山西老陳醋醋酸發酵階段醋醅疏松度的研究

蘇檳楠，蕭晉川，潘佩平，王慕華，蔡穎慧（.山西省生物研究所，山西太原030006；.山西省農業科學院，山西太原03003）

山西老陳醋醋酸發酵階段醋醅疏松度的研究

蘇檳楠1，蕭晉川2，潘佩平1，王慕華1，蔡穎慧1
（1.山西省生物研究所，山西太原030006；2.山西省農業科學院，山西太原030031）

通過對山西老陳醋醋酸發酵過程中醋醅質量容積的測定來反應醋醅疏松度的適合程度。經感官試驗得知，質量容積在350.0～450.0g/L時醋醅疏松度適宜。通過L9（34）正交試驗確定醋酸發酵時醋醅各項指標的最優組合。結果表明，最優組合為含水量65.0%～70.0%、酒精度5.0%vol～5.5%vol、麩皮量110.0%、質量容積350.0 g/L，在此條件下山西老陳醋總酸為4.96 g/100 g醋醅。

老陳醋；醋酸發酵；醋醅；質量容積

山西老陳醋是中國四大名醋之一，其歷史悠久，始于300多年前的清順治年間［1］。山西老陳醋是以高粱、麩皮為主要原料，以稻殼和谷殼為輔料，以大麥、豌豆為原料制作的大曲作為糖化發酵劑，經酒精發酵后采用固態發酵方式進行醋酸發酵，再經熏醅、陳釀等工藝釀制而成［2］的產品，色澤呈醬紅色，食之“綿、酸、香、甜、鮮”，并且含有豐富的氨基酸、有機酸、糖類［3-6］等，具有緩解疲勞、調節血糖、脂質代謝、抗氧化、預防和治療心腦血管疾病、促進食欲以及降血壓等作用［7-12］。

醋酸發酵是釀醋過程中的一個關鍵環節，山西老陳醋要求采用固態醋酸發酵［2］。這是一個好氧過程，是由多種細菌和真菌共同參與，將酒精氧化為乙醛，再繼續氧化為醋酸的過程。醋酸菌等微生物對其生長環境有很高的要求［13-14］，尤其醋醅中的空氣含量對其生長有重要影響，所以要求醋醅有一定的疏松度，才能使醋酸菌正常生長。質量容積即單位容積內物體的質量，以克每升（g/L）表示［15-16］，對于醋醅來講就是醋醅在自然狀態下單位容積內的質量。一般來說，醋醅越疏松、空隙越大，質量容積就越小，反之醋醅越緊密、空隙越小質量容積越大。在此引用質量容積的概念，通過測定醋醅質量容積來判斷老陳醋醋酸發酵階段醋醅疏松度的合適與否，并將醋醅質量容積的指標數字化、標準化，適應現代企業的發展，促進山西老陳醋產業高效、健康、可持續發展。

1　材料與方法

1.1材料與試劑

高粱、稻殼、麩皮、大曲：市售。

氫氧化鈉、酚酞：北京化工廠。

1.2儀器與設備

YXQ.SG46.280手提式高壓蒸汽消毒器：上海醫用核子儀器廠；722PC分光光度計：上海佑科儀器儀表有限公司；MS100水分測定儀：上海佳實電子科技有限公司；陶瓷發酵缸：市售；SZ-3酒精蒸餾器：太原第一玻璃儀器廠。

1.3方法

本文利用處理多分類問題的兩種拆分策略在鳶尾花數據集上進行對比研究，比較兩種拆分策略的優劣性，為后續多分類問題的研究起到一定的指引作用。

1.3.1老陳醋發酵工藝流程

1.3.2測定方法

醋醅質量容積的測定：先測量陶瓷發酵缸的體積，再放入一定質量的醋醅從而計算出質量容積，以“g/L”表示。溫度測定：將溫度計插入醋醅中心處，每日觀察記錄。水分含量測定：將醋醅攪拌均勻，稱取5.0～10.0 g放入水分測定儀中測定。總酸快速測定：將醋醅攪拌均勻，稱取10.0 g用熱水浸泡10 min，濾紙過濾，取濾液按醋醅總酸測定方法測定［17］。

1.3.3醋酸發酵條件優化

（1）單因素試驗

以醋醅含水量、醋醅酒精度、麩皮添加量以及質量容積為考察因素，以醋酸發酵結束時總酸含量為評價指標，考察各發酵條件對醋酸發酵的影響。

（2）正交試驗

2　結果與分析

2.1不同質量容積的醋醅感官變化情況

表1　不同質量容積的醋醅感官隨時間變化Table 1 Sensory evaluation changes of fermented grains during acetic fermentation with different bulk density

按照老陳醋制作工藝流程進行發酵試驗，選取醋酸發酵所用陶瓷缸若干，分別量好體積，醋醅質量容積設計為300.0 g/L、350.0 g/L、400.0 g/L、450.0 g/L、500.0 g/L，將醋醅分別裝入相應的陶瓷缸中，對醋酸發酵第6天至第10天時不同質量容積的醋醅進行感官評價，包括色澤、氣味、狀態的變化情況，如表1。

由表1可以看出，質量容積為300.0 g/L時，產酸快，色澤變化快，但由于醋醅物料少導致返火溫度上升，醋酸發酵不成功；質量容積為350.0 g/L時，產酸快，溫度上升快，最終發酵正常；質量容積為400.0 g/L時，產酸快，色澤氣味變化穩定，發酵正常；質量容積為450.0 g/L時，產酸略慢，溫度上升慢，最終發酵正常；質量容積為500.0 g/L時，產酸慢，溫度上升慢，醋醅不太熱，最后醋醅表面長一層白霉壞掉。由此看出質量容積為350.0～450.0 g/L時醋醅感官指標正常。

2.2醋酸發酵條件優化單因素試驗［14，18］

2.2.1醋醅含水量對醋酸發酵的影響

微生物的生長離不開水分，但醋醅含水量過高、過低都不利于醋酸菌的生長。根據傳統經驗選取醋醅含水量分別為45.0%～50.0%、50.0%～55.0%、55.0%～60.0%、60.0%～65.0%、65.0%～70.0%，以總酸含量為指標進行試驗，結果如圖1所示。

圖1　醋醅含水量對總酸的影響Fig.1 Effect of fermented grain moisture on total acid content

由圖1可知，隨著醋醅含水量的增加總酸呈逐漸上升趨勢，水分含量為50.0%～55.0%范圍時總酸開始上升，水分含量為60.0%～65.0%時總酸達到最高4.89 g/100 g醋醅，水分含量為65.0%～70.0%時總酸含量為4.85 g/100 g醋醅。初步確定醋醅含水量選擇為55.0%～70.0%。

2.2.2醋醅酒精度對醋酸發酵的影響

醋酸發酵時醋醅酒精度太高會抑制醋酸菌生長和繁殖，生成醋酸少，而酒精度太低又會使醋酸菌生長過快導致后期返火。選取醋醅酒精度分別為3.0%vol～3.5%vol、3.5%vol～4.0%vol、4.0%vol～4.5%vol、4.5%vol～5.0%vol、5.0%vol～5.5%vol，以總酸含量為指標進行試驗，結果如圖2所示。

由圖2看出，隨著醋醅酒精含量的增加，總酸呈直線上升后下降的趨勢，當酒精含量達到4.5%vol～5.0%vol時總酸為最高，之后變化不大基本呈平穩狀態。因此，初步確定醋醅酒精含量范圍為4.0%vol～5.5%vol。

圖2　酒精度對總酸的影響Fig.2 Effect of alcohol content on total acid content

2.2.3醋醅麩皮添加量對醋酸發酵的影響

醋酸發酵時添加一些麩皮可使醋醅疏松、空氣流通，同時也增加了一些維生素、礦物質等營養物質，有利于醋酸菌生長。選取麩皮添加量分別為80.0%、90.0%、100.0%、110.0%、120.0%，以總酸含量為指標進行試驗，結果如圖3所示。

圖3　麩皮添加量對總酸的影響Fig.3 Effect of bran addition on total acid content

由圖3可知，麩皮添加量達90.0%時總酸含量開始上升，在添加量為110.0%時總酸最高，達5.37 g/100 g醋醅，不過在麩皮添加量100.0%～120.0%的范圍內總酸基本呈平穩狀態。因此，初步確定麩皮添加量為100.0%～120.0%。2.2.4質量容積對醋酸發酵的影響

圖4　質量容積對總酸含量的影響Fig.4 Effect of bulk density on total acid content

選取醋醅質量容積分別為300.0g/L、350.0g/L、400.0 g/L、450.0g/L、500.0g/L，對醋酸發酵第6天至第10天時不同質量容積的醋醅總酸的變化進行跟蹤測定，結果如圖4所示。

由圖4可看出，醋醅發酵第6天時，質量容積300.0 g/L的醋醅總酸為3.66g/100g醋醅，很快總酸就開始下降，由于醋醅返火導致最終醋酸含量很低，發酵失敗；質量容積為350.0～450.0 g/L的醋醅總酸變化整體均為逐漸上升的趨勢，最高都達到4.50 g/100 g醋醅以上；質量容積為500.0 g/L的醋醅，總酸呈緩慢上升趨勢，最高達3.69 g/100 g醋醅，最終也發酵不成功。由此初步說明質量容積為350.0～450.0 g/L的醋醅總酸變化較正常，也即這樣的疏松度適宜醋酸菌的生長。

2.3醋酸發酵條件優化正交試驗

在單因素試驗的基礎上進行正交試驗，選擇醋醅含水量（A）、酒精度（B）、麩皮添加量（C）、質量容積（D）進行醋酸發酵各項指標的優化試驗，采用L9（34）正交試驗，以醋酸發酵結束時的總酸含量為評價指標進行試驗選取最優組合。正交試驗因素與水平見表2，結果與分析見表3，方差分析見表4。

表2　醋酸發酵條件優化正交試驗因素與水平Table 2 Factors and levels of orthogonal expeirment for acetic fermentation conditions optimization

表3　醋酸發酵條件優化正交試驗結果與分析Table 3 Results and analysis of orthogonal expeirment for acetic fermentation conditions optimization

表4　正交試驗結果方差分析Table 4 Variance analysis of orthogonal test results

由表3極差分析結果可知，對總酸含量影響最大的因素是含水量，其次為酒精度和麩皮量，質量容積的影響最小，說明在選取的質量容積為350.0～450.0 g/L的范圍內對試驗結果影響不大。表4方差分析同樣表明含水量對總酸的變化有極顯著影響，酒精度和麩皮量的影響也極顯著，而質量容積對總酸含量影響不顯著。根據總酸試驗結果選取最優組合為A3B3C3D3，即選取含水量65.0%～70.0%、酒精度5.0%vol～5.5%vol、麩皮量120.0%、質量容積450.0 g/L。在此條件下進行驗證試驗，得到山西老陳醋總酸含量為4.96 g/100 g醋醅。

3　結論

醋酸發酵是好氧過程，通過觀察不同質量容積的醋醅在醋酸發酵階段各項指標的變化，表明質量容積對醋酸發酵有一定的影響，也就是說質量容積不同醋醅疏松度也不同，從而影響醋酸菌的生長，導致最終發酵結果的差異。通過試驗可知，質量容積在350.0～450.0 g/L范圍時醋醅各項感官指標正常。通過L9（34）正交試驗確定醋酸發酵時，醋醅各項指標的最優組合為醋醅含水量65.0%～70.0%、酒精度5.0%vol～5.5%vol、麩皮量120.0%、質量容積450.0 g/L，在此條件下山西老陳醋總酸含量為4.96 g/100 g醋醅。

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Research on the fermented grains porosity during acetic fermentation of Shanxi aged vinegar

SU Binnan1，XIAO Jinchuan2，PAN Peiping1，WANG Muhua1，CAI Yinghui1
（1.Biology Research Institute of Shanxi，Taiyuan 030006，China；2.Shanxi Academy of Agricultural Sciences，Taiyuan 030031，China）

The bulk density of fermented grains was measured to reflect the suitability of porosity during acetic fermentation of Shanxi aged vinegar. By sensory evaluation，the porosity was appropriate in the range of 350.0-450.0 g/L of the bulk density.By L9（34）orthogonal test，the optimal acetic fermentationconditionoffermentedgrainsinaceticfermentationwasdeterminedasfollows：watercontent65%-70%，alcohol content 5.0%vol-5.5%vol，bran addition 110%and bulk density 350.0 g/L.Under this condition，the total acid of Shanxi aged vinegar was 4.96 g/100 g fermented grains.

aged vinegar；acetic fermentation；fermented grains during acetic fermentation；bulk density

TS264.2

A

0254-5071（2015）11-0052-04

10.11882/j.issn.0254-5071.2015.11.012

2015-09-06

山西省工業科技攻關項目（20130321030-02）

蘇檳楠（1969-），女，副研究員，本科，研究方向為工業微生物。