蘋果醋發酵條件優化對其品質的影響研究

蘋果醋是近年來開發的一種高營養、高保健功能的新飲品[1]。蘋果醋以高品質的果漿為主料，采用酒精和醋酸進行發酵加工而成[2]。飲用蘋果醋能預防血管硬化、降低血壓、促進胃腸消化、增進食欲、防止腸胃疾病及消除或緩解疲勞，在我國有著廣闊的發展空間。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

市購蘋果1 000 g；市購白砂糖200 g；Y-23果膠酶100 g，南寧東恒華道生物科技有限責任公司；葡萄糖溶液100 mL，深圳市良誼實驗室儀器有限公司；酵母膏500 g、酵母粉500 g，廣州盛凱化工有限公司；無水碳酸鈣500 g，洛陽市紅寶塑業有限公司；瓊脂100 g，武漢全康生物科技有限公司；無水乙醇500 mL，伊維特（遼寧）化工有限公司；蒸餾水500 mL，深圳逗點生物技術有限公司；超純水250 mL，東莞市仟凈環保設備有限公司。

1.2 儀器與設備

HD-208型液壓全自動壓榨機，山東赫德食品機械有限公司；JH-DB數顯糖度計，冉丘（上海）技術有限公司；BKQ-B50II全自動高壓蒸汽滅菌鍋，濟南鑫貝西生物技術有限公司；TLYCT-50GA型臺式空氣浴高溫恒溫搖床，江蘇天翎儀器有限公司；0.45 μm醋酸纖維素過濾膜，杭州微米派科技有限公司。

1.3 菌種與培養基

活性干酵母100 g，安琪生物有限公司；醋酸桿菌50 g，中國普通微生物保藏管理中心。

斜面培養基：葡萄糖溶液5%、無水碳酸鈣15%、瓊脂15%、酵母膏5%、蒸餾水60%。對斜面培養基進行滅菌后，加入10 mL無水乙醇。

種子培養基：葡萄糖溶液15%、酵母粉15%、超純水70%。

1.4 工藝流程

（1）原料處理。將新鮮的蘋果洗干凈，削皮后進行研磨，將干凈的水果放入液壓全自動壓榨機碾碎，擠出果汁，用80目的濾布過濾待用。加入果膠酶，在溫度為60 ℃的條件下酶解120 min，在溫度為150 ℃的條件下滅酶10 min。添加白砂糖調整果汁含糖量，使初始糖度控制在合理數值。

（2）酒精發酵。在蘋果汁中加入一定量活化好的活性干酵母（以質量百分比計），在一定溫度下進行發酵。每隔6 h檢測一次蘋果汁中的糖度和酒精濃度，在發酵至4 d時，酒精發酵基本完成，為統計最佳發酵時間，試驗過程中的發酵時間設置為4～12 d。將酒精發酵后的蘋果汁沉降7 d后，取上層蘋果汁發酵液進行后續的醋酸發酵。

（3）醋酸發酵。采用搖瓶液態發酵法，將一定量醋酸桿菌（以質量百分比計）接種到酒精發酵好的蘋果汁中。將高溫恒溫搖床溫度設定在固定溫度，在120 r·min-1的條件下完成振蕩培養。每隔6 h檢測一次蘋果汁中的酸度，當酸度保持不變時，即為完成醋酸發酵。

（4）醋酸纖維素過濾除菌。將經過酒精發酵和醋酸發酵后的蘋果醋發酵液進行醋酸纖維素過濾，剔除果汁中的固體雜質。在溫度為50 ℃，操作壓力為0.55 MPa的條件下超濾，除去蘋果醋中的菌體。

1.5 測定方法

可溶性白砂糖固體檢測：折光法；糖度檢測（以葡萄糖計）：堿性銅試劑法；酒精濃度檢測：蒸餾法；酸度含量檢測（以醋酸計）：酸滴定法。

2 結果與分析

2.1 正交試驗設計

根據已有研究，選擇對酒精發酵影響較大的活性干酵母（A）、初始糖度（B）、發酵溫度（C）、發酵時間（D）和對醋酸發酵影響較大的醋酸桿菌接種量（A）、初始酒精濃度（B）、發酵溫度（C）、發酵時間（D）作為正交試驗自變量[3-4]，以此研究蘋果醋質量與發酵工藝之間的關系。具體正交試驗因素水平設置參數如表1、表2所示。

表1 酒精發酵工藝L9(34)正交試驗因素水平設計表

表2 醋酸發酵工藝L9(34)正交試驗因素水平設計表

2.2 正交試驗結果

2.2.1 酒精發酵正交試驗結果

對9種不同酒精發酵工藝組合的酒精濃度進行分析，正交試驗結果如表3所示。

表3 L9(34)正交試驗結果表

從表3可以看出，第7組的酒精濃度最高，為6.28%，影響酒精濃度的主次順序為初始糖度＞活性干酵母＞發酵溫度＞發酵時間。糖度會影響酵母菌的產酸含量[5]，在酒精發酵前應該控制初始糖度，避免非細菌性的醋酸升高。活性干酵母會分解蘋果汁中的糖分，提升酒精濃度。所以，在酒精發酵過程中，初始糖度和活性干酵母對酒精發酵影響較大。

2.2.2 醋酸發酵正交試驗結果

對9種不同醋酸發酵工藝組合的酸度含量進行分析，正交試驗結果如表4所示。

從表4可以看出，第5組的醋酸轉換率最高，為99.2%，表明發酵工藝對醋酸發酵的影響較大。醋酸轉換主次順序為醋酸桿菌接種量＞初始酒精濃度＞發酵時間＞發酵溫度。接種量不當會引起溶氧不足，影響產物合成；酒精初始濃度選擇不當，會影響醋酸菌種生長，所以接種量和酒精初始濃度對醋酸發酵影響較大。

3 最優發酵組合條件下的蘋果醋品質試驗

在活性干酵母為0.02%、初始糖度為0.04%、醋酸桿菌接種量為15%、初始酒精濃度為6%、發酵溫度為30 ℃、發酵時間為8 d，進行試驗驗證。以感官評分標準表為依據，選擇10個人對蘋果醋進行品評，完成最優發酵組合條件下的蘋果醋品質評分。蘋果醋感官品質綜合評分標準如表5所示。

表4 L9(34)正交試驗結果表

表5 感官評分標準表

品評小組從色澤、口感、氣味、組織對蘋果醋進行評分，去掉最高分99.8分和最低分97.6分，得到蘋果醋品質的平均得分為98.5分，達到了蘋果醋品質要求。

4 結論

如今，蘋果醋已成為一種常見食品，受到消費者的青睞，已經逐漸適應和融入群眾的飲食習慣變化，因此本文對酒精、醋酸發酵工藝進行了優化。通過設計正交試驗并根據方案分析得到在活性干酵母為0.02%、初始糖度為0.04%、醋酸桿菌接種量為15%、初始酒精濃度為6%、發酵溫度為30 ℃、發酵時間為8 d的條件下，可以提高蘋果汁的酒精、醋酸發酵工藝，獲得高品質的蘋果醋，以期推動蘋果醋產業高質量發展。