庫爾勒香梨果醋發酵工藝條件的優化

張旺，史學偉，鄭曉吉，姚曉瑞寧，徐建坤

(石河子大學 食品學院，新疆 石河子 832000)

近年興起的果醋產品是含有豐富營養的酸性飲品或調味品[1，2]，飲用果醋不但能提高肝臟的解毒功能，還可以降低人體膽固醇、血脂、調節血液循環系統[3，4]，因此果醋深受廣大消費者喜愛。目前市場上還沒有香梨果醋產品，被譽為“西域圣果”的庫爾勒香梨汁多味甜，適合作為果醋產品的原材料。庫爾勒香梨在加工、包裝、保藏、銷售等過程中會產生大量的殘次果，這些殘次果可以用來生產果醋、避免造成資源浪費以及環境污染[5]，從而達到變廢為寶的效果，大大提高了庫爾勒香梨的利用率，促進了新疆水果產業，提高了經濟效益。

果醋需要經過2個發酵過程：酒精發酵和醋酸發酵[6]，果醋醋酸發酵常用的醋酸菌有AS1.41和滬釀1.01[7]。本試驗以庫爾勒香梨為原料，利用葡萄酒活性干酵母進行酒精發酵，利用醋酸菌滬釀1.01進行醋酸發酵[8]，采用單因素試驗和正交試驗對香梨果醋發酵工藝條件進行優化。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

梨：市售庫爾勒香梨；亞硫酸氫鈉、果膠酶、氫氧化鈉、蔗糖等：均為分析純；葡萄酒活性干酵母：澳大利亞MAURI公司；滬釀1.01：石河子大學食品學院。

1.2 儀器與設備

糖度儀 上海天壘公司；全自動高壓滅菌鍋 浙江新豐醫療器械有限公司；標準型pH計 上海精密科學儀器有限公司；超凈工作臺 蘇州安泰空氣技術有限公司；智能生化培養箱 上海精宏試驗設備有限公司；堿式滴定管 北京玻璃集團公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 香梨果醋加工工藝流程[9]

香梨→榨汁→預處理→接種酵母菌→酒精發酵→接種醋酸菌→醋酸發酵→陳釀→過濾→調配→灌裝→殺菌→成品。

1.3.2 操作要點

1.3.2.1 原料預處理

選擇新鮮、成熟的庫爾勒香梨。將庫爾勒香梨在清水中洗凈，去表皮、果柄、種子和機械損傷及腐爛部位，并將香梨切分成小塊，再將果塊分批次放入已洗凈的水果打漿機中進行破碎榨汁，榨汁后放0.02%果膠酶進行酶解抑制酶活性，再添加0.03 g/dL的亞硫酸氫鈉防止果汁發生酶促褐變以保持香梨果汁原有的色澤，往果汁中添加蔗糖調整糖度至11%～13%。

1.3.2.2 酒精發酵[10，11]

稱取一定量葡萄酒活性干酵母置于錐形瓶中，添加蒸餾水使得酵母菌含量為0.05%,在30 ℃下水浴活化15 min，活化之后添加香梨果汁進行酒精發酵，發酵時間為7天。本試驗控制酒精發酵溫度為26，28，30，32 ℃，酵母菌接種量為0.10，0.15，0.20，0.25 g/L做單因素試驗，測量殘糖量，確定發酵較優參數。

1.3.2.3 醋酸發酵

滬釀1.01培養基(GYP)：葡萄糖0.1%，蛋白胨0.2%，酵母浸粉0.5%，用蒸餾水配制，121 ℃殺菌20 min，冷卻至室溫后以無菌操作加入過濾除菌的無水乙醇6%。

將4 ℃保藏的滬釀1.01接種于GYP液體培養基，在28 ℃下活化培養24 h。取一定量的活化菌種置于香梨果酒中進行醋酸發酵。本試驗控制發酵溫度為28，30，32，34 ℃，醋酸菌接種量為6%，8%，10%，12%，初始pH為3.5，4.5，5.5，6.5做單因素試驗以及正交試驗，測量總酸，確定發酵較優參數。

1.4 分析方法

糖度測定：采用手持糖度計測定。

pH值測定：采用酸度計法測定。

酸度測定：總酸測定按照GB/T 12456-2008[12]的方法滴定。

2 結果與分析

2.1 酒精發酵工藝的優化

2.1.1 發酵溫度對香梨果汁酒精發酵的影響

圖1 溫度對酒精發酵的影響Fig.1 Effect of temperature on alcohol fermentation

香梨果酒發酵過程中果汁的含糖量隨發酵時間逐漸減少，含糖量與酒精度成反比，由圖1可知，溫度對香梨果汁酒精發酵的影響較大，在30 ℃下酒精發酵速率明顯比其他溫度下發酵的要高，且發酵完畢時殘糖量相對較低，所以溫度過低不利于酵母菌的繁殖，溫度過高不利于酒精發酵。香梨果汁酒精發酵較優溫度為30 ℃。

2.1.2 酵母菌接種量對香梨果汁酒精發酵的影響

圖2 酵母菌接種量對酒精發酵的影響Fig.2 Effect of yeast inoculation amount on alcohol fermentation

由圖2可知，接種量為0.1 g/L的香梨果汁酒精發酵效率高且殘糖量低，酵母菌的生長空間有限，營養物質不夠充足，因此并不是酵母菌接種量越大酒精發酵速率就越快。

2.2 醋酸發酵工藝的優化

2.2.1 溫度對香梨果醋醋酸發酵的影響

圖3 溫度對醋酸發酵的影響Fig.3 Effect of temperature on acetic acid fermentation

由圖3可知，溫度對香梨果醋醋酸發酵有較大的影響，32 ℃前期發酵速率快，但在4 天后發酵基本停止，醋酸菌生長受到抑制。在30 ℃下發酵速率相對較快，發酵平穩且產酸量較高，最大產酸量為5.316 g/dL。

2.2.2 醋酸菌接種量對香梨果醋醋酸發酵的影響

圖4 醋酸菌接種量對醋酸發酵的影響Fig.4 Effect of acetic acid bacteria inoculation amount on acetic acid fermentation

由圖4可知，醋酸菌接種量對香梨果醋醋酸發酵有較大的影響，接種量為10%的醋酸發酵速率相對較快且產酸量較高。接種量為12%發酵前4天產酸速率相對較高，在4 天之后發酵基本停止，因此接種量過高或過低都會降低醋酸發酵的速率。

2.2.3 pH對香梨果醋醋酸發酵的影響

圖5 pH對醋酸發酵的影響Fig.5 Effect of pH on acetic acid fermentation

由圖5可知，初始pH對香梨果醋醋酸發酵速率影響較大，對產酸量影響差異相對較小，醋酸菌在初始pH為5.5時生長速度快，發酵速率高，到了發酵后期醋酸菌自身產酸使得發酵環境pH降低，抑制醋酸菌的生長。

2.2.4 醋酸發酵正交分析

根據醋酸發酵單因素試驗可知發酵溫度為30 ℃、滬釀1.01接種量為10%、初始pH 5.5、發酵天數為10天為庫爾勒香梨果醋醋酸發酵的較優工藝參數，為進一步優化醋酸發酵工藝參數，進行正交設計，見表1。

表1 L9 (34)水平因素表Table 1 Levels and factors table of L9(34)

表2 醋酸發酵正交試驗表Table 2 Acetic acid fermentation orthogonal test table

由表2可知，對庫爾勒香梨果醋醋酸發酵影響的重要性為：D>B>A>C，即發酵時間>初始pH>發酵溫度>接種量。由正交試驗直觀結果可知，最佳醋酸發酵工藝為A1B2C3D3，即發酵溫度為29 ℃，初始pH 5.5，醋酸菌接種量為11%，發酵11 天。

3 結論

本研究通過測量庫爾勒香梨果醋酒精發酵過程中可溶性固體的消耗量來確定發酵溫度、酵母菌接種量對酒精發酵的影響，通過測量庫爾勒香梨果醋醋酸發酵過程中總酸含量確定發酵溫度、滬釀1.01接種量、初始pH對醋酸發酵的影響，最終確定溫度為30℃，接種量為0.1g/L，發酵7天為酒精發酵的最佳工藝；溫度為29℃，初始pH5.5，接種量為11%，發酵11天為醋酸發酵的最佳工藝。