酥梨柚子复合果醋发酵工艺的研究

王晓丽，薛毅，张恒慧，赵润柱，张文勇

(1.太原工业学院 环境与安全工程系，太原 030008；2.山西省农产品质量安全中心，太原 030001)

酥梨口感甘甜，多汁脆酥，含有糖分、矿物质、有机酸和维生素等，营养价值颇高，可止咳生津、消痰润肺、降火解暑，对咳嗽、慢性气管炎患者具有一定调理作用[1,2]。酥梨因水分含量高，贮藏过程中易腐烂变质，产品附加值有待提高[3]。柚子是芸香科柑橘属水果，其果肉与皮均含有丰富的甙类物质、胡萝卜素、B族维生素、维生素C和矿物质等[4,5]，具有降血糖、降低血液粘稠度、改善食欲不振、消化不良等功效[6]。随着现代生物发酵技术的不断优化，传统食醋的保健作用、口感及风味已不能满足市场需求。而果醋是一种集营养、食疗与保健为一体的新型酸性调味品，具有开胃消食、改善睡眠、预防结石与便秘、降低人体胆固醇、增进新陈代谢等功效[7-9]。

以酥梨柚子发酵而成的复合果醋，在滋味、香气方面二者可互补协调，有效降低营养物质的流失。目前国内对酥梨柚子复合果醋的发酵工艺鲜有报道。因此，本试验在单因素试验的基础上，运用正交试验对酥梨柚子复合果醋发酵工艺进行了初步优化，以期提高酥梨、柚子的资源利用率，同时丰富果醋的产品类型以满足消费者的多样化需求。

1 材料与方法

1.1 材料

酥梨、柚子：成熟、无病虫害、无霉烂，采购于太原市迎新街菜市场；果胶酶(酶活30000 U/mL)：烟台曼森商贸有限公司；白砂糖(食品级)：市售；安琪高活性干酵母：湖北安琪生物集团有限公司；醋酸菌：上海佳民酿造食品有限公司；抗坏血酸：河北鸿韬生物工程有限公司；偏重亚硫酸钾(分析纯)：天津万像酒业有限公司；壳聚糖：浙江悦来药业有限公司。

1.2 仪器与设备

HU-100型Hurom原汁机 韩国Hurom有限公司；DH-600型电热恒温培养箱、XY-280B型灭菌锅 北京中兴伟业有限公司；ATC-20E型糖度折射仪 上海淋誉贸易有限公司；QHZ-100A型双层气浴恒温振荡器 常州普天仪器制造有限公司；SC-329型立式冷藏柜 青岛海尔特种电冰柜有限公司；JY5003型电子天平 上海恒平有限公司；PHS-25型pH计 上海仪电科学仪器股份有限公司；BJ-2CD型超净工作台 上海博讯实业有限公司。

1.3 方法

1.3.1 酥梨柚子复合果醋制作工艺流程

酥梨、柚子→清洗、去皮→榨汁、护色→酶解→成分调整→杀菌、灭酶→酒精发酵→醋酸发酵→过滤→陈酿→澄清→杀菌→质量检验→成品。

将酥梨和柚子洗净、去皮，用原汁机直接榨取果实汁液，制得酥梨汁和柚子汁，加入0.2%的抗坏血酸对果汁进行护色，置于低温环境贮藏备用。将酥梨汁和柚子汁按试验条件装入三角瓶中，每瓶添加2.5%的偏重亚硫酸钾，4 h后加入0.2%的果胶酶，摇匀，持续封口12 h，以利于抑杀杂菌和分解果胶[10]。取1 g干酵母加入1000 mL的3%蔗糖溶液中，置于35 ℃水浴锅中进行活化，待溶液中出现大量微小气泡即可使用。在酥梨柚子复合果汁中接入活化好的酵母菌，混合均匀，在一定温度下进行酒精发酵培养。将醋酸菌接种于酒精发酵液中，每天搅拌2次，当检测到酸度不再升高时，终止醋酸发酵过程。过滤终止醋酸发酵的发酵液，将清液装满三角瓶，密封瓶口后置于清洁、阴凉、避光处静置3个月[11]。最后采用壳聚糖对陈酿后的发酵液进行澄清处理[12]。

1.3.2 酒精发酵单因素试验

影响酥梨柚子复合果醋酒精发酵工艺的因素较多，本试验主要考察酥梨汁∶柚子汁(1∶3、1∶2、1∶1、2∶1、3∶1，V/V)、初始糖度(14%、16%、18%、20%、22%)和酵母接种量(0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%)3个因素对酥梨柚子复合果醋酒精发酵阶段的影响。

1.3.3 醋酸发酵单因素试验

影响酥梨柚子复合果醋醋酸发酵工艺的因素较多，本试验主要考察发酵温度(28，30，32，34，36 ℃)、醋酸菌接种量(0.1，0.2，0.3，0.4，0.5 g/L)和发酵时间(4，6，8，10，12 d)3个因素对酥梨柚子复合果醋醋酸发酵阶段的影响。

1.3.4 酒精发酵工艺优化正交试验

为确证3号试样抗高温氧化性的可靠性，重制了一个3号试样，重新考察了它在1500 ℃空气中焙烧更长时间的氧化失重，总的考察时间为86 h．

在单因素试验的基础上，以酒精度为评价指标，选择酥梨汁∶柚子汁(A)、初始糖度(B)、酵母接种量(C)为3个主要考察因素，进行L9(33)正交优化试验，确定最佳酒精发酵条件。正交试验因素与水平见表1。

表1 酒精发酵条件优化正交试验的因素与水平Table 1 The factors and levels of orthogonal experiments for optimization of alcohol fermentation conditions

1.3.5 醋酸发酵工艺优化正交试验

在单因素试验的基础上，以酸度为评价指标，选择发酵温度(A)、醋酸菌接种量(B)、发酵时间(C)为3个主要考察因素，进行L9(33)正交优化试验，确定最佳醋酸发酵条件。正交试验因素与水平见表2。

表2 醋酸发酵条件优化正交试验的因素与水平Table 2 The factors and levels of orthogonal experiments for optimization of acetic acid fermentation conditions

1.3.6 测定方法

残糖浓度的测定：采用手持式糖度折射仪直接测定；酒精度的测定[13]：参照GB/T 15038-2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》中的酒精蒸馏法进行测定；酸度的测定[14]：酸碱滴定法；微生物的测定：细菌总数、大肠菌群数及致病菌按GB/T 4789.22-2003中规定的方法测定。

1.3.7 感官评分标准

根据酥梨柚子复合果醋的形态、色泽、风味及口感4个方面进行综合评分。将成品随机分配给10名具有品评经验的人员进行品尝、打分，最后对得分进行加权平均计算[15,16]，评分标准见表3。

表3 酥梨柚子复合果醋感官评分标准Table 3 The sensory evaluation standards of compound fruit vinegar of crisp pear and pomelo

续 表

2 结果与分析

2.1 酥梨柚子复合果醋酒精发酵最佳工艺的确定

2.1.1 酥梨汁与柚子汁体积比对酒精发酵的影响

图1 酥梨汁与柚子汁体积比对酒精发酵的影响Fig.1 Effect of volume ratio of crisp pear juice to pomelo juice on alcohol fermentation

2.1.2 初始糖度对酒精发酵的影响

图2 初始糖度对酒精发酵的影响Fig.2 Effect of initial sugar content on alcohol fermentation

由图2可知，随着初始糖度的升高，酒精发酵过程中的残余糖度逐渐升高，酒精度亦逐渐升高。这是因为随着初始糖度的升高，酵母菌可充分利用糖分繁殖从而产生更多的酒精。当初始糖度为18%时，因酵母菌发酵能力有限，酒精度不再增加。当初始糖度超过20%时，已超过酵母菌的耐受范围，会抑制酵母菌的正常代谢，此时酒精度略有下降。因此，确定该因素进行正交试验的3个水平为初始糖度16%、18%、20%。

2.1.3 酵母接种量对酒精发酵的影响

图3 酵母接种量对酒精发酵的影响Fig.3 Effect of yeast inoculation amount on alcohol fermentation

由图3可知，随着酵母接种量的增加，酒精发酵过程中的残余糖度逐渐降低，酒精度则逐渐升高。当酵母接种量为0.20%时，残余糖度最低，酒精度最高。当酵母接种量低于0.20%时，果汁中的还原糖没有得到充分利用，导致残余糖度较高，合成的酒精较少。当酵母接种量超过0.20%时，酒精度略有下降，原因是接种量过大，果汁中的营养物质更多地用于酵母菌的生长繁殖上，使代谢的底物减少。因此，确定该因素进行正交试验的3个水平为酵母接种量0.15%、0.20%、0.25%。

2.1.4 酒精发酵工艺优化

根据单因素试验结果，以酒精度为考察指标，选用L9(33)正交试验考察酥梨汁∶柚子汁(V/V)、初始糖度、酵母接种量等对酥梨柚子复合果醋酒精发酵工艺的影响。正交试验结果与分析见表4。

表4 酒精发酵条件优化正交试验结果Table 4 Results and analysis of orthogonal experiments for optimization of alcohol fermentation conditions

由表4可知，影响酥梨柚子复合果醋酒精发酵的因素主次顺序为A>B>C，即酥梨汁∶柚子汁>初始糖度>酵母接种量，较优组合为A2B1C3，即酥梨汁∶柚子汁为2∶1(V/V)，初始糖度为18%，酵母接种量为0.25%。

2.2 酥梨柚子复合果醋醋酸发酵最佳工艺的确定

2.2.1 发酵温度对醋酸发酵的影响

图4 发酵温度对醋酸发酵的影响Fig.4 Effect of fermentation temperature on acetic acid fermentation

由图4可知，发酵温度为34 ℃时，酸度达到最高。当温度低于34 ℃时，酸度随温度的升高逐渐上升，原因是随着温度的升高越来越接近醋酸菌的最适发酵温度，醋酸菌的活性提高，可将乙醇充分转化为醋酸。当温度超过34 ℃时，酸度呈明显下降趋势，主要原因可能是高温条件下将生成的醋酸进一步氧化为二氧化碳和水。36 ℃时的酸度虽略高于30 ℃时的酸度，但从低碳节能的角度确定该因素进行正交试验的3个水平为发酵温度30，32，34 ℃。

2.2.2 醋酸菌接种量对醋酸发酵的影响

图5 醋酸菌接种量对醋酸发酵的影响Fig.5 Effect of acetic acid bacteria inoculation amount on acetic acid fermentation

由图5可知，接种量低于0.3 g/L时，酸度随接种量的增加而明显升高，原因是此时发酵液中的营养物质和溶氧量可满足醋酸菌的生长和代谢。当接种量大于0.3 g/L时，酸度逐渐降低，原因是高浓度的醋酸菌需要消耗大量的营养物质，同时溶氧量亦降低，导致醋酸的产酸能力逐渐下降。因此，确定该因素进行正交试验的3个水平为酵母接种量0.2，0.3，0.4 g/L。

2.2.3 发酵时间对醋酸发酵的影响

图6 发酵时间对醋酸发酵的影响Fig.6 Effect of fermentation time on acetic acid fermentation

由图6可知，酸度随着发酵时间增长而逐步升高。这是因为在发酵前期底物浓度较高，营养物质较丰富，醋酸菌具有较高的产酸效率。当发酵时间大于8 d时，虽酸度仍在上升，但增速趋于平稳，为减短醋酸发酵周期，发酵时间控制在8 d左右。因此，确定该因素进行正交试验的3个水平为发酵时间6，8，10 d。

2.2.4 醋酸发酵工艺优化

根据单因素试验结果，以酸度为考察指标，选用L9(33)正交试验考察发酵温度、醋酸菌接种量、发酵时间等对酥梨柚子复合果醋醋酸发酵阶段工艺的影响。正交试验结果与分析见表5。

表5 醋酸发酵条件优化正交试验结果Table 5 Results and analysis of orthogonal experiments for optimization of acetic acid fermentation conditions

由表5可知，影响酥梨柚子复合果醋醋酸发酵的因素主次顺序为A>C>B，即发酵温度>发酵时间>醋酸菌接种量，较优组合为A3B1C3，即发酵温度为34 ℃，醋酸菌接种量为0.2 g/L，发酵时间为10 d。在本次试验中没有出现该组合，故补做3次验证试验，所得酸度为4.39 g/dL。

2.3 微生物指标

表6 酥梨柚子复合果醋的微生物指标Table 6 Microbial indicators of compound fruit vinegar of crisp pear and pomelo

2.4 感官指标

在优化条件下，所得酥梨柚子复合果醋感官评分为91.6分，呈澄清透亮的棕黄色，柔和无异味，具有典型的酥梨柚子复合风味，酸甜爽口，回味持久。

3 结论

通过对酥梨柚子复合果醋发酵工艺进行研究，得出酒精发酵最优工艺条件：酥梨汁∶柚子汁为2∶1(V/V)，初始糖度为18%，酵母接种量为0.25%；醋酸发酵最优工艺条件：发酵温度为34 ℃，醋酸菌接种量为0.2 g/L，发酵时间为10 d。发酵所得复合果醋感官评分为91.6分，酸度可达4.39 g/dL，酸甜爽口，具有典型的酥梨柚子复合风味，是一种值得推广的营养保健型复合果醋。