薏米沙棘醋口服液發酵工藝優化

◎ 任勰珂，魏 林，吳天祥，劉 義，胡文森，李 慧

（貴州食品工程職業學院，貴州 貴陽 550025）

薏米自古以來就是我國食藥皆佳的“糧藥”之一，特含茚類、酯類、甾醇類、木脂素類、酚類、生物堿類和腺苷類等藥效成分，具有抗腫瘤、抗病毒、調節免疫、降血糖血鈣及降壓等藥理功效[1-2]。在禾本科植物中獨占鰲頭，是典型的“綠色食品”[3]。沙棘是胡頹子科，沙棘屬的灌木或小喬木，與薏米同屬于“藥食同源”植物。藥理實驗表明，沙棘具有抗腫瘤、降血脂、抗氧化及增強免疫力等作用[4]。沙棘果實中維生素C 含量高，每100 g 果汁中，維生素C 含量可達到825 ～1 100 mg，是獼猴桃的2 ～3 倍，素有“維生素C 之王”的美稱。因此，從食用安全性和保健功效考慮，沙棘是優良植物資源[5-6]。在功能性食品領域，沙棘目前主要用于制作沙棘果汁、果醋、果酒和油脂等產品。

我國醋文化源遠流長，醋這一傳統的發酵調味品，近年來正向營養保健方向發展。現代醫學研究表明，人體每天攝入一定量的醋，能夠助消化、調節血液的酸堿平衡和擴張、軟化血管，進而起到降低血壓的作用，有助預防心血管疾病的發生[7-8]。口服液具有質量穩定、攜帶和服用方便、易保存和易吸收等優點，市場接受度高，尤其適合工業化生產[9]。

本研究以薏米、沙棘浸提液為原料發酵制醋，將“世界禾本科植物之王”薏米和“維生素C 之王”沙棘結合起來，制得同時具有薏米、沙棘特有保健功能和香氣的薏米沙棘醋口服液。市場前景廣闊，研究成果彌補了薏米加工產品單一的市場空缺，提升了薏米的附加值。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

薏仁米，收購自貴州興仁縣大荒坪村；沙棘浸提液，由實驗室制得；GIMI.67 醋酸菌，由廣東省微生物研究所提供。

氫氧化鈉、碳酸氫鈉等（分析純），購自天津市瑞金特化學品有限公司；釀酒高活性酵母，購自安琪酵母股份有限公司；食品級糖化酶（10 萬U·g-1），購自河南華悅化工產品有限公司；酸性蛋白酶，購自安徽遠征生物工程有限公司。

1.2 儀器與設備

恒溫鼓風干燥箱（上海瑯玕試驗設備有限公司）、HH-b 型數顯恒溫水浴鍋（常州奧華儀器有限公司）、自動電位滴定儀（上海大普儀器有限公司）、FW-80萬能粉碎機（上海仕元科學器材有限公司）及C21-101 電磁爐（美的集團有限公司）。

1.3 試驗方法

1.3.1 薏米沙棘醋口服液加工工藝流程

薏米沙棘醋口服液加工工藝流程如圖1 所示。

圖1 薏米沙棘醋口服液加工工藝流程圖

1.3.2 操作要點

（1）原料預處理優化。取薏米洗凈晾干、炒制香味濃郁，冷卻后粉碎，過不同規格篩，按1 ∶5 料水比加水。以還原糖含量為指標確定過篩規格（60 ～80 目）。

（2）蛋白酶處理。添加0.20%酸性蛋白酶，于pH2.50、32 ℃恒溫條件下酶解3 h。

（3）液化。將蛋白酶處理液置于沸水浴中加熱糊化，加入α-淀粉酶，于pH2.50、80℃條件下液化2.5 h 備用。

（4）糖化制漿。將液化后樣品與沙棘浸提液1 ∶1復配，按一定比例（2.0%）加入糖化酶，于60 ℃下糖化1.0 h，備用。

（5）酒精發酵。選用活化后干酵母（0.2%）制成活化液，加至制備好的糖化醪中進行發酵，用保鮮膜封口后，29 ～32 ℃條件下發酵。發酵第2 ～3 d 開始檢測酒度，當酒度達到6%vol～8%vol后，取出備用。

（6）醋酸發酵。在酒精發酵結束后的酒醪中，接入約8%新鮮培養的醋酸菌種子液（固態平板培養后接種到液態培養基搖床培養，待醋酸菌大量繁殖后接入），29 ～33 ℃恒溫恒濕搖床培養，直至達到預期酸度。

（7）醋醅加鹽。總酸含量達到預期指標，及時加鹽，終止發酵，加鹽量為薏米質量的5%。

（8）增香淋醋。采用二次循環淋醋法[10]，在成熟醋醅中加入滅菌薏米水（濃度約20%），并浸泡24 h 得到一輪醋，過濾后浸泡16 h 復淋醋醅，過濾均質后高壓滅菌，即制得薏米沙棘原醋。在淋醋階段采用薏米水，是考慮薏米作為原料，其原有香氣在發酵過程中被醋酸味覆蓋削弱。為凸顯原料風味，在“淋醋”步驟中用薏米水代替傳統工藝中的蒸餾水進行淋醋，薏米水需過濾均質到清澈透亮（透光率50%），不含雜質。

（9）調漿復配。在薏米原醋中加入赤蘚糖醇等調味以提升口感，中和原醋的酸澀味。原醋沙棘汁經上述方式復配調漿后，產品酸度適中，口感酸甜宜人，呈淡金色，透亮有光澤。

（10）滅菌及罐裝。將復配調漿后產品滅菌后裝瓶即制得薏米沙棘醋口服液。

1.3.3 單因素試驗

以感官評價為指標，研究發酵時間（1 d、2 d、3 d、4 d、5 d、6 d 和7 d）、初始酒精度（6%vol、7%vol、8%vol、9%vol 和10%vol）、發酵溫度（29 ℃、30 ℃、31 ℃、32 ℃和33 ℃）以及醋酸菌種子液接種量（8.0%、9.0%、10%、11%和12%）對醋酸品質的影響。感官評定標準見表1。

表1 感官評定標準表

1.3.4 正交試驗

在單因素試驗基礎上，以感官評價為指標（表1），如表2 所示，研究初始酒精度、醋酸菌接種量、發酵時間及發酵溫度對醋酸品質的影響，并在單因素基礎上進行正交優化，初步制得原醋。

表2 醋酸發酵試驗L9（34）正交因素水平表

1.3.5 指標測定

酸度參照GB/T 15038—2006 進行測定。不揮發酸參照GB/T 18187—2000 進行測定。

2 結果與分析

2.1 薏米沙棘醋口服液發酵工藝優化單因素試驗

2.1.1 不同發酵時間對薏米沙棘醋口服液評分的影響

由圖2 可知，發酵初期（1 ～3 d），隨著發酵天數的增加，醋酸菌開始利用乙醇轉換為乙酸，感官評分緩慢上升。到發酵中期（4 ～6 d），醋酸菌大量繁殖，酸味醇厚，組織狀態均勻。隨著發酵時間的延長，在6 ～7 d，感官評分下降，酸味減弱，可能是由于醋酸菌過量抑制醋酸發酵。因此，發酵時間最佳為6 d。

圖2 不同發酵時間對薏米沙棘醋口服液評分的影響圖

2.1.2 不同起始酒精度對對薏米沙棘醋口服液評分的影響由圖3 可知，隨著初始酒精度的增加，感官評分先增加后降低。這可能是由于在酒精度8/%vol 之前，增加酒精度提升了醋酸菌的發酵效率。而當酒精度在8/%vol 之后，一方面高酒精度抑制了醋酸菌的活性，另一方面影響了口感。因此，試驗中最適宜初始酒精度為8/%vol。

2.1.3 不同發酵溫度對對薏米沙棘醋口服液評分的影響由圖4 可知，隨著發酵溫度的升高，感官評分先上升后，然后31 ℃趨于平緩。為避免高溫抑制醋酸菌活性，節約能源，最適宜發酵溫度為31 ℃。

2.1.4 不同醋酸菌接種量對薏米沙棘醋口服液評分的影響由圖5 可知，隨著接種量的增加，感官評分呈現出先升后降的變化趨勢。在接種量9%時，感官評分最高，醋酸菌接種量過多可能會消耗其他的營養成分，影響產酸，因此，最適宜的接種量為9%。

圖3 不同起始酒精度對對薏米沙棘醋口服液評分的影響圖

圖4 不同發酵溫度對薏米沙棘醋口服液評分的影響圖

圖5 不同醋酸菌接種量對薏米沙棘醋口服液評分的影響圖

2.2 薏米沙棘醋口服液發酵工藝正交優化試驗結果

2.2.1 正交優化試驗結果

在單因素試驗基礎上，以感官評價為指標進行正交優化，結果如表3 所示。

由表3 可知，影響醋酸發酵階段感官評分的因素大小順序為A ＞C ＞B ＞D，即發酵時間＞發酵溫度＞起始酒精度＞醋酸菌接種量。正交實驗得出的最佳發酵條件為A2B2C3D1，由K 值得出理論最優發酵條件為A2B2C3D2不在正交試驗中，經驗證試驗，確定最優發酵條件為A2B2C3D1，即起始酒精度8%vol、醋酸菌接種量9%，32 ℃恒溫發酵6 d，此條件下綜合評分最高為92 分。

表3 醋酸發酵工藝正交優化試驗表

2.2.2 正交試驗結果方差分析

由表4 可知，發酵時間對醋酸發酵結果影響顯著P＜0.05，其他3 個因素對醋酸發酵結果影響不顯著P＞0.05。這與表3 中極差分析結果相吻合。發酵溫度和醋酸菌的接種量在小范圍的波動并不會對發酵結果產生太大的影響。

表4 方差分析表

2.2.3 指標測定結果

經最佳醋酸發酵工藝制得的薏米沙棘原醋，酸度約為5.29 g/100 mL，不揮發酸含量＜0.5 g/100 mL，酸味較為柔和。

3 結論

以薏米為原料，加以沙棘原液復配后發酵制得薏米沙棘醋。以感官評價為指標，通過單因素及正交試驗，確定了最佳醋酸發酵工藝條件為：起始酒精度8%vol、醋酸菌接種量9%，32℃恒溫發酵6 d。