柿子醋液態(tài)發(fā)酵工藝優(yōu)化及澄清劑對(duì)柿子醋品質(zhì)的影響

陳珍金，郭偉靈，賈瑞博，蔣雅君，周文斌，李燕，倪莉，呂旭聰，*

（1.福建農(nóng)林大學(xué)國(guó)家菌草工程技術(shù)研究中心，福建福州350002；2.福建農(nóng)林大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，福建福州350002；3.福州大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)研究所福建省食品生物技術(shù)創(chuàng)新工程技術(shù)研究中心，福建福州350108；4.福建農(nóng)林大學(xué)材料工程學(xué)院，福建福州350002）

柿子醋液態(tài)發(fā)酵工藝優(yōu)化及澄清劑對(duì)柿子醋品質(zhì)的影響

陳珍金1，4，郭偉靈1，2，賈瑞博1，2，蔣雅君2，周文斌1，2，李燕1，2，倪莉3，呂旭聰1，2，3*

（1.福建農(nóng)林大學(xué)國(guó)家菌草工程技術(shù)研究中心，福建福州350002；2.福建農(nóng)林大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，福建福州350002；3.福州大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)研究所福建省食品生物技術(shù)創(chuàng)新工程技術(shù)研究中心，福建福州350108；4.福建農(nóng)林大學(xué)材料工程學(xué)院，福建福州350002）

該試驗(yàn)以柿子為主要原料，通過(guò)單因素和正交試驗(yàn)對(duì)柿子醋液態(tài)發(fā)酵工藝進(jìn)行了優(yōu)化，并探討了澄清劑對(duì)柿子醋品質(zhì)的影響。結(jié)果表明，果膠酶最佳添加量為0.04 mL/100 g；柿子醋液態(tài)發(fā)酵的最佳工藝條件為搖床轉(zhuǎn)速170 r/min、裝液量100 mL/500 mL、醋酸菌接種量12%，在此發(fā)酵條件下，柿子醋酸度為4.35 g/100 mL。當(dāng)明膠添加量為3%～5%時(shí)，柿子醋澄清和除澀效果較好。

柿子醋；液態(tài)發(fā)酵；醋酸發(fā)酵；發(fā)酵工藝優(yōu)化；澄清劑

柿子（persimmon）又名米果、猴棗、鎮(zhèn)頭迦，柿科（Ebenaceae）柿屬（Diospyros）植物，是一種多年生落葉果樹(shù)，是人類(lèi)有史以來(lái)最先栽種的果樹(shù)種類(lèi)之一，現(xiàn)主要分布在中國(guó)、韓國(guó)、日本和其他亞洲國(guó)家[1]。柿子不僅是營(yíng)養(yǎng)豐富的鮮食水果，也是優(yōu)質(zhì)的加工原料，其具有廣泛生物活性物質(zhì)，可以做成高檔調(diào)味品、柿果醋飲料和各種保健品等[2-4]。

醋是我國(guó)傳統(tǒng)的調(diào)味品，《本草綱目》記載“醋可以消腫痛，散水氣，理諸藥”。研究表明，經(jīng)微生物發(fā)酵釀制而成的柿子醋，色澤鮮亮，味道圓潤(rùn)，風(fēng)味獨(dú)特，與糧食醋相比，具有更豐富的營(yíng)養(yǎng)，含有豐富乳酸、醋酸和蘋(píng)果酸等有機(jī)酸以及醇、糖、礦物質(zhì)、維生素、氨基酸等多種成分，具有解酒、降血壓、保護(hù)心血管等營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及保健藥用功能[5-7]。因此，利用柿子原料及下腳料加工成柿子醋，既能充分利用柿子資源，豐富食醋的花色品種，又可提高柿子產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益[8]。然而，由于柿子中含有大量單寧、多酚、果膠等，導(dǎo)致柿子醋在生產(chǎn)和貯藏過(guò)程易被氧化，伴隨儲(chǔ)藏時(shí)間延長(zhǎng)，溶液顏色失去光澤、產(chǎn)生渾濁甚至沉淀等，其品質(zhì)下降[9]。

本研究以柿子為主要原料，研究果膠酶不同添加量對(duì)柿子漿出汁率的影響，采用單因素試驗(yàn)以及正交優(yōu)化試驗(yàn)，探究柿子醋醋酸發(fā)酵的最佳工藝條件，并添加不同劑量澄清劑對(duì)其進(jìn)行處理，釀制出了柿香愉悅，酸味純正，澄清透明，營(yíng)養(yǎng)豐富的柿子醋。以期為提高柿子資源利用率，增加其附加值促進(jìn)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

柿子：龍巖市誠(chéng)心村秦坤貨站；活性干酵母：鄭州華峰食品科技有限公司；果膠酶（5萬(wàn)U/g）：諾維信（中國(guó)）生物技術(shù)有限公司；滬釀1.01醋酸菌：北京市食品釀造研究所菌種站；正丙醇（色譜純）：國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

WSC-S測(cè)色色差計(jì)、WAY型阿貝折射儀、ZD-2型自動(dòng)電位滴定儀：上海精密科學(xué)儀器有限公司；SHB-Ⅲ循環(huán)水式多用真空泵：鄭州長(zhǎng)城科工貿(mào)有限公司；HZP-150型全溫振蕩培養(yǎng)箱：上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；V-1200型可見(jiàn)分光光度計(jì)：上海美譜達(dá)儀器有限公司；YXQ-LS-3O型立式壓力蒸汽滅菌鍋：上海博迅實(shí)業(yè)有限公司；DHG-9123A型電子天平：北京賽多利斯天平有限公司；GC4000A型高效氣相色譜儀：北京東西門(mén)電子技術(shù)有限公司；XW-80A微型旋渦混合儀：上海滬西分析儀器廠(chǎng)有限公司；TGL-16C臺(tái)式離心機(jī)：上海安亭科學(xué)儀器廠(chǎng)。

1.3 方法

1.3.1 柿子醋液態(tài)發(fā)酵工藝流程

工藝操作要點(diǎn)：

（1）原料選擇：選擇成熟、果實(shí)豐滿(mǎn)的新鮮柿果，要求無(wú)霉?fàn)€，以保證成品的風(fēng)味和色澤。

（2）清洗：用流動(dòng)水漂洗，將附著在柿果上的泥土及微生物清洗干凈。

（3）去皮打漿：剝?nèi)ナ磷油獗砥ぃサ伲盟扑闄C(jī)將柿果打成漿。

（4）防褐變：打漿后向柿漿中加入適量防褐變劑（檸檬酸），防止果肉與空氣接觸發(fā)生氧化褐變。

（5）加酶榨汁：向柿漿中加入適量果膠酶，保溫45～50℃，酶解2～3 h，當(dāng)果漿變稀即可榨汁過(guò)濾、去渣。

（6）調(diào)整糖酸度：進(jìn)入酒精發(fā)酵前，先要調(diào)整柿汁含糖量及酸度，用蔗糖調(diào)整柿汁糖度，用檸檬酸調(diào)整酸度，將柿子汁的糖度調(diào)節(jié)為20%、酸度調(diào)節(jié)至3.5～4.0。

（7）酒精發(fā)酵：在無(wú)菌環(huán)境中加入3%活性干酵母，置于28℃進(jìn)行發(fā)酵。

（8）醋酸菌擴(kuò)培：滬釀1.01醋酸菌根據(jù)產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)將其活化，然后用柿汁經(jīng)酒精發(fā)酵所得的酒液進(jìn)一步對(duì)醋酸菌進(jìn)行擴(kuò)培，往酒液中接入5%的醋酸菌培養(yǎng)液，30℃條件下靜置培養(yǎng)2 d。

（9）醋酸發(fā)酵：將擴(kuò)大培養(yǎng)的醋酸菌種以一定的接種量接種，調(diào)整裝液量和搖床轉(zhuǎn)速，在45℃的條件下發(fā)酵7d。

（10）殺菌冷卻：將調(diào)整好糖酸度的柿汁，經(jīng)過(guò)85℃、15 min殺菌處理，以利于酵母的正常生長(zhǎng)。

（11）澄清：醋酸發(fā)酵結(jié)束，加入適量的澄清劑（明膠），使用離心機(jī)進(jìn)行澄清處理。

（12）灌裝和殺菌：灌裝后，在121℃的水中殺菌20min。

1.3.2 柿子醋液態(tài)發(fā)酵工藝單因素試驗(yàn)

選取果膠酶添加量（0.02 mL/100 g、0.03 mL/100 g、0.04mL/100g、0.05mL/100g、0.06mL/100g）、醋酸菌接種量（3%、6%、9%、12%、15%）、裝液量（100 mL/500 mL、150 mL/ 500mL、200mL/500mL、250mL/500mL、300mL/500mL）、搖床轉(zhuǎn)速（110r/min、130r/min、150r/min、170r/min、190r/min）4個(gè)因素依次進(jìn)行單因素發(fā)酵試驗(yàn)，考察果膠酶添加量對(duì)柿子漿出汁率的影響，醋酸菌接種量、裝液量、搖床轉(zhuǎn)速對(duì)發(fā)酵液酸度的影響。

1.3.3 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在單因素試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，以醋酸菌接種量（A）、裝液量（B）和搖床轉(zhuǎn)速（C）為主要影響因素，以酸度為評(píng)價(jià)指標(biāo)，進(jìn)行L9（33）正交試驗(yàn)優(yōu)化柿子醋發(fā)酵工藝條件。

1.3.4 澄清劑添加量對(duì)柿子醋品質(zhì)的影響

采用明膠（0、1%、3%、5%和7%）作為澄清劑，放置于170 r/min搖床中振蕩1 h，在波長(zhǎng)600 nm處測(cè)定其吸光度值，根據(jù)吸光度值的大小判斷澄清效果，吸光度值越小，說(shuō)明透光率越大，澄清效果越理想。同時(shí)，本研究還考察明膠對(duì)柿子醋中單寧含量的影響，單寧含量越低，除澀效果越好。最終，根據(jù)澄清和除澀效果確定適宜添加量。

1.3.5 檢測(cè)方法

酒精度測(cè)定：高效氣相色譜法，以正丙醇為內(nèi)標(biāo)物，采用內(nèi)標(biāo)法進(jìn)行定量；總糖測(cè)定：采用阿貝折射儀測(cè)定[10]；總酸測(cè)定：采用滴定法[11]；單寧測(cè)定：采用比色法；出汁率計(jì)算公式如下[12]：

式中：m1為過(guò)濾后柿子汁的質(zhì)量，g；m2為柿子的質(zhì)量，g。

2 結(jié)果與分析

2.1 果膠酶添加量對(duì)柿子漿出汁率的影響

考察果膠酶添加量對(duì)柿子漿出汁率的影響，結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 果膠酶添加量對(duì)柿漿出汁率的影響Fig.1 Effect of pectinase addition on the juice yield of persimmon pulp

由圖1可知，隨著果膠酶添加量的增加，柿子漿的出汁率呈增加趨勢(shì)，當(dāng)果膠酶添加量為0.04 mL/100 g時(shí)，柿子漿的出汁率達(dá)到70%；繼續(xù)增大添加酶量，柿子漿出汁率基本不變。可能原因是柿子漿中單寧物質(zhì)與果膠酶結(jié)合，造成果膠酶活性下降，無(wú)法充分降解果膠。因此選擇果膠酶添加量為0.04 mL/100 g對(duì)柿子漿進(jìn)行酶解。

2.2 醋酸菌接種量對(duì)柿子醋發(fā)酵的影響

醋酸菌接種量是影響酸度的重要因素之一，適量的醋酸菌接種量能有效提高果醋品質(zhì)[13]。考察醋酸菌接種量對(duì)柿子醋發(fā)酵的影響，結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖2 醋酸菌接種量對(duì)柿子醋發(fā)酵的影響Fig.2 Effect of acetic acid bacteria inoculum on persimmon vinegar fermentation

由圖2可知，隨醋酸菌接種量增加，柿子醋酸度先增加后降低，當(dāng)醋酸菌接種量增加為9%時(shí)，柿子醋發(fā)酵液酸度達(dá)到最大值，為3.87 g/100 mL，繼續(xù)增加醋酸菌接種量，發(fā)酵液酸度開(kāi)始出現(xiàn)下降的趨勢(shì)。這可能是因?yàn)榇姿峤臃N量較低時(shí)，溶液中的酒精無(wú)法在一定時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)化為醋酸；若醋酸菌接種量較大時(shí)，醋酸菌消耗溶液中大部分營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，用于生成醋酸的底物較少，導(dǎo)致產(chǎn)酸量有所下降[14]。因此，選擇醋酸菌接種量9%為宜。

2.3 裝液量對(duì)柿子醋發(fā)酵的影響

考察裝液量對(duì)柿子醋發(fā)酵的影響，結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖3 裝液量對(duì)柿子醋發(fā)酵的影響Fig.3 Effect of installed volume on persimmon vinegar fermentation

由圖3可知，隨著裝液量的逐漸增加，酸度呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，當(dāng)裝液量＞200 mL/500 mL，酸度下降速度增大。這可能是由于醋酸菌是好氧菌，當(dāng)裝液量增加時(shí)，錐形瓶能容納氧氣量減少，瓶中氧氣無(wú)法滿(mǎn)足醋酸菌生殖代謝，導(dǎo)致產(chǎn)酸量減少[15]。因此選擇裝液量100 mL/500 mL為宜。

2.4 搖床轉(zhuǎn)速對(duì)柿子醋發(fā)酵的影響

醋酸菌生長(zhǎng)與其環(huán)境密切相關(guān)，合適的搖床轉(zhuǎn)速可有效提高酸度，主要通過(guò)振動(dòng)促進(jìn)錐形瓶中氧氣融入發(fā)酵液。考察搖床轉(zhuǎn)速對(duì)柿子醋發(fā)酵的影響，結(jié)果見(jiàn)圖4。

圖4 搖床轉(zhuǎn)速對(duì)柿子醋發(fā)酵的影響Fig.4 Effect of shaker speed on persimmon vinegar fermentation

由圖4可知，隨著搖床轉(zhuǎn)速逐漸提升，酸度先上升后降低，當(dāng)轉(zhuǎn)速為170 r/min，酸度達(dá)到最大值；繼續(xù)增加搖瓶轉(zhuǎn)速，酸度開(kāi)始下降。這可能由于轉(zhuǎn)速過(guò)快，發(fā)酵短時(shí)間完成，酒精含量減少，供氧過(guò)量發(fā)生過(guò)氧化反應(yīng)，醋酸菌將醋酸進(jìn)一步氧化成二氧化碳和水，酸度下降[16]。因此，選擇搖床速度170 r/min為宜。

2.5 柿子醋發(fā)酵工藝的正交試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，選取以醋酸菌接種量（A）、裝液量（B）和搖床轉(zhuǎn)速（C）為自變量，以酸度為評(píng)價(jià)指標(biāo)，進(jìn)行L9（33）正交試驗(yàn)優(yōu)化柿子醋發(fā)酵工藝條件。結(jié)果見(jiàn)表1，方差分析結(jié)果見(jiàn)表2。

表1 柿子醋發(fā)酵工藝條件優(yōu)化正交試驗(yàn)結(jié)果與分析Table 1 Results and analysis of orthogonal experiments for fermentation conditions optimization of persimmon vinegar

表2 正交試驗(yàn)結(jié)果方差分析Table 2 Variance analysis of orthogonal experiments results

由表1極差（R）分析可知，影響柿子醋發(fā)酵工藝的因素效應(yīng)順序?yàn)閾u床轉(zhuǎn)速＞裝液量＞醋酸菌接種量，最優(yōu)組合為A2B1C2，即醋酸菌接種量12%、裝液量100 mL/500 mL、搖床轉(zhuǎn)速170 r/min，在此發(fā)酵條件下，最終柿子醋酸度為4.35 g/100 mL。由方差分析（表2）可知，柿子醋發(fā)酵工藝的各因素對(duì)酸度影響均不顯著（P＞0.05）。

2.6 澄清劑添加量的優(yōu)化

柿子醋的澄清程度是衡量其品質(zhì)重要評(píng)價(jià)指標(biāo)之一，常用的澄清劑有明膠、皂土、殼聚糖等。有研究報(bào)道明膠對(duì)果酒、果醋有較好的澄清效果，同時(shí)，蛋白質(zhì)、色素、風(fēng)味、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)等損失較少。因此，本研究選用明膠作為柿子醋的澄清劑。考察明膠添加量對(duì)柿子醋成品澄清效果的影響，結(jié)果如圖5所示。

圖5 不同明膠添加量對(duì)吸光度值和單寧含量的影響Fig.5 Effect of different gelatin addition on absorbance value and tannin content

由圖5可知，隨著明膠添加量的增加，吸光度值A(chǔ)600nm先降低后增加，當(dāng)明膠添加量為3%時(shí)，吸光度值達(dá)到最低，為0.66，表明此時(shí)澄清效果較好；當(dāng)明膠添加量＞5%時(shí)，吸光度值迅速上升，樣品變稠，導(dǎo)致產(chǎn)品品質(zhì)下降。此外，發(fā)酵的果醋大多含有單寧、多酚等物質(zhì)，使其具有一定的澀味，嚴(yán)重影響其品質(zhì)和商業(yè)價(jià)值。澄清劑也具有除澀功能[17]，研究發(fā)現(xiàn)，隨著明膠添加量的增加，單寧含量逐漸下降，當(dāng)明膠添加量＞3%時(shí)，單寧下降趨勢(shì)較小，表明明膠添加量為3%～7%時(shí)，除澀效果較好。綜合考慮其澄清和除澀功能，明膠適宜添加量為3%～5%。

3 結(jié)論

本研究以柿子為原料研制柿子醋，探討果膠酶添加量、搖床轉(zhuǎn)速、裝液量和醋酸菌接種量4個(gè)因素對(duì)柿子醋液態(tài)發(fā)酵工藝的影響。獲得柿子漿最優(yōu)果膠酶添加量為0.04mL/100g。在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，通過(guò)正交試驗(yàn)確定柿子醋液態(tài)發(fā)酵的最優(yōu)工藝參數(shù)為搖床轉(zhuǎn)速170r/min、裝液量100mL/500mL、醋酸菌接種量12%，在此發(fā)酵條件下，最終柿子醋酸度為4.35g/100mL。通過(guò)不同劑量的明膠處理發(fā)酵后的柿子醋，獲得最優(yōu)明膠添加量為3%～5%，生產(chǎn)出的柿子醋呈琥珀色，澄清透明，營(yíng)養(yǎng)豐富，風(fēng)味獨(dú)特。

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Optimization of liquid-state fermentation process of persimmon vinegar and the effect of clarification agent on the quality of persimmon vinegar

CHEN Zhenjin1,4,GUO Weiling1,2,JIA Ruibo1,2,JIANG Yajun2,ZHOU Wenbin1,2,LI Yan1,2,NI Li3,LV Xucong1,2,3*
(1.China National Engineering Research Center of JUNCAO Technology,Fujian Agriculture and Forestry University,Fuzhou 350002,China; 2.College of Food Science,Fujian Agriculture and Forestry University,Fuzhou 350002,China;3.Fujian Research Center of Food Biotechnology Innovation Engineering,Institute of Food Science and Technology,Fuzhou University,Fuzhou 350108,China; 4.College of Materials Science and Engineering,Fujian Agriculture and Forestry University,Fuzhou 350002,China)

Using persimmon as main raw material,the liquid-state fermentation process of persimmon vinegar was optimized by single factor and orthogonal experiments,and the effect of clarification agent on the quality of persimmon vinegar was discussed.The results showed that the optimal pectinaseadditionwas0.04ml/100g,the liquid-state fermentation processconditionsofpersimmon vinegar were shaker speed 170 r/min,liquid volume 100 ml/500 ml and acetic acid bacteria inoculum 12%.Under the conditions,the acidity of persimmon vinegar was 4.35 g/100 ml.When the gelatin addition was 3%-5%,persimmon vinegar had good effect of clarification and deastringent.

persimmon vinegar;liquid-state fermentation;acetic acid fermentation;fermentation process optimization;clarification agent

TS262.4

0254-5071（2017）07-0063-04

10.11882/j.issn.0254-5071.2017.07.014

2017-02-25

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（31601466）；福建省自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（2016J01095）；中國(guó)博士后科學(xué)基金項(xiàng)目（2016T90591）；福建農(nóng)林大學(xué)“校杰出青年科研人才”項(xiàng)目（XJQ201607）

陳珍金（1994-），女，本科生，研究方向?yàn)槭称飞锛夹g(shù)。

*通訊作者：呂旭聰（1984-），男，助理研究員，博士，研究方向?yàn)槭称飞锛夹g(shù)。