蘋果醋發(fā)酵工藝及醋飲料的研究
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趙敏1，竇冰然3，駱海燕1，洪厚勝1，2*
1．南京工業(yè)大學(xué)生物與制藥工程學(xué)院（南京210009）；2．南京匯科生物工程設(shè)備有限公司(南京210009)； 3．南京工業(yè)大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院（南京210009）
摘要以新鮮蘋果為原料，探討了搖瓶液態(tài)深層發(fā)酵法制備蘋果醋的生產(chǎn)工藝。并以所得蘋果醋為原料先過濾除菌，然后研究不同調(diào)味劑配比得到酸甜適口的蘋果醋飲料。結(jié)果表明，蘋果醋發(fā)酵最佳條件為接種量1%,初始底酸量2%,初始酒精度5%vol。蘋果醋調(diào)味確定最佳配方是蜂蜜4%,蘋果醋4%，有機(jī)酸0.09%，黃原膠0.4%，蔗糖7%及蘋果汁16%。該工藝釀造及調(diào)味出的蘋果醋酸味柔和并具有蘋果的清香。
關(guān)鍵詞 蘋果醋；發(fā)酵；正交試驗(yàn)：飲料
蘋果是我國主要的水果產(chǎn)品之一，除去鮮食外，主要是加工生產(chǎn)濃縮蘋果果汁。但由于蘋果的產(chǎn)量在逐年遞增，蘋果產(chǎn)區(qū)常會面臨賣果難的問題。蘋果醋是近幾年興起的蘋果加工產(chǎn)品，有利于緩解蘋果的綜合利用問題。另外，蘋果醋不僅含有醋的食療保健功效還富有蘋果的營養(yǎng)物質(zhì)和風(fēng)味口感。蘋果醋飲料則是以蘋果醋作為酸味劑，再輔以純天然營養(yǎng)保健成分制成的具有保健功能的風(fēng)味獨(dú)特的飲料。試驗(yàn)是對蘋果醋發(fā)酵工藝與飲料調(diào)味的探索，旨在為工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)提供實(shí)踐參考。
1材料與方法
1.1菌種
安琪釀酒高活性干酵母、液態(tài)發(fā)酵醋酸桿菌：實(shí)驗(yàn)室保藏。
1.2培養(yǎng)基
斜面培養(yǎng)基：葡萄糖1g，酵母膏1g，無水CaCO32g，瓊脂2 g，蒸餾水100 m L，在121 0C、0.1 M Pa條件下滅菌20 min后冷卻至60℃，加入3 m L無水乙醇。
種子培養(yǎng)基：葡萄糖1g，酵母粉1g，水100 m L，在121℃、0.1 M Pa條件下滅菌20 min后冷卻至60℃，加入3.5 m L無水乙醇。
1.3主要原料與試劑
蘋果：新鮮市售；檸檬酸、無水氯化鈣、硫酸銅、濃硫酸、次甲基藍(lán)、碘、碘化鉀、95%食用酒精、乙酸、酚酞、氫氧化鈉、鄰苯二甲酸氫鉀、硫酸鎂、磷酸二氫鉀、葡萄糖、碳酸鈣、瓊脂、酵母膏：分析純；蜂蜜、蔗糖、蘋果酸、檸檬酸、黃原膠：食品級。
1.4主要設(shè)備與檢測方法
1.4.1主要設(shè)備
BS124S型分析天平：北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司；YSQ-LS-50S11立式壓力蒸汽滅菌器：上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；GZX-9140 MBE型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱：上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠：WYA阿貝折光儀：上海精密科學(xué)儀器有限公司；PHS-3C pH計：上海精密科學(xué)儀器有限公司；HH-2恒溫水浴鍋：江蘇金壇市宏華儀器廠；SW-CJ-1D超凈工作臺：蘇州凈化設(shè)備有限公司；15 L自吸式發(fā)酵罐：南京匯科生物工程設(shè)備有限公司；PL-G( T)*1-1000單管式超濾膜：安徽普朗膜技術(shù)有限公司。
1.4.2檢測方法
可溶性固形物含量檢測：折光法；還原糖（以葡萄糖計）含量檢測：快速費(fèi)林法；酒精含量檢測：蒸餾法；總酸（以醋酸計）含量檢測：氫氧化鈉滴定法；pH檢測：酸度計法；氨基態(tài)氮含量：按國標(biāo)GB5009.39-2003測定；總菌群：按國標(biāo)GB 47892-2010測定。
1.5菌種活化
1.5.1釀酒高活性干酵母
稱取所需量的活性干酵母加入2%的蔗糖水，在36℃～40℃下處理15～20 min，然后將溫度降至34℃繼續(xù)活化1～2 h。過程中有大量氣泡產(chǎn)生需攪拌消泡，一般無泡產(chǎn)生時即可使用。
1.5.2醋酸菌
將醋酸桿菌接種在斜面培養(yǎng)基，并放置于恒溫培養(yǎng)箱中30℃培養(yǎng)48 h，然后在種子培養(yǎng)基中接種醋酸桿菌（250 m L搖瓶50 m L裝液量），培養(yǎng)溫度為300C，搖床轉(zhuǎn)速為200 r/min，培養(yǎng)48～72 h左右，得到活化好的醋酸菌種子液。
1.6蘋果醋釀造工藝流程
1.7操作要點(diǎn)
1.7.1原料處理
蘋果經(jīng)清洗、破碎、榨汁后加入1.8 U/100 m L果膠酶在40℃下酶解100 min，在95℃下滅酶5 min，添加蔗糖調(diào)整蘋果汁含糖量使固形物為10%左右為宜。
1.7.2酒精發(fā)酵
在蘋果汁中接人0.35%活化好的釀酒高活性干酵母28℃恒溫發(fā)酵。每隔12 h檢測發(fā)酵液的糖度和酒度，基本4～5 d發(fā)酵完成。把得到的蘋果酒醪靜置沉降數(shù)天，取上層較清的蘋果酒液進(jìn)入醋酸發(fā)酵。
1.7.3醋酸發(fā)酵
采用搖瓶液態(tài)發(fā)酵法，把活化好的醋酸菌種子液接入發(fā)酵好的蘋果酒中，在轉(zhuǎn)速180 r/min，30℃搖床下振蕩培養(yǎng)，每隔24 h測定其酸度，直至酸度不再上升或下降，結(jié)束醋酸發(fā)酵。
1.7.4膜過濾除菌
將發(fā)酵好的蘋果醋用過濾網(wǎng)粗過濾，除去較大的固體雜質(zhì)。把經(jīng)粗過濾的蘋果醋倒人管式膜料液桶中在進(jìn)料溫度26℃、操作壓力0.1 M Pa條件下超濾，除去蘋果醋發(fā)酵液中的菌體，使醋質(zhì)澄清。
1.7.5蘋果醋飲料調(diào)味
以過濾好的澄清蘋果醋為基料，加入蘋果汁、蜂蜜、蔗糖和黃原膠等配成果醋飲料。再通過10個人對各種配比調(diào)出的口味評分得到最佳蘋果醋飲料配方。
2結(jié)果與分析
2.1酒精發(fā)酵
酒精發(fā)酵就是將蘋果汁中的糖類物質(zhì)在無氧條件下，受到酵母菌酒化酶的作用，生成酒精的全過程。酒精發(fā)酵過程中的酒度變化，檢測結(jié)果如圖1。
由圖l可知前48 h處于酒精發(fā)酵前期，由于蘋果汁中有少量的溶解氧和營養(yǎng)物，酵母菌迅速繁殖，酒精發(fā)酵作用不強(qiáng)，酒精和二氧化碳產(chǎn)生比較少；酒精發(fā)酵60～96 h進(jìn)入主發(fā)酵期，發(fā)酵醪中氧氣消耗殆盡，此階段酵母菌停止繁殖主要進(jìn)行酒精發(fā)酵，酒精含量迅速上升。由于發(fā)酵強(qiáng)烈醪液溫度上升較快，應(yīng)加強(qiáng)溫度控制，避免溫度過高致使酵母菌過早衰亡；第5天發(fā)酵到達(dá)后期，糖分大部分被消耗，酒精發(fā)酵變慢，另外高濃度的酒精對釀酒酵母的生長發(fā)酵活動有抑制作用，因此，酒精度不再上升發(fā)酵終止，最終得到酒精度為6.07%vol的蘋果酒。
2.2醋酸發(fā)酵條件優(yōu)化
醋酸發(fā)酵過程中需要維持菌體生長和發(fā)酵的適宜環(huán)境條件，利用正交試驗(yàn)和極差分析法對影響食醋液態(tài)發(fā)酵過程中產(chǎn)酸量（以酸度計，總酸減去初始底酸）的因素進(jìn)行分析，包括A接種量、B酒精添加量（以酒精度計）、C初始底酸量（以酸度計）。L9(34)正交試驗(yàn)各因素水平見表1，除去底酸后的產(chǎn)酸量試驗(yàn)結(jié)果如表2。
由表2可知，以產(chǎn)酸量為評價指標(biāo)，各因素對醋酸發(fā)酵過程的影響強(qiáng)度依次為接種量>酒精添加量>初始底酸量，直觀分析表明產(chǎn)酸量最高的組合是A2B3C2，即接種量為1%，初始底酸量為2%，初始酒精度為5%vol。
2.3蘋果醋飲料的調(diào)味試驗(yàn)
經(jīng)膜過濾除菌、澄清后的蘋果醋要選擇合適的甜味劑和酸味劑，初步調(diào)配出酸甜適口的蘋果醋飲料，并初步確定各種調(diào)味劑的用量范圍，然后用L18(36)正交試驗(yàn)優(yōu)化調(diào)味配方，表3為總因素水平表，表4為感官品質(zhì)綜合評分標(biāo)準(zhǔn)，表5為正交試驗(yàn)結(jié)果表。
從正交試驗(yàn)結(jié)果來看，對配方影響程度依次為蜂蜜>蘋果醋量>有機(jī)酸>黃原膠>蔗糖>蘋果汁，最佳配方為蜂蜜4%，蘋果醋4%，有機(jī)酸0.09%，黃原膠0.4%，蔗糖7%和蘋果汁16%，這樣的配方調(diào)出的果醋口感酸甜，更符合消費(fèi)大眾的需求。
3結(jié)論
對蘋果醋酸發(fā)酵過程的正交試驗(yàn)表明，接種量和初始酒精度對醋酸發(fā)酵過程影響顯著，初始底酸量影響不顯著，其影響強(qiáng)度依次為接種量>初始酒精度>初始底酸量，最佳組合為接種量1%，初始底酸量2%，初始酒精度5%vol。
對超濾除菌后的蘋果醋調(diào)味正交試驗(yàn)表明調(diào)味蘋果醋飲料用蜂蜜4%，蘋果醋4%，有機(jī)酸0.09%，黃原膠0.4%，蔗糖7%和蘋果汁16%調(diào)出的蘋果醋飲料口感最佳。
