醋酸菌對甘蔗果酒的醋酸發(fā)酵作用

鄭鳳錦，陳趕林，方曉純，孫健，林波，劉國明，李麗

1(廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，廣西 南寧，530007)　2(廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院/中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院 甘蔗研究中心，廣西 南寧，530007)

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醋酸菌對甘蔗果酒的醋酸發(fā)酵作用

鄭鳳錦1，陳趕林2*，方曉純1，孫健1，林波1，劉國明1，李麗1

1(廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，廣西 南寧，530007)2(廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院/中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院 甘蔗研究中心，廣西 南寧，530007)

摘要以甘蔗汁發(fā)酵制備的甘蔗果酒為原料，通過液態(tài)深層發(fā)酵，篩選出甘蔗果酒制備甘蔗果醋的醋酸發(fā)酵菌種。以篩選出的LB-活性醋酸菌為發(fā)酵菌，研究初始酒精度、接種量、發(fā)酵溫度、蔗糖添加量和初始pH對醋酸發(fā)酵的影響，利用響應(yīng)面法(RSM)對甘蔗果酒的醋酸發(fā)酵工藝進(jìn)行優(yōu)化，得到最優(yōu)工藝參數(shù)為甘蔗果酒初始酒精度為5%vol，LB-活性醋酸菌接種量為0.5%，蔗糖添加量為4%，發(fā)酵溫度為26 ℃，在此條件下，產(chǎn)酸量為15.05 g/100mL。

關(guān)鍵詞甘蔗果酒；甘蔗果醋；醋酸菌；響應(yīng)面法

果醋是近些年來所開發(fā)的新型食醋，被譽為是繼碳酸飲料、飲用水、果汁和茶飲料之后的“第四代”飲料，發(fā)展空間和市場潛力巨大[1-3]。果醋是以水果為原料，與傳統(tǒng)的食醋相比，種類眾多，營養(yǎng)豐富，具有多種營養(yǎng)保健功能[4-7]。

甘蔗在我國南方各省區(qū)均有種植，甘蔗除了壓榨制糖外，其它利用價值也十分巨大[8]。甘蔗汁作為藥用，用于食補、調(diào)理，在我國傳統(tǒng)中醫(yī)書中均有記載[9-10]。

目前，國內(nèi)蘋果醋產(chǎn)品實現(xiàn)了批量生產(chǎn)，而生產(chǎn)甘蔗果醋的企業(yè)則很少，且對其生產(chǎn)工藝的探討大多集中于實驗室研究階段[11-12]。甘蔗汁中含有蛋白質(zhì)，脂肪，碳水化合物，蔗糖，微量元素如鈣、鐵、磷及多種氨基酸，所以甘蔗汁生產(chǎn)飲料或者復(fù)配飲料，具有很高的藥用和保健價值[13]。本文以甘蔗汁制備的甘蔗果酒為原料，通過液態(tài)深層發(fā)酵，篩選出甘蔗果酒醋酸發(fā)酵最佳的醋酸菌株基礎(chǔ)上，開展甘蔗果醋釀造過程中醋酸菌產(chǎn)酸能力的單因素試驗，并利用響應(yīng)面分析方法優(yōu)化甘蔗果醋的最佳工藝參數(shù)，為甘蔗深加工提供理論依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)。

1材料和方法

1.1材料與試劑

1.1.1原料

甘蔗果酒：實驗室自制；蔗糖：南寧糖業(yè)股份有限公司；安琪醋發(fā)酵營養(yǎng)鹽：安琪酵母股份有限公司。

醋酸菌培養(yǎng)基: 1%酵母膏, 0.05%安琪醋發(fā)酵營養(yǎng)鹽，pH值為4.0，滅菌20 min后加入體積分?jǐn)?shù)為5%的食用乙醇， 26 ℃、180 r/min培養(yǎng)22 h。

1.1.2菌種

LB-活性醋酸菌：陜西鼎力生物科技有限公司；滬釀1.01號活性醋酸菌：上海佳民釀造食品有限公司；帝伯仕果醋菌：山東煙臺帝伯仕自釀機(jī)有限公司；沂源果醋菌：沂源康源生物科技有限公司；生料醋酸菌：項城市家樂調(diào)味食品有限公司。

1.1.3儀器與試劑

JA2003型電子天平，上海良平儀器儀表有限公司；TU-1810型紫外-可見分光光度計，北京普析；上海博訊BIC-300人工氣候箱，上虞艾科儀器設(shè)備有限公司；pHS-3C酸度計，上海雷磁儀器廠；酒精計，北京克格儀器有限公司；手持折光儀，成都市青年聯(lián)合光學(xué)儀器；其他設(shè)備若干。氫氧化鈉、酚酞、無水乙醇等為分析純。

1.2實驗方法

1.2.1甘蔗果酒的制備

糖料甘蔗通過壓榨機(jī)壓榨后，粗過濾，進(jìn)行糖酸度調(diào)節(jié)、殺菌。用活化后的酵母菌種進(jìn)行酒精發(fā)酵，過濾得到甘蔗果酒，具體制備方法見前期研究[8,11,14]。

1.2.2醋酸菌的篩選

將活化好的LB-活性醋酸菌、滬釀1.01號活性醋酸菌、帝伯仕果醋菌、沂源果醋菌、生料醋酸菌5個醋酸菌品種，分別加入到同一批次甘蔗果酒(1 000 mL)進(jìn)行醋酸發(fā)酵，發(fā)酵的初始條件均一致：初始乙醇體積分?jǐn)?shù)為5%，醋酸菌接種量為1%，30 ℃下發(fā)酵14 d，每隔24 h取樣測定，以醋酸質(zhì)量濃度(以醋酸計，g/100mL)及感官評價得分為指標(biāo)，確定適合甘蔗果醋發(fā)酵的最佳醋酸菌種。

1.2.3不同初始酒精度對醋酸發(fā)酵的影響

以篩選出的最佳醋酸菌種為研究對象(下同)，采用無菌水稀釋甘蔗果酒的酒精度，精確調(diào)整為3%，5%，7%，9%，11%vol等5個不同初始酒精度的甘蔗果酒，醋酸菌接種量0.5%，30 ℃發(fā)酵15 d后測定醋酸含量。

1.2.4不同接種量對醋酸發(fā)酵的影響

選取優(yōu)化醋酸菌種(LB-活性醋酸菌)，不同接種量分別為0.3%，0.4%，0.5%，0.6%，0.7%，接種量均為質(zhì)量濃度，在30 ℃，酒精度5%vol，發(fā)酵15 d后測定醋酸含量。

1.2.5不同溫度對醋酸發(fā)酵的影響

醋酸菌耐熱不強(qiáng)，在60 ℃下10 min即失活，不同醋酸菌生長繁殖的適宜溫度都有其一定的范圍值。選擇酒精度5%vol，LB-活性醋酸菌接種量0.5%，分別在20,23,26,29,32 ℃下發(fā)酵，15 d后測定醋酸含量，研究發(fā)酵溫度對甘蔗果酒醋酸發(fā)酵的影響。

1.2.6蔗糖碳源對醋酸發(fā)酵過程的影響

醋酸發(fā)酵過程中需要補給碳源，以蔗糖為主要碳源，分別添加2%,3%,4%,5%,6%的量，在酒精度5%vol，LB-活性醋酸菌接種量0.5%，發(fā)酵15 d后測定醋酸含量，研究不同蔗糖碳源對醋酸發(fā)酵的影響。

1.2.7不同初始pH對醋酸發(fā)酵的影響

通過無菌碳酸鈉溶液分別調(diào)節(jié)甘蔗果酒的pH為3.5，4.0，4.5，5.0，5.5，在酒精度5%vol，LB-活性醋酸菌接種量0.5%，發(fā)酵15 d，研究pH對甘蔗果酒醋酸發(fā)酵的影響。

1.2.8響應(yīng)面試驗設(shè)計

根據(jù)Box-Behnken實驗設(shè)計原理采用4因素3水平的響應(yīng)面分析法[15-17]，在單因素試驗基礎(chǔ)上，選擇初始酒精度、醋酸菌接種量、發(fā)酵溫度、蔗糖添加量為自變量，產(chǎn)酸量為響應(yīng)值，共29個試驗點。其中24個為析因子，5個為中心試驗用以估計誤差。試驗因素和水平見表1。確定甘蔗果酒醋酸發(fā)酵的最佳工藝參數(shù)。

表1　響應(yīng)面實驗因素水平表

1.2.9感官評定

對醋酸菌種發(fā)酵后的甘蔗果醋進(jìn)行感官評定，由11人組成的評定小組，結(jié)合視覺、嗅覺、味覺對樣品進(jìn)行感官評價，具體評價得分標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2　感官評定表

1.3檢測方法

酒精度測定[18]：蒸餾法；總酸測定：采用酸堿滴定法，按GB/T 12456-2008的方法操作，測定總酸含量，以醋酸表示；pH值測定：pH 計法。

醋酸轉(zhuǎn)化率計算如下[20]：

醋酸轉(zhuǎn)化率/%=

產(chǎn)醋速率計算如下：

2結(jié)果與分析

2.1單因素試驗

2.1.1醋酸菌的篩選

由圖1可知，5種醋酸菌在相同的條件下進(jìn)行醋酸發(fā)酵，僅生料醋酸菌種產(chǎn)酸能力顯現(xiàn)較為平緩?fù)猓渌?種醋酸菌對甘蔗果酒醋酸發(fā)酵過程中產(chǎn)酸作用均呈現(xiàn)顯著遞增趨勢。在發(fā)酵0～3 d時，5種醋酸菌的產(chǎn)酸量增加均表現(xiàn)不明顯，原因是菌種處于醋酸菌為生長適應(yīng)期(遲滯期)，醋酸菌消耗營養(yǎng)生長繁殖，從第4天時，各醋酸菌種陸續(xù)進(jìn)入對數(shù)期，沂源果醋菌種產(chǎn)酸能力顯著強(qiáng)于其他4個醋酸菌種，達(dá)到2.32 g/100 mL，在穩(wěn)定期發(fā)酵中，仍表現(xiàn)出較強(qiáng)的產(chǎn)酸能力，顯著強(qiáng)于其他4種醋酸菌種，達(dá)到7.56 g/100 mL。LB-活性醋酸菌、滬釀1.01號活性醋酸菌、帝伯仕果醋菌3種醋酸菌的產(chǎn)酸趨勢相差不大，均能產(chǎn)酸達(dá)到6.80 g/100 mL以上。

圖1　不同醋酸菌發(fā)酵產(chǎn)酸含量變化圖Fig.1　Change of total acid content with different acetic bacteria fermentation

對5種醋酸菌種發(fā)酵后的甘蔗果醋進(jìn)行感官評定，根據(jù)感官評定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評分，結(jié)果如圖2。經(jīng)感官評價：LB-活性醋酸菌發(fā)酵的果醋具有酸甜可口，香味突出且顏色透亮的特點，感官評分最高。沂源果醋菌雖產(chǎn)酸能力強(qiáng)，但發(fā)酵的甘蔗果醋酸味過重，香味不突出且醋體顏色不均一；帝伯仕果醋菌發(fā)酵的甘蔗果醋香味不足，入口刺激；滬釀1.01號活性醋酸菌發(fā)酵的甘蔗果醋味道單一，缺乏甘蔗醋應(yīng)有的香味且醋體顏色較深；產(chǎn)酸能力弱的生料醋酸菌發(fā)酵的甘蔗果醋酸度不夠，沒有醋香味。綜合產(chǎn)酸能力及感官評價最終選定：LB-活性醋酸菌作為適合甘蔗果酒發(fā)酵果醋的最佳醋酸菌。

圖2　不同醋酸菌發(fā)酵后的果醋感官評價Fig.2　Sensory evaluation of sugarcane vinegar with different aceticbacteria fermentation

2.1.2不同初始酒精度對醋酸發(fā)酵的影響

在不同初始酒精度的條件下對LB-活性醋酸菌進(jìn)行醋酸發(fā)酵，結(jié)果見圖3。酒精度對醋酸發(fā)酵的影響比較大，表現(xiàn)為不同酒精度的發(fā)酵轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)酸速率之間的差值較大。當(dāng)初始酒精度3%～5%vol時，其產(chǎn)酸速率和轉(zhuǎn)化率逐漸升高，當(dāng)初始酒精度為5%vol時達(dá)到最高值，產(chǎn)酸速率和轉(zhuǎn)化率分別為92.57%，0.401 g/(L·h)。但當(dāng)初始酒精含量大于5%vol時，其產(chǎn)酸速率和轉(zhuǎn)化率有明顯的下降趨勢，故過低或過高的酒精含量都不利于醋酸發(fā)酵產(chǎn)酸，最適合LB-活性醋酸菌發(fā)酵的初始酒精含量為5%vol。

圖3　不同酒精度對甘蔗果醋發(fā)酵作用的影響Fig.3　Effect on fermentation of sugarcane vinegar with different alcoholic degree

2.1.3不同接種量對醋酸發(fā)酵的影響

在不同接種量的條件下研究LB-活性醋酸菌對甘蔗果酒的醋酸發(fā)酵作用，結(jié)果如圖4所示。當(dāng)接種量小于0.5%時，發(fā)酵轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)酸速率偏低；當(dāng)接種量為0.5%時，其發(fā)酵轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)酸速率達(dá)到最高值，分別為92.59%、0.224g/(L·h)；而接種量為0.6%、0.7%和0.5%的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)酸速率趨勢相差不大，但發(fā)酵轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)酸速率均有下降的趨勢。從節(jié)約成本考慮，最適合LB-活性醋酸菌發(fā)酵的接種量為0.5%。

圖4　不同接種量對甘蔗果醋發(fā)酵作用的影響Fig.4　Effect on fermentation of sugarcane vinegar with different inoculum dose

2.1.4不同溫度對醋酸發(fā)酵的影響

在不同的發(fā)酵溫度條件下進(jìn)行醋酸發(fā)酵，結(jié)果如圖5所示，不同的發(fā)酵溫度對產(chǎn)酸速率變化影響顯著。當(dāng)發(fā)酵溫度由20～26 ℃時，其發(fā)酵速率和轉(zhuǎn)化率逐漸升高，發(fā)酵溫度為26 ℃時達(dá)到最高值；但當(dāng)溫度大于26 ℃時，其發(fā)酵速率和轉(zhuǎn)化率有下降的趨勢；溫度大于29 ℃時急劇下降。因為溫度過低，LB-酸酸菌活力不足，產(chǎn)酸能力下降，當(dāng)溫度過高時，LB-醋酸菌活力喪失，產(chǎn)酸能力同樣下降。所以最適合LB-活性醋酸菌發(fā)酵的溫度為26 ℃。

圖5　不同溫度對甘蔗果醋發(fā)酵作用的影響Fig.5　Effect on fermentation of sugarcane vinegar with different temparature

2.1.5不同碳源添加量對醋酸發(fā)酵的影響

在添加不同蔗糖量的條件下進(jìn)行醋酸發(fā)酵，其結(jié)果如圖6所示。在蔗糖添加量2%～4%范圍內(nèi)，添加量越低，產(chǎn)酸速率就越低；在添加量4%～6%范圍內(nèi)，隨著蔗糖添加量的升高，產(chǎn)酸速率有下降的趨勢。甘蔗果酒本身含有酒精度，也是一種主要的碳源，但在發(fā)酵甘蔗果醋的情況下，醋酸菌需要消耗更多的營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行生長繁殖，在發(fā)酵前期補充碳源可以提供醋酸菌大量繁殖所需要的碳源，當(dāng)添加蔗糖量較低時，不能滿足醋酸菌的生長繁殖，因此發(fā)酵轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)酸速率就會降低；但當(dāng)添加蔗糖量較高時，會產(chǎn)生較大的滲透壓，反而會抑制了醋酸菌正常的生長產(chǎn)酸，所以產(chǎn)酸速率會有下降的趨勢。由圖6可以看出最適合的蔗糖添加量為4%。

圖6　不同加糖量對甘蔗果醋發(fā)酵作用的影響Fig.6　Effect on fermentation of sugarcane vinegar with different sugar addition

2.1.6不同初始pH對醋酸發(fā)酵過程的影響

不同初始pH對產(chǎn)酸速率變化有顯著影響，結(jié)果如圖7所示。隨著pH的增加，其發(fā)酵速率和轉(zhuǎn)化率均遞減，pH為3.6時其發(fā)酵轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)酸速率達(dá)到最高值，分別為40.99%、0.110g/(L·h)，所以最適合LB-活性醋酸菌發(fā)酵的初始pH為3.6。

圖7　不同pH值對甘蔗果醋發(fā)酵作用的影響Fig.7　Effect on fermentation of sugarcane vinegar with different pH value

2.2響應(yīng)面優(yōu)化試驗

2.2.1響應(yīng)面試驗設(shè)計及結(jié)果

通過單因素實驗得出與pH相比，初始酒精度、接種量、蔗糖添加量和溫度對醋酸發(fā)酵過程的影響顯著，利用Design-Expert8.05b軟件對LB-醋酸菌發(fā)酵制備甘蔗果醋工藝中的初始酒精度、接種量、蔗糖加量和溫度這四個關(guān)鍵因素進(jìn)行優(yōu)化，根據(jù)軟件里面的Box-Benhnken中心組合試驗設(shè)計原理，以產(chǎn)酸量為響應(yīng)值，設(shè)計了響應(yīng)面分析試驗。響應(yīng)面試驗設(shè)計與結(jié)果見表3。

2.2.2方差分析

以果醋的產(chǎn)酸量為考察指標(biāo)，通過運用Design Expert 8.0.5b數(shù)據(jù)分析軟件對表3中的產(chǎn)酸量實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理(見表4)，得到初始酒精含量(A)、接種量(B)、蔗糖添加量(C)、溫度(D)四因素與產(chǎn)酸量之間的回歸方程如下：

Y=14.72-0.99A+0.45B+0.68C+2.47D-1.21AB+0.60AC-1.19AD+0.41BC-0.20BD+0.33CD-3.94A2-1.17B2-1.81C2-2.88D2

所選取的4因素水平范圍內(nèi)，F(xiàn)值的大小代表了各因素對產(chǎn)酸量影響的強(qiáng)弱，F(xiàn)值越大，說明影響作用越強(qiáng)[20]。兩回歸模型中實現(xiàn)了多項交互作用，其中作用顯著的是：A、C、D、AB、AD、A2、B2、C2、D2。回歸項中A、D、A2、B2、C2、D2的P值<0.01，說明其對產(chǎn)酸量的影響是極顯著。則C、AB、AD的P值均<0.05，說明C、AB、AD、B2、C2對產(chǎn)酸量均有顯著影響。而因素B接種量的P值=0.124 9，大于0.05，所以因素B接種量對產(chǎn)酸量沒有顯著影響。從表4中由F值的大小均可以判斷，影響產(chǎn)酸量的各個因素影響大小排序依次為：溫度(D)>初始酒精度(A)>蔗糖添加量(C)>接種量(B)。

表3　響應(yīng)面實驗設(shè)計及結(jié)果

表4　回歸模型方差分析

注：*代表顯著(P<0.05)；**表示極顯著(P<0.01)。

對回歸方程進(jìn)行方差分析，從表4可知，模型的F=19.16，P<0.0001，表明實驗所采用的二次模型是極顯著的水平，在統(tǒng)計學(xué)上是有意義的。失擬項用來表示所用模型與實驗擬合的程度，即二者差異的程度。本實驗失擬項P=0.0725>0.05(不顯著)，說明無失擬因素存在，回歸方程與實際情況能較好的吻合，實驗誤差小，確定模型選擇正確，因此可以使用該回歸方程代替實驗真實點對結(jié)果進(jìn)行分析。回歸模型進(jìn)行方差分析可知，Y方程的回歸系數(shù)R2=0.9504，校正回歸系數(shù)RAdj=0.900 8；回歸系數(shù)值在接受范圍內(nèi)，回歸方程擬合度高，在實驗允許誤差范圍之內(nèi)，且模型預(yù)測性良好，可以有效的分析和預(yù)測該工藝條件下產(chǎn)酸量變化的效果。

2.2.3響應(yīng)面圖形分析及工藝優(yōu)化

根據(jù)Design Expert 8.0.5b軟件分析得到各因素交互作用對產(chǎn)酸量影響的響應(yīng)面圖(圖8)。等高線的形狀可以反映出交互作用的強(qiáng)弱，從圖8可以直觀看出兩兩因素交互作用對產(chǎn)酸量的影響，橢圓形表示量因素交互作用顯著，而圓形則與之相反[21]。響應(yīng)面值隨著各因素的增大而增大，當(dāng)響應(yīng)值增大到極值后，隨著各因素的增大，響應(yīng)值逐漸減小。

圖8　兩兩因素交互作用對產(chǎn)酸量影響的響應(yīng)曲面Fig.8　Response surface of interactive effects for every two factors on acid amount

圖8直觀的反映了各因素交互作用對響應(yīng)值的影響，比較兩兩因素交互作用的響應(yīng)曲面圖可知，發(fā)酵溫度對甘蔗果醋產(chǎn)酸量的影響最為顯著，其表現(xiàn)為隨著溫度的增加，響應(yīng)值變化最大。初始酒精度和蔗糖添加量次之；而接種量的影響最小，不顯著，隨著其數(shù)值的增大或減小，響應(yīng)值變化較小。接種量和初始酒精度二者交互作用對產(chǎn)酸量的影響較強(qiáng)，二者比較接種量對產(chǎn)酸量的影響較大，表現(xiàn)為等高線坡度較陡。初始酒精度和蔗糖添加量交互作用對產(chǎn)酸量的影響較強(qiáng)，二者相比，蔗糖添加量對產(chǎn)酸量的影響較大，表現(xiàn)為等高線坡度較陡。溫度和初始酒精度交互作用對產(chǎn)酸量的影響較強(qiáng)，溫度的等高線坡度較陡，所以相對于初始酒精度其對產(chǎn)酸量的影響較大。接種量和蔗糖添加量交互作用對產(chǎn)酸量的影響比較弱，表現(xiàn)為等高線為橢圓形。溫度和接種量交互作用對產(chǎn)酸量的影響較強(qiáng)，二者相比，溫度的等高線坡面較陡，所以對產(chǎn)酸量的影響比接種量大。溫度和蔗糖添加量二者交互作用對產(chǎn)酸量的影響較弱，表現(xiàn)為等高線為橢圓形，二者相對，溫度的等高線坡度較陡，所以溫度相對于蔗糖添加量對產(chǎn)酸量的影響較大。

2.2.4LB-醋酸菌發(fā)酵甘蔗果醋工藝的優(yōu)化及驗證結(jié)果

為進(jìn)一步確定工藝最佳點，利用Design-Expert8.05b軟件對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化預(yù)測，得到預(yù)測最佳工藝條件，經(jīng)分析，最佳條件值為初始酒精含量4.55%vol，接種量0.56%，蔗糖添加量4.23%，發(fā)酵溫度27.44 ℃，預(yù)測得到的產(chǎn)酸量為15.57 g/100 mL。但考慮到實驗的可操作性，將工藝條件調(diào)整為初始酒精含量5%vol，接種量0.5%，蔗糖添加量4%，發(fā)酵溫度為26 ℃，在此條件下，發(fā)酵液的產(chǎn)酸量為15.05 g/100 mL，與預(yù)測值相差不大，證實了該方程的準(zhǔn)確性和實用性。

3結(jié)論

選擇LB-活性醋酸菌、滬釀1.01號活性醋酸菌、帝伯仕果醋菌、沂源果醋菌、生料醋酸菌5個醋酸菌品種，在相同的條件下進(jìn)行醋酸發(fā)酵，得出發(fā)酵甘蔗果醋產(chǎn)酸量最高的為沂源果醋菌，較高的為滬釀1.01號活性醋酸菌、帝伯仕果醋菌、LB-活性醋酸菌，這3種醋酸菌的產(chǎn)酸趨勢相差不大。結(jié)合感官評定方面來評價，LB-活性醋酸菌發(fā)酵的甘蔗果醋得分最高為89分，其發(fā)酵液有醋味不刺激，醇香無異味，醋體顏色透亮等優(yōu)點，因此確定發(fā)酵甘蔗果醋最佳的醋酸菌為LB-活性醋酸菌。通過單因素實驗和Box-Behnken實驗設(shè)計原理及響應(yīng)面分析法對LB-活性醋酸菌發(fā)酵甘蔗果醋工藝中的初始酒精度、接種量、蔗糖添加量和溫度這4個關(guān)鍵因素進(jìn)行優(yōu)化，得到了回歸方程。并進(jìn)一步對回歸方程進(jìn)行方差分析，結(jié)果顯示該回歸模型極顯著(P<0.01)，而失擬項不顯著(P>0.05)，表明Y能比較好地預(yù)測產(chǎn)酸量隨著各因素變化的規(guī)律。據(jù)各因素的F值可知，不同因素條件對產(chǎn)酸量影響大小排序依次為：溫度(D)>初始酒精含量(A)>蔗糖添加量(C)>接種量(B)。在兩兩因素交互作用中，初始酒精度與接種量的交互作用對產(chǎn)酸量影響最顯著。通過回歸分析，結(jié)合實際操作的方便性進(jìn)行修正，確定LB-活性醋酸菌發(fā)酵甘蔗果醋加工工藝條件為：甘蔗果酒初始酒精含量為5%vol，LB-活性醋酸菌接種量為0.5%，蔗糖添加量為4%，發(fā)酵溫度為26 ℃，調(diào)整為可操作試驗條件產(chǎn)酸量為15.05 g/100 mL。理論值和預(yù)測值15.57 g/100 mL相比相差不大，試驗結(jié)果良好，說明用響應(yīng)面分析法優(yōu)化發(fā)酵甘蔗果醋的工藝條件是可行的。通過該工藝發(fā)酵的甘蔗果醋呈琥珀色，色澤晶瑩剔透，具有甘蔗清香味，酸甜爽口。試驗結(jié)果為甘蔗果醋的中試和擴(kuò)大生產(chǎn)提供了技術(shù)參數(shù)。

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Acetic acid fermentation of sugarcane wine by acetic acid bacteria

ZHENG Feng-jin1, CHEN Gan-lin2*, FANG Xiao-chun2, SUN Jian1, LIN Bo1, LIU Guo-ming1, LI Li1

1 (Agro-food Science and Technology Research Institute, Guangxi Academy of Agricultural Sciences, Nanning 530007, China)2(Guangxi Academy of Agricultural Sciences/ Sugarcane Research Center, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Nanning 530007, China)

ABSTRACTIn the present study, sugarcane wine prepared by sugarcane juice fermentation was used as raw material. By submerged fermentation, acetic acid bacteria suitable for acetic acid fermentation of sugarcane wine were screened out. Using LB-activated acetic acid bacteria as fermentation bacteria, the influence of initial alcohol, inoculation quantity, fermentation temperature, sugar content and initial pH on acetic acid fermentation was studied. Sugarcane wine acetic acid fermentation process was optimized using four factors at three levels of response surface method (RSM). The optimal process parameters were as follows: initial alcohol sugarcane wine of 5% for volume, LB-acetic acid bacteria inoculation quantity of 0.5%, sucrose content of 4%, fermentation temperature of 26 ℃. Under this condition, acid content was 15.05 g/100 mL. The results provided the technical parameters for pilot-scale production of sugarcane vinegar from sugarcane wine by acetic acid fermentation.

Key wordssugarcane wine； sugarcane vinegar； acetic acid bacteria； response surface methodology (RSM)

收稿日期：2015-06-10，改回日期：2015-10-19

基金項目：廣西科學(xué)研究與計劃開發(fā)項目(桂科合14123001-10)；廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院基本科研業(yè)務(wù)專項(桂農(nóng)科2014YQ04、2015YZ02)

DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201602018

第一作者：講師，碩士(陳趕林副研究員為通訊作者，E-mail:ganlin-chen@163.com)。