食醋色率变化的研究[J]. 中国调味品,2009,34(4):61-62.

Cui Yun, Lu Hongmei, Zhang Yiming, et al.Studying the change of color ratio in vinegar[J]. China Condient, 2009, 34(4): 61-62. (in Chinese with English abstract)

[12] 车君艳,何小龙,周晓燕. 不同品牌调味品的电子鼻分析及感官评价[J]. 中国调味品,2013,38(12):60-62.

Che Junyan, He Xiaolong, Zhou Xiaoyan. Electronic nose analysis and sensory evaluation of condiments with different brands[J]. China Condient, 2013, 38(12): 60-62. (in Chinese with English abstract)

[13] 李婷. 玫瑰醋补料发酵工艺过程及产品风味研究[D]. 杭州:浙江工商大学,2018.

Li Ting. Study on Fed-batch Fermention Process and Flavor of Zhejiang Rose Vinegar[D]. Hangzhou: Zhejiang Gongshang University, 2018. (in Chinese with English abstract)

[14] 双宝,李明,李慧,等. 一株酒精酵母的分离及其发酵性能分析[J]. 东北农业大学学报,2011,42(6):130-134,146. Shuang Bao, Li Ming, Li Hui, et al. Isolation of a strain of Saccharomyces cerevisia and analysis of its fermental performance[J]. Journal of Northeast Agricultural University, 2011, 42(6): 130-134, 146. (in Chinese with English abstract)

[15] Viviane Astolfia, Jaderson Jorisa, Ricardo Verlindoa, et al. Operation of a fixed- bed bioreactor in batch and fed- batch modes for production of inulinase by solid- state fermentation[J].Biochemical Engineering Journal, 2011, 58(1): 39-49.

[16] Hjersted J L, Henson M A. Optimization of fed-batch Saccharomyces cerevisiae fermentation using dynamic flux balance models[J]. Biotechnology Progress, 2010, 22(5): 1239-1248.

[17] 陈炳,冷云伟,权武,等. 响应面分析法优化玫瑰香葡萄醋发酵工艺的研究[J]. 中国酿造,2017,36(2):111-114.

Chen Bing, Leng Yunwei, Quan Wu, et al. Optimization of fermentation process of muscat grape vinegar by response surface methodology[J]. China Brewing, 2017, 36(2): 111-114. (in Chinese with English abstract)

[18] 兰莹,覃玉全,汪超,等. 糯米黄酒酿制的糖化工艺[J].湖北农业科学,2012,51(10):2089-2091.

Lan Ying, Qin Yuquan, Wang Chao, et al. Optimization of saccharification process in the production of glutinous-rice yellow wine[J]. Hubei Agricultural Sciences, 2012, 51(10): 2089-2091. (in Chinese with English abstract)

[19] 国建娜,蒋予箭,王丽,等. 浙江玫瑰醋酒化发酵工艺条件的优化[J]. 中国酿造,2008(8):31-34.

Guo Jianna, Jiang Yujian, Wang Li, et al. Optimization on conditions for ethanol fermentation of Zhejiang rose vinegar[J]. China Brewing, 2008(8): 31-34. (in Chinese with English abstract)

[20] Jiang Y. Optimisation of lactic acid fermentation for improved vinegar flavour during rosy vinegar brewing[J]. Journal of the Science of Food & Agriculture, 2010, 90(8): 1334-1339.

[21] 魏永义,王飞. 食醋香气成分及其检测方法研究进展[J].中国调味品,2011,36(11):59-61.

Wei Yongyi, Wang Fei. Research progress on vinegar aroma components and their detection methods[J]. China Condient, 2011, 36(11): 59-61. (in Chinese with English abstract)

[22] 马永昆,魏永义,蒋家奎,等. 不同年份镇江香醋香气成分分析及其形成机理的研究[J]. 食品科学,2006,27(10):504-507.

Ma Yongkun, Wei Yongyi, Jiang Jiakui, et al. Study on analysis of aroma components and their formation mechanisms of different aged zhenjiang frangrance vinegars[J]. Food Science, 2006, 27(10): 504-507. (in Chinese with English abstract)

[23] 邹小波,张建,赵杰文. 嗅觉可视化技术及其对四种食醋的识别[J]. 农业工程学报,2008,24(6):165-168.

Zou Xiaobo, Zhang Jian, Zhao Jiewen. Identification of four vinegars by olfaction visualization technology[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2008, 24(6): 165-168. (in Chinese with English abstract)

[24] Zamora R, Delgado R M, Hidalgo F J. Strecker aldehydes and-keto acids, produced by carbonyl-amine reactions, contribute to the formation of acrylamide[J]. Food Chemistry, 2011, 128(2): 465-470.

[25] 浙江工商大学;湖州老恒和酿造有限公司. 一次分缸一次补米酒扩大生产玫瑰醋的方法:2018 10365222[P],2018-07-20.

[26] 施思. 浙江玫瑰醋色泽及风味特性的研究[D]. 杭州:浙江工商大学,2015.

Shi Si. The Study of Color and Flavor Charateristic of Zhangjiang Rose Vinegar[D]. Hangzhou: Zhejiang Gongshang University, 2018 . (in Chinese with English abstract)

[27] 蒋予箭,裘纪莹,林森,等. 玫瑰醋草缸盖晾晒前后和醋醅“发花”过程微生物消长规律的研究[J]. 中国食品学报,2008,8(2):42-46.

Jiang Yujian, Qiu Jiying, Lin Sen, et al. Studies on the growth and decline law of microbial flora in strew cover before and after sun drying and that in rosy vinegar's culture medium during the stage of fungus growing[J]. Journal of Chinese Institute of Food Science and Technology, 2008, 8(2): 42-46. (in Chinese with English abstract)

[28] 董胜利. 酿造调味品生产技术[M]. 北京:化学工业出版社,2003.

[29] 鲁周民,刘月梅,赵文红,等. 工艺条件对柿果醋中主要有机酸含量的影响[J]. 农业工程学报,2009,25(增刊1):213-216.

Lu Zhoumin, Liu Yuemei, Zhao Wenhong, et al. Effects of technological conditions on contents of main organic acids of persimmon vinegar[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2009, 25(Supp.1): 213-216. (in Chinese with English abstract)

[30] Kohrs D, Herald T J, Aramouni F M, et al. Evaluation of egg replacers in a yellow cake system[J].Emirates Journal of Food & Agriculture, 2010, 17(1): 340-352.

[31] Ramos V C , Lima D M B D , Bolini Helena Maria André. Sensory profile and drivers of liking for grape nectar among smoker and nonsmoker consumers[J]. Food Science and Technology (Campinas), 2014, 34(1): 164-173.

Optimization of production process and flavor analysis of rose vinegar by fed fermentation

Jiang Yujian, Huang Bingwen, Li Ting

(,310018)

The production of traditional rose vinegar is an open, multilateral fermentation process, which is obtained through a series of reactions such as saccharification, alcohol fermentation and acetic acid fermentation. At the right time, rice supplement, sugar supplement or alcohol supplement can complete the fed-batch fermentation, among which alcohol supplement is closer to the end of the reaction which is the simplest way to achieve the expansion of production and efficiency. However, there has been no report on the improvement of the technique of fed-batch fermentation of rose vinegar production. Fermentation of rose vinegar with indica rice in 500 kg cylindrical fermentation container. Under the natural fermentation conditions, fed-batch fermentation was carried out at initial acidity of 1.5, 2.5 and 3.5 g/100mL, respectively. The ratio of vinegar to wine mash is set at 2:1 (v: v) and 1:1 (v: v). Through direct titration with Flynn reagent, alcohol distillation, indicator and potentiometric titration for acid-base titration, UV spectrophotometer, HPLC method, five important indexes including reducing sugar, alcohol content, acidity, color ratio and organic acid were determined. The effects of initial acidity and fed-batch volume on the fermentation of rose vinegar were studied. The results showed that the appropriate fed-batch volume could not only increase the yield of acetic acid fermentation, but also improve the acidity and efficiency of acetic acid fermentation. The color of rose vinegar depends on the feeding time and fed-batch volume. The earlier the vinegar is added, the closer the color is to traditional rose vinegar, but the more the vinegar is added, the greater the influence on the color is. Combining the change of organic acid composition and content with sensory evaluation results, the relationship between the improved fermentation mode and the formation of main flavor substances was discussed to determine the feasibility of fed-batch fermentation of rose vinegar. When the initial acidity was 2.5 g/100mL, the maximum acidity increased to (5.59±0.27)g/100mL(control group (5.19±0.23)g/100mL) after adding the same amount of mash. Compared with the traditional rose vinegar, the acidity content increased significantly (<0.05). The time of acetic acid fermentation was shortened from 90 days to 78 days, which indicated that fed-batch fermentation could effectively improve fermentation efficiency and save more manpower, material and financial resources. The total amount of nonvolatile organic acids was (27.15±1.11) mg/mL (control group (24.57±0.69) mg/mL). The improvement of this index could make the samples have the characteristics of soft acidity and strong vinegar taste. The color ratio of the final product is 1.8×105(the traditional process color rate is 1.9×105), which is consistent with that of the traditional rose vinegar. This study has positive significance for the production of rose vinegar to expand production, improve efficiency and realize continuous production throughout the year.

fermentation; flavors; optimization; rose vinegar; fed-batch; organic acids; color ratio

10.11975/j.issn.1002-6819.2019.15.037

TS264.2

A

1002-6819(2019)-15-0304-08

2018-12-09

2019-04-16

2019年浙江省基础公益研究计划(GG19C200001)

蒋予箭,教授,主要从事微生物与传统发酵食品。Email:13357180599@189.cn

蒋予箭,黄炳文,李婷. 补料发酵法生产玫瑰醋工艺优化及风味分析[J]. 农业工程学报,2019,35(15):304-311. doi:10.11975/j.issn.1002-6819.2019.15.037 http://www.tcsae.org

Jiang Yujian, Huang Bingwen, Li Ting. Optimization of production process and flavor analysis of rose vinegar by fed fermentation[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2019, 35(15): 304-311. (in Chinese with English abstract) doi:10.11975/j.issn.1002-6819.2019.15.037 http://www.tcsae.org

猜你喜欢
补料酒精度酸度
湿热地区沥青路面坑槽冷补料性能测试与分析
沙枣红提复合果酒发酵工艺优化
响应面法优化低酒精度桑果酒发酵的工艺参数
浅谈电位滴定方法在柴油酸度分析中的应用
沥青路面坑槽冷补材料的评价与应用
一种固态发酵窖池酸度在线监测系统的设计与实现
传统客家黄酒的发酵条件优化
低糖褐色乳酸菌饮品的研制
白酒酒精度测定误差分析及处理
填料塔式发酵装置用于米醋的补料发酵研究