全發酵型蘋果醋加工工藝及其調配研究

游劍，杜鵬舉，祝葉蕾

(湖北工程學院 生命科學技術學院 特色果蔬質量安全控制湖北省重點實驗室，湖北 孝感 432000)

蘋果是薔薇科蘋果屬的一種植物，成熟后的果實呈球形，可供食用，富有迷人的蘋果香氣，口感清爽甘甜，是一種中性的水果，也是市面上最常見的水果之一。蘋果營養非常豐富，蘋果中不僅含有蘋果酸、奎寧酸、檸檬酸、酒石酸、單寧酸、果膠、纖維素和各種維生素，還含有鈣、銅、錳、鋅、鉀等微量元素，經常食用，對人體健康十分有益，具有生津止渴、和胃降逆、健脾潤肺等保健效果[1,2]。

蘋果醋是蘋果汁經發酵后得到的一種保健型飲品，不僅具有蘋果的營養，而且具有降低膽固醇、消除疲勞、抗衰老等功效。本文以陜西富士蘋果為原材料，通過酒精發酵、醋酸發酵等工藝，釀造全發酵型蘋果醋，對其生產工藝進行了研究[3-5]，并通過單因素實驗和正交實驗對其調配工藝進行了優化[6]，確定了全發酵型蘋果醋的最佳配方，為全發酵型蘋果醋的工業化生產提供了理論指導，具有一定的應用前景。

1 實驗材料與方法

1.1 實驗材料

蘋果：超市售賣的新鮮富士蘋果，產于中國陜西； 精制白砂糖：廣州市華僑糖廠；復合果膠酶：活力單位10 U/mg，山東匯益生物科技有限公司；釀酒高活性干酵母：安琪酵母股份有限公司；醋酸菌：山東沂源康源生物科技有限公司；檸檬酸：廣州市晨煒化工有限公司；偏重亞硫酸鈉：蘇州君世化工科技有限公司；氫氧化鈉：青縣萬江化工銷售有限公司；碳酸氫鈉：河南金大地化工有限責任公司；濃縮蘋果汁：中國匯源果汁集團有限公司；蜂蜜：寶生園養蜂場有限公司。

1.2 實驗儀器

精密電子天平 上海方瑞儀器有限公司；pH酸度計 上海藍尼詩爾商貿有限公司；電熱恒溫水浴鍋 廈門海鉑特生物科技有限公司；多功能榨汁機 九陽電器制造有限公司；手持糖量計 上海勃基儀器儀表有限公司；生化培養箱 杭州科曉化工儀器設備有限公司；廣口瓶、液封管、玻璃棒、酒精溫度計、滴定管、燒杯、紗布、量筒、濾紙、膠頭滴管、三角漏斗、水果刀。

1.3 測定方法

溫度的測定：采用溫度計測定；pH的測定：采用pH計測定；糖度的測定：采用糖量計測定；總酸度的測定：采用0.1 mol/L氫氧化鈉滴定測定。

1.4 全發酵型蘋果醋釀造的工藝流程

1.5 操作方法[7,8]

1.5.1 原材料的選取

挑選成熟的外觀飽滿且表面無爛的新鮮富士蘋果，先用清水洗凈，然后用水果刀去核切成小塊待用。

1.5.2 榨汁去渣

將切成塊狀的蘋果，放入榨汁機中進行榨汁，棄去果渣，只留下新鮮的果汁。

1.5.3 蘋果汁的防褐變處理

因為蘋果汁中含有大量的維生素C，果汁中的維生素C與空氣直接接觸，極容易被空氣中的氧氣氧化，而使果汁出現褐變現象，會影響后期蘋果醋的風味與外觀。而偏重亞硫酸鈉具有很強的抗氧化功效，將偏重亞硫酸鈉按1 L果汁中添加0.05 g的添加量加入到剛剛榨出的蘋果汁中，并攪拌均勻，對蘋果汁進行防褐變處理。

1.5.4 蘋果汁的過濾

將榨出的新鮮蘋果汁進行過濾處理，目的是為了過濾掉果汁中含有的少量植物纖維和果皮，先用4層紗布對蘋果汁進行粗濾，然后取過濾后的濾液用8層紗布進行過濾，再用16層紗布過濾，最后用32層紗布過濾蘋果汁得到相對澄清干凈的蘋果汁。

1.5.5 蘋果汁的澄清

將復合果膠酶以每0.1 g/L蘋果汁中添加量，加入到已經過濾好的蘋果汁中，用玻璃棒攪拌均勻，將攪拌均勻后的蘋果汁置于25 ℃環境下酶解2 h，以達到澄清蘋果汁的目的。

1.5.6 調整糖度

為了使發酵能夠順利進行，使釀造出來的蘋果醋風味更佳，根據成品蘋果醋的要求，過濾澄清后的蘋果汁需要進行調糖處理，已知17 g/L的糖產生1%的酒，發酵果醋前期需要果酒乙醇含量為8%～10%，果汁質量為W(kg)，則：

果汁的潛在酒精度α=果汁糖度(g/L)/17；

加糖量(kg)=(9-α)×0.017×W×100%。

1.5.7 調整酸度

發酵所用的釀酒高活性酵母菌最適宜生長的pH值為4.0～4.5，實驗中蘋果汁的pH值在3.0左右，本實驗使用向蘋果汁中添加碳酸氫鈉的方法，調整蘋果汁的pH值至4.0，使其達到酵母菌發酵的最適pH。

1.5.8 酵母菌的活化

稱取少量酵母菌于小燒杯中，加入適量的溫水(25～30 ℃)，用玻璃棒不斷攪拌均勻，放置在30 ℃的恒溫水浴鍋中30 min，使酵母菌活化。

1.5.9 醋酸菌的活化

稱取少量醋酸菌放入燒杯中，加入適量的溫水(30～35 ℃)，用玻璃棒不斷攪拌均勻，放置在35 ℃的恒溫水浴鍋中30 min，使醋酸菌活化。

1.5.10 酒精發酵

向蘋果汁中加入經過活化處理的釀酒高活性酵母菌，然后置于32 ℃條件下進行發酵，每隔12 h檢測1次發酵液的糖度和酒精度，并進行記錄，直到各數據保持相對穩定為止。

蘋果汁中的糖在無氧環境中通過酵母菌的作用，產生酒精和二氧化碳，此過程中的化學反應可簡單表示為：C6H12O6+2ADP+2Pi→2C2H5OH+2CO2。

1.5.11 醋酸發酵

醋酸桿菌經過活化處理后，加入已經完成酒精發酵的發酵液中，進行下一步的醋酸發酵，發酵期間每隔24 h檢測1次發酵液的醋酸含量，并進行記錄，直到醋酸含量保持相對穩定為止。

酒精在有氧條件下，會被醋酸菌氧化成醋酸。醋酸發酵過程的化學反應可簡單地表示為：C2H5OH+O2→CH3COOH+H2O。

1.5.12 醋酸含量的測定

醋酸的量(g/100 g)=(V1-V2)C/M×6%×100。

式中：V1-V2為消耗標準NaOH的量，mL；C為標準NaOH溶液的濃度，mol/L；M為樣品質量或體積，本次實驗為每次取10 mL；6%是換算系數。

1.5.13 過濾

待發酵結束后，對蘋果醋進行過濾，去除其中含有的雜質成分，得到澄清的蘋果醋。

1.5.14 殺菌

將過濾后的蘋果醋置于70～85 ℃下保持20 min，進行殺菌。

1.5.15 調配及感官評定

為了使蘋果醋具有更好的口感和風味，添加適量濃縮蘋果汁、白砂糖、蜂蜜進行調味處理。

1.6 全發酵型蘋果醋調配的正交實驗

在前期單因素實驗的基礎上，選取不同酸度、不同糖度、濃縮蘋果汁添加量、蜂蜜添加量4個單因素，以感官評定得分為指標，進行L9(34)正交實驗(見表1)，得到全發酵型蘋果醋調配的最佳配方。

表1 正交實驗的因素和水平Table 1 The factors and levels of orthogonal test %

2 結果與分析

2.1 全發酵型蘋果酒的酒精發酵

在蘋果汁中按0.12 g酵母/100 g果汁加入酵母菌，然后將其置于32 ℃條件下進行酵母菌的厭氧發酵，每隔12 h測1次糖度和酒精度，在發酵之前測定蘋果汁的初始糖度為26%，初始pH為4.0，發酵過程中測定的糖度和酒精度的變化情況見表2。

表2 全發酵型蘋果酒酒精發酵期間糖度和酒精度的變化Table 2 Changes of sugar and alcohol content during alcohol fermentation of full-fermented apple wine

圖1 全發酵型蘋果酒酒精發酵過程中糖度、酒精度的變化曲線Fig.1 Change curves of sugar and alcohol content during alcohol fermentation of full-fermented apple wine

由圖1可知，在發酵前期的12 h內，糖度呈現急劇下降的趨勢，酒精度呈現急速上升的趨勢。由此可知在此期間酵母菌活動十分劇烈，在發酵環境中進行了大量的繁殖，與周圍的氧氣和營養物質進行著積極的反應，但是這段期間氧氣比較充足，主要用于酵母自身的生長繁殖，發酵作用不強。發酵12～36 h期間，由于前期酵母菌自身的呼吸作用消耗了大部分的氧氣和營養物質，導致此時發酵液中的氧氣不足，發酵液中大量的酵母菌在近似無氧的環境下進行發酵產出大量酒精和二氧化碳，可以看到發酵液中有大量的氣泡冒出來；當發酵進行到36～60 h時，由于發酵液中的營養物質基本被消耗完，此時發酵作用受到了抑制，因此酒精度上升的速度也相當緩慢，趨近于平緩，60 h后酵母菌的發酵基本終止。

由表2和圖1可知，蘋果酒的酒精發酵從發酵開始到結束大約為60 h，最后經測定，蘋果酒酒精度為9.29%，殘余糖含量為10.2%。

2.2 全發酵型蘋果醋的醋酸發酵

在蘋果酒中按10 g醋酸菌/100 g果酒加入醋酸菌[9,10]，然后將其置于35 ℃條件下進行醋酸菌的有氧發酵，每隔24 h測1次酸度和酒精度，發酵之前蘋果酒酒精度為9.29%，發酵過程中測定的酸度和酒精度的變化情況見表3。

表3 全發酵型蘋果醋醋酸發酵期間酸度和酒精度的變化Table 3 Changes of acidity and alcohol content during acetic acid fermentation of full-fermented apple vinegar

圖2 全發酵型蘋果醋醋酸發酵過程中酒精度、酸度的變化曲線Fig.2 Change curves of alcohol content and acidity during acetic acid fermentation of full-fermented apple vinegar

由圖2可知，在發酵的前2 d，酒精度變化的趨勢不是十分明顯，這是因為發酵液中的醋酸菌正處于適應期，不能立即進行增殖，醋酸菌的含量基本保持不變；發酵時間為2～5 d時，酒精度的含量呈急劇下降趨勢，得知在此階段醋酸菌正在活躍地發酵，積極地把酒精轉化為醋酸；發酵進行到5～6 d時，發酵液中的酒精幾乎消耗完全，再沒有多余的酒精轉化成醋酸，從而導致發酵液的酸度和酒精度再無明顯的變化，此時發酵液中的醋酸菌基本停止發酵。

由以上分析可知，蘋果醋的醋酸發酵從發酵開始到結束大約為6 d，最后經測定，蘋果醋總酸度為7.22%。

2.3 全發酵型蘋果醋的感官評定

為了使蘋果醋具有更好的口感，添加適量蘋果汁、冰糖、蜂蜜進行調味處理后，從外觀色澤、氣味、滋味、體態幾個方面對蘋果醋進行感官評定，以打分的方式來辨別最好的樣品[11,12]。

將制好的蘋果醋經過濾、殺菌后裝配靜置1 d左右，直到果醋中所含有的懸浮物基本沉降完全后再進行相關的感官評定。

將要進行感官評定的全發酵型蘋果醋樣品，依次進行編號，依據表4的感官評判標準要求，對蘋果醋從色澤、香氣、口味、體態等方面進行感官評定并打分，對得分最高的樣品進行以下實驗。

感官評定分別以外觀色澤(占20分)、香味(占20分)、味道(占30分)和體態(占30分)進行打分，滿分為100分，評分細則和結果見表4。

表4 蘋果醋感官評定標準Table 4 Sensory evaluation standards of apple vinegar

2.3.1 不同酸度全發酵型蘋果醋感官評定的比較

因為不同的酸度對釀造出的全發酵型蘋果醋的品質和口感有很大影響，為了使釀制的蘋果醋具備更好的品質和風味，將釀造出的蘋果醋的酸度分別調整為2%、3%、4%、5%、6%、7%，然后依據感官評定的標準，進行感官評定并打分，評分結果見表5。

表5 不同酸度全發酵型蘋果醋感官評定結果Table 5 Sensory evaluation results of full-fermented apple vinegar with different acidity

通過對不同酸度全發酵型蘋果醋的色澤、香味、味道、體態的感官評定評分可知，酸度為3%的蘋果醋的評分最高，為97分，口感最佳，因此選擇酸度為3%的蘋果醋進行后面的實驗。

2.3.2 不同糖度全發酵型蘋果醋感官評定的比較

因為不同的糖度對釀造出的全發酵型蘋果醋的口感有很大影響，為了使釀制的蘋果醋具備更好的品質和風味，對酸度為5%的蘋果醋通過添加食用冰糖的方法調整出糖度為5%、6%、7%、8%、9%、10%的蘋果醋，然后依據感官評定標準，進行感官評定并打分，評分結果見表6。

表6 不同糖度全發酵型蘋果醋感官評定結果Table 6 Sensory evaluation results of full-fermented apple vinegar with different sugar content

通過對不同糖度全發酵型蘋果醋的色澤、香味、味道、體態的感官評定評分可知，糖度為8%的蘋果醋的評分最高，為98分，口感最佳，因此選擇糖度為8%的蘋果醋進行后面的實驗。

2.3.3 不同濃縮蘋果汁添加量全發酵型蘋果醋感官評定的比較

濃縮蘋果汁是一種蘋果醋加工中常用的調味劑，蘋果醋中添加適量的濃縮蘋果汁，可以改善蘋果醋的風味，提高蘋果醋的感官品質，對酸度為5%、糖度為8%的蘋果醋通過添加7%、8%、9%、10%、11%、12%的濃縮蘋果汁，然后依據感官評定標準，進行感官評定并打分，評分結果見表7。

表7 不同濃縮蘋果汁添加量全發酵型蘋果醋感官評定結果Table 7 Sensory evaluation results of full-fermented apple vinegar with different concentrated apple juice

通過對不同濃縮蘋果汁添加量全發酵型蘋果醋的色澤、香氣、味道、體態的感官評定評分可知，添加量為10%的蘋果醋的評分最高，為96分，口感和風味最佳。

2.3.4 不同蜂蜜添加量全發酵型蘋果醋感官評定的比較

蜂蜜是一種純天然的含有豐富營養成分的調味劑，蘋果醋中添加適量的蜂蜜，不僅可以改善蘋果醋的風味，而且還可以起到輔助澄清蘋果醋的作用，進一步增強蘋果醋的風味和感官質量，對酸度為5%、糖度為8%的蘋果醋通過添加1%、2%、3%、4%、5%、6%的蜂蜜，然后依據感官評定標準，進行感官評定并打分，評分結果見表8。

表8 不同蜂蜜添加量全發酵型蘋果醋感官評定結果Table 8 Sensory evaluation results of full-fermented apple vinegar with different additive amount of honey

通過對不同蜂蜜添加量全發酵型蘋果醋的色澤、香氣、味道、體態的感官評定評分可知，添加量為2%的蘋果醋的評分最高，為98分，口感和風味最佳。

2.3.5 全發酵型蘋果醋調配的正交實驗結果

由表9可知，影響全發酵型蘋果醋感官評分的主次為：A>C>D>B，即蘋果醋酸度>濃縮蘋果汁添加量>蜂蜜添加量>蘋果醋糖度。所以全發酵型蘋果醋調配的最佳配方組合為 A1B2C3D2，即蘋果醋酸度為2%，糖度為8%，濃縮蘋果汁添加量為11%，蜂蜜添加量為2%，此時全發酵型蘋果醋的口感和風味最佳。

表9 正交實驗結果Table 9 The results of orthogonal test

3 小結

本文采用全發酵工藝生產蘋果醋，將新鮮蘋果榨汁后進行酒精發酵和醋酸發酵，制得的蘋果醋成品呈現出良好的淡黃色，并伴有蘋果濃郁的香氣，酸甜爽口，最后制得的全發酵型蘋果醋酸度為7.22%，糖度為10.2%，通過對不同酸度、糖度、濃縮蘋果汁、蜂蜜添加量全發酵型蘋果醋的感官評定單因素實驗和正交實驗，最終確定全發酵型蘋果醋的最佳配方為蘋果醋酸度2%、糖度8%、濃縮蘋果汁添加量11%、蜂蜜添加量2%，此時口感和風味最佳，為全發酵型蘋果醋的工業化生產提供了理論指導。