新型葡萄醋釀造工藝

趙方圓，李靜媛

(青島農業大學 食品科學與工程學院，山東 青島，266109)

葡萄醋是利用葡萄酒或者葡萄果汁等作為原料發酵釀造的食醋[1]。葡萄醋中不僅含有白藜蘆醇、花青素等多酚類抗氧化活性成分[2]，具有抗衰老、抗氧化、保護心臟等功效[3～5]，還富含氨基酸、維生素和礦物質等，具有保健功能[6]。

傳統葡萄醋發酵工藝多以固態發酵為主，但發酵周期較長，勞動強度大，占地面積廣，原材料利用率低[7]。新型葡萄醋生產工藝主要是采用液態發酵法，通過酒精發酵和醋酸發酵，最終得到的產品不但擁有果醋的營養價值，同時兼備葡萄酒的風格與特征。本研究采用巨峰葡萄為原料，以液態發酵技術，參考葡萄酒酒精發酵工藝中的相關技術來改進葡萄醋的釀造工藝，以期最大化地增加葡萄醋中的營養成分和改善風味。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 材料

巨峰鮮食葡萄，購于青島大潤發超市；活性干酵母，購于法國萊蒙特公司；巴氏醋桿菌，購于北京豫鼎鑫捷科技有限公司。

1.1.2 試劑

酒石酸、DL-蘋果酸、乳酸、檸檬酸、琥珀酸標準品、白藜蘆醇和沒食子酸標準品購自美國Sigma公司；乙腈購自德國merck公司；果膠酶、葡萄糖、酵母膏、瓊脂粉、NaOH、CaCO3、H2SO3等常規試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備

液相色譜儀，日本島津公司；PEN3型便攜式電子鼻，德國Airsense公司；紫外可見分光光度計，尤尼柯(上海)儀器有限公司；電子分析天平，奧豪斯國際貿易(上海)有限公司；TGL-16M高速臺式冷凍離心機，上海安亭科學儀器廠；pH計，奧豪斯儀器(上海)有限公司。

1.3 方法

1.3.1 釀造方法

生產工藝流程：

葡萄→除梗、破碎→入罐→浸漬(12 h)→酒精發酵→分離、壓榨→調整酒精度(8%)→醋酸發酵(30 ℃)→過濾、離心→滅菌→成品。

在浸漬溫度、酒精發酵溫度2個環節進行了對比試驗，參數設置見表1。

表1 不同葡萄醋釀造工藝的參數設定Table 1 Parameter setting of different grape vinegar brewing process

葡萄破碎：稱取1 kg巨峰葡萄，經過除梗破碎后，裝入到2.5 L玻璃罐中，添加30 mg/L SO2，20 mg/L 果膠酶。

酒精發酵：葡萄破碎浸漬結束恢復常溫后，將活化后的酵母加入罐中進行發酵。每天測定其溫度、比重和糖度，當比重和糖度不再變化時，發酵結束。

醋酸發酵：將部分原酒酒度調至8%，接入5% 醋酸發酵種子液，于30 ℃恒溫培養箱中靜止培養，隨時測定醋酸含量的變化，直至醋酸含量不再增加。

后處理：將發酵完成的原醋于70 ℃下滅菌10 min， 離心(6 000 r/min, 10 min)得到澄清葡萄醋樣品。

1.3.2 檢測方法

電子鼻檢測：準確量取10 mL不同樣品，注入進樣瓶中密封30 min后，在室溫(20 ℃)條件下使用電子鼻進行檢測。電子鼻檢測條件：采樣時間為3 s/組，檢測時間為60 s，傳感器自清洗時間為180 s。電子鼻傳感器所對應的香氣類型見表2。

表2 電子鼻傳感器對應的香氣類型Table 2 Aroma types corresponding to sensors of E-nose

色度的測定：參考陳孜銅等[8]方法測定色度。

總酸的測定：參考國標GB/T 15038—2006[9]。

酒精度的測定：參考國標GB/T 10345—2007[10]。

可溶性固形物的測定：使用手持折光儀進行測定。

總酚的測定：采用福林-肖卡試劑比色法[11]測定。

有機酸的測定：利用高效液相色譜，參考陸燕等[12]方法。色譜條件：色譜柱為C18柱，流動相為乙腈-0.01 mol/L NH4H2PO4(2∶98)溶液，用磷酸調pH值至2.70。流速：1.0 mL/min，進樣量為30 μL，檢測波長210 nm，柱溫25 ℃，流動相使用前用0.45 μm濾膜過濾，超聲脫氣。

白藜蘆醇的測定：利用高效液相色譜，參考劉慶等[13]方法。色譜條件：色譜柱為C18柱，流動相為乙腈∶水 =70∶30。流速：1.0 mL/min，進樣量為10 μL，檢測波長306 nm，柱溫30 ℃，流動相使用前超聲脫氣。

感官評價：選取10名有經驗的品嘗員對不同工藝釀造得到的葡萄醋產品進行感官評價得分，感官評定標準如表3所示。

表3 感官評定標準Table 3 The standard of sensory assessment

1.3.3 數據分析

每組設置3個平行，使用Microsoft Excel、WinMuster 等軟件處理實驗數據。

2 結果與分析

2.1 不同釀造工藝對于酒精發酵和醋酸發酵的影響

按照1.3.1設定的3種釀造工藝發酵葡萄醋，獲得酒精發酵和醋酸發酵的相關數據如表4所示。

表4 不同釀造工藝對酒精發酵和醋酸發酵的影響Table 4 Effects of different fermentation processes on alcohol fermentation and acetic acid fermentation

由于2號酒精發酵溫度低，酵母啟動酒精發酵的時間長，其酒精發酵的時間也較長，但從表4來看，3種樣品在最終酒度上無明顯差異。在醋酸發酵方面，可以明顯看出，進行過高溫浸漬的2和3號樣品，雖然醋酸發酵時間略長于常溫浸漬的1號樣品，但最終產酸量卻明顯高于1號樣品。分析原因可能是高溫浸漬樣品中較高濃度的酚類物質抑制了醋酸菌的活動，使其發酵時間延長，但較長的發酵時間提高了醋酸的產量。

2.2 不同釀造工藝的葡萄醋樣品的電子鼻檢測分析

2.2.1 電子鼻對不同葡萄醋樣品中香氣成分的特征響應

利用電子鼻對1～3號葡萄醋樣品進行檢測。檢測結果如圖1所示。

圖1 1～3號葡萄醋樣品傳感器響應圖Fig.1 Graphs of response of 10 sensors to aroma of 1～3 grape vinegar sample

由圖1可以看出， 1～3葡萄醋樣品的傳感器響應譜圖曲線形態分布很接近，說明不同的釀造工藝并沒有根本改變葡萄醋的香氣類型。3種葡萄醋中香氣成分較明顯的，依次為芳香成分、有機硫化物(9號傳感器)、醇類(8號傳感器)、甲烷(6號傳感器)、硫化物(7號傳感器)和氮氧化合物(2號傳感器)。從信號強度來看，常溫浸漬、常溫發酵的1號樣品的香氣濃度明顯高于其他兩種高溫浸漬工藝發酵的2號和3號樣品。由此可知高溫浸漬的釀造工藝，會導致葡萄汁香氣成分散失較多，從而降低了葡萄醋的香氣。

2.2.2 不同葡萄醋樣品的PCA主成分分析

圖2為不同釀造工藝的葡萄醋香氣的主成分分析(principal component analysis，PCA)圖中不同顏色的橢圓分別代表3種釀造工藝的葡萄醋樣品的數據采集點。通過PCA分析知，第一主成分區分貢獻率為99.77%，第二主成分區分貢獻率為0.23%，第一、第二主成分總的區分貢獻率為100.00%，則這兩個主成分基本代表了樣品的主要特征信息。通過圖2主成分PC1和PC2兩個主軸上看，3種食醋分布在不同區域，能很好地被區分開。說明不同的釀造工藝對葡萄醋香氣產生明顯影響。

圖2 不同釀造工藝的葡萄醋香氣的PCA主成分分析圖Fig.2 PCA analysis for aroma of different brewing process of grape vinegar

2.2.3 不同葡萄醋樣品的LDA線性判別分析

由圖3發現，按照線性判別分析法(linear discrimination analysis， LDA)，第一主成分區分貢獻率高達100.00%，基本代表了樣品的主要特征信息。通過LDA分析，3種食醋非常集中地分布在3個不同區域，說明不同的釀造工藝釀出的葡萄醋具有明顯差異，能夠被明顯區分。

圖3 不同釀造工藝的葡萄醋的LDA線性判別分析Fig.3 LDA analysis for aroma components of different brewing process of grape vinegar

2.3 不同釀造工藝對葡萄醋樣品營養成分的影響

2.3.1對可溶性固形物含量的影響

對1～3號葡萄醋樣品中可溶性固形物進行測定，結果如圖4所示。

圖4 不同釀造工藝對葡萄醋中可溶性固形物含量的影響Fig.4 Effects of different brewing processes on the content of soluble solids in grape vinegar

由圖4可知，使用低溫發酵高溫浸漬工藝的2號樣品中可溶性固形物含量明顯高于其他2組常溫發酵樣品。由此推測：較低的發酵溫度，可能降低了酵母菌代謝消耗所需能量，從而減少可溶性固形物(如葡萄糖或果糖)的損失。此外，同樣是常溫發酵的1號樣品和3號樣品，高溫浸漬的3號樣品中可溶性固形物的含量較高。由此得出：較高的浸提溫度可以從葡萄汁中浸提出更多可溶性物質，從而最終葡萄醋產品中的可溶物含量也更高。

2.3.2 對色度、多酚、白藜蘆醇含量的影響

利用紫外分光光度儀、高效液相色譜儀對1～3號葡萄醋樣品的色度、多酚、白藜蘆醇含量進行測定，結果見表5。

表5 不同釀造工藝中的葡萄醋色度、多酚和白藜蘆醇含量Table 5 Effects of different brewing processes on chromaticity, polyphenol and resveratrol content in grape vinegar

葡萄醋色度值的大小，主要是由葡萄醋中的酚類物質如花色素苷、單寧等決定，酚類物質含量越高，葡萄醋的色度也就越高。通過表5可以看出：對于色度來說，高溫浸漬、低溫發酵樣品(2號)>常溫浸漬、常溫發酵樣品(1號)>高溫浸漬、常溫發酵樣品(3號)，因此高溫浸漬、低溫發酵最有利于葡萄醋色度的提高。由圖2還可以看出，多酚和白藜蘆醇的含量由多到少依次是：高溫浸漬、低溫發酵樣品(2號)>高溫浸漬、常溫發酵樣品(3號)>常溫浸漬、常溫發酵樣品(1號)。這與色度結果的規律基本吻合，可以得出結論：酒精發酵過程中，使用高溫浸漬的方法可以更多地融入葡萄皮中的酚類物質，色度也越深；而較低發酵的溫度，延長了酒精發酵的時間，這可能也會導致酚類物質含量的明顯增加。

2.3.3 對有機酸種類和含量的測定及分析

通過液相色譜儀對酒石酸、DL-蘋果酸、乳酸、檸檬酸和琥珀酸5種有機酸標準品進行色譜分析獲得圖5。色譜圖中存在6個主峰，從左至右依次為酒石酸、L-蘋果酸、乳酸、檸檬酸、D-蘋果酸、琥珀酸。由于葡萄醋中存在的蘋果酸主要為L-蘋果酸，所以本次研究只對L-蘋果酸進行分析。通過對圖5的分析，確定5種有機酸的出峰時間。將1～3號樣品進行色譜分析，以樣品3的色譜圖(圖6)為例，根據出峰時間，可知圖6中峰1為酒石酸、峰2為L-蘋果酸、峰3為乳酸、峰4為檸檬酸、峰5為琥珀酸。

圖5 5種有機酸標準品色譜圖Fig.5 The chromatograms of 5 kinds of organic acid standard

圖6 3號樣品中有機酸色譜圖Fig.6 The organic acid chromatogram of No.3 sample

通過對1～3號樣品的色譜圖分析，根據5種有機酸標準品的出峰時間及線性回歸方程(R2=0.996 1～0.999)，計算出3種葡萄醋樣品中5種有機酸的含量如圖7所示。高溫浸漬的2號和3號樣品各項有機酸含量明顯高于常溫浸漬的1號樣品。分析原因可能是高溫浸漬使更多有機酸溶解到葡萄汁中，從而最終葡萄醋樣品中有機酸含量較高。

圖7 不同釀造工藝對葡萄醋中5種有機酸濃度的影響Fig.7 Effects of different brewing processes on the concentration of five organic acids in vinegar

此外，低溫發酵、高溫浸漬的2號樣品中乳酸和檸檬酸含量均高于常溫發酵、高溫浸漬的3號樣品，酒石酸和蘋果酸低于3號樣品，琥珀酸差異不明顯。分析原因可能是低溫發酵過程中，一部分酸如酒石酸等，會由于發酵溫度較低導致溶解度下降。由于酒石酸和蘋果酸同屬于二元酸，在口感上顯得尖酸刺口，過多的蘋果酸和酒石酸會導致葡萄醋口感粗糙，不夠柔和。由此推測，2號樣品在口感上會優于3號樣品。

2.4 不同釀造工藝的葡萄醋樣品的質量感官評定

對3種葡萄醋樣品的質量感官評價見表6。常溫浸漬、常溫發酵的1號樣品的香氣最濃郁、厚重，但酸感較弱、較平淡。通過高溫浸漬的2號和3號樣品風味口感較常溫浸漬(1號)樣品更豐富，多樣。但3號樣品的口感略顯酸澀、較粗糙，且色澤較暗淡。而低溫發酵的2號樣品在口感的柔和度和協調性上要優于常溫發酵的1號和3號樣品。因此2號葡萄醋樣品的感官評價得分最高，質量最好。

表6 不同釀造工藝葡萄醋樣品質量感官評定表Table 6 The quality sensory evaluation table of different brewing process grape vinegar samples

3 結論

本研究以巨峰葡萄為原料，參考葡萄酒酒精發酵工藝中的相關技術，采用不同的浸漬溫度和酒精發酵溫度的釀造方法來改進葡萄醋的發酵工藝。結果表明：采用電子鼻系統中的PCA和LDA分析，發現這2種方法均能準確分區開3種不同釀造工藝的葡萄醋樣品，由此說明不同的釀造工藝確實對葡萄醋的香氣產生了較大的影響。對葡萄醋樣品中各成分的進一步分析、品評獲得采用高溫浸漬、低溫發酵的葡萄醋樣品：含有最多的可溶性固形物及酚類物質，具有較高的營養價值；各類有機酸含量適宜——口感較柔和的乳酸含量較高，而口感較尖銳的蘋果酸、酒石酸含量較低；具有最柔和的口感和酸爽的口味，且香氣宜人。由此得出，與常溫浸漬和常溫酒精發酵工藝相比，高溫浸漬、低溫酒精發酵的葡萄醋釀造工藝可以較好地實現葡萄醋中的營養成分的增加和風味的改善。