葡萄高粱混合發酵生產食醋的研究

何于飛

（山西省食品工業研究所，山西 太原 030024）

食醋是一種世界性的調味品，味酸而醇厚，液香而柔和，是一種必不可少的調味品。目前世界食醋年產量約700萬t，我國食醋年產量約370萬t。從消費角度看，目前我國人均年消費食醋約2.7 kg，日本人均消費約7.9 kg，我國食醋消費處于相對較低水平，發展潛力巨大。從需求趨勢看，人們對食醋的需求越來越大，且不再局限于傳統的烹調，營養、保健等概念的食醋產品正日益受到人們的青睞。

食醋按生產工藝可分為釀造食醋和配制食醋。釀造食醋按原料又可分為糧食醋和果醋，其中糧食醋在我國有著悠久的歷史，在國內市場占主導地位。釀造食醋的生產工藝有固態法、前液后固法、液態法等。本研究以葡萄、高粱為原料，麩皮、谷糠等為輔料，發酵過程中不外加水，采用前液后固的山西老陳醋傳統生產工藝，生產含有白藜蘆醇等功能成分的新型食醋，對果糧混合發酵及利用含功能性成分的植物資源生產具有保健功能的發酵制品進行了有益的探索。產品風味、體態與果醋或液態法生產的食醋相比，更能體現中國食醋的特點，更適合中國人的口味。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

葡萄：山西太谷；高粱、麩皮、谷糠、大曲、醋酸菌：山西老陳醋集團有限公司；葡萄酒酵母：山西怡園酒莊有限公司；果膠酶：蘇柯漢（濰坊）生物工程有限公司；食鹽：市售。

超純水：自制；乙腈（色譜純）、甲醇（色譜純）：太原市瑞佳科技器材有限公司；反式白藜蘆醇標準品：美國Sigma公司；反式白藜蘆醇苷標準品：上海復旦大學藥學院天然藥物研究室。

1.2 儀器與設備

ZF-1型三用紫外分析儀：上海寶山顧村電光儀器廠；LC-3A型高效液相色譜儀：日本島津公司，配備SPD-1紫外分光光度檢測器，色譜柱為SCR-101H（300 mm×7.9 mm）；JJ-2組織搗碎機：常州國華電器有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 工藝流程

葡萄→清洗、去?！扑椤鷾缑浮附狻⒗鋮s→加酵母發酵→加入高粱、大曲→酒精發酵（液態）→加入麩皮谷糠→接入醋酸菌醋酸發酵→成熟加鹽→熏醅（50%）→淋醋（熏醅、白醅各50%）→陳釀→成品。

葡萄及處理：為提高產品中功能成分白藜蘆醇的含量，應選用白藜蘆醇含量高的葡萄品種。白藜蘆醇含量高的葡萄品種主要有赤霞珠、梅鹿輒、蛇龍珠等。白藜蘆醇在葡萄果實中的分布以果皮中含量最高，種子次之，果肉最低。試驗選用產自山西太谷的赤霞珠葡萄，其白藜蘆醇含量見表1。

表1 葡萄果實中白藜蘆醇分布Table 1 Distribution of resveratrol in grapes

葡萄經清洗、去梗，用組織搗碎機破碎，95℃、3 min滅酶，降溫至42℃加入葡萄果漿質量0.015%的果膠酶酶解3 h，目的是使果汁等營養成分流出，降低果漿黏度，并使果皮中的色素充分溶于果汁中。然后冷卻至28℃加入葡萄酒酵母，預發酵72 h。

高粱處理：選用適合釀造山西食醋的大狼尾高粱。傳統的山西老陳醋生產是將高粱粉碎成四至六瓣糝面，缺點是有面粉產生，會增加醪液的黏度，不利于酒精發酵。試驗將高粱經清洗，軋成1～2 mm厚的片狀，大大降低了面粉的產生。

酒精發酵：將軋成片的高粱、粉碎好的大曲與預發酵的葡萄果漿混合均勻，大曲用量為高粱質量的62.5%，按山西老陳醋工藝進行濃醪酒精發酵，發酵溫度20～30℃、時間12～18 d。

醋酸發酵：在完成酒精發酵的酒醪中按其質量加入一定量的麩皮谷糠，拌勻入缸，再按醅料體積的一定比例接入火醅（醋酸菌種子），置于中心，蓋上缸蓋。發酵24 h后品溫開始上升，其深度達到1/2，發酵72 h品溫達到42℃，每天早晚各用手翻醅一次，5 d開始退溫，8～10 d品溫降至25～26℃，醋醅已成熟。

成熟加鹽：醋醅成熟后，加入細面食鹽，用手拌均，加鹽后放置2 d。加入食鹽的作用主要是抑制細菌生長，增加食醋風味。

熏醅：取一半醋醅放入熏醅缸內，文火加熱，缸內溫度控制在80～90℃，每天翻拌1次，5 d出醅。熏好的醋醅色澤又黑又亮，聞不到焦糊味。

淋醋：把白醋醅和熏醋醅分別放入白淋槽和熏淋槽中，先在白淋槽中加入65℃熱水浸泡12 h，然后將淋出的醋液流入熏淋槽中浸泡8 h，淋出即為新醋。試驗中受條件限制，采用了一次浸泡壓濾的方法。

陳釀：淋出的醋液放入缸中，常溫放置，陳釀3個月以上即為成品醋。

1.3.2 酒精發酵單因素試驗

按發酵溫度26℃、時間15 d，以發酵終點酒精度為評價指標，對葡萄果漿與高梁的質量比（果糧比）進行單因素試驗；同樣方法，果糧比10∶1.5，時間15 d，對發酵溫度進行單因素試驗；按果糧比10∶1.5，發酵溫度26℃，對發酵時間進行單因素試驗。

1.3.3 酒精發酵條件優化正交試驗

在酒精發酵單因素試驗的基礎上，選取果糧比、發酵溫度、發酵時間3個因素，設計3因素3水平正交試驗L9（33），以酒精度為評價指標對酒精發酵工藝條件進行優化，各因素水平見表2。

表2 酒精發酵條件優化正交試驗因素水平Table 2 Factors and levels of orthogonal test for alcohol fermentation conditions optimization

1.3.4 醋酸發酵單因素試驗

按照發酵溫度28℃，火醅接種量10%，以發酵終點總酸含量和感官評價為指標，對麩皮谷糠添加量進行單因素試驗；同樣方法，按照麩皮谷糠添加量18%，火醅接種量10%，對發酵溫度進行單因素試驗；按照麩皮谷糠添加量18%，發酵溫度28℃，對火醅接種量進行單因素試驗。

1.3.5 醋酸發酵條件優化正交試驗

在醋酸發酵單因素試驗的基礎上，選取麩皮谷糠添加量、發酵溫度、火醅接種量3個因素，設計3因素3水平正交試驗L9（33），以總酸含量和感官評分為評價指標對醋酸發酵工藝條件進行優化，各因素水平見表3。

表3 醋酸發酵條件優化正交試驗因素水平Table 3 Factors and levels of orthogonal test for acetic acid fermentation conditions optimization

2 結果與分析

2.1 酒精發酵單因素試驗

2.1.1 果糧比對酒精發酵的影響

在發酵溫度26℃、時間15 d條件下，以酒精度為評價指標，分別選取10∶0.5、10∶1.0、10∶1.5、10∶2.0、10∶2.5的果糧比進行單因素試驗，結果見圖1。

由圖1可知，在其他工藝條件一定時，酒精度先是隨著果糧比的升高而增加；當果糧比超過10∶1.5后，酒精度有所下降。

2.1.2 發酵溫度對酒精發酵的影響

在果糧比10∶1.5、時間15 d條件下，以酒精度為評價指標，分別選取22℃、24℃、26℃、28℃、30℃的發酵溫度進行單因素試驗，結果見圖2。

圖2 發酵溫度對酒精發酵的影響Fig.2 Effect of temperature on alcohol fermentation

由圖2可知，在其他工藝條件一定時，酒精度先是隨著發酵溫度的升高而增加；當發酵溫度超過26℃后，受大曲活力下降的影響，酒精度開始下降。

2.1.3 發酵時間對酒精發酵的影響

圖3 發酵時間對酒精發酵的影響Fig.3 Effect of fermentation time on alcohol fermentation

在果糧比10∶1.5、發酵溫度26℃條件下，以酒精度為評價指標，分別選取9 d、12 d、15 d、18 d、21 d的酒精發酵時間進行單因素試驗，結果見圖3。

由圖3可知，在其他工藝條件一定時，酒精度先是隨著酒精發酵時間的延長而增加；當酒精發酵時間超過15 d后，受菌種衰退的影響，酒精度開始下降。

2.2 酒精發酵工藝優化

酒精發酵工藝優化正交試驗結果見表4，方差分析結果見表5。

表4 酒精發酵條件優化正交試驗結果與分析Table 4 Results and analysis of orthogonal test for alcohol fermentation conditions optimization

由表4、表5可知，各因素對酒精發酵影響程度的順序為A（果糧比）＞C（發酵時間）＞B（發酵溫度）。其中，果糧比對酒精發酵的影響極顯著，發酵時間的影響顯著，發酵溫度的影響不顯著。最終確定的酒精發酵工藝條件為A1B2C3，即果糧比為10∶1.0，發酵溫度為26℃，發酵時間為18d。按此條件進行驗證試驗，結果酒精發酵終了的酒精度為12.7%vol（n=3），表明優化的工藝條件穩定。

2.3 醋酸發酵單因素試驗

2.3.1 麩皮谷糠添加量對醋酸發酵的影響

發酵溫度28℃，火醅接種量10%條件下，以總酸含量和感官評價為指標，選取12%、15%、18%、21%、24%的麩皮谷糠添加量進行單因素試驗，結果見圖4。

由圖4可知，在其他工藝條件一定時，總酸含量先是隨著麩皮谷糠添加量的增加而升高；當麩皮谷糠添加量超過18%后，輔料占比偏大，影響總酸含量。對產品感官評分的影響趨勢一致。

2.3.2 發酵溫度對醋酸發酵的影響

在麩皮谷糠添加量18%，火醅接種量10%條件下，以總酸含量和感官評價為指標，分別選取20℃、24℃、28℃、32℃、36℃的發酵溫度進行單因素試驗，結果見圖5。

由圖5可知，在其他工藝條件一定時，總酸含量先是隨著發酵溫度的升高而增加；當發酵溫度超過28℃后，受醋酸菌產酸能力下降的影響，總酸含量開始下降。對產品感官評分的影響趨勢一致。

2.3.3 火醅接種量對醋酸發酵的影響

在麩皮谷糠加量15%，發酵溫度28℃條件下，以總酸含量和感官評價為指標，分別選取6%、8%、10%、12%、14%的火醅接種量進行單因素試驗，結果見圖6。

由圖6可知，在其他工藝條件一定時，總酸含量先是隨著火醅接種量的增加而升高；當火醅接種量超過10%后，接種量增大使酒精消耗量變大，總酸含量開始下降。對產品感官評分的影響趨勢一致。

2.4 醋酸發酵工藝優化正交試驗

醋酸發酵工藝優化正交試驗結果見表6，方差分析結果見表7、表8。

圖6 火醅接種量對醋酸發酵的影響Fig.6 Effect of vinegar fermented grains on acetic acid fermentation

表6 醋酸發酵條件優化正交試驗結果與分析Table 6 Results and analysis of orthogonal test for acetic acid fermentation condition optimization

表7 酸度優化正交試驗方差分析Table 7 Variance analysis of orthogonal test for acidity optimization

由表6、表7可知，以總酸為評價指標，各因素對醋酸發酵影響程度的順序為G（火醅接種量）＞F（發酵溫度）＞E（麩皮谷糠添加量）。其中，火醅接種量對醋酸發酵的影響顯著。以此確定的醋酸發酵工藝條件為E3F3G2，即麩皮谷糠添加量21%，發酵溫度32℃，火醅接種量10%。

表8 感官評分優化正交試驗方差分析Table 8 Variance analysis of orthogonal test for sensory score optimization

由表6、表8可知，以感官評分為評價指標，各因素對醋酸發酵影響程度的順序為G（火醅接種量）＞E（麩皮、谷糠添加量）＞F（發酵溫度）。其中，火醅接種量對醋酸發酵的影響極顯著，麩皮谷糠添加量的影響顯著。以此確定的醋酸發酵工藝條件為E3F2G2，即麩皮谷糠添加量21%，發酵溫度為28℃，火醅接種量為10%。

綜合兩種評價結果，麩皮谷糠添加量和火醅接種量的最優條件相同，發酵溫度的影響程度雖不同，但均不顯著。因此最終確定的醋酸發酵工藝條件為E3F2G2，即麩皮谷糠加量21%，發酵溫度為28℃，火醅接種量為10%。按此條件進行驗證試驗，結果新醋的總酸為5.86 g/100mL，感官評分為87分，表明優化的工藝條件穩定。

2.5 產品質量指標

2.5.1 感官指標

對室溫條件下陳釀3個月的陳醋進行感官指標檢驗，結果見表9。

表9 陳醋感官指標Table 9 Sensory index of aged vinegar

2.5.2 理化指標

表10 新醋及陳醋理化成分對比Table 10 Comparison of physical and chemical composition of new vinegar and aged vinegar

對新淋出的醋液及陳釀3個月的陳醋進行了相關理化成分檢測，結果見表10。

由表10可以看出，新醋的總酸較高，主要是試驗時采用了一次浸泡、直接壓濾的淋醋方式；另一個原因是用葡萄漿代替水增加了總酸含量。與新醋相比，經過3個月的陳釀，白藜蘆醇含量變化不大。

3 結論

以葡萄、高粱為主要原料，采用前液后固的山西老陳醋傳統生產工藝，生產含有白藜蘆醇等功能成分的新型食醋，酒精發酵條件：果糧比為10∶1.0，發酵溫度為26℃，發酵時間為18 d；醋酸發酵條件：麩皮谷糠添加量21%，發酵溫度為28℃，火醅接種量為10%。按此條件生產的新醋總酸為5.74 g/100mL，感官評分為87分，新醋白藜蘆醇含量為0.89mg/L，工藝條件穩定。

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