鎮江香醋醋酸發酵過程中理化指標的動態分析研究

王超，付詩鳴，張鳳蓮，鄭吳偉，李攀恒，祁勇剛，胡勇*

(1.湖北工業大學 生物工程與食品學院，湖北省食品發酵工程技術研究中心，武漢 430068；2.湖北工業大學圖書館，武漢 430068)

在世界范圍內，醋被用作食品調味劑和防腐劑[1]。我國許多地方都產醋，在長期生產實踐中人們根據當地環境特點，創造了多種富有特色的傳統食醋，比如鎮江香醋是江蘇鎮江的地方傳統名產。鎮江香醋以優質的糯米為主要原料，首先將糯米進行糖化和酒化，釀造出用作制醋醅的優質酒醅，然后在酒醅中拌入麩皮和稻糠，采用獨特的固態分層發酵技術進行醋酸發酵，使原料具有充足的氧氣和水分，整個醋酸發酵的時間為20 d左右，最后將成熟的醋醅封醅陳釀，使鎮江香醋具有“色、香、酸、醇、濃”的特點[2-5]。

鎮江香醋通過40多道工序釀制而成，而食醋釀造過程是決定香醋產量、質量的關鍵工序。通過對醋酸發酵過程中不同時期的醋醅進行理化指標的動態分析，并初步分析其變化規律，為鎮江香醋的工業化生產提供了理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

醋醅(發酵天數分別為0，3，8，11，13，17，21 d，每天同一時間取樣，樣品于0～4 ℃保存)：鎮江丹和醋業有限公司。

葡萄糖、氫氧化鈉、四水合酒石酸鉀鈉、亞硫酸氫鈉、3,5-二硝基水楊酸、酚酞、甲醛、氯化鈉、無水乙醇、考馬斯亮藍G-250、牛血清蛋白、磷酸、亞硝基鐵氰化鉀、次氯酸鈉、水楊酸、硫酸、硫代硫酸鈉、可溶性淀粉、無水碳酸鈉、甲基紅(均為分析純)：國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

HH-8CJ恒溫磁力攪拌水浴鍋 常州市金壇友聯儀器研究所；UV-1601紫外可見分光光度計 北京瑞麗分析儀器有限公司；MS-H-Pro+控溫式磁力攪拌器 上海珂淮儀器有限公司；CR21N高速冷凍離心機 株式會社日立制作所；MB25水分測定儀 奧豪斯儀器有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 水分測定

稱取2 g樣品放入水分測定儀中測定。

1.3.2 總酸測定[6]

稱量5 g樣品，加蒸餾水200 mL，浸泡4 h，每 0.5 h 攪拌一次，過濾，取濾液按醋醅總酸測定方法測定。

1.3.3 還原糖測定[7]

稱量5 g樣品，加蒸餾水50 mL，45 ℃水浴2 h，冷卻后過濾，定容于100 mL容量瓶中，用DNS法測定醋醅中還原糖的含量。

1.3.4 pH值測定[8]

用pH計直接測定醋醅浸泡過濾后的濾液[9]。

1.3.5 氨基酸測定

稱取5.0 g樣品，定容至100 mL容量瓶中，采用甲醛滴定法測定[10,11]。

1.3.6 蛋白質測定

醋醅蛋白質組分提取方法見圖1，采用考馬斯亮藍比色法測定蛋白質含量[12]。

圖1 醋醅中蛋白組分提取方法Fig.1 Extraction method of protein components in solid fermentation substrate of vinegar

1.3.7 銨鹽測定

采用次氯酸鈉-水楊酸分光光度法測定銨鹽含量[13]。準確吸取200 μL稀釋樣品溶液于10 mL比色管中，依次加入4.8 mL蒸餾水，1 mL顯色劑，100 μL質量濃度10.0 g/L的亞硝基鐵氰化鈉溶液，充分混勻后，再加入100 μL次氯酸鈉使用液，搖勻，常溫避光放置1 h，于波長697 nm處，以水為參比測定其吸光度。

1.3.8 數據處理

采用Origin軟件分析數據并作圖。

2 結果與分析

2.1 水分的變化

由圖2可知，醋醅的水分含量呈現先增加后減少的趨勢，整個發酵過程中水分含量始終在60%左右，變化不大。由于發酵初期會加入麩皮，麩皮的吸水能力較強，而過低的水分含量會影響微生物的生長，促使發酵不完全，導致產量下降，此外，過高的水分含量會減少醋醅的氧化面積，從而導致風味和色澤變差，因此鎮江香醋的整個發酵階段，醋醅的水分含量均保持在略高水平，并且變化趨勢不大。

圖2 鎮江香醋釀造過程中水分含量的變化Fig.2 Change of water content in the brewing process of Zhenjiang aromatic vinegar

2.2 pH值和總酸的變化

由圖3可知，醋酸發酵過程中醋醅的pH值呈下降趨勢，總酸呈上升趨勢。說明在發酵初期原料較為充足，醋酸菌生長旺盛，代謝產生乙酸，使得總酸含量急劇上升，pH值下降；隨著發酵的進行，總酸和pH值的變化趨勢變緩，可能原因是pH值過低，使部分產酸微生物不能適應該環境而導致死亡。資料表明[14,15]，pH值處于3.6～3.9時對醋酸菌的生長和產酸有利，而pH值低于3.4會使醋酸菌數量急劇下降。

圖3 鎮江香醋釀造過程中pH值和總酸的變化Fig.3 Change of pH value and total acid in the brewing process of Zhenjiang aromatic vinegar

2.3 還原糖的變化

由圖4可知，在第1～11 d還原糖的含量呈增加趨勢，并在第11天達到最大值。醋酸發酵是一個多種微生物共同參與的過程，在此階段，麩皮中部分淀粉被微生物水解為還原糖，而還原糖作為重要的碳水化合物，賦予了食醋獨特的風味。在第11天后，還原糖含量呈下降趨勢，一方面原因是醋酸發酵進行到后期，料醅中pH值逐漸降低，使淀粉酶活性下降，但還原糖由于發酵作用繼續被消耗；另一方面還原糖也是美拉德反應的前體物質，導致此階段還原糖含量比上一階段下降明顯。

圖4 鎮江香醋釀造過程中還原糖的變化Fig.4 Change of reducing sugar in the brewing process of Zhenjiang aromatic vinegar

2.4 蛋白質的變化

由圖5可知，醋醅中清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白隨著發酵天數的增加均呈下降趨勢。這可能是因為食醋發酵前通常會加入麩皮，麩皮中含有豐富的蛋白質，在醋酸發酵過程中，醋酸菌、芽孢桿菌等微生物大量繁殖，會降解麩皮中蛋白質產生氨基酸，導致蛋白質含量下降。

圖5 鎮江香醋釀造過程中蛋白質的變化Fig.5 Change of protein in the brewing process of Zhenjiang aromatic vinegar

釀造鎮江香醋的原料為糯米，在國內大米分為秈米、粳米、糯米3種，文獻表明[16]，大米中谷蛋白的含量高達75%～90%，而過多的水溶性蛋白會引起人體過敏和面包性哮喘，因此谷蛋白在醋醅中的含量遠高于其他蛋白，這也使其具有非常低的過敏性。

2.5 氨基酸和銨鹽的變化

由圖6可知，釀造過程中氨基酸和銨鹽均呈上升趨勢，并且氨基酸的含量高于銨鹽。食醋的滋味與氨基酸含量有關，同時氨基酸也是形成風味物質的重要前體物質，大量氨基酸的存在使釀造食醋富含營養，味道醇厚柔和[17,18]。氨基酸主要來源于蛋白質的降解，在醋酸發酵前期，隨著微生物的繁殖，原料中的蛋白質在蛋白酶的作用下酶解成多肽，多肽又經肽酶作用形成氨基酸，氨基酸由于脫氨酶的作用產生氨，氨與氫離子結合生成銨根離子，因此醋酸發酵過程中會有少量的銨鹽形成。第13天后，氨基酸和銨鹽的含量增加幅度變緩，可能原因是醋酸發酵后期產酸的作用，影響了蛋白酶的活性。在第21天時，銨鹽的最終含量達到0.096%，而醋酸發酵結束后還要經過煎醋處理，加熱會使銨根離子轉換為氨氣，使銨鹽的含量進一步減少，所以銨鹽對鎮江香醋的安全不會造成影響。

圖6 鎮江香醋釀造過程中氨基酸和銨鹽的變化Fig.6 Change of amino acid and ammonium salt in the brewing process of Zhenjiang aromatic vinegar

3 結論

通過對鎮江香醋醋酸發酵過程中醋醅的水分活度、pH值、總酸、還原糖、蛋白質、氨基酸和銨鹽的測定，發現各理化指標間存在內在聯系。結果表明：醋醅的水分含量在整個發酵過程中均保持在略高水平，并且上下波動不大；還原糖呈現先增后減的趨勢；pH值和總酸的含量呈負相關關系；醋醅中谷蛋白的含量高于清蛋白、球蛋白和醇溶蛋白，隨著發酵天數增加，微生物的繁殖會將蛋白質降解為氨基酸，使氨基酸含量呈遞增趨勢，并且氨基酸由于脫氨酶作用產生少量銨鹽，而銨鹽在食醋中的含量對食醋安全不會造成影響。