一種棕色、富含γ-氨基丁酸蜜柑醋的制作及其品質分析

趙天行，陳福生，陳 濤，吳仁蔚*，陳世貴

（1.華中農業大學 食品科學與技術學院湖北省傳統發酵食品國際科技合作基地，湖北 武漢 430070；2.湖北土老憨生態農業科技股份有限公司，湖北 宜都 443000）

溫州蜜柑（Citrus unshiu）作為湖北省主栽的一種鮮食水果，營養豐富，具有獨特的風味，蜜柑中含有類胡蘿卜素、維生素、蛋白質等多種營養物質[1]。由于蜜柑成熟季節相對集中，鮮果貯藏期短，容易腐爛，導致柑農賣果難。同時果品形狀、大小等品質不同，占產量20%～30%的非標果也降低了果農的收入。基于蜜柑的加工特點開發高附加值的加工產品是促進柑橘產業健康發展的有效途徑。以蜜柑作為釀造調味品和飲料的主要或補充原料，可充分利用蜜柑資源，增加農民的收入，而且蜜柑中的功能成分、芳香成分，賦予產品特殊的營養和風味[2]，可以滿足人們更高層次的需求。

食醋是以糧食、水果、酒類等含淀粉、糖類、酒精等物質為原料發酵而成的一種酸性調味品。在數千年的生產過程中，世界各地形成了各具特色的生產工藝和產品。中國的四大名醋（山西陳醋、鎮江香醋、福建紅曲醋、四川麩曲醋）和日本的黑醋，是以高粱、稻谷、小麥等谷物為原料釀造的。意大利的香醋、西班牙的雪莉醋和美國的蘋果醋等是以葡萄、蘋果等水果為原料釀造的[3]。按照醋酸發酵方式，可分為固態發酵醋和液態發酵醋。固態醋酸發酵是中國的獨特工藝，其產品具有色澤醬紅、風味濃郁、口感醇厚、酸味柔和等優點[4]。液態深層發酵食醋具有生產占地面積小、自動化程度高、勞動強度低、產酸快等優點，越來越被國內食醋生產廠家所采用[5]。然而，液態發酵食醋的風味單一、酸味刺激性強，且色澤寡淡，不符合我國消費者的消費習慣[6]。所以目前我國液態發酵生產的食醋主要用作原料，通過與傳統固態發酵食醋混合調配，或者添加食品增香劑和著色劑等方式來生產低端的食醋產品[7]。因此提高液態發酵食醋的風味和色澤是我國液態發酵食醋迫切需要解決的問題。

醋酸菌（acetic acid bacteria，AAB）是革蘭氏陰性的專性好氧細菌，可將糖（主要是單糖和雙糖）、糖醇或其他醇類氧化為相應的有機酸、醛或酮等物質，是食醋釀造的關鍵微生物[8]。醋酸菌可產生多種有益的次級代謝產物，如葡萄糖酸、二羥基丙酮、維生素C、果聚糖等。陳亨業等[9]分離到一株產棕色素，并且風味優良的醋酸菌—葡糖桿菌（Gluconobactersp.）FBFS 82菌株，并將其應用于食醋釀造。

本研究以葡糖桿菌FBFS 82發酵柑橘果汁，生產色素發酵液，與液態發酵的原醋進行調配，制作色澤和風味優良、營養豐富的釀造型蜜柑醋。并對產品的穩定性、營養特性進行分析，以期改善液態發酵食醋存在的色澤寡淡、酸味刺激性強等缺陷。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

葡糖桿菌（Gluconobactersp.）FBFS 82：由本實驗室分離、鑒定并保存[9]。

柑桔和液態發酵的原醋：由湖北土老憨生態農業科技股份有限公司提供。

5種液態發酵食醋：市售。

1.2 儀器與設備

UV-1750紫外可見分光光度計：日本島津公司；GC-2010-DSQ Ⅱ氣相色譜-質譜聯用儀（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）：美國Agilent 公司；BLBio-10SL液態發酵罐：上海百侖生物科技有限公司；Hitachi L-8900氨基酸測定儀：日本日立公司；50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取頭：美國Supelco公司。

1.3 方法

1.3.1 色素發酵液的制備

柑桔去皮、榨汁，接種10%（V/V）已活化的FBFS 82菌液，于無菌的10 L發酵罐28 ℃發酵6 d，對色素發酵液的總酸、總糖和游離氨基酸進行測定。色素發酵液經多層紗布過濾，于密閉容器中，室溫儲存。

1.3.2 蜜柑醋的配制

將液態發酵的原醋、色素發酵液和無菌水進行調配，制備蜜柑醋，使其酸度為5 g/100 mL，色素發酵液體積分數分別為10%、15%、20%和25%（以蜜柑醋A、B、C和D表示）。蜜柑醋以封口的透明玻璃瓶盛裝，于自然條件下儲存。

1.3.3 測定方法

總酸測定：參照參考文獻[10]的方法；總糖測定：參照參考文獻[11]的方法。

蜜柑醋的感官特性：參考GB/T 18187—2000《釀造食醋》對蜜柑醋的感官特性進行評價[12]。

色澤穩定性：蜜柑醋在自然條件下儲存至60 d，每10 d取樣一次，檢測其色素在波長440 nm處的吸光度值（OD440nm值）[13]，評價色素的穩定性。

游離氨基酸的測定：參考GB/T 30987—2020《植物中游離氨基酸的測定》[14]，對色素發酵液、液態發酵的原醋，以A和C為代表的蜜柑醋進行游離氨基酸的測定。

揮發性成分分析：參考楊馥秀等[15]的方法，并略作改動，采用頂空固相微萃取與氣相色譜-質譜聯用方法（headspace solidphasemicroextraction-gaschromatography-massspectrometry，HS-SPME-GC-MS）分析蜜柑醋中的揮發性成分。

HS-SPME參數條件：取8mL稀釋后的蜜柑醋，加入20mL頂空瓶，并加入3.0 g氯化鈉，于60 ℃以200 r/min磁力攪拌，平衡15 min。將已活化的萃取頭插入頂空瓶中，推出纖維頭，吸附40 min。

GC-MS參數及分析條件：GC進樣口250 ℃，采用不分流進樣，5 min后吹掃流量20 mL/min；載氣為高純氦氣，柱流量為1 mL/min；毛細管色譜柱為Agilent HP-5ms（30 m×250 μm×0.25 μm）；離子源溫度230 ℃，單四極桿溫度150 ℃，離子傳輸管溫度280 ℃，電子電離（electron ionization，EI）源，電子能量70 eV，質量掃描范圍35～600 m/z，全掃描模式。優化后的程序升溫條件為：初始溫度40 ℃，保持5 min，以5 ℃/min 速率升至120 ℃，保持2 min；以5 ℃/min 升至140 ℃后再以10 ℃/min 升至250 ℃，保持1 min。后運行條件為250 ℃，5 min。

將測得物質譜圖與標準譜圖庫NIST 8（national institute of standards and technology）中進行對比分析，以匹配度大于80確證所檢出的各種化學成分。

采用環己酮作為內標物，各化合物峰面積與內標峰面積比計算各化合物的含量。

2 結果與分析

2.1 色素發酵液的理化指標分析

對FBFS 82發酵柑橘汁的色素發酵液的理化指標進行分析，總糖含量為7%，總酸含量為1.23 g/100 mL，pH值為2.45，游離氨基酸含量為3693.43 mg/100 mL，其中γ-氨基丁酸含量為1 769.90 mg/100 mL。

2.2 蜜柑醋的感官特性

由圖1可知，液態發酵的原醋為淡黃色，滋味寡淡，有明顯的醋酸的刺激性氣味。蜜柑醋A為琥珀色，隨著色素發酵液含量的增加，顏色逐步加深，蜜柑醋D為紅棕色。與市售的5款液態發酵食醋相比，蜜柑醋的色澤有光鮮感，更誘人。同時蜜柑醋的滋味和氣味更豐富。蜜柑醋B、C、D均具有明顯的醬香味，酸味柔和，所有蜜柑醋均無異味。結果表明隨著色素發酵液含量的增加，感官特性明顯得到改善。

圖1 蜜柑醋與幾種市售食醋色澤的比較Fig.1 Comparison of color between citrus vinegar and several commercial vinegar products

2.3 蜜柑醋的色澤穩定性

由圖2可知，在自然條件下儲存，蜜柑醋A、B、C和D的OD440nm值均沒有明顯變化，說明葡糖桿菌FBFS 82的色素穩定，光照、低酸對其色澤無影響。而且蜜柑醋體態透明澄清，僅蜜柑醋D有少量懸浮的顆粒。可能是因為色素發酵液未經過過濾、澄清等處理。

圖2 蜜柑醋的色澤穩定性評價Fig.2 Evaluation of color stability of citrus vinegar

2.4 蜜柑醋的氨基酸種類與含量

對液態發酵的原醋，以蜜柑醋A和C為代表進行氨基酸含量測定，結果見表1。

表1 蜜柑醋游離氨基酸的種類與含量Table 1 Types and contents of free amino acid in citrus vinegar

續表

由表1可知，液態發酵的原醋中檢測到12種游離氨基酸（包括7種必需氨基酸），氨基酸總含量為（47.26±6.18）mg/100g。蜜柑醋A和C均含有18種游離氨基酸，組成蛋白質的氨基酸為17種，含量分別為（892.46±19.1）mg/100 g和（1 811.90±22.72）mg/100 g，其中包含人體必需的8種氨基酸。李婷等[16]對我國四大名醋進行分析，氨基酸含量分別為山西老陳醋（227.32～331.15）mg/100 mL、保寧醋（188.27～208.29）mg/100 mL、鎮江香醋（127.58～141.44）mg/100 mL，永春老醋（82.95～96.33）mg/100 mL。白燁[17]以巴氏醋桿菌單獨發酵，以及巴氏醋桿菌與植物乳桿菌混合發酵柑橘汁制備果醋，其游離氨基酸均為17種，含量分別為314.43 mg/100 g和322.92 mg/100 g。孫曉昕等[18]對市售的27種果醋進行測定，僅4種檢測到低含量的游離氨基酸。上述結果表明，蜜柑醋在營養成分——游離氨基酸方面具有明顯的優勢，而且蜜柑醋A和C（以氨基酸態氮計）分別達到了鎮江香醋的一級產品和特級產品的水平[19]。

此外，在蜜柑醋A和C中分別檢測到（182.27±8.68）mg/100 mL，（383.19±8.27）mg/100 mL的功能成分γ-氨基丁酸，γ-氨基丁酸的含量與色素發酵液的含量呈正比，而液態發酵的原醋中未檢測到該組分，說明γ-氨基丁酸來自色素發酵液。

根據游離氨基酸風味強度，將對風味有貢獻的氨基酸分為鮮味氨基酸、甜味氨基酸和苦味氨基酸[20]。在檢測的蜜柑醋A和C中，甜味氨基酸占比為（與組成蛋白質的氨基酸之比）均為65%；鮮味氨基酸占比分別為的15%和16%；苦味氨基酸的占比分別為18.45%和17.29%。說明蜜柑醋中呈味氨基酸多樣化，其滋味豐富。

上述結果充分說明色素發酵液營養豐富，在氨基酸的種類和含量方面具有明顯的優勢，特別是富含功能成分γ-氨基丁酸。γ-氨基丁酸在神經系統的發育過程中具有營養作用，是一種神經營養因子，同時也是強神經抑制性氨基酸，具有鎮靜、降血壓、降低血氨、提高腦活力、促進乙醇代謝、參與組織再生等多種生理作用[21-23]。本研究制作的釀造型蜜柑醋不僅可以用于飲料和調味料的二次開發，在進一步拓展保健醫藥作用方面具有良好的前景。

2.5 蜜柑醋揮發性成分測定

以蜜柑醋A和C為代表，采用HS-SPME-GC-MS對其揮發性成分進行分析，經NIST8譜庫檢索識別，鑒定出的揮發性成分及其含量見表2。

表2 蜜柑醋A和C的揮發性成分及含量Table 2 Volatile components and contents in citrus vinegar A and C

續表

蜜柑醋A檢測到51種揮發性物質，包括酸類6種、酯類13種、醇類4種、醛類7種、酮類6種、酚類3種和其他物質12種。蜜柑醋C檢測到60種揮發性物質，包括酸類7種、酯類18種、醇類4種、醛類9種、酮類5種、酚類5種和其他物質12種。隨著色素發酵液含量的增加，揮發性香氣物質的種類，說明色素發酵液提供了更多的香氣成分。

酸味是食醋最基礎的味道，酸類也是影響食醋風味和品質的一類化合物[24]。蜜柑醋A和C中，共有的酸味物質主要有醋酸、（-）-乙酰基-l-酒石酸、辛酸等。醋酸是刺激氣味強烈的酸，是食醋經典的氣味；而辛酸具有奶酪味及少許的澀味。根據其他學者對永春香醋和永春老醋[25]、水塔陳醋[15]等的分析，辛酸與食醋香氣有較高的相關性[26]。酯類化合物在香味的組成中占有特別重要的地位，大多具有花香、果香、酒香或蜜香香氣，是評價食醋產品的一個主要指標。蜜柑醋A和C中酯類物質的種類和含量在所有揮發性成分中占比最高，特別是乙酸乙酯，乙酸乙酯是引起果醋的發酵風味的物質之一[27]。此外，蜜柑醋中還含有豐富的醇酚類、醛酮類和雜環類等化合物，如乙偶姻、苯乙醇、壬醛、糠醛等，這些化合物共同賦予了蜜柑醋獨特的香味與營養[28-29]。其中乙偶姻作為一種食用級的香料，應用廣泛[30]；苯乙醇具有獨特風味，如玫瑰香、紫羅蘭香、茉莉花香等[31]；壬醛等醛類物質具有良好的風味特征，具有玫瑰花香[32]。

3 結論

本研究以葡糖桿菌FBFS82的色素發酵液與液態發酵的原醋調配制備蜜柑醋，結果表明，調配后能顯著改善產品的感官特性和營養特性。其中，含10%（V/V）色素發酵液的蜜柑醋A，色澤濃郁，優于市售的5款液態發酵食醋；蜜柑醋A和C的游離氨基酸含量，達到（892.46±19.1）mg/100 g和（1 811.90±22.72）mg/100 g，特別是其富含具有生理活性的成分——γ-氨基丁酸（（182.27±8.68）mg/100 mL和（383.19±8.27）mg/100 mL）；蜜柑醋A和C分別含有51種和60種揮發性物質，包括酸類、酯類、醇類、醛類、酮類、酚類和其他物質，其中賦予香氣的酯類成分含量最高。本研究制作的蜜柑醋是色、香、味和營養俱佳的釀造型果醋。