不同工藝釀造山西老陳醋過程中總黃酮及單寧含量變化規律

梁艷文，田 莉 *，閆裕峰，郎繁繁，梁 楷，王曉昌

（1.山西紫林醋業股份有限公司，山西 太原 030400；2.山西省食品工業研究院，山西 太原 030024）

我國山西老陳醋釀造歷史悠久，其以高粱為原料，大曲為糖化劑，經“蒸、酵、熏、淋、陳”等工序釀造而成[1]，色澤紅棕、有光澤，獨具“酸、綿、甜、香、鮮”的特色，含有豐富的氨基酸[2]、有機酸[3]、糖類[4]、維生素、川芎嗪、總黃酮以及多種揮發性風味物質[5]等營養成分。

黃酮類物質具有高效的抗氧化、清除自由基的能力[6]，具有防止衰老、抗菌、抗腫瘤、保護心血管和肝臟等多種保健和藥用功能[7-9]。單寧類物質具有較好的抗氧化活性[10]，可預防衰老、保護心血管、抗炎、抗自由基、抗病毒[11-13]等。山西老陳醋中少量單寧可強化酸味，但過多的單寧會帶來苦澀味，且與醋中鐵離子及蛋白質等物質形成沉淀[14]，增加山西老陳醋濁度，進而影響山西老陳醋品質。

傳統山西老陳醋釀造工藝存在機械化程度低、勞動強度大、生產效率低、能耗大、污染環境、實現標準化困難等缺陷。因此，在保證山西老陳醋優良品質的前提下，山西紫林醋業股份有限公司深入研究山西老陳醋的發酵技術，率先開發應用于全套機械化生產的設備，包括不銹鋼糖化罐（替代傳統甑式蒸糧）、信息化溫控型酒精發酵罐（替代傳統瓷缸發酵）、機械化翻倒醅設備（替代傳統手工翻醅倒醅）、旋轉式蒸汽熏醅罐（替代傳統甕缸地炕煤煙火熏醅）、不銹鋼淋醋池和儲罐（替代地池淋醋儲存）。結合傳統發酵過程控制經驗，利用現代食品生產管理方式和自動化控制理論方法，建立山西老陳醋從原料、生產到產品的機械化生產工藝[15-16]。本研究對傳統、機械化兩種工藝釀造山西老陳醋過程中總黃酮及單寧含量的動態變化進行跟蹤檢測，以了解不同工藝釀造山西老陳醋過程中總黃酮及單寧含量的變化，為實現釀醋技術和設備的改良及應用奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

氫氧化鈉、亞硝酸鈉、硝酸鋁（均為分析純）：天津市科密歐化學試劑有限公司；蘆丁標準品（純度為98%）：南京森貝伽生物科技有限公司；單寧酸（純度為98%）：德國默克公司；二甲基甲酰胺、檸檬酸鐵銨（均為分析純）：天津市光復精細化工研究所。其他試劑均為國產分析純。

1.2 儀器與設備

TARTER3100CpH計：上海奧豪斯儀器有限公司；T3202分光光度計：太原市瑞佳科學器材有限公司；78-1型磁力加熱攪拌器：江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司；AR124CN電子天平：奧豪斯儀器（上海）有限公司；AXTGL16M臺式高速冷凍離心機：山西鑫萊達科學器材有限責任公司。

1.3 方法

1.3.1 山西老陳醋釀造工藝及操作點

操作要點[17]：將高粱粉碎為粗粉，加入80%～120%水（以高粱質量計，下同），潤料8～14 h，使高粱充分吸收水分，入缸（機械化工藝入灌）進行酒精發酵。酒精發酵前2 d為敞口發酵，隨后封缸（封灌）進入養醪期。酒精發酵結束后，加入100%麩皮、100%谷糠及40%稻殼進行拌醅，隨后入缸（入池）進行堆積，將發酵至第2天的醋醅作為火醅接入新醅中進行醋酸發酵，每天定時進行倒缸翻醅，使醋醅松散，為醋醅中好氧微生物醋酸菌的生長繁殖提供充足氧氣，待醋醅酒精度下降至0.2%vol時開始熏蒸，傳統工藝采用地炕加熱的方式熏烤，溫度80～90 ℃，每天依次倒缸，4～5 d后醅子變為黑紫色。機械化工藝將醋醅倒入熏醅罐中利用天然氣進行加熱，溫度可達95 ℃以上，12 h后醅子變為黑紫色。采用套淋的方式進行淋醋，所得淋醋即為新醋。

1.3.2 取樣

兩種發酵工藝均跟蹤三批，每批取樣方式如下：

酒精發酵階段：傳統發酵工藝中，酒精發酵周期為15 d，分別在第0、2、6、10、15天選取3個發酵缸取樣，混勻；機械化發酵工藝中，酒精發酵周期為8 d，分別在第0、2、4、6、8天在2個發酵罐中分別取樣，混勻。

醋酸發酵階段：傳統發酵工藝中，醋酸發酵周期為10 d，分別在第0、2、4、6、8、10天在30個發酵缸中分別取樣，混勻；機械化發酵工藝中，醋酸發酵周期為14 d，分別在第0、2、4、6、8、10、12、14天在發酵池中分三個點定點取樣，最后一天的醋醅即為成醅。

熏醅階段：傳統工藝熏蒸4 d，每天倒缸混勻后取樣；機械化工藝熏蒸12 h，熏蒸結束，倒入淋醋池，淋醋前取樣，即為熏醅。

淋醋階段：待淋醋結束后，攪拌均勻取樣，即為新醋。

1.3.3 分析檢測

總黃酮含量的測定[18]：參照GB/T 19777—2013《地理標志產品山西老陳醋》方法進行測定。以吸光度值（y）為縱坐標，蘆丁標準品溶液的質量濃度為橫坐標（x），繪制蘆丁標準工作曲線，經線性擬合得回歸方程y=0.444 9x-0.000 2，相關系數R2=0.999 9。依據標準曲線回歸方程計算樣品中總黃酮含量，結果以mg/100 mg計。

單寧含量的測定[19]：參照GB/T 15686—2008《高粱單寧含量的測定》方法進行測定。以吸光度值（y）為縱坐標，單寧酸標準品溶液的質量濃度為橫坐標（x），繪制單寧酸標準工作曲線，經線性擬合得回歸方程y=1.308 9x+0.181 6，相關系數R2=0.999 2。依據標準曲線回歸方程計算樣品中單寧含量，結果以mg/100 mg計。

2 結果與分析

2.1 酒精發酵階段中總黃酮及單寧含量的變化

由圖1可知，傳統工藝釀造山西老陳醋的酒精發酵時間為15 d，機械化工藝釀造山西老陳醋的酒精發酵時間為8 d。兩種工藝釀造山西老陳醋酒精發酵前2d，總黃酮含量增長較快，在第2天時，其含量均達到最高點，分別為39.51 mg/100 g、38.17 mg/100 g。而隨著發酵時間的繼續延長，總黃酮含量基本趨于穩定狀態。分析原因可能是，前2 d均為敞口發酵，此時酵母菌等微生物處于快速生長繁殖階段[20]。第2天進行封缸酒精發酵，微生物進入旺盛時期，此階段總黃酮可能來源于高粱等原料，也可能來源于醋酸菌等微生物的代謝產物[20]。在酒精發酵第2天，原料中黃酮類物質已基本溶出，致使后期總黃酮含量變化基本趨于穩定狀態，發酵結束后兩種工藝的總黃酮含量均為為37.08 mg/100 g，與第2天總黃酮含量無明顯差異（P＞0.05）。

圖1 傳統（A）及機械化（B）工藝釀造山西老陳醋酒精發酵階段總黃酮及單寧含量的變化Fig.1 Changes of total flavone and tannin contents in Shanxi aged vinegar brewed by traditional (A) and mechanized (B)process during alcohol fermentation

由圖1亦可知，兩種工藝釀造山西老陳醋酒精發酵階段，單寧含量均呈現先上升后下降的趨勢，分別在發酵10 d、4 d時，單寧含量最高，分別為41.13 mg/100 g、43.67 mg/100 g。分析原因可能是，高粱中富含豐富的單寧，隨著酒精發酵時間的延長，可溶性單寧逐漸釋放[21]。后期單寧含量下降一方面可能因為隨著發酵時間繼續延長，可溶性單寧經過縮合、凝聚轉變為不溶性單寧，致使單寧溶解度下降，酒醪中單寧含量下降。另一方面也可能是因為后期酵母菌大量繁殖，開始分解糖類，致使單寧含量下降[21]。

2.2 醋酸發酵階段總黃酮及單寧含量的變化

由圖2可知，傳統工藝釀造山西老陳醋的醋酸發酵時間為10 d，機械化工藝釀造山西老陳醋的醋酸發酵時間為14 d。兩種工藝釀造山西老陳醋醋酸發酵過程中總黃酮含量變化趨勢一致，均呈先升高后趨于穩定的趨勢，分別在發酵4 d、2 d時，總黃酮含量最高，分別為84.38 mg/100 g、74.02 mg/100 g。這是由于在醋酸發酵階段拌入麩皮、稻殼等輔料，這些原輔料中也含有總黃酮物質；且此階段醋酸菌等微生物開始迅速生長繁殖，所以此階段總黃酮可能來源于麩皮等原料，也可能來源于醋酸菌等微生物的代謝產物或其代謝產物促使其他多酚類物質轉化為黃酮類物質[22]。在醋酸發酵階段，傳統工藝釀造山西老陳醋的總黃酮含量高于機械化工藝，可能是因為傳統釀造工藝在發酵過程中采用手工翻醅的方式，這可使物料更好地實現翻醅，有利于醋醅中各種微生物的繁殖。

由圖2亦可知，隨著發酵時間的延長，單寧含量整體呈現上升趨勢。在醋酸發酵過程中受外界環境的影響，酚類前體物質不斷氧化、絡合形成單寧，同時醋酸菌等微生物快速生長繁殖，加速醋酸反應速率進而使得單寧含量增加[23]。傳統發酵條件下單寧含量持續上升且上升明顯。而在機械工藝發酵條件下，發酵后期單寧含量變化趨勢較為緩慢。可能是因為傳統工藝采用手工翻醅的方式，利于空氣中氧的進入，從而更加利于醋酸菌等好氧微生物生長繁殖，致使單寧含量上升速率較快。

圖2 傳統（A）及機械化（B）工藝釀造山西老陳醋醋酸發酵階段總黃酮及單寧含量的變化Fig.2 Changes of total flavone and tannin contents in Shanxi aged vinegar brewed by traditional (A) and mechanized (B)process during acetic fermentation

2.3 成醅、熏醅與新醋總黃酮及單寧含量的變化

由圖3可知，與醋酸發酵結束后成醅中總黃酮含量相比，經過熏蒸后，總黃酮含量呈現突變型增長（P＜0.05）。分析原因可能是在加熱過程中醋醅中的糖類物質與氨基化合物（氨基酸、蛋白質等）發生美拉德反應，生成酮等還原性中間產物[24]；由于持續加熱，微生物死亡并發生溶菌，胞內物質的釋放[24]。與熏醅相比，經過釀造后所得新醋中總黃酮含量均有所下降（P＜0.05），分析原因可能是熏醅中有部分黃酮類物質難溶于水。對比兩種不同工藝，醋酸發酵結束后，傳統工藝成醅中總黃酮含量（85.57 mg/100 g）大于機械化工藝成醅（72.67 mg/100 g）。但經過熏蒸后，機械化工藝熏醅中總黃酮含量（131.01 mg/100 g）大于傳統工藝熏醅（115.66 mg/100 g），這可能是因為機械化熏蒸方式溫度及壓力高，可促使成醅中黃酮類物質釋放，同時促進其他多酚類物質轉化為黃酮類物質[25]。經過套淋后，機械化工藝釀造新醋中總黃酮含量（108.52 mg/100 g）大于傳統工藝釀造新醋（96.17 mg/100 g）。

由圖3亦可知，不同工藝成醅經過熏蒸后，單寧含量均明顯下降（P＜0.05），可能是因為高溫高壓促使可溶性單寧縮合、凝聚，使部分可溶性單寧轉化為不可溶性單寧物質，也可能是因為部分單寧與蛋白質、大分子多糖物質結合形成復合物。對比兩種工藝，機械化工藝熏醅后單寧含量為63.26 mg/100 g，較成醅中單寧含量（82.37 mg/100 g）下降幅度較大，說明高溫高壓方式更利于單寧類物質減少。同時，兩種工藝所釀造山西老陳醋中單寧含量分別為86.11 mg/100 g、51.06 mg/100 g，較熏醅下降，分析原因可能是此過程中單寧類物質可能發生水解，生成多元醇等物質或發生聚縮，生成不溶于水的沉淀[25]。兩種工藝所釀造新醋中單寧含量下降程度無明顯差異。

圖3 傳統（A）及機械化（B）工藝釀造山西老陳醋成醅、熏醅及新醋總黃酮及單寧含量的變化Fig.3 Changes of total flavone and tannin contents in fermented grains,fumigation fermented grains and fresh vinegar of Shanxi aged vinegar brewed by traditional (A) and mechanized (B) process

3 結論

本研究對傳統、機械化工藝釀造山西老陳醋過程中總黃酮及單寧含量變化情況進行跟蹤檢測。結果表明，總黃酮含量在酒精發酵、醋酸發酵及熏醅階段總黃酮含量持續上升，新醋略有所下降。與傳統工藝相比，機械化工藝可在熏醅階段迅速增加總黃酮含量；傳統工藝成醅經過熏醅階段后，黃酮含量僅提高30.09 mg/100 g，而采用機械化工藝黃酮含量可提高58.34 mg/100 g。單寧含量在酒精發酵階段呈現先上升后下降趨勢，在醋酸發酵階段持續上升，但在熏醅及新醋中顯著下降。與傳統工藝相比，機械化工藝醋酸發酵過程中單寧含量上升速度較慢，成醅中單寧含量較傳統工藝成醅中含量低34.16 mg/100 g，且經過熏醅階段單寧含量進一步下降。因此，采用機械化工藝且高溫、高壓熏蒸方式有利于黃酮類物質積累同時可降低單寧含量，減少影響山西老陳醋濁度因素。本研究為提高山西老陳醋功效成分及降低山西老陳醋濁度，提高品質提供參考方向。