刺五加復(fù)合果醋的制作工藝研究

劉 敏，翁彬彬，賈博文，虞 霄，劉 念，劉一州，張慧鋒

(吉林醫(yī)藥學(xué)院，吉林 吉林 132013)

刺五加為五加科多蕊木族五加屬，主要成分有刺五加苷類、黃酮類、木脂素類、多糖以及一些微量元素和氨基酸。研究發(fā)現(xiàn)刺五加在抗炎、降血糖、抗氧化、抗應(yīng)激、抗衰老、抗疲勞、保肝護(hù)肝及免疫調(diào)節(jié)等方面均表現(xiàn)出顯著作用[1]。五味子為木蘭科植物五味子的干燥成熟果實(shí)，主要生物活性成分為木脂素。研究表明木脂素對各種神經(jīng)細(xì)胞損傷引發(fā)的疾病具有保護(hù)作用，包括阿爾茨海默癥、帕金森等退行性疾病，還顯著提高認(rèn)知能力[2]。蘋果，屬于薔薇科、蘋果屬，性平，酸甜可口，營養(yǎng)豐富，富含有機(jī)酸、胡蘿卜素、植物甾醇、多酚類和三萜類化合物等生物活性成分[3]。果醋是以水果為原料，主要通過酒精發(fā)酵和醋酸發(fā)酵釀制而成[4]。本實(shí)驗(yàn)以刺五加為主要原料，輔以五味子和蘋果，利用酵母菌和醋酸桿菌進(jìn)行液態(tài)發(fā)酵，利用正交法對不同工藝條件進(jìn)行優(yōu)化，篩選出制備復(fù)合果醋的最佳工藝。

1 材料與方法

1.1 材料及儀器

材料：刺五加、五味子、新鮮的蘋果均購于吉林市江南批發(fā)市場，帝伯仕酵母菌和果醋菌均購于山東煙臺帝伯仕有限公司，白砂糖、檸檬酸鈉、檸檬酸均是食品級。

儀器：ZD-85恒溫振蕩培養(yǎng)箱，常州冠軍儀器制造有限公司；GR60DA高壓蒸汽滅菌鍋，致微(廈門)儀器有限公司；PAL-α型數(shù)字手持式糖度儀，廈門生態(tài)儀器儀表有限公司；TD5A-WS型離心機(jī)，長沙湘儀儀器有限公司；FE20實(shí)驗(yàn)室pH計(jì)，梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司。

1.2 果醋的制備工藝

1.2.1果醋制備工藝流程

復(fù)合果汁的制備→調(diào)整酸和糖度→高壓滅菌→加釀酒酵母發(fā)酵→過濾→滅菌→果醋發(fā)酵→過濾→滅菌→成品。

1.2.2操作要點(diǎn)

將刺五加、五味子與蒸餾水按5∶1∶10的比例榨汁，蘋果與蒸餾水按2∶1的比例榨汁，將兩種果汁1∶1混合成復(fù)合果汁。用白砂糖調(diào)整果汁的初始糖度；用檸檬酸鈉和檸檬酸調(diào)節(jié)果汁的初始pH；在溫度為121 ℃下滅菌20 min；釀酒酵母菌靜止發(fā)酵7 d；將發(fā)酵好的果酒用120目紗布過濾，在轉(zhuǎn)速為4000 r/min的條件下離心8 min，取上清液裝入瓶中。將離心好后的果酒放入溫度為68 ℃的水浴鍋滅菌30 min；在無菌操作臺上接種果醋菌，將其放入恒溫震蕩培養(yǎng)箱進(jìn)行震蕩搖床發(fā)酵；果醋發(fā)酵完成后，用120目紗布過濾，轉(zhuǎn)速為4000 r/min的條件下離心8 min，取上清液裝入瓶中；高壓滅菌，冷卻后即成品[5]。

1.3 酒精發(fā)酵的單因素實(shí)驗(yàn)

探究初始糖度(14%、16%、18%、20%、22%)、初始pH(2.5、3、3.5、4、4.5)、酵母菌接種量(0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、0.1%)和發(fā)酵溫度(24、26、28、30、32 ℃)對酒精發(fā)酵的影響，以酒精度為評價(jià)指標(biāo)，每個(gè)實(shí)驗(yàn)均重復(fù)3次[6]。

1.4 醋酸發(fā)酵的單因素實(shí)驗(yàn)

探究醋酸菌接種量(0.01%、0.02%、0.03%、0.04%、0.05%)、搖床轉(zhuǎn)速(70、90、110、130、150 r/min)、發(fā)酵溫度(28、30、32、34、36 ℃)和發(fā)酵時(shí)間(6、7、8、9、10 d)對醋酸發(fā)酵的影響，以總酸為評價(jià)指標(biāo)，每個(gè)實(shí)驗(yàn)均重復(fù)3次[7]。

1.5 分析測定方法

表觀糖度測定采用PAL-α型數(shù)字手持式糖度儀測定；酒精度測定按GB/T 15038—2006酒精計(jì)法測定；酸度測定按GB/T 5009.41—2003《食醋衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)分析方法》中電位滴定法測定乙酸方法。

2 結(jié)果與分析

2.1 果酒發(fā)酵單因素實(shí)驗(yàn)

2.1.1初始糖度對酒精發(fā)酵的影響

當(dāng)初始糖度為20%時(shí)，酒精度可達(dá)19.5%。若初始糖度過低，酵母所需的營養(yǎng)物質(zhì)得不到滿足，生長緩慢，產(chǎn)物酒精就得不到有效的積累；初始糖度過高，會(huì)升高酵母液的滲透壓，抑制酵母菌的活性，不利于果酒的發(fā)酵。

2.1.2初始pH對酒精發(fā)酵的影響

初始pH為3時(shí)，酒精度最高，為19.3%；但隨著pH值的繼續(xù)升高，復(fù)合果酒的酒精度開始下降。這可能與溶液堿性過高阻礙了酵母的生長有關(guān)，從而導(dǎo)致發(fā)酵過程中酒精得不到有效積累，不利于酒精發(fā)酵。

2.1.3酵母菌接種量對酒精發(fā)酵的影響

當(dāng)酵母接種量為0.6%時(shí)，復(fù)合果酒酒精度最高達(dá)到18%；繼續(xù)增大酵母接種量時(shí)，酒精度隨之下降。這可能是由于酵母菌自身生長所消耗糖分過多，導(dǎo)致產(chǎn)物積累時(shí)因營養(yǎng)不夠而出現(xiàn)酒精度下降[8]。

2.1.4發(fā)酵溫度對酒精發(fā)酵的影響

發(fā)酵溫度為26～28 ℃時(shí)，復(fù)合果酒隨發(fā)酵溫度的升高，酒精度也逐漸上升。因?yàn)榻湍妇鷮囟让舾?，升高溫度?huì)加快酵母菌的生長。但當(dāng)溫度超過28 ℃時(shí)，酒精度逐漸下降。因?yàn)楦邷貙湍妇纳L不利，使酵母菌提前出現(xiàn)疲勞狀態(tài)而抑制酒精發(fā)酵，發(fā)酵提前終止，酒精度較低。

2.1.5酒精發(fā)酵正交實(shí)驗(yàn)

酒精發(fā)酵正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表1，結(jié)果和直觀分析見表2。由表2的R可知，影響酒精發(fā)酵的因素主次順序?yàn)镃>A>B>D。根據(jù)K值可知：A3B3C2D1為酒精發(fā)酵的最優(yōu)組合，即發(fā)酵溫度為28 ℃，初始糖度為20%，酵母接種量為0.6%，初始pH為3。

表1 酒精發(fā)酵正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表

表2 酒精發(fā)酵正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.2 刺五加復(fù)合果醋工藝條件優(yōu)化

2.2.1醋酸菌接種量對醋酸發(fā)酵的影響

醋酸菌接種量在0.03%時(shí)，總酸為7.42 g/100 mL；增大添加量，總酸略微有下降趨勢，說明醋酸接種量并不是越高越好。若醋酸量過低，酒液里的酒精會(huì)發(fā)酵不完全；醋酸量過高，醋酸菌生長繁殖會(huì)消耗過多的營養(yǎng)物質(zhì)，使得轉(zhuǎn)化為總酸的酒精減少，同時(shí)也會(huì)出現(xiàn)菌體過早老化，其總酸含量降低[9]。

2.2.2發(fā)酵溫度對醋酸發(fā)酵的影響

發(fā)酵溫度為30 ℃時(shí)，總酸含量最高。溫度低于30 ℃和高于30 ℃，總酸含量都開始下降。由于發(fā)酵溫度過低，不利于醋酸菌的繁殖代謝，醋酸發(fā)酵受到抑制；發(fā)酵溫度過高，醋酸菌生長代謝旺盛，提前老化且高溫下部分成分揮發(fā)快，導(dǎo)致總酸含量下降。

2.2.3恒溫震蕩對醋酸發(fā)酵的影響

醋酸發(fā)酵屬于有氧發(fā)酵，所以通過搖床旋轉(zhuǎn)來提供氧氣。在一定范圍內(nèi)，醋酸菌的活性隨著搖床轉(zhuǎn)速的增大而增強(qiáng)，但是當(dāng)轉(zhuǎn)速大于120 r/min，總酸有所下降。因?yàn)橥ㄑ趿窟^高時(shí)，醋酸菌的生長加快，會(huì)過多消耗生長因子。同時(shí)由于過高的轉(zhuǎn)速也加快了乙醇的揮發(fā)，導(dǎo)致總酸降低。

2.2.4發(fā)酵時(shí)間對醋酸發(fā)酵的影響

發(fā)酵時(shí)間在6～9 d時(shí)，果醋的酸度處于上升階段，之后酸度開始下降。說明前期發(fā)酵液中營養(yǎng)物質(zhì)有利于醋酸菌的繁殖代謝，隨著發(fā)酵的不斷進(jìn)行，底物的消耗和醋酸的生成被抑制，使酸度開始下降。

2.2.5醋酸發(fā)酵正交實(shí)驗(yàn)

醋酸發(fā)酵正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表見表3，實(shí)驗(yàn)結(jié)果和直觀分析見表4。由表4的R可知：影響醋酸發(fā)酵的因素主次順序?yàn)镈>A>C>B。根據(jù)K值可知最佳醋酸發(fā)酵的組合A2B1C2D2，即醋酸菌接種量為0.03%，發(fā)酵溫度為30 ℃，搖床轉(zhuǎn)速為120 r/min，發(fā)酵8 d。

表3 酒精發(fā)酵正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表

表4 醋酸發(fā)酵正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié) 論

通過對刺五加復(fù)合果醋發(fā)酵工藝進(jìn)行研究，醋酸發(fā)酵的最佳工藝條件：醋酸菌接種量為0.03%，發(fā)酵溫度為30 ℃，搖床轉(zhuǎn)速為120 r/min，發(fā)酵8 d。在此條件下，得到的刺五加復(fù)合果醋，顏色清新，味道酸甜，為產(chǎn)品的多樣化開發(fā)提供了更多可能，對其釀造工藝的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義[10]。