利用表面靜態法發酵干紅棗生產果醋的研究

諶井岡

(陜西師范大學食品工程系，陜西西安710062)

利用表面靜態法發酵干紅棗生產果醋的研究

諶井岡

(陜西師范大學食品工程系，陜西西安710062)

以干紅棗為原料，采用表面靜態法發酵工藝，對發酵的重要參數進行研究。結果表明:酒精發酵酵母采用BM45或者活性干酵母，接種量為3%，發酵溫度28℃;醋酸發酵菌種應選用中科1.41(A.S1.41)，溫度35℃，酒精度7%，接種量10%，發酵32d或者更長，為最佳生產工藝。

紅棗，發酵，工藝

Abstract:Using dry Chinese jujube as raw materials，important fermentation parameters were studied by surface static fermentation method.The results showed that yeast BM45 or active dry yeast，3%inoculum concentration，28℃ fermentation temperature were used in alcoholic fermentation.In acetic fermentation，A.S1.41 acetic acid bacteria，35℃，7%alcohol，10%inoculum concentration and 32d or longer fermentation were optional production technique.

Key words:Chinese jujube;fermentation;technology

關于果醋生產技術，近幾年來報道的多為果汁液體深層發酵法。這種工藝雖較先進，但主要以鮮果汁為原料，且對菌種、設備要求都很高，建廠投資也大。若采用傳統固態發酵法，雖簡單易行，但也存在輔料消耗多及需要浸淋工序等不足。鑒于日本和我國南方采用表面發酵法的優點，如風味佳，質量好，便于實驗室研究，本文對液體表面發酵法生產紅棗果醋的一些重要因素作了實驗研究。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

啤酒酵母菌(Saccharomyces cerevisiae) ACCC 21138，中國農科院植物研究所;活性干酵母(Saccharomyces cerevisiae) 廣東丹寶利酵母有限公司生產;干紅專用酵母菌(Saccharomyces ellipsoideus)Y2323，BM45 寧夏大學提供;小橢圓啤酒酵母菌(Saccharomyce scerevisiae Meyen ex Hansen)B184 陜西省微生物研究所提供;酵母液態培養基 麥芽汁(5～6°Be)，pH6.4，121℃滅菌20min;酵母活化培養基

紅棗汁(SSC 10%)，121℃滅菌20min;醋酸活化培養基 1%葡萄糖，1%酵母膏，1.5%碳酸鈣，2%無水乙醇，pH6.8;中科1.41，滬釀1.01，醋酸菌膜。

發酵罐 自制;滅菌鍋、恒溫培養箱、手持糖量計、旋轉薄膜蒸發儀、722分光光度計 上海;無菌操作臺 江蘇;天平 德國;低速離心機 重慶。

1.2 菌種活化方法

1.2.1 酵母菌活化［1，3，9－10］活性干酵母的處理方法:活性干酵母用35～40℃新制紅棗果汁復水15～20min，溫度降至34℃以下活化1～2h。一級擴大培養:新制紅棗果汁，121℃高壓滅菌20min，冷卻，接種，28℃條件下培養24h，血細胞計數板計數得酵母菌的濃度為108/mL;二級擴大培養:新制紅棗果汁，121℃高壓滅菌20min，冷卻，接入一級培養酵母菌，28℃培養24h，血細胞計數板計數得酵母菌的濃度為108/mL。

1.2.2 醋酸菌活化［1，3，9－10］一級擴大培養:取 150mL三角瓶，醋酸菌活化培養基，121℃高壓滅菌30min，冷卻，接種，八層紗布封口，30℃恒溫搖床培養24h，轉速為60r/min;二級擴大培養:取250mL三角瓶，121℃高壓滅菌30min，冷卻，接入一級培養醋酸菌，八層紗布封口，30℃恒溫搖床培養 24h，轉速為60r/min。

1.3 工藝流程

干紅棗→挑選→提汁→糖調整→酒精發酵→醋酸發酵→成分分析［3］

文中在沒有特別指出的情況下，按如下操作要點進行:干紅棗(60℃熱風烘干、含水量約38%)經過挑選，100℃熱水提汁(先加棗重4倍的水，提汁，然后再往渣中加干棗重4倍水提汁)，兩次提取的汁液合并［3］。

1.4 酒精發酵最佳條件的確定方法

1.4.1 酵母菌最佳菌株的確定方法 向配制好的紅棗汁中接入3%的不同菌種:活性干酵母、BM45、Y2323、ACCC21138、B184，每小時測定一次酒精度和SSC含量。

1.4.2 酵母菌最佳接種量的確定方法 將新制紅棗汁裝入自制發酵罐，接入1%、3%、5%和10%的活化BM45酵母，發酵溫度26℃，酒精度上升緩慢，不再產氣即停止發酵。

1.4.3 酵母菌最佳發酵溫度的確定方法 向新制紅棗汁中接入3%活化BM45酵母菌，控制發酵溫度分別為22、25、28、30、33℃。至酒精度上升緩慢，不再產氣即停止發酵。

1.5 醋酸發酵最佳條件的確定方法

1.5.1 菌種的選擇 新制紅棗酒酒精度調為7%，接入10%三種活化醋酸菌，1000mL廣口發酵瓶裝液量為800mL，八層紗布封口，32℃發酵。

1.5.2 酒精度對醋酸發酵的影響 紅棗酒酒精度調為4%、7%、10%和13%，接入 10%活化 A.S1.41，1000mL廣口發酵瓶裝液量為800mL，八層紗布封口，32℃發酵。

1.5.3 接種量對醋酸發酵的影響 新制紅棗酒，酒精度調為 7%，接入 5%、8%、10%和 13%活化A.S1.41，1000mL廣口發酵瓶裝液量為800mL，八層紗布封口，32℃發酵。

1.5.4 溫度對醋酸發酵的影響 新制紅棗酒，酒精度調為7%，接入10%的活化A.S1.41，1000mL廣口發酵瓶裝液量為800mL，八層紗布封口，在27、32、35、38℃不同發酵溫度下發酵。

1.5.5 醋酸發酵正交實驗因素 新制棗酒，用蔗糖調可溶性固形物至4%，選擇對醋酸發酵影響較大的接種量(A)、酒精度(B)、發酵溫度(C)進行三因素三水平的正交實驗，32d后測醋酸度，實驗按L9(34)正交表設計，見表1。

表1 醋酸發酵正交實驗因素水平表

1.6 測定方法

還原糖的測定采用菲林法［7］;可溶性固形物(SSC)的測定采用手持糖度計直接測定［7］;pH的測定采用醋酸度計直接測定［7］;總酸的測定按照 GB 18187－2000的方法測定;酒精度的測定按照GB/T 15038－1994。

2 結果與分析

2.1 酒精發酵

2.1.1 酵母菌最佳菌株的確定測定結果 如圖1和圖2。

圖1 不同菌株對主發酵的影響

圖2 不同酵母發酵時SSC的變化

從圖1、圖2中可得出，在主發酵階段，活性干酵母起發快，轉化速度也明顯高于其他菌種，發酵7d基本結束，其余四種酵母菌的酒精發酵時間基本一致，需要8d。從酵母菌轉化的酒精度和發酵結束時發酵液中SSC含量分析，活性干酵母和BM45酵母將糖轉化為酒精的能力較高，酒精度可達7.0%和6.5%。確定BM45為酒精發酵適合菌種。

2.1.2 酵母菌最佳接種量的確定 由圖3可知，葡萄酒酵母BM45的添加量為3%時，主發酵結束時酒精度為7.2%，當添加量為5%時生成的酒精度反而降低為6.4%，1%添加量的最終酒精度為6.2%則處于中間。在起發時間和前期發酵中，大的接種量則表現好于低接種量，隨著酵母菌添加量的增大，發酵速度相應加快，主要是因為大量酵母存在并且繁殖，需要消耗果汁中的營養物質，使得生成酒精的底物減少，最終酒精度低。接種量如果過低，酵母需要長時間進行增殖，因而發酵時間會延長。

圖3 接種量對酒精發酵的影響

2.1.3 酵母菌最佳發酵溫度的確定 從圖4可得出，22℃酒精度上升緩慢平穩，第8d后仍在發酵;28℃的發酵早于25℃的1d結束，最終二者酒精度最高達到7%;30℃及33℃發酵溫度下，前4d酒精度上升最快，后4d酒精度上升變慢，最終酒精度為6.5%。溫度高，起發快，消耗營養物質多;溫度低，起發慢，加上重氧化的影響，不利發酵。最終確定28℃為酒精發酵最適溫度。

圖4 溫度對主發酵的影響

2.2 醋酸發酵單因素分析

2.2.1 過程分析 由圖5可知，隨著發酵時間的延長，酒精度逐漸下降，醋酸度逐漸增加，在11～25d之間，醋酸度上升最快，平均每天為0.32g/100mL，酒精度下降迅速，平均每天為0.33%，產酸曲線為直線，是醋化的主要階段。27d后，產酸達到高峰，酒精度、醋酸度變化平緩。從表觀來看，在整個過程中，菌膜不斷形成，破裂，再形成，再破裂，最后沉于缸底，醋酸化完畢。

圖5 醋酸發酵曲線

2.2.2 菌種的選擇 從圖6可以得出，三種醋酸菌的發酵結果相近。前期，滬釀1.01的發酵速度大于A.S1.41和醋酸菌膜，醋酸菌膜的發酵過程明顯長于前兩者。后期，滬釀1.01的發酵速度減慢，低于A.S1.41和醋酸菌膜的發酵速度，最終醋酸度分別為5.46、6.24和6.0g/100mL，A.S 1.41在發酵中，總酸含量達到最大值6.36g/100mL后又下降至6.24g/100mL，符合A.S1.41可以分解利用醋酸的生理特性。綜合發酵速度和產酸量，確立A.S1.41為醋酸發酵最佳菌種。

圖6 菌種對醋酸發酵的影響

2.2.3 酒精度對醋酸發酵的影響 從圖7可以得出，隨著酒精度增大，最終醋酸度依次 3、6.3、3.54、1.46g/100mL，從醋酸轉化率和酒精殘留量可知，當酒精度為4%時，雖然轉化率高，但獲得的醋酸度低;當酒精度在7%時酒精轉化率較高，醋酸度最高;酒精含量10%至13%時發酵受阻，轉化率大幅降低，特別是13%時28d后，總酸含量不足1.5g/100mL。確定7%為醋酸發酵最適酒精度。

圖7 酒精度對醋酸發酵的影響

2.2.4 接種量對醋酸發酵的影響 從圖8可以得出，隨接種量的增大，最終醋酸度依次為5.1、5.86、6.3、6.1g/100mL。在5%～13%接種量范圍內，醋酸含量有一個由小增大，又由大變小的過程，發酵液中營養物質的量是一定的，接種量過大時，發酵液內醋酸菌密度較大，其消耗的營養也越多，用于產物轉化的酒精減少，因此醋酸產生量也少。確定10%左右為醋酸發酵最適接種量。

圖8 接種量對醋酸發酵的影響

2.2.5 溫度對醋酸發酵的影響 從圖9可以得出，32℃和35℃時，發酵速度隨溫度的增大而增大，28d發酵完成后，醋酸度高達6.3g/100mL。27℃和38℃時，醋酸含量增加緩慢，第32d的醋酸度也不足3g/100mL。主要是由于低溫不利于醋酸菌增殖和代謝，高溫影響菌體內的酶系活力所致。確定32℃左右為醋酸發酵最適溫度。

圖9 溫度對醋酸發酵的影響

2.3 醋酸發酵的正交實驗

從表2中可以得出，酵母菌的存在，可溶性固形物調到4%時，糖轉化為酒精，初始酒精度為5%，最醋酸度能達到5.40g/100mL，甚至是6.06g/100mL，可見在進行醋酸發酵時，酵母菌的存在可以達到增酸的效果。用DPS數據分析軟件處理表2，極差分析可見，因素為C＞A＞B，即溫度＞接種量＞酒精度;各水平的的優選是 C3A2B3，即酒精度為7%，接種量10%，溫度35℃。

表2 實驗結果表

3 討論

酵母菌屬于兼性厭氧菌，而醋酸菌屬于嚴格需氧菌，在發酵過程應不斷供應氧氣。深層發酵可使醋酸發酵在7d內達到發酵所需醋酸度，但通過這種方法生產的果醋風味較差，揮發酸的含量低，刺鼻感強。且醋的風味物質主要來自各種酯類，而酯類來自微生物代謝產物和酸與堿的酯化反應。通過靜止表面發酵研究紅棗醋的發酵工藝，確定了酒精發酵和醋酸發酵的最佳工藝條件。本研究發現，液態靜止表面發酵法的發酵時間和風味物質形成量介于固態發酵法和液態深層發酵法之間，可作為發酵技術發展方向由固向液轉變的過渡，并且更符合當前我國果醋生產實際水平。

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Study on development of Chinese jujube vinegar by surface static fermentation method

CHEN Jing－gang
(Department of Food Engineering，Shaanxi Normal University，Xi’an 710062，China)

TS255.47

A

1002－0306(2010)08－0172－04

2009－08－25

諶井岡(1984－)，男，碩士研究生，研究方向:微生物發酵。