新疆駿棗果醋的發酵工藝研究

楊清香

（新疆輕工職業技術學院，新疆 烏魯木齊 830021）

新疆駿棗果形大、果面光滑、皮薄、肉厚、口感甘甜醇厚，其VC、蛋白質、礦物質含量均高于同類產品，被譽為“中華第一棗”。由于日照時間比較長，晝夜溫差大，所以產出的駿棗個頭大、味甘甜。單果平均重22 g，最大單果重達31.5g。駿棗汁液多，鮮棗含糖量28.7%，含酸量0.45%，含VC430.2 mg/100 g，另外，還含有豐富的微量元素[1]。本文以駿棗為原料，進行醋酸發酵試驗研究，為駿棗深加工開發棗醋提供技術依據。

1 材料與設備[2-3]

1.1 材料

1.1.1 菌種

AS 1.41醋酸菌：中科院微生物研究所；滬釀1.01醋酸菌：上海迪發釀造生物制品有限公司。

1.1.2 醋酸菌的培養基

葡萄糖 1 g；酒精 2 mL；碳酸鈣（CaCO3）1.5 g；酵母膏1 g；瓊脂 2.5 g；水100 mL；pH自然（各種成分先加熱溶解后再將酒精加熱）。

1.1.3 和田駿棗

烏魯木齊北園春市售；丹寶利酵母：廣東丹寶利酵母有限公司；果膠酶（液態）：酶活力15萬U/g，寧夏和氏璧生物技術有限公司；果汁酶（液態，酶活構成：纖維素酶≥11萬U/mL，木聚糖酶 ≥150萬U/mL，果膠酶≥6萬U/mL，β-葡聚糖酶≥136萬U/mL）：寧夏和氏璧生物技術有限公司；酸性果膠酶：酶活力12萬U/g，山東杰諾生物科技有限公司。

1.2 設備

恒溫培養箱（LHS-250SC）：上海齊欣科學儀器有限公司；恒溫振蕩培養箱（SHA-C）：蘇州正基有限公司；家用果汁打漿機；酸度計（雷磁）：上海楚柏實驗設備有限公司；水浴鍋（HH-2）：金壇科興儀器廠；阿貝折光儀（2WA-J）：上海測維光電技術有限公司；蒸餾裝置；電磁爐；分析天平（奧豪斯）；電子稱；精密酒精計：武強縣精創儀器儀表廠。

2 方法

2.1 操作要點[4-6]

2.1.1 棗漿的制備

將棗洗凈，按料水比1∶8，于90℃預煮10 min，用打漿機進行打漿。

2.1.2 酶解制汁

采用酸性果膠酶0.04%，果汁酶0.04%，在酶解溫度為45℃，pH 3.5，酶解1.5 h的條件下制汁。

2.1.3 酒精發酵

采用丹寶利酵母進行酒精發酵，將干酵母加入2%滅菌糖水中活化2 h，然后接入適量酵母菌活化液在恒溫培養箱發酵。

2.1.4 醋酸菌活化

2.1.4.1 一級擴大培養

取2只大試管，每只試管中加入15 mL新鮮紅棗汁，于121℃高壓滅菌20 min，冷卻后用接種環從醋酸菌斜面培養基上取數環醋酸菌接試管中，置于恒溫培養箱中，在34℃下培養48 h。

2.1.4.2 二級擴大培養

取250 mL三角瓶2個，每個三角瓶中加入100 mL新鮮紅棗汁，于121℃高壓滅菌15 min，冷卻后按10%的接種量接入一級試管培養的醋酸菌種子液，置于恒溫培養箱中，在34℃下培養48 h。

2.1.4.3 醋酸發酵

主要考察醋酸菌接種量、初始酒精度、裝液量、pH、發酵溫度和發酵時間對醋酸發酵的影響，進行單因素試驗，在單因素試驗結果基礎上，采用四因素三水平進行正交優化實驗。

2.2 分析測試[7]

總酸的測定采用酸堿滴定法：GB/T 5009.41-2003；酒精含量測定：蒸餾法GB/T 394.2-2008。

由于采用得率更能反映出發酵和產能情況，因此在本實驗中，以醋酸得率作為考察指標。

3 結果與討論

3.1 初始酒精度的影響

發酵溫度30℃，pH3.5，醋酸菌接種量為6%，發酵時間4 d，裝液量150 mL條件下，考察了初始酒精濃度分別為2.0%、4.0%、6.0%、8.0%、10.0%時對醋酸發酵的影響。

圖1 不同初始酒精度下2種醋酸菌發酵性能Fig.1 The effect of alcohol content on fermentation with acetic acid bacteria

由圖1可以看出，2種醋酸菌表現出相似的發酵性能。隨著酒精含量的逐漸升高，醋酸得率呈現先逐漸增加，后逐漸降低的趨勢，對于滬釀1.01，當酒精含量為6.0%時，醋酸得率較高。對于中科1.41當酒精含量為4.0%和6.0%的酒精含量產物的得率分別約為78.0%和77.0%，但從產物醋酸含量而言，6.0%的酒精用量時明顯高于4.0%的用量。可能是由于酒精度較高時，對醋酸菌的發酵有抑制作用。因此，選擇初始酒精度為6.0%比較適宜。

3.2 醋酸菌接種量的影響

不同的接種量對醋酸發酵結果有不同的影響，接種量太小，菌數增長緩慢，會延長發酵周期，降低生產效率;接種量過大，菌種生長過于旺盛，導致菌種提前衰老，且消耗大量的營養物質，降低原料的轉化率，造成成本提高。只有在一定范圍內，適當增加發酵菌種接種量，才可以既縮短延續期，減少發酵液被污染的概率，又提高產酸的速度和產品的質量[8]。

在發酵溫度30℃，pH3.5，初始酒精度為6%，理論醋酸量為7.83%，發酵時間4 d，裝液量150 mL條件下，考察了接種量分別為2%、4%、6%、8%、10%和12%對醋酸發酵的影響。

圖2 不同接種量下2種醋酸菌發酵性能Fig.2 The effect of inocation volume on fermentation with acetic acid bacteria

從圖2可以看出，隨著接種量的增加，醋酸得率不斷增加，隨后趨于平緩。當接種量為2%時，產酸速度偏低，發酵周期長，最終醋酸得率也不高；當接種量增加到6%以后，醋酸得率基本變化不大，但是接種量過高時，發酵速度快，不易于發酵控制，同時對風味產生不良的影響[7]，所以6%～8%的接種量比較適宜。

3.3 發酵溫度的影響

發酵溫度直接影響到醋酸菌的生長繁殖速度和產酸速度，在微生物發酵過程中，發酵溫度過低或過高都不利于發酵的進行。在pH3.5，初始酒精度為6.0%，理論醋酸量為7.83%，發酵時間4 d，裝液量150 mL條件下，在20、26、28、30、32、35℃的發酵過程進行了研究。

從圖3可以看出，隨著溫度的升高，醋酸得率也逐漸增加，當溫度為20℃時，醋酸得率最低，是由于在較低溫度下，醋酸菌繁殖慢，對酒精的利用效果不好；當升高到30℃時，醋酸得率最高，隨著溫度繼續升高，醋酸得率變化不顯著，甚至有下降的趨勢，可能是因為到發酵后期高溫使酶失活，醋酸菌提前老化，故產酸量也隨之降低。因此，選擇發酵溫度為30℃～32℃為宜。

圖3 不同溫度條件下兩種菌種發酵情況Fig.3 The effect of temperature on fermentation with acetic acid bacteria

3.4 發酵時間的影響

在發酵溫度30℃，pH3.5，初始酒精度為6%，理論醋酸量為7.83%，裝液量150 mL時，考察了發酵時間為 1、2、3、4、5、6 d 醋酸得率的情況。

圖4 2種菌種隨時間的變化發酵情況Fig.4 The effect of time on fermentation with acetic acid bacteria

由圖4可以看出，隨著發酵時間的延長，醋酸得率逐漸增加，后趨于平緩。當發酵4 d時，醋酸得率達到最高，隨著發酵時間的延長，得率增加不顯著，甚至出現下降趨勢。因此，為了提高生產效率和節省能源，選擇發酵4 d為宜。

3.5 發酵液pH的影響

在發酵溫度30℃，發酵時間5 d，初始酒精度為6%，理論醋酸量為7.83%，裝液量150 mL條件下，考察了發酵液 pH 分別為 2.5、3.0、3.5、4.0、4.5 和 5.0 時醋酸得率情況。可知，隨著pH的快速增加，醋酸得率呈現先快速增加后逐漸降低的趨勢。pH為2.5時，醋酸得率最低，可能是由于pH過低，醋酸菌的生長代謝受阻，發酵產酸的能力下降；當pH在3.5～4.0時，發酵產酸能力最好；當pH大于4.0時產酸能力逐漸下降。因此，選擇pH 3.5～4.0比較適宜。

3.6 裝液量的影響

圖5 不同pH條件下2種菌種發酵情況Fig.5 The effect of pH on fermentation with acetic acid bacteria

在發酵溫度30℃，發酵時間5 d，初始酒精度為6%，理論醋酸量為7.83%，pH3.5時，考察了裝液量分別為30%、40%、50%、60%、70%和80%對醋酸得率的影響。

圖6 不同裝液量條件下2種菌種發酵情況Fig.6 The effect of liquid volume on fermentation with acetic acid bacteria

從圖6可以看出，隨著裝液量的逐漸增加，醋酸得率呈現先逐漸增加后逐漸降低的趨勢。當裝液量過低時，醋酸發酵效果不好，并且降低了生產效率，浪費能源。當裝液量過高時，可能是由于裝液量過高，醋酸菌利用氧氣不充分導致醋酸得率下降。因此，選擇裝液量60%為宜。

3.7 發酵條件優化

參考單因素試驗數據，采用滬釀1.01醋酸菌，進行四因素三水平正交試驗，試驗設計見表1，試驗結果見表2。

表1 醋酸發酵正交試驗設計Table 1 The design of optimal condition for acetic acid bacteriafermentation

表2 醋酸發酵正交試驗結果統計與分析Table 2 The result of optimal for acid bacteriafermentation

從正交試驗結果可以看出，影響醋酸發酵的主次因素為裝液量>接種量>初始酒精度>發酵溫度。醋酸發酵最佳條件為A3B1C2D2，即菌種接種量為7%、初始酒精含量為6%、溫度為30℃、裝液量為65%，在此條件下進行發酵試驗，所得產品醋酸含量高達6.75%，得率為86.20%。

4 結論

1）單因素試驗結果表明：當酒精度范圍是4%～6%、接種量為6%～8%、溫度為30℃～32℃、裝液量為60%～70%、pH 3.5～4.0時發酵4 d效果較好，單因素試驗結果為正交優化實驗奠定了基礎。

2）從兩種菌種對駿棗的發酵情況來看，滬釀1.01的發酵效果稍微優于中科1.41，采用滬釀1.01醋酸菌發酵做正交試驗以優化醋酸發酵條件。從正交試驗結果可以看出，影響醋酸發酵的主次因素為裝液量>接種量>初始酒精度>發酵溫度。醋酸發酵最佳條件為A3B1C2D2，即接種量為7%、初始酒精含量為6%、溫度為30℃、裝液量為65%，在此條件下進行發酵試驗，所得產品醋酸含量達6.75%，得率為86.20%。

[1]宋鋒惠,哈地爾·依沙克,史彥江,等.新疆塔里木盆地駿棗果實營養與土壤養分相關性分析[J].果樹學報,2010,27(4):626-630

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