黑虎香葡萄果醋澄清配方研制與澄清工藝優(yōu)化

崔長偉，馬彤彤*，楊正芳，王艷君，趙現(xiàn)方

楚雄師范學(xué)院資源環(huán)境與化學(xué)學(xué)院（楚雄 675000）

黑虎香葡萄作為早熟品種，香氣獨(dú)特、果皮較厚、鮮食價值較低，常被用于釀酒和制汁。該品種適應(yīng)性強(qiáng)，結(jié)果早，產(chǎn)量高，具有優(yōu)越的抗逆性，特別是對霜霉病抗性及高濕環(huán)境適應(yīng)方面具有顯著優(yōu)越性[1]，果實(shí)成熟后具有肉囊，果皮較厚且色深，果核多。在我國西南栽培范圍廣，為應(yīng)季市場的主要葡萄品種[2]。但是其開發(fā)利用研究少，經(jīng)濟(jì)附加值低，黑虎香葡萄果醋產(chǎn)品的研發(fā)將為黑虎香葡萄的開發(fā)和利用提供技術(shù)支撐。

葡萄果醋生產(chǎn)是通過優(yōu)質(zhì)的醋酸菌再發(fā)酵，或者采用釀酒廠的皮渣等副產(chǎn)物，采用現(xiàn)代生物技術(shù)釀制而成，是對葡萄產(chǎn)業(yè)鏈的延伸和補(bǔ)充[3]。在我國，果品的產(chǎn)值一般高于糧食，且很多種類適用于釀酒、制汁、釀醋，因此，利用葡萄、蘋果、桑葚等水果資源，發(fā)展果醋的生產(chǎn)，既可以解決果品集中上市帶來的積壓，又可以提高果品的附加值，創(chuàng)造良好的效益，同時為葡萄等果品的綜合加工，以及食醋產(chǎn)業(yè)節(jié)糧代糧開辟新的途徑。果醋生產(chǎn)中，澄清透明的果醋產(chǎn)品不僅可以提高果醋品質(zhì)，還可以進(jìn)一步提高果醋的食用價值。但果醋中含有酵母菌、醋酸菌、其他微生物、果肉組織殘?jiān)?，以及果膠、蛋白質(zhì)、單寧、多酚、色素等大分子物質(zhì)[4-6]，給果醋的口感和風(fēng)味帶來一定缺陷，且果醋在貯存和銷售的過程中容易出現(xiàn)變色、返混等問題，極大程度影響果醋的經(jīng)濟(jì)價值。為改善果醋的品質(zhì)，提高其澄清度，生產(chǎn)出一款風(fēng)味極佳、酸甜適中的果醋產(chǎn)品，需對果醋進(jìn)行科學(xué)的澄清處理。

對果醋澄清的研究主要集中在采用澄清劑（殼聚糖、明膠、瓊脂、皂土）進(jìn)行澄清處理的工藝研究方面[7]。對于果醋澄清的研究，吳凱儀等[8]利用果膠酶、明膠及單寧等澄清劑對藍(lán)莓果醋進(jìn)行澄清，得到單一澄清劑中，三者添加量分別為3%時澄清效果最佳，復(fù)合澄清劑中，三者添加量5%時澄清效果最優(yōu)。李明澤等[9]采用5種澄清劑對蘋果醋進(jìn)行澄清試驗(yàn)，結(jié)果表明，各澄清劑對蘋果醋的澄清均有一定效果，瓊脂和2種復(fù)合澄清劑效果接近。這些研究為黑虎香葡萄果醋澄清工藝優(yōu)化提供一定理論參考。

試驗(yàn)以常用澄清劑為原料，通過配方試驗(yàn)設(shè)計(jì)的響應(yīng)優(yōu)化進(jìn)行澄清配方的研制，同時考慮到配方的使用需要搭配其他的工藝控制條件才能達(dá)到最優(yōu)澄清效果，從而在得到澄清配方的同時，結(jié)合溫度、時間、配方添加量等因素進(jìn)行澄清工藝的優(yōu)化研究，為黑虎香葡萄果醋產(chǎn)品的深加工提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試劑與材料

黑虎香葡萄果醋、皂土、明膠、殼聚糖、檸檬酸。

1.2 試驗(yàn)儀器

電子天平、酸度計(jì)、小型高速離心機(jī)、紫外可見分光光光度計(jì)、電熱恒溫水浴鍋。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 澄清度波長的測定

取離心后的黑虎香葡萄果醋，使用紫外可見分光光度計(jì)，以純凈水作空白對照，從波長400 nm時開始測定黑虎香葡萄果醋的吸光度，每隔40 nm測定1次，直至波長800 nm為止，通過繪制波長400～800 nm范圍的透光率曲線，確定最佳的黑虎香葡萄果醋的波長。

1.3.2 澄清度的測定

采用紫外分光光度法，以純凈水為空白，在680 nm波長下比色測定果醋的透光率，以此作為果醋的澄清度，澄清度越高表明果醋澄清效果越好[10]。

1.3.3 果膠試驗(yàn)

果膠物質(zhì)定性檢測采用變性酒精法，98%變性酒精（無水乙醇與濃HCl體積比98∶2）與果醋按1∶1體積比混合，倒入50 mL的比色管中，蓋上塞子，上下翻轉(zhuǎn)搖動，使其靜置30 min后觀察，若液體的表面產(chǎn)生塊狀物，表明果汁中的果膠物質(zhì)還沒有被徹底分解，用“+”表示[11-12]。如果塊狀物體多，則“+”也多。如果表面無塊狀物質(zhì)，則說明果醋中的果膠物質(zhì)基本已被分解，用“-”表示。

1.4 理化指標(biāo)的測定及方法

1.4.1 可溶性固形物采用折射儀法測定（GB/T 12143—2008《飲料通用分析方法》[13]）。

1.4.2 酒精度采用密度瓶法測定（GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》[14]）。

1.4.3 pH采用pH計(jì)測定（GB 5009.237—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品pH值的測定》[15]）。

1.4.4 總酸（以醋酸計(jì)）采用指示劑法測定（GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》[14]）。

1.5 澄清劑配方的研制

采用Minitab 19軟件，使用DOE中的混料設(shè)計(jì)方法對黑虎香葡萄果醋的澄清劑配方進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化（表1），分別指定皂土、明膠、殼聚糖的分量邊界下限為0，上限為1。

表1 {3, 3}單純形質(zhì)心設(shè)計(jì)編碼表 單位：%

1.6 配方工藝優(yōu)化研究

為更好優(yōu)化黑虎香葡萄果醋的工藝，在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，分別選取澄清時間（h）、澄清溫度（℃）、配方最佳添加量（mg/L）為試驗(yàn)因素進(jìn)行L9(33)正交試驗(yàn)（表2），以透光率為評價指標(biāo)，確定黑虎香葡萄果醋的最佳澄清工藝條件。

表2 正交試驗(yàn)因素水平表

1.7 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

使用Excel 2007、Minitab 19、SPSS 26.0對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 澄清度波長的確定

根據(jù)圖1可得：經(jīng)4 000 r/min離心，黑虎香葡萄果醋的透光率在400～680 nm波長的范圍內(nèi)一直呈現(xiàn)上升趨勢，在波長680 nm時達(dá)到最高透光率70.5%，在720～800 nm范圍內(nèi)呈下降趨勢，并趨于平緩，故最終確定680 nm為最佳波長。

圖1 黑虎香果醋的透光率

2.2 澄清劑配方的研制

配方試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)及結(jié)果如表3所示。分別以皂土、明膠與殼聚糖的添加量為自變量，以透光率為因變量，進(jìn)行配方試驗(yàn)設(shè)計(jì)。

表3 配方設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案及結(jié)果 單位：%

由表3與表4可得：不同的皂土添加量、明膠添加量和殼聚糖添加量配比得到黑虎香果醋的澄清度，應(yīng)用Minitab 19軟件進(jìn)行多元擬合分析，對響應(yīng)值離心透光率（Y）的試驗(yàn)值進(jìn)行二次多項(xiàng)擬合，建立回歸方程：Y=82A+80.94B+88.96C+35.86AB+15.90AC+19.77BC。

表4 透光率的估計(jì)回歸系數(shù)（分量比率）

由表5與表6可得：回歸與線性P值均小于0.05，說明回歸公式與線性均顯著，且R-sq＞85%說明模型較好，能夠較好地?cái)M合數(shù)據(jù)。

表5 透光率的方差分析（分量比率）

表6 混料設(shè)計(jì)模型匯總

采用Minitab 19軟件進(jìn)行響應(yīng)優(yōu)化，結(jié)果表明A∶B∶C為28.28∶29.78∶41.94，期望值為91.98%。對最優(yōu)解的期望值進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)期望值越接近1，其透光率越高。試驗(yàn)結(jié)果表明，試驗(yàn)方法可作為最佳配方。為使模型的擬合值得到進(jìn)一步檢驗(yàn)，試驗(yàn)對此進(jìn)行修正，A∶B∶C為28∶30∶42。

根據(jù)表7可知，控制其澄清溫度與時間不變的前提下，配方澄清劑的效果與單一澄清的效果差異極顯著，證明配方研制有效。同時結(jié)合果醋顏色、沉淀物厚度、沉淀物結(jié)構(gòu)、口感、香氣等進(jìn)行綜合評價，綜合評價結(jié)果為配方澄清劑與單一澄清劑相比對果醋質(zhì)量具有顯著提高，具有推廣應(yīng)用價值。

表7 單一澄清劑與復(fù)合澄清劑澄清效果對比 單位：%

2.3 配方澄清工藝優(yōu)化研究

通過單因素預(yù)試驗(yàn)確定澄清工藝的最佳溫度、時間、配方添加量，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)對黑虎香葡萄果醋澄清工藝進(jìn)一步優(yōu)化。

根據(jù)正交試驗(yàn)結(jié)果及方差分析可知，該模型的F值為18.532且P＜0.000 1，說明該模型的有效性。如表8與表9所示，各因素對黑虎香葡萄果醋透光率的影響大小為澄清溫度＞配方添加量＞澄清時間。分析其試驗(yàn)數(shù)據(jù)可得，澄清溫度與配方添加量對黑虎香葡萄果醋的透光率為極顯著影響（P＜0.01），澄清時間對黑虎香果醋的透光率為顯著影響（P＜0.05）。

表8 正交試驗(yàn)結(jié)果

表9 方差分析結(jié)果

采用A1B3C1組合進(jìn)行3組平行驗(yàn)證試驗(yàn)，檢驗(yàn)正交試驗(yàn)的結(jié)果是否正確。通過對試驗(yàn)數(shù)據(jù)的測定，得出黑虎香果醋的透過率為96.6%，澄清效果得以提高，驗(yàn)證正交優(yōu)化試驗(yàn)的結(jié)論合理。

3 結(jié)論

針對實(shí)驗(yàn)室自制黑虎香果醋進(jìn)行澄清配方研制與澄清工藝優(yōu)化，采用Minitab 19中的DOE設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)配方試驗(yàn)并建立回歸方程，對其進(jìn)行響應(yīng)優(yōu)化，得出澄清的最佳配方：皂土∶明膠∶殼聚糖為28∶30∶42。根據(jù)配方的使用條件，通過單因素預(yù)試驗(yàn)確定澄清溫度、澄清時間、配方添加量為澄清工藝的主要影響因素，正交試驗(yàn)優(yōu)化的澄清工藝條件為澄清溫度23 ℃、澄清時間16 h、配方添加量450 mg/L，在此優(yōu)化工藝條件下，黑虎香葡萄果醋的透光率可達(dá)96.6%，且果醋澄清透明，酸甜適中，口感良好，無異味。應(yīng)用此方法不僅操作易行，且沉淀物質(zhì)穩(wěn)定，為黑虎香葡萄果醋的深加工提供技術(shù)參考，有效提高其附加值。