火參果果醋發酵工藝研究

蔡雪梅，何苗，張婧，孫俊秀，范文教

(四川旅游學院烹飪科學四川省高等學校重點實驗室，成都 610100)

火參果(Cucumismetuliferus)又稱奇瓦諾果、非洲蜜瓜等，表皮凹凸不平，較為堅硬，果肉則細膩多籽，口感清甜[1-2]，富含氨基酸和有機酸，還有多種具有藥理活性的功能營養物質，如生物堿、黃酮、鞣質、植物甾醇、三萜類等，具有降血糖、助消化的功效[3-4]。火參果原產于非洲，近幾年，國內引進種植，受到了廣泛消費者的喜愛。目前火參果主要以鮮食為主，深加工產品較少。

果醋以水果為原料釀造而成，酸味適中，口感獨特[5-6]，果醋的釀造工藝能夠較好地保留水果中的營養物質[7]，目前市售果醋主要以蘋果醋和葡萄醋為主，未見有火參果果醋。火參果營養豐富，但不宜存放，以火參果為原料釀造果醋，可同時豐富火參果和果醋的產品種類，進一步提高火參果的經濟價值。本試驗以火參果為原料，通過微生物發酵的方法釀造火參果果醋，研究酒精發酵和醋酸發酵最佳工藝參數，以期為火參果果醋的研發提供一定的理論基礎和技術支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

火參果、白砂糖：購于永輝超市；酵母：安琪酵母股份有限公司；醋酸菌：中山聯久生物科技有限公司；復合果膠酶：河南碩之隆實業有限公司；檸檬酸：山東中創檸檬酸生化有限公司；氫氧化鈉、硫酸銅、氯化鈉等：分析純，成都科龍化工試劑廠。

1.2 儀器與設備

UV-2550紫外可見光分光光度計 島津儀器(蘇州)有限公司；均質機 上海融合機械設備有限公司；電熱鼓風干燥箱 上海博訊實業有限公司醫療設備廠；壓力蒸汽滅菌鍋 上海東亞壓力容器制造有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 工藝流程

參考張海玲[8]和李彩霞等[9]的果醋釀造工藝，設計以下工藝流程：

火參果→清洗破碎→打漿→過濾→果汁濃度調整→果膠酶處理→過濾→蔗糖、檸檬酸調整→殺菌→冷卻→接種→酒精發酵→接種醋酸菌→醋酸發酵→澄清過濾→陳釀→殺菌→成品。

1.3.2 火參果果醋酒精發酵工藝的確定

蔗糖添加量的確定：在pH為4.5的火參果果汁中分別添加6%、7%、8%、9%、10%的蔗糖，調整初始糖度，殺菌后接種0.5%活化好的酵母(將活性干酵母按照1∶25的質量比添加到蔗糖水(質量濃度5%)中，于30 ℃下活化30 min)，在25 ℃恒溫環境中發酵4 d。根據發酵液中酒精度來探究蔗糖添加量對酒精發酵的影響。

酵母接種量的確定：在添加8%蔗糖的火參果果汁中，分別接種0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%活化好的酵母，在25 ℃恒溫環境中發酵4 d。根據發酵液的酒精度來探究酵母接種量對酒精發酵的影響。

發酵溫度的確定：在蔗糖添加量8%、酵母接種量0.6%的條件下，將火參果果汁分別置于18，20，22，24，26 ℃下發酵4 d，測定發酵液的酒精度。

發酵時間的確定：在蔗糖添加量8%、酵母接種量0.6%的條件下，將火參果果汁置于22 ℃環境中分別發酵2，3，4，5，6 d，測定發酵液的酒精度。

正交優化試驗：根據單因素試驗結果，以酒精度為評價指標，設計四因素三水平的正交試驗，確定酒精發酵最佳參數。

1.3.3 火參果果醋醋酸發酵工藝的確定

醋酸桿菌接種量的確定：在優化后的火參果發酵液中分別接種0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%的醋酸桿菌，置于30 ℃、60 r/min的恒溫振蕩培養箱中發酵8 d，根據果醋中總酸含量確定醋酸桿菌接種量。

發酵溫度的確定：將接種了0.7%醋酸桿菌的火參果發酵液分別置于26，28，30，32，34 ℃的恒溫振蕩培養箱中(轉速60 r/min)發酵8 d，測定果醋中的總酸含量。

發酵時間的確定：將接種了0.7%醋酸桿菌的火參果發酵液置于30 ℃、60 r/min的恒溫振蕩培養箱中分別發酵6，7，8，9，10 d，測定果醋中的總酸含量。

正交優化試驗：根據單因素試驗結果，以火參果果醋總酸含量為指標，設計三因素三水平的正交試驗，確定醋酸發酵的最佳參數。

1.3.4 指標測定方法

酒精含量的測定：參照GB/T 15038-2006酒精計法；總酸度(以醋酸計)的測定：參照GB/T 12456-2008酸度法；菌落總數和大腸桿菌的測定：分別參照國標GB 4789.2-2010和GB 4789.3-2010。

2 結果與分析

2.1 火參果果醋酒精發酵參數的確定

2.1.1 單因素試驗結果

由圖1可知，當蔗糖添加量低于9%時，增加蔗糖添加量有利于酒精度的增加；而蔗糖添加量大于9%時，發酵液中酒精度有所下降，一方面是因為較高的糖濃度會對酵母生長代謝有一定的抑制作用，另一方面可能是因為該試驗條件下酵母的發酵能力有限[10-11]。因此，在火參果果汁中添加9%的蔗糖進行酒精發酵較為合適。當酵母接種量為0.6%時，發酵液中酒精度最高，接種量過低，酒精發酵不完全，但接種量過高，前期發酵產生的大量酒精會抑制微生物的生長[12]。發酵溫度是影響酒精發酵的重要因素，溫度較低，酵母生長代謝緩慢，發酵產物較少；溫度過高，酵母的生理活性同樣會受到抑制[13]。當發酵溫度為22 ℃時，發酵液中酒精度最高，為6.34%，因此，確定酒精發酵溫度為22 ℃。發酵時間少于4 d時，發酵不徹底，但由于果汁中的糖濃度有限，發酵超過4 d時，發酵液中酒精度也不會繼續增加，因此發酵時間4 d最為合適。

圖1 酒精發酵單因素試驗結果Fig.1 Single factor test results of alcoholic fermentation

2.1.2 酒精發酵正交優化試驗結果

根據酒精發酵單因素試驗結果，以發酵液中酒精度為評價指標，設計L9(34)正交試驗，因素水平表見表1，正交結果見表2。通過極差分析發現，各因素對酒精發酵的影響順序為C>A>B>D，即發酵溫度>蔗糖添加量>酵母接種量>發酵時間。酒精發酵的最佳工藝條件是A2B2C3D1，即蔗糖添加量9%，酵母添加量0.6%，發酵溫度24 ℃，發酵時間3 d，在最優條件下發酵液的酒精度為7.23%，比其他組合高。

表1 酒精發酵正交試驗因素水平表Table 1 The factors and levels of orthogonal test for alcoholic fermentation

表2 酒精發酵正交試驗結果Table 2 The results of orthogonal test for alcoholic fermentation

2.2 火參果果醋醋酸發酵參數的確定

2.2.1 醋酸發酵單因素試驗結果

醋酸發酵單因素試驗結果見圖2。

圖2 醋酸發酵單因素試驗結果Fig.2 Single factor test results of acetic acid fermentation

在醋酸發酵過程中，酒精在醋酸桿菌的作用下轉化成醋酸[14]，使得總酸含量逐漸增加。醋酸桿菌接種量為0.7%時，發酵液中總酸含量達到最高值6.48%。由于酒精含量有限，更多的接種量并不會引起總酸的繼續增加，因此，將0.7%作為醋酸發酵的最佳醋酸桿菌接種量。當發酵溫度小于30 ℃時，隨著發酵溫度的增加，果醋中總酸含量增加；當發酵溫度高于30 ℃時，醋酸桿菌的活性受到高溫抑制，總酸含量下降[15]；發酵溫度為30 ℃時，果醋中總酸含量最大，為6.58%。發酵時間過短，酒精轉化不完全，但由于酒精含量的有限以及高酸環境對醋酸桿菌的抑制，發酵時間也不宜過長，發酵9 d時火參果果醋中總酸含量最高。

2.2.2 醋酸發酵參數正交優化試驗結果

根據醋酸發酵單因素試驗結果，以火參果果醋中總酸含量為評價指標，設計L9(33)正交試驗，因素水平表見表3，試驗結果見表4。醋酸發酵的最佳工藝條件是A2B3C1，即醋酸桿菌接種量0.7%，發酵溫度32 ℃，發酵時間7 d。通過極差分析發現，各個因素對醋酸發酵的影響順序為B>A>C，即發酵溫度>醋酸桿菌接種量>發酵時間。發酵溫度對醋酸發酵的影響最為顯著，過低或是過高的溫度都會對醋酸桿菌的活性產生抑制作用。

表3 醋酸發酵正交試驗因素水平表Table 3 The factors and levels of orthogonal test for acetic acid fermentation

表4 醋酸發酵正交試驗結果Table 4 The results of orthogonal test for acetic acid fermentation

2.3 火參果果醋質量指標

2.3.1 感官指標

參考NY/T 2987-2016，取50 mL果醋樣品于透明玻璃杯中，在自然光亮處進行感官評價。產品色澤：火參果果醋呈綠色，澄清透明有光澤；香味：具有純正果醋香和火參果特有香，整體氣味協調，無異味；滋味：口感清爽，酸中微甜，余味較濃；組織狀態：均勻，無沉淀；無雜質。整體而言，火參果果醋香味協調，具有獨特性。

2.3.2 理化指標

NY/T 2987-2016和GB/T 30884-2014中規定果醋中總酸含量(以醋酸計)應≥3 g/kg，火參果果醋測得總酸為6.84%，符合相關標準。

2.3.3 微生物指標

火參果果醋中檢出菌落總數4 CFU/g，大腸桿菌和致病菌均未檢出，符合質量標準要求。

3 結論

酒精發酵與醋酸發酵是果醋釀造的重要環節，影響果醋的整體品質。本實驗以火參果為原料，對果醋的酒精發酵和醋酸發酵進行了工藝參數優化。酒精發酵的最適條件為蔗糖添加量9%、酵母添加量0.6%、發酵溫度24 ℃、發酵時間3 d；醋酸發酵的最佳條件為醋酸桿菌接種量0.7%、發酵溫度32 ℃、發酵時間7 d。最終所制得的火參果果醋品質符合相關標準，且具有獨特風味。