山楂蘋果復合果醋的發酵工藝研究

張海龍，丁宏偉，楊曉蕾，高玲美

（齊魯師范學院 生物系，山東 濟南 250200）

山楂又名紅果，自古就有“水晶珠玉”之稱，富含多種維生素、礦物質、果膠等物質，具有降壓、降血脂、利尿和鎮靜等作用[1]。蘋果富含氨基酸、維生素和多種微量元素，具有生津止渴、開胃醒酒、防止高血壓等功效[2]。蘋果和山楂在山東地區每年的產量都很高，但由于產業鏈不夠完善等原因，常常出現果農“豐產不豐收”的狀況。目前關于山楂和蘋果深加工的研究比較少，本試驗進行的山楂蘋果復合果醋的研究，為其產品深加工提高了一條有益的途徑，從而可以充分利用當地的資源，增加果農的經濟收入，產生良好的經濟和社會效益。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

山楂、蘋果：當地市售，成熟，無損傷霉變；蔗糖、檸檬酸、果膠酶均為食品級；葡萄酒活性干酵母：湖北安琪酵母股份有限公司；醋酸菌：滬釀1.01，上海市釀造科學研究所。

1.2 設備

電子天平，榨汁機，恒溫培養箱，精密pH計，酒精度計，手持糖度計，微孔膜過濾器等。

1.3 工藝流程

山楂、蘋果→分選、洗滌→破碎、取汁→成分調整→殺菌→接種酵母→酒精發酵→接種醋酸菌→醋酸發酵→過濾→澄清、調配→殺菌→成品

1.4 操作要點

1.4.1 果汁的制備

選取新鮮、成熟的山楂和蘋果，清洗并瀝干。破碎（粒度0.3cm～0.4cm），壓榨取汁。由于山楂中含有一定的果膠，在破碎、榨汁時加入少許的果膠酶[3]。將調整后的混合果汁在100℃水浴殺菌15min，冷卻，添加質量濃度為40mg/L的二氧化硫[4]。過濾，得澄清果汁。加白砂糖調整糖度，加檸檬酸調整pH值為4.0左右。

1.4.2 酒精發酵

按一定比例將酵母菌接入調整后的混合果汁中，發酵5d～7d，當糖度和酒精度基本穩定時，轉入醋酸發酵。

1.4.3 醋酸發酵

加入食用酒精，將過濾后果酒調整在合適酒精度，接入醋酸菌種子液，進行搖瓶通氣發酵，定期取樣測定醋酸度，以醋酸含量不再上升為發酵終點。

1.4.5 陳釀

醋液密封后置于室溫條件下陳釀1個月，經過濾后，加熱至80℃殺菌10min，冷卻后裝瓶，即得成品果醋。

1.5 測定方法

理化指標：糖度測定：折光儀法；還原糖測定：菲林試劑法；酒精度測定：酒精比重計法；總酸度測定：酸堿中和滴定法；pH值：酸度計測定法。

衛生指標：根據GB/T4789-2010標準，按照國家食品衛生標準中規定的方法測定。

2 結果與分析

2.1 酒精發酵最佳條件的確定

在前期單因素考察的基礎上，選取初始糖度、初始pH值、酵母接種量和發酵溫度等對酒精發酵影響較大的4個因素為考察對象，每個因素選擇3個水平，以發酵液酒精度為評價指標，采用L9（34）正交試驗表進行試驗，對酒精發酵工藝條件進行優化。因素水平取值見表1，正交試驗結果見表2，方差分析見表3。

表1 酒精發酵條件優化正交試驗因素水平Table 1 Factors and levels of orthogonal experiments for optimization alcoholic fermentation conditions

表2 酒精發酵條件優化正交試驗結果Table 2 Results of orthogonal experiments for optimization alcoholic fermentation conditions

表3 酒精度正交試驗結果方差分析Table 3 Analysis of variance for orthogonal test of alcohol degree

由表2、表3可知，各因素對酒精發酵影響程度的順序為初始糖度＞初始pH值＞發酵溫度＞酵母接種量。其中，初始糖度對酒精發酵有顯著性影響。最終確定最佳工藝組合為A3B2C1D1，即初始糖度為20%、初始pH值為4.0、酵母接種量為0.01%、發酵溫度為24℃。按上述確定的最佳酒精發酵條件，進行試驗驗證，結果酒精發酵的酒精度為9.63%vol（n=3），優選的酒精發酵條件穩定。

2.2 醋酸發酵條件的優化

2.2.1 初始酒精度對醋酸發酵的影響

用食用酒精和原果汁調節果酒初始酒精度為4%vol、6%vol、8%vol、10%vol，醋酸菌接種量10%，初始pH值調整為5.0，進行發酵試驗，每隔24h取樣測定發酵液總酸，結果見圖1。

圖1 初始酒精度對醋酸發酵的影響Fig.1 Effect of initial alcohol content on acetic fermentation

由圖1可知，當其他工藝參數一定時，醋酸含量及其反應速度隨著起始酒精度增加而提高。當起始酒精度達到一定值時，酒精度過高會抑制醋酸菌的生長，造成反應速度不升反降，因而選擇8%vol的起始酒精度比較合適。

2.2.2 初始pH值對醋酸發酵的影響

山楂蘋果混合果汁經酒精發酵后，果酒的pH值為4左右。調節果醋發酵的初始pH值為3.5、4.0、4.5、5.0和5.5，在初始酒精度8%vol，醋酸菌接種量10%，進行發酵試驗，每隔24h取樣測定發酵液總酸，結果見圖2。

圖2 初始pH值對醋酸發酵的影響Fig.2 Effect of initial pH value on acetic fermentation

由圖2可知，pH值過低時，產酸明顯受到抑制。初始pH值在4.5～5.5時，產酸較快，未出現抑制。

2.2.3 接種量對醋酸發酵的影響

將果酒的起始酒精度調整為8%vol，初始pH值調整為5.0，分別以6%、8%、10%、12%的接種量接種醋酸菌，進行發酵試驗，每隔24h取樣測定發酵液總酸，結果見圖3。

圖3 醋酸菌接種量對醋酸發酵的影響Fig.3 Effect of acetic acid bacteria inoculum on acetic fermentation

由圖3可知，接種量越高，醋酸發酵的速度相對越快，因為菌體繁殖量較多，產酸較快，可避免其他微生物的污染。但醋酸菌接種量過高時，菌體生長會消耗培養基中較多的營養成分，導致醋酸產量降低。綜合考慮，確定醋酸菌接種量為8%。

2.2.4 發酵溫度對醋酸發酵的影響

在醋酸菌接種量10%，起始酒精濃度8%vol條件下，設置不同發酵溫度進行試驗，每隔24h取樣測定發酵液總酸，結果見圖4。

圖4 發酵溫度對醋酸發酵的影響Fig.4 Effect of fermentation temperature on acetic fermentation

由圖4可知，隨著發酵時間的延長，不同溫度條件下的酸度都不斷增加，在30℃～36℃溫度區間內，發酵速度和最終酸度差別不大，綜合考慮，確定醋酸發酵溫度為33℃。

2.2.5 果醋發酵工藝優化

根據單因素試驗的結果，選取初始酒精度、初始pH值、醋酸菌接種量、發酵時間4個因素，每個因素各選取3個水平，在其他各項工藝條件都不變的條件下，按L9（34）正交表進行醋酸發酵試驗。以醋酸酸度和感官評分為考察指標，因素水平表見表4，正交試驗結果見表5，方差分析結果見表6。

表4 醋酸發酵條件優化正交試驗因素水平Table 4 Factors and levels of orthogonal test for optimization acetic fermentation conditions

表6 酸度正交試驗結果方差分析Table 6 Analysis of variance for orthogonal test of acetic degree

表7 感官指標正交試驗結果方差分析Table 7 Analysis of variance for orthogonal test of sensory evaluation score

由表5、表6可知，以醋酸酸度為評價指標，各因素對醋酸發酵影響程度的順序為初始酒精度＞醋酸菌接種量＞初始pH值＞發酵時間，其中初始酒精度對醋酸發酵工藝有顯著性影響。根據極差分析結果，以醋酸酸度為評價指標的最佳工藝組合為A2B2C2D3；由表5、表7可知，以感官評分為評價指標，各因素對醋酸發酵影響程度的順序為發酵時間＞初始酒精度＞醋酸菌接種量＞初始pH值。其中發酵時間對產品感官品質的影響極顯著，初始酒精度對產品感官品質的影響顯著。根據極差分析結果，以感官評分為評價指標的最佳工藝組合為A3B1C3D3。綜合2種評價的實驗結果，發酵時間的最優條件相同；初始酒精度大雖然可以在一定程度上提高果醋風味，但對醋酸發酵抑制較大；醋酸菌接種量和初始pH值在不同水平變化時，對2種評價指標影響都較小。故綜合各種因素，最終確定山楂蘋果醋的最佳發酵條件為A2B2C2D3，即初始酒精度為8%vol、初始pH值為5.0、醋酸菌接種量為8%、發酵時間為7d。按上述確定的最佳發酵條件，進行試驗驗證，結果產品的醋酸度為6.1g/100mL（n=3），感官評分為84（n=3），表明優選的發酵條件穩定。

3 山楂蘋果復合果醋的質量標準

感官指標：果醋呈橙色、均勻一致；澄清透亮，無懸浮物，無沉淀；酸味柔和，果香濃郁，口感豐富，具有鮮明的山楂蘋果醋特點。

理化指標：總酸（以醋酸計）=6.1g/100mL；還原糖（以葡萄糖計）=1.5g/100mL；酒精含量=0.06%。

衛生指標：細菌總數≤100cfu/mL；大腸桿菌≤3MPN/100mL；致病菌（指腸道致病菌）：未檢出。

4 結論

以山楂蘋果為原料生產果醋，最適工藝條件為：（1）山楂蘋果果醋酒精發酵的最佳工藝參數為初始糖度為20%、初始pH值為4.0、酵母接種量為0.01%、發酵溫度為24℃；（2）山楂蘋果果醋醋酸發酵的最佳工藝參數為初始酒精度為8%vol、初始pH值為5.0、醋酸菌接種量為8%、發酵時間為7d。由此可發酵制得的果醋產酸量為6.1g/100mL，果醋呈橙色、均勻一致；澄清透亮，無懸浮物，無沉淀；酸味柔和，果香濃郁，口感豐富，具有鮮明的山楂蘋果醋特點。

[1]曲芬霞，潘中田，吳桂容，等.桂東野山楂酒發酵工藝研究[J].中國釀造，2011，30（7）：94-96.

[2]周建華，張 敏.蘋果胡蘿卜等復合保健飲料的研制[J].食品研究與開發，2010，5（5）：112-115.

[3]孔 瑾.復合果酒的開發與研究[J].釀酒，2001（6）：80-82.

[4]李慧蕓.蘋果山楂復合果酒的工藝研究[J].農產品加工·學刊，2012（3）：77-79.