庫爾勒香梨果醋發(fā)酵工藝條件的優(yōu)化

張旺，史學(xué)偉，鄭曉吉，姚曉瑞寧，徐建坤

(石河子大學(xué) 食品學(xué)院，新疆 石河子 832000)

近年興起的果醋產(chǎn)品是含有豐富營養(yǎng)的酸性飲品或調(diào)味品[1，2]，飲用果醋不但能提高肝臟的解毒功能，還可以降低人體膽固醇、血脂、調(diào)節(jié)血液循環(huán)系統(tǒng)[3，4]，因此果醋深受廣大消費(fèi)者喜愛。目前市場上還沒有香梨果醋產(chǎn)品，被譽(yù)為“西域圣果”的庫爾勒香梨汁多味甜，適合作為果醋產(chǎn)品的原材料。庫爾勒香梨在加工、包裝、保藏、銷售等過程中會(huì)產(chǎn)生大量的殘次果，這些殘次果可以用來生產(chǎn)果醋、避免造成資源浪費(fèi)以及環(huán)境污染[5]，從而達(dá)到變廢為寶的效果，大大提高了庫爾勒香梨的利用率，促進(jìn)了新疆水果產(chǎn)業(yè)，提高了經(jīng)濟(jì)效益。

果醋需要經(jīng)過2個(gè)發(fā)酵過程：酒精發(fā)酵和醋酸發(fā)酵[6]，果醋醋酸發(fā)酵常用的醋酸菌有AS1.41和滬釀1.01[7]。本試驗(yàn)以庫爾勒香梨為原料，利用葡萄酒活性干酵母進(jìn)行酒精發(fā)酵，利用醋酸菌滬釀1.01進(jìn)行醋酸發(fā)酵[8]，采用單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)對香梨果醋發(fā)酵工藝條件進(jìn)行優(yōu)化。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

梨：市售庫爾勒香梨；亞硫酸氫鈉、果膠酶、氫氧化鈉、蔗糖等：均為分析純；葡萄酒活性干酵母：澳大利亞MAURI公司；滬釀1.01：石河子大學(xué)食品學(xué)院。

1.2 儀器與設(shè)備

糖度儀 上海天壘公司；全自動(dòng)高壓滅菌鍋 浙江新豐醫(yī)療器械有限公司；標(biāo)準(zhǔn)型pH計(jì) 上海精密科學(xué)儀器有限公司；超凈工作臺 蘇州安泰空氣技術(shù)有限公司；智能生化培養(yǎng)箱 上海精宏試驗(yàn)設(shè)備有限公司；堿式滴定管 北京玻璃集團(tuán)公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 香梨果醋加工工藝流程[9]

香梨→榨汁→預(yù)處理→接種酵母菌→酒精發(fā)酵→接種醋酸菌→醋酸發(fā)酵→陳釀→過濾→調(diào)配→灌裝→殺菌→成品。

1.3.2 操作要點(diǎn)

1.3.2.1 原料預(yù)處理

選擇新鮮、成熟的庫爾勒香梨。將庫爾勒香梨在清水中洗凈，去表皮、果柄、種子和機(jī)械損傷及腐爛部位，并將香梨切分成小塊，再將果塊分批次放入已洗凈的水果打漿機(jī)中進(jìn)行破碎榨汁，榨汁后放0.02%果膠酶進(jìn)行酶解抑制酶活性，再添加0.03 g/dL的亞硫酸氫鈉防止果汁發(fā)生酶促褐變以保持香梨果汁原有的色澤，往果汁中添加蔗糖調(diào)整糖度至11%～13%。

1.3.2.2 酒精發(fā)酵[10，11]

稱取一定量葡萄酒活性干酵母置于錐形瓶中，添加蒸餾水使得酵母菌含量為0.05%,在30 ℃下水浴活化15 min，活化之后添加香梨果汁進(jìn)行酒精發(fā)酵，發(fā)酵時(shí)間為7天。本試驗(yàn)控制酒精發(fā)酵溫度為26，28，30，32 ℃，酵母菌接種量為0.10，0.15，0.20，0.25 g/L做單因素試驗(yàn)，測量殘?zhí)橇浚_定發(fā)酵較優(yōu)參數(shù)。

1.3.2.3 醋酸發(fā)酵

滬釀1.01培養(yǎng)基(GYP)：葡萄糖0.1%，蛋白胨0.2%，酵母浸粉0.5%，用蒸餾水配制，121 ℃殺菌20 min，冷卻至室溫后以無菌操作加入過濾除菌的無水乙醇6%。

將4 ℃保藏的滬釀1.01接種于GYP液體培養(yǎng)基，在28 ℃下活化培養(yǎng)24 h。取一定量的活化菌種置于香梨果酒中進(jìn)行醋酸發(fā)酵。本試驗(yàn)控制發(fā)酵溫度為28，30，32，34 ℃，醋酸菌接種量為6%，8%，10%，12%，初始pH為3.5，4.5，5.5，6.5做單因素試驗(yàn)以及正交試驗(yàn)，測量總酸，確定發(fā)酵較優(yōu)參數(shù)。

1.4 分析方法

糖度測定：采用手持糖度計(jì)測定。

pH值測定：采用酸度計(jì)法測定。

酸度測定：總酸測定按照GB/T 12456-2008[12]的方法滴定。

2 結(jié)果與分析

2.1 酒精發(fā)酵工藝的優(yōu)化

2.1.1 發(fā)酵溫度對香梨果汁酒精發(fā)酵的影響

圖1 溫度對酒精發(fā)酵的影響Fig.1 Effect of temperature on alcohol fermentation

香梨果酒發(fā)酵過程中果汁的含糖量隨發(fā)酵時(shí)間逐漸減少，含糖量與酒精度成反比，由圖1可知，溫度對香梨果汁酒精發(fā)酵的影響較大，在30 ℃下酒精發(fā)酵速率明顯比其他溫度下發(fā)酵的要高，且發(fā)酵完畢時(shí)殘?zhí)橇肯鄬^低，所以溫度過低不利于酵母菌的繁殖，溫度過高不利于酒精發(fā)酵。香梨果汁酒精發(fā)酵較優(yōu)溫度為30 ℃。

2.1.2 酵母菌接種量對香梨果汁酒精發(fā)酵的影響

圖2 酵母菌接種量對酒精發(fā)酵的影響Fig.2 Effect of yeast inoculation amount on alcohol fermentation

由圖2可知，接種量為0.1 g/L的香梨果汁酒精發(fā)酵效率高且殘?zhí)橇康停湍妇纳L空間有限，營養(yǎng)物質(zhì)不夠充足，因此并不是酵母菌接種量越大酒精發(fā)酵速率就越快。

2.2 醋酸發(fā)酵工藝的優(yōu)化

2.2.1 溫度對香梨果醋醋酸發(fā)酵的影響

圖3 溫度對醋酸發(fā)酵的影響Fig.3 Effect of temperature on acetic acid fermentation

由圖3可知，溫度對香梨果醋醋酸發(fā)酵有較大的影響，32 ℃前期發(fā)酵速率快，但在4 天后發(fā)酵基本停止，醋酸菌生長受到抑制。在30 ℃下發(fā)酵速率相對較快，發(fā)酵平穩(wěn)且產(chǎn)酸量較高，最大產(chǎn)酸量為5.316 g/dL。

2.2.2 醋酸菌接種量對香梨果醋醋酸發(fā)酵的影響

圖4 醋酸菌接種量對醋酸發(fā)酵的影響Fig.4 Effect of acetic acid bacteria inoculation amount on acetic acid fermentation

由圖4可知，醋酸菌接種量對香梨果醋醋酸發(fā)酵有較大的影響，接種量為10%的醋酸發(fā)酵速率相對較快且產(chǎn)酸量較高。接種量為12%發(fā)酵前4天產(chǎn)酸速率相對較高，在4 天之后發(fā)酵基本停止，因此接種量過高或過低都會(huì)降低醋酸發(fā)酵的速率。

2.2.3 pH對香梨果醋醋酸發(fā)酵的影響

圖5 pH對醋酸發(fā)酵的影響Fig.5 Effect of pH on acetic acid fermentation

由圖5可知，初始pH對香梨果醋醋酸發(fā)酵速率影響較大，對產(chǎn)酸量影響差異相對較小，醋酸菌在初始pH為5.5時(shí)生長速度快，發(fā)酵速率高，到了發(fā)酵后期醋酸菌自身產(chǎn)酸使得發(fā)酵環(huán)境pH降低，抑制醋酸菌的生長。

2.2.4 醋酸發(fā)酵正交分析

根據(jù)醋酸發(fā)酵單因素試驗(yàn)可知發(fā)酵溫度為30 ℃、滬釀1.01接種量為10%、初始pH 5.5、發(fā)酵天數(shù)為10天為庫爾勒香梨果醋醋酸發(fā)酵的較優(yōu)工藝參數(shù)，為進(jìn)一步優(yōu)化醋酸發(fā)酵工藝參數(shù)，進(jìn)行正交設(shè)計(jì)，見表1。

表1 L9 (34)水平因素表Table 1 Levels and factors table of L9(34)

表2 醋酸發(fā)酵正交試驗(yàn)表Table 2 Acetic acid fermentation orthogonal test table

由表2可知，對庫爾勒香梨果醋醋酸發(fā)酵影響的重要性為：D>B>A>C，即發(fā)酵時(shí)間>初始pH>發(fā)酵溫度>接種量。由正交試驗(yàn)直觀結(jié)果可知，最佳醋酸發(fā)酵工藝為A1B2C3D3，即發(fā)酵溫度為29 ℃，初始pH 5.5，醋酸菌接種量為11%，發(fā)酵11 天。

3 結(jié)論

本研究通過測量庫爾勒香梨果醋酒精發(fā)酵過程中可溶性固體的消耗量來確定發(fā)酵溫度、酵母菌接種量對酒精發(fā)酵的影響，通過測量庫爾勒香梨果醋醋酸發(fā)酵過程中總酸含量確定發(fā)酵溫度、滬釀1.01接種量、初始pH對醋酸發(fā)酵的影響，最終確定溫度為30℃，接種量為0.1g/L，發(fā)酵7天為酒精發(fā)酵的最佳工藝；溫度為29℃，初始pH5.5，接種量為11%，發(fā)酵11天為醋酸發(fā)酵的最佳工藝。