山西老陳醋新醋催陳工藝優化研究

林 汲，趙紅年*，李圣云，王建云，王鵬飛

（1.山西梁汾醋業有限公司，山西 晉中 030622；2.山西山盟食醋研究院，山西 晉中 030622）

食醋作為一種酸性調味品，酸味柔和，口感醇厚，營養豐富，其不僅具有調味功能，還具有消除疲勞、預防感冒、消炎殺菌、促進食欲等作用，深受各地消費者的喜歡[1]。山西老陳醋是中國四大名醋之一，有3 000多年的歷史。由于山西老陳醋獨特的“蒸、酵、熏、淋、陳”釀造工藝，使之形成了特有的色、香、味、體風格[2]。剛發酵完的新醋口感生硬，醋味刺激，香氣淡薄，同時還有雜味，為了提高食醋的風味，增加香氣，使食醋味道協調，必須對新醋進行陳釀[3]。山西老陳醋采用新醋陳釀，即將成品食醋封存在壇子或敞口放置于大缸內進行陳釀，陳釀期一般為9～12個月，有的長達數年之久。山西老陳醋傳統工藝稱為“夏伏曬、冬撈冰”，新醋經日曬蒸發和冬撈冰后其濃縮倍數可達3倍以上。但是傳統法陳釀過程存在占用設備容器多、管理困難、出醋率低、衛生條件和工作環境差等問題，使食醋生產周期大大延長，直接影響了食醋加工的經濟效益，不能很好地滿足市場的供應需求，不適應當今越來越激烈的市場競爭[4]。近年來，利用人工催陳的手段促進食醋陳釀，縮短老化時間的技術研究和應用越來越多，李婷婷[5]利用超聲波對鎮江香醋催陳進行了研究，表明超聲催陳后鎮江食醋的指標變化與自然陳釀香醋變化規律相一致，品質達到18～32個月陳醋的效果，風味愈發鮮美醇厚、柔和協調；王常青等[6]在試驗中以MnAc-FeCl3為催化劑，微波誘導催陳食醋，通過分析微波處理前后食醋中總酸、總酯等組成成分含量變化發現，利用微波催陳的方法可以提高醋中的總酯水平，同時實驗證明處理過的食醋放置40 d后的總酯含量與自然陳釀4～5個月的食醋相近；蔣耀庭等[7]研究發現，通過紅外輻射可以促進新醋的陳釀；黃文韜[4]采用低溫、高溫、超聲波、微波處理等方法對新醋進行了人工催陳研究，確定了不同催陳方法的最優條件；MALES M L等[8]研究表明，使用橡木片能夠加速酒醋的陳釀。研究表明，利用超聲波[9-11]、超高壓[12-14]、微波[15-17]、高壓靜電場[18-19]、紅外[20]等方法對食醋進行人工催陳，能夠有效提高食醋的色、香、味、體及理化指標等，達到食醋催陳的目的。

在眾多人工催陳的方法中，目前尚無人工模擬自然食醋陳釀的相關研究報道，本研究借鑒傳統山西老陳醋“夏伏曬”工藝，通過人工模擬溫度、光照強度、時間、裝液量等因素，探討其對山西老陳醋新醋（original shanxi aged vinegar，OSAV）催陳的影響，并通過正交試驗優化催陳條件，為山西老陳醋新醋的人工催陳開辟另一種新的技術方法。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

山西老陳醋新醋：山西梁汾醋業有限公司釀制，執行GB/T 19777—2013《地理標志產品山西老陳醋》工藝標準；A品牌老陳醋（三年陳釀）、B品牌精釀老醋（三年陳釀）、C品牌手工老陳醋（三年陳釀）（均為產地山西的高粱醋）：太原市美特好超市。

蘆丁標準品（純度≥98%）、鹽酸川芎嗪標準品（色譜純）：中國藥品生物制品檢定所；甲醇（色譜純）：安徽時聯特種溶劑股份有限公司；葡萄糖、硫酸銅、酒石酸鉀鈉、亞鐵氰化鉀、無水乙醇、氫氧化鈉、亞硝酸鈉、硝酸鋁、三氯甲烷、鹽酸、磷酸二氫銨、硫酸（均為分析純）：國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

MGC-350BP-2L光照培養箱：上海一恒科學儀器有限公司；BSA224S電子天平（d=0.01g）：德國Sartorius公司；PHS-3C pH計：雷磁儀電科學儀器廠；TGL-16G臺式離心機：上海安亭科學儀器廠；HH-4恒溫水浴鍋：常州國華儀器廠；UV-2550紫外-可見光分光光度計：日本島津公司；85-2數顯恒溫磁力攪拌器：常州市億能實驗儀器廠；RD5210電熱鼓風干燥箱：上海智誠儀器儀表有限公司；Waters2698高效液相色譜儀（配2695紫外檢測器）：美國Waters公司。

1.3 方法

1.3.1 山西老陳醋工藝流程

1.3.2 OSAV催陳工藝優化單因素試驗

將各試驗組OSAV置于5.0 L廣口瓶中，敞口放入光照培養箱內，分別設計催陳溫度（25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50 ℃）、光照強度（10 000 lx、15 000 lx、20 000 lx、25 000 lx、30000lx、35000lx）、催陳時間（2 d、4 d、6 d、8 d、10 d、12 d）、裝液量（50%、60%、70%、80%、90%、100%）4個因素，以總酸、還原糖、總酯含量和感官評分為評價指標，進行單因素試驗，每組試驗設3組平行。

1.3.3 OSAV催陳工藝優化正交試驗

在單因素試驗基礎上，通過L9（34）正交試驗，以感官評分作為評價指標，確定最優組合，采用最小顯著差數法進行顯著性分析，正交試驗因素與水平見表1。

表1 山西老陳醋新醋催陳工藝優化正交試驗因素與水平Table 1 Factors and levels of orthogonal experiments for accelerated aging technology of original Shanxi aged vinegar

1.3.4 OSAV催陳工藝優化食醋與市售品牌老陳醋對比評測

對比評測OSAV催陳食醋、A品牌老陳醋、B品牌精釀老醋、C品牌手工老陳醋主要理化指標與感官評分。

1.3.5 理化指標檢測方法

總酸、還原糖、總酯、總黃酮、川芎嗪：按照參考文獻[21-25]的方法進行測定。

1.3.6 感官評分方法[26-28]

選擇無特殊口味嗜好的相關專業人士10人，通過視覺、嗅覺、味覺等對OSAV催陳食醋及A、B、C品牌老陳醋的色澤、體態、香氣和滋味進行綜合評分。根據感官評價體系建立的原則和方法，建立老陳醋感官評分標準見表2，滿分100分。

表2 老陳醋感官評分標準Table 2 Sensory evaluation standard of aged vinegar

1.3.7 統計分析

利用正交設計助手II v3.1、Origin 8.5和SPSS 22.0等軟件進行試驗設計和數據分析。

2 結果與分析

2.1 不同催陳工藝對OSAV品質的影響

2.1.1 催陳溫度對OSAV品質的影響

圖1 催陳溫度對山西老陳醋新醋理化指標及感官評分的影響Fig.1 Effect of accelerated aging temperature on physicochemical index and sensory score of original Shanxi aged vinegar

食醋陳釀是各成分發生物理變化及化學反應的動態過程，由圖1可知，總酸含量隨溫度的提高而增加，催陳溫度為25～35℃時，總酸增加較為緩慢，35～40℃時，增幅較明顯，斜率最大，40～50℃總酸含量增加幅度有所減??；還原糖含量呈現先增加（25～40℃）后減少（40～50℃）的變化趨勢，當催陳溫度至40℃時其含量達到最高值2.83g/100mL。分析其原因可能是：還原糖參與OSAV催陳過程的美拉德反應，有實驗表明在一定條件下，溫度越高、時間越長美拉德反應的顏色越深[29]，當催陳溫度＞40℃之后，較多的還原糖參與到美拉德反應中，故其相對含量有所下降；總酯含量在25～45℃時增加較為顯著（P＜0.05），由2.08 g/100 mL增加至2.79 g/100 mL，增幅達34.13%，當催陳溫度＞45℃之后，其含量增加不顯著（P＞0.05）。分析其原因：酯類在25～45℃的作用下加速合成，其相對含量較多，當催陳溫度＞45℃之后，由于部分酯類成分的揮發，其增加較為平緩；感官評分隨溫度的升高呈先增（25～40℃）后降（40～50℃）趨勢，在40℃時感官評分達到最大值94.27分，而催陳溫度＞40℃之后處理組OSAV口感稍有苦澀味，這可能與該溫度區間內因包括美拉德反應在內的多種反應而導致類黑素以及蛋白質降解為苦味氨基酸而產生。綜合上述結果，選擇最佳催陳溫度為40℃。

2.1.2 光照強度對OSAV品質的影響

由圖2可知，總酸含量與光照強度呈正相關，由10000lx時的4.75 g/100 mL增加至35 000 lx時的5.79 g/100 mL，增幅為21.89%，表明光照強度對OSAV的催陳具有顯著的促進作用；還原糖含量隨光照強度的增加呈現先增后降的變化趨勢，當光照強度為30 000 lx時其含量達到最高值2.42g/100mL，之后有小幅下降。分析其原因：在光照強度＜30000lx之前，還原糖的含量之所以增加主要是因為OSAV隨光照強度增加導致水分的蒸發而形成了濃縮效應，這與其總酸含量的增加原理相同，當光照強度＞30 000 lx之后，能夠促進OSAV美拉德反應體系中羰基化合物（糖類）與氨基化合物（氨基酸、肽、蛋白質、胺等）的縮合、聚合[30]，故其相對含量有所下降；總酯含量隨光照強度的增加而增加，在30 000 lx光照強度下增幅最大為32.00%，由25 000 lx的1.75 g/100 mL增加至30 000 lx的2.31 g/100 mL，之后小幅增加；感官評分與光照強度呈正相關，在10 000～30 000 lx時感官得分由79.43分增至94.66分，30 000～35 000 lx其感官得分無顯著性變化（P＞0.05）。綜合上述結果，選擇最佳光照強度為30 000 lx。

圖2 光照強度對山西老陳醋新醋理化指標及感官評分的影響Fig.2 Effect of light strength on physicochemical index and sensory score of original Shanxi aged vinegar

2.1.3催陳時間對OSAV品質的影響

圖3 催陳時間對山西老陳醋新醋理化指標及感官評分的影響Fig.3 Effect of accelerated aging time on physicochemical index and sensory score of original Shanxi aged vinegar

由圖3可知，總酸含量與時間呈正相關，2～8 d總酸含量呈現顯著性變化（P＜0.05），由4.66 g/100 mL增加至6.33 g/100 mL，增幅為35.84%，8～12 d，總酸含量增加幅度趨于平緩（由6.33 g/100 mL增加至6.56 g/100 mL，增幅為3.63%）。這主要是由于在陳釀前期（2～8 d）水分、揮發性有機酸等成分含量相對較多，蒸發、揮發作用較為顯著，其總酸含量增幅明顯，而隨著陳釀時間的延長（8～12 d），OSAV各成分的揮發達到平衡，總酸含量增加趨于平緩；還原糖含量呈先降后升趨勢，這主要是因為2～6 d還原糖參與美拉德反應所致，8～12d美拉德反應達到平衡，還原糖濃度的增加主要是受水分蒸發形成的濃縮效應所致；總酯呈先增加后平緩的趨勢，8～12 d總酯增加不顯著（P＞0.05），其原因為：2～8 d由于醇類和酸類成分含量較多，醇酸間發生酯化反應，因此總酯含量增加。8～12 d酯化反應達到平衡，因部分低沸點酯類的揮發與水分蒸發的協同作用，其含量保持平衡；感官評分在8 d時達到最大值95.12分，10 d、12 d由于其存在微量焦糖味及澀感評分有所下降。綜合上述結果，選擇最佳催陳時間為8 d。

2.1.4 裝液量對OSAV品質的影響

圖4 裝液量對山西老陳醋新醋理化指標及感官評分的影響Fig.4 Effect of loading volume on physicochemical index and sensory score of original Shanxi aged vinegar

由圖4可知，總酸含量與裝液量呈正相關，裝液量50%～80%時總酸含量呈線性增加，平均增幅為3.22%，裝液量為90%時總酸的增幅最大為14.68%，之后增幅為3.36%。分析其原因為：裝液量高，OSAV的揮發性成分在單位時間內揮發量較多，而裝液量100%則受瓶口與液體間的表面張力影響，反而揮發性有所減?。贿€原糖含量呈先增后降的趨勢，裝液量90%時其含量達到最大值2.33 g/100 mL，之后有所下降，這可能與100%裝液量還原糖參與美拉德反應體系中的底物含量較豐富有關；總酯含量呈先增加后平緩的趨勢，裝液量90%時其含量達到最大值2.61 g/100 mL，100%裝液量總酯增加不顯著（P＞0.05），裝液量在50%～90%之間，總酯的生成受醇類與酸類成分的絕對含量及揮發性成分的影響，裝液量高的OSAV其生成的總酯含量較高，加之水分蒸發量較大，因此其含量呈現線性增加趨勢，100%裝液量的OSAV可能由于部分低沸點酯類的揮發量大于水分蒸發量，故其含量增加不顯著；感官評分在裝液量50%～80%時顯著增加，裝液量80%～90%時感官評分小幅增加，裝液量90%～100%感官評分有所下降，其原因主要為裝液量100%的OSAV復合香氣有所減弱。綜合上述結果，選擇最佳裝液量為90%。

2.2 OSAV催陳工藝條件優化正交試驗

在單因素試驗基礎上，選取催陳溫度、光照強度、催陳時間和裝液量為評價因素，感官評分為評價指標進行正交試驗設計，正交試驗結果與分析見表3。

表3 山西老陳醋新醋催陳工藝優化正交試驗結果與分析Table 3 Results and analysis of orthogonal experiments for accelerated aging technology of Shanxi aged vinegar

由表3可知，OSAV催陳的4個因素中，對感官評分影響的主次順序為催陳時間＞催陳溫度＞裝液量＞光照強度，且對感官評分的影響均為不顯著（P＞0.05）。最佳催陳工藝條件為A2B3C3D2，即催陳溫度40℃，光照強度35 000 lx，催陳時間10 d，裝液量90%，在此最佳工藝條件下，經過3次試驗，所得OSAV催陳食醋呈深紅棕色、有光澤；體態均一、較濃，澄清透亮；陳香、酯香、酸香等復合香氣濃郁、和諧、持久；口感柔和，微甜適口，醇厚綿長，后味持久，感官評分為95.68分，高于各正交試驗組，為最佳催陳工藝條件。

2.3 OSAV催陳醋與市售老陳醋的對比評測[26]

為進一步探討OSAV催陳食醋的品質，測定了3種市售老陳醋和在最佳工藝條件下獲得OSAV催陳食醋的主要理化指標與感官指標，結果如表4所示。

表4 山西老陳醋新醋催陳醋和3種市售老陳醋主要理化指標及感官評分Table 4 Major physicochemical indexes and sensory score of original Shanxi aged vinegar and 3 kinds of commercial aged vinegar

由表4可知，OSAV催陳食醋和3種市售老陳醋中，C品牌手工老陳醋的總酸含量最高為（6.45±0.15）g/100 mL，與其他3種老陳醋差異顯著（P＜0.05）；OSAV催陳食醋總酸含量為（6.26±0.16）g/100 mL，與A品牌老陳醋相當，無顯著差異（P＞0.05），但明顯高于B精釀老醋（P＜0.05）。從表4還原糖含量看，OSAV催陳食醋最高為（2.44±0.28）g/100 mL，顯著高于其余3種市售老陳醋（P＜0.05）；C品牌手工老陳醋含量次之；A品牌老陳醋含量為（1.65±0.23）g/100 mL，和B品牌精釀老醋含量相當，兩者無顯著差異（P＞0.05）。從總酯含量看，A品牌老陳醋最高為（3.06±0.46）g/100 mL，與C品牌手工老陳醋相當，無顯著差異（P＞0.05）；OSAV催陳食醋總酯為（2.83±0.33）g/100 mL，高于B品牌精釀老醋，且差異顯著（P＜0.05）。4種食醋的總黃酮含量差異顯著（P＜0.05），其中OSAV催陳食醋最高為（186.16±4.38）mg/100 g，是A品牌老陳醋的2.13倍、B品牌精釀老醋的1.61倍、C品牌手工老陳醋的1.13倍。OSAV催陳食醋的川芎嗪含量最高為（46.73±2.02）mg/L，與其他3種老陳醋差異顯著（P＜0.05）；A品牌老陳醋、B品牌精釀老醋、C品牌手工老陳醋三者間的含量差異不顯著（P＞0.05）。A品牌老陳醋感官評分最高為（96.27±0.28）分，與OSAV催陳食醋、B品牌精釀老醋無顯著差異（P＞0.05），與C品牌手工老陳醋感官評分差異顯著（P＜0.05）。上述結果表明，OSAV催陳食醋能夠達到市售三年陳釀老陳醋的標準，且OSAV催陳醋的還原糖、總黃酮、川芎嗪含量為4種食醋中的最高。

3 結論

本研究通過單因素試驗及正交優化確定山西老陳醋新醋最佳催陳工藝參數：催陳溫度40℃，光照強度35 000 lx，催陳時間10d，裝液量90%。此最佳工藝條件下，所得食醋口感柔和，微甜適口，醇厚綿長，后味持久，感官評分95.68分，總酸、還原糖、總酯、總黃酮和川芎嗪含量分別為（6.26±0.16）g/100mL、（2.44±0.28）g/100mL、（2.83±0.33）g/100mL、（186.16±4.38）g/100 g、（46.73±2.02）mg/L，達到市售三年陳釀老陳醋的標準，不僅是調味佳品，還具有調節血糖、血脂、預防和治療心腦血管疾病的保健功能。