紅薯莖葉保健醋飲料的研究與開發

徐君飛，張居作，莫亦佳

（1.民族藥用植物資源研究與利用湖南省重點實驗室，懷化學院生命科學系，湖南 懷化 418008；2.湖南農業大學動物醫學院，湖南 長沙 410128；3.華南農業大學 生命科學學院廣東 廣州 510642）

醋是烹飪中常用的一種液體酸味調味料，具有開胃健脾、醒酒暖血、消除疲勞、美容養顏等作用[1-2]。中國醋歷經三千年的發展，從傳統釀造的調味品演變成現在流行的保健醋，這既是醋產業科技進步的表現，也是中國的醋產業今后的發展熱點和趨勢[3-4]。

紅薯是我國四大主要糧食作物之一，長期以來，人們食用的只是紅薯的塊根，莖葉多數被拋棄掉。研究發現，與常見蔬菜比較，紅薯莖葉的蛋白質、脂肪、碳水化合物、鈣、磷、鐵、維生素等營養成分含量均較高[5]，具有提高免疫力、降糖、預防便秘等保健功能，美國將其列為“航天食品”，日本和臺灣尊為“長壽食品”，香港人稱為“蔬菜皇后”[6]。湖南省紅薯莖葉資源豐富，但利用率較低，造成極大浪費，本試驗以紅薯莖葉為原料，通過液化、糖化、發酵生產出具有保健功能的紅薯莖葉醋飲料，將為紅薯莖葉的深加工和綜合利用提供參考，為增加保健醋飲料的品種和健康飲食等方面發揮積極作用。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

紅薯莖葉：自種；α-淀粉酶（50U/mg）：杭州大陽化工有限公司；米曲霉（Aspergillus oryzae）、黑曲霉（Aspergillus niger）、巴氏醋桿菌（Acetobacter pasteurianus）、釀酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）：中國典型培養物保藏中心。

1.2 儀器與設備

FW100高速萬能粉碎機：天津市泰斯特儀器有限公司；HH-S培養箱：江蘇金壇市金城國勝實驗儀器廠；FA124電子分析天平：上海舜宇恒平有限公司；DZKW-4電子恒溫水浴鍋：北京中興偉業儀器有限公司；YXQ-LS-SII立式壓力蒸汽滅菌鍋、BSC-1300IIB2超凈工作臺：上海博訊實業有限公司醫療設備廠；QHZ-DA恒溫振蕩培養箱：江蘇省太倉市華美生化儀器廠制造；S-802-S pH計：安徽賽科環保科技有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 紅薯莖葉保健醋飲料的工藝流程

紅薯莖葉、小麥粉→調漿→液化→糖化→酒精發酵→醋酸發酵→陳釀→過濾澄清→檢驗→滅菌→成品

1.3.2 紅薯莖葉粉的制備

取新鮮紅薯莖葉，晾干或烘干，用高速萬能粉碎機粉碎，過100目篩，得紅薯莖葉粉。

1.3.3 菌種制備

酵母菌活化、醋酸菌活化分別參照文獻[7-8]進行。

1.3.4 液化最佳工藝條件的確定

（1）調漿加水量對液化的影響

將紅薯莖葉粉和小麥粉以1∶4混合，往其中分別加入3、4、5倍質量的水，并按18U/g漿料中加入α-淀粉酶，調漿，60℃液化至碘液反應不變藍，升溫至95℃，使α-淀粉酶失活，測定液化后漿液的體積和糖度。

（2）α-淀粉酶添加量對液化的影響

小麥粉/紅薯莖葉粉以1∶4混合，往其中分別加入4倍質量的水，再分別按每g漿料中加入12U、18U、24U α-淀粉酶，調漿，60℃液化至碘液反應不變藍，升溫至95℃，使α-淀粉酶失活，冷卻至常溫，測定液化后漿液的體積和糖度。

1.3.5 糖化最佳工藝條件的確定

按10%的比例在液化漿料中接種糖化菌（黑曲霉/米曲霉分別按25∶0、20∶5、15∶10比例混合），在溫度30℃，轉速180r/min條件下培養3d，測定糖化后漿液糖度。

1.3.6 分析檢測

糖度采用手持糖度計進行測定、酒精度采用酒精計進行測定、還原糖含量采用3，5-二硝基水楊酸法進行測定、總酸采用直接滴定法進行測定、可溶性固形物含量采用密度瓶法進行測定。

1.3.7 酒精發酵最佳工藝條件的確定

在單因素試驗基礎上，為了獲得酒精發酵最佳工藝條件，調整糖度到12%，采用L9（34）正交試驗優化酵母菌發酵最適pH值、接種量、發酵時間、小麥/紅薯莖葉粉等因素，以酒精度為試驗考察指標，確定酒精發酵最佳工藝參數，參照文獻[9-10]，正交試驗因素水平見表1。

表1 酒精發酵工藝條件優化L9(34)正交試驗因素與水平Table 1 Factors and levels of orthogonal experiments for technology optimization of alcoholic fermentation

1.3.8 醋酸發酵最佳工藝條件的確定

在單因素試驗基礎上，為了獲得醋酸發酵最佳工藝條件，采用L9（34）正交試驗優化醋酸發酵的接種量、轉速、培養溫度和酒精度等因素，以發酵液總酸含量為考察指標，參照文獻[11-12]，正交試驗因素與水平見表2。

表2 醋酸發酵工藝條件優化L9(34)正交試驗因素與水平Table 2 Factors and levels of orthogonal experiments for technology optimization of acetic acid fermentation

1.3.9 后處理

將上述醋液密封，置于10℃以下陳釀3個月，過濾，加熱至80℃殺菌10min，冷卻，即得成品。

2 結果與分析

2.1 液化條件對醋飲料品質的影響

2.1.1 調漿加水量對液化的影響

將紅薯莖葉粉和小麥粉以1∶4混合，往其中分別加入3、4、5倍質量的水，并按18U/g漿料中加入α-淀粉酶，調漿，自然pH，60℃液化至碘液反應不變藍，升溫至95℃，使α-淀粉酶失活，測定液化后漿液的體積和糖度，原則上要求液化液的糖度越高越好。調漿加水量與液化液中總糖含量的關系如表3所示。

表3 調漿加水量與液化液中總糖含量的關系Table 3 Relationship between liquid water addition and total sugar in liquefied liquid

由表3可知，加水量為3倍、4倍物料質量時，漿液的糖含量較為接近，相差甚微，但加水量為3倍物料質量時，漿液量很少，影響后續實驗，綜合考慮，選擇加水量為4倍物料質量進行后續實驗。

2.1.2 α-淀粉酶添加量對液化的影響

液化時加酶量與碘反應結束時間以及總糖含量的關系如表4所示。

表4 液化時加酶量的確定Table 4 Determination of enzyme amount addition for liquidation

由表4可以看出，添加24U/g的α-淀粉酶進行液化所需時間最短，但添加18U/g的α-淀粉酶進行液化后的漿液中總糖含量最高。因液化時間的長短比總糖含量對液化液品質的影響小，因而確定α-淀粉酶的最適添加量為18U/g。

2.2 糖化劑對飲料糖化效果的影響

黑曲霉/米曲霉分別按25∶0、20∶5、15∶10比例混合，在溫度30℃，轉速180r/min的條件下發酵培養3d，測定糖化后漿液還原糖含量。不同比例混合的糖化劑對糖化效果的影響如表5如示。

表5 不同比例混合的糖化劑對糖化效果的影響Table 5 Effect of different proportions of saccharifying agent on saccharification

由表5可知，添加不同比例的糖化劑，發酵培養3d后，發酵液中的還原糖含量有較明顯的變化。糖化劑的最佳添加量為黑曲霉15%，米曲霉10%，糖化液呈橙黃色，無明顯沉淀，無明顯異味。

2.3 酒精發酵工藝優化

以酒精度為評價指標，L9（34）正交試驗優化酵母菌酒精發酵最適pH、接種量、發酵時間、小麥/紅薯莖葉粉，正交試驗結果如表6所示，方差分析結果如表7所示。

表6 酒精發酵工藝條件優化正交試驗結果與分析Table 6 Results and analysis of orthogonal experiments for technology optimization of alcoholic fermentation

由表6可知，各因素對酒精發酵的影響順序為B＞A＞D＞C，最佳組合為A1B3C2D2，即pH 3.5，釀酒酵母用量0.4%，發酵5d，小麥粉/紅薯莖葉粉為1∶5。在此最佳條件下，對酒精發酵進行驗證試驗，發酵液酒精度達7.0%vol。

表7 酒精發酵優化正交試驗結果方差分析Table 7 Variance analysis of orthogonal experiments results for alcoholic fermentation

由表7可知，因素B對酒精發酵的影響極顯著，因素A、C、D影響不顯著。

2.4 醋酸發酵工藝優化

以總酸含量為評價指標，L9（34）正交試驗優化巴氏醋酸桿菌的接種量、轉速、培養溫度和起始酒精度，結果如表8所示，方差分析如表9所示。

表8 醋酸發酵工藝條件優化正交試驗結果與分析Table 8 Results and analysis of orthogonal experiments for technology optimization of acetic acid fermentation

由表8可知，4個因素對醋酸發酵產生影響的主次順序為B＞A＞C=D，最佳組合是A3B3C1D1，即醋酸菌接種量為12%，培養轉速為180r/min，發酵溫度32℃，酒精度為7.0%vol。在此最佳條件下，對醋酸發酵進行驗證試驗，發酵總酸含量為5.6g/100mL。

表9 醋酸發酵優化正交試驗結果方差分析Table 9 Variance analysis of orthogonal experiments results for technology optimization of acetic acid fermentation

由表9可知，因素B對醋酸發酵的影響顯著，因素A、C、D影響不顯著。

2.5 質量標準[13-15]

2.5.1 感官指標

具有正常食醋的色澤、氣味和滋味，不澀，酸甜適口，柔和，無其他不良氣味與異味，無浮物，不渾濁，無沉淀，無異物，無醋鰻、醋虱。

2.5.2 理化指標

總酸≥3.5g/100mL；可溶性無鹽固形物含量≥0.5g/100mL。

2.5.3 微生物指標

菌落總數≤1 000個/mL；大腸菌群≤3MPN/100mL；致病菌：不得檢出。

3 結論

結果表明，利用紅薯莖葉粉生產紅薯莖葉醋飲料的最佳工藝條件為：添加紅薯莖葉、小麥粉4倍質量的水進行調漿，漿液的糖度和出漿率都較為理想；糖化劑的最佳添加量為黑曲霉15%，米曲霉10%，糖化液呈橙黃色，無明顯沉淀，無明顯異味；pH 3.5，釀酒酵母用量0.4%，發酵5d，小麥粉/紅薯莖葉粉為1∶5，最有利于酒精發酵，發酵液酒精度達7.0%vol；醋酸菌接種量為12%，培養轉速為180r/min，發酵溫度32℃，起始酒精度為7.0%vol，最有利于醋酸發酵，發酵液總酸為5.6g/100mL；將醋飲料陳釀3個月后，過濾；最終獲得獨特、柔和的紅薯莖葉保健醋飲料。本研究對于開發利用原材料和增加醋飲料種類等方面具有一定的參考價值。

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