苹果果醋加工过程的发酵工艺研究

许凯扬 熊诗璇 陈 璇 祁 娟 王文龙

（长沙理工大学化学与生物工程学院，湖南 长沙 410114）

苹果果醋加工过程的发酵工艺研究

许凯扬 熊诗璇 陈 璇 祁 娟 王文龙

（长沙理工大学化学与生物工程学院，湖南 长沙 410114）

运用正交试验方法对苹果果醋加工工艺中粟酒裂殖酵母降酸、酒精发酵及醋酸发酵等方面进行研究。结果表明，生物降酸最佳条件：温度28℃，发酵时间3d，粟酒裂殖酵母接种量为5%；酒精发酵最佳条件：温度26℃，发酵时间7d，酿酒酵母接种量为5%；醋酸发酵最佳条件：初始酒精度7%，发酵时间20d，醋酸菌接种量10%，发酵温度为32℃。

苹果果醋；降酸；酒精发酵；醋酸发酵

果醋是集营养、保健、食疗等功能于一体的新型饮品。苹果醋具有防止动脉硬化和降血压、促进肠胃消化、增强食欲、防止肠胃疾病、消除或减轻疲劳的功效［1－2］，具有巨大市场发展潜力和开发前景。

苹果含有一定的苹果酸，残留在苹果醋中会影响成品果醋的口感和品质，一般都要设法去除。目前中国降酸的方法多以化学降酸、物理降酸为主，化学降酸方法包括酸碱中和、离子交换等；物理降酸包括膜分离、电渗析等［3］。这两种方法对酒质的负面影响较大，使用不当有可能引起果酒瓶内发酵。中国国内近年来对果醋生物降酸的研究较少且进展缓慢。国外在对果醋降酸研究和发展方向主要是微生物降酸法，这些微生物包括能够进行苹果酸－乳酸发酵的乳酸菌和能够进行苹果酸－酒精发酵的裂殖酵母。同时，随着现代发酵工程技术的发展，如固定化细胞（酶）技术的应用，生物反应器的开发已使果酒的微生物降酸技术朝着更可控、易操作的方向发展［4］。

粟酒裂殖酵母 （schizosaccharomyces pombe）属于裂殖酵母属，可进行苹果酸－乙醇发酵，即在厌氧条件下分解苹果酸生成乙醇和CO2［5］。本试验以红富士苹果为原料，采用粟酒裂殖酵母对苹果汁进行生物降酸、酒精发酵、醋酸发酵的工艺条件进行探讨，确定苹果果醋的生产工艺最佳试验条件，为提升苹果果醋工业化生产提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 材料与试剂

红富士苹果，酿酒酵母：市售；

粟酒裂殖酵母：广东省微生物研究所；

醋酸菌：沪酿1.01，广东省微生物研究所；

粟酒裂殖酵母活化培养基：麦芽浸膏3g，葡萄糖10g，酵母浸膏3g，蛋白胨5g，琼脂20g，水1 000mL；

醋酸菌分离培养基：酵母膏1g，葡萄糖1g，琼脂2g，水100mL，0.1MPa灭菌30min，灭菌后加入 CaCO32g，95%酒精2mL，冷却后，制成平板CaCO3分离培养基；

醋酸菌扩培培养基：杀菌后的发酵果汁；

柠檬酸、果胶酶、酵母浸膏、琼脂粉、蛋白胨、葡萄糖、氯化钠、碳酸钙：均为市售分析纯。

1.2 工艺流程

新鲜成熟苹果→ 挑选→ 清洗→ 破碎→ 浸泡→ 榨汁→酶解→ 灭酶→ 澄清过滤→灭菌→ 降酸→ 调整糖度→ 酒精发酵（酵母菌）→ 醋酸发酵（醋酸菌）→ 澄清过滤→ 调配→精滤、杀菌→苹果醋饮料

1.3 操作要点

1.3.1 原料处理 将洗净的苹果切成1cm厚的果块，放入pH 4.0的柠檬酸溶液中浸泡5min。酶解过程加入0.01%的果胶酶，酶解时间2h，酶解温度45℃，85℃灭酶。

1.3.2 生物降酸 将粟酒裂殖酵母进行活化扩培，通过镜检得菌数为7.00×106个/mL，将活化扩培后的粟酒裂殖酵母按3%，4%，5%的接种量分别接入100mL苹果汁中。发酵温度分别为26，28，30℃；发酵时间分别为1，2，3d，并对苹果酸减少量进行测量。

1.3.3 酒精发酵 经过三级扩大培养的酵母菌接种于已经降酸处理且调整好成分的果汁中，每天观察发酵现象，并采用比重法测量酒精度。

1.3.4 醋酸发酵 经过三级扩大培养的醋酸菌接种于酒精发酵液中，并定期检查发酵液温度，每隔2d测定发酵液中酸度1次。

1.4 检测方法

（1）总酸（以醋酸计）含量的测定：酸碱滴定法［6］；

（2）苹果酸含量的测定：酸碱滴定法；

（3）总糖含量的测定：手持糖度计；

（4）酒精含量的测定：比重法［7］。

2 结果与分析

2.1 粟酒裂殖酵母生物降酸发酵条件的确定

苹果果醋加工工艺中采用的生物降酸除受菌种种类的影响外，还受到菌种接种量、发酵温度、发酵时间等因素的影响。本试验通过前期单因素试验确定正交试验因素与水平取值（见表1），以发酵后苹果酸的减少量为考察指标，采用L9（33）正交试验来确定粟酒裂殖酵母生物降酸过程的最佳工艺参数。试验结果见表2。

表1 降酸正交试验因素水平Table 1 The factors and levels of orthogonal experiment of acid－degradation

由表2可知，粟酒裂殖酵母降解苹果酸中的影响因素依次为B＞C＞A，最优因素水平组合为A3B2C3，即接种量5%，发酵温度28℃，发酵3d的组合降酸效果最为明显。对A3B2C3组合进行验证实验，测得苹果酸减少量为19.58%，高于正交试验中的所有因素水平组合，进一步证实该组合降酸效果最佳。

2.2 酒精发酵正交试验

苹果果醋酒精发酵除受菌种种类的影响外，还受到发酵温度、发酵时间、菌种接种量等因素的影响。本试验通过前期单因素试验确定了正交试验因素与水平取值（见表3），以发酵液的酒精含量为考察指标，采用L9（33）正交试验来确定酒精发酵过程的最佳工艺参数。试验设计及结果见表4。

表2 降酸正交试验结果Table 2 The results of orthogonal experiment of acid－degradation

由表4可知，酿酒酵母酒精发酵过程中的影响因素依次为A＞B＞C，最优因素水平组合为A3B2C3，即发酵温度26℃，发酵7d，接种量5%的组合酒精度最高。对A3B2C3组合进行验证实验，测得发酵液中酒精含量为8.78%，高于正交试验中的所有因素水平组合，进一步证实该组合酒精发酵效果最佳。

2.3 醋酸发酵正交试验

果醋醋酸发酵除受菌种种类的影响外，还受到发酵初始酒精度、发酵温度、发酵时间、菌种接种量等因素的影响。酒精是醋酸菌繁殖代谢的主要营养物质，因此酒精度的提高在一定程度上能促进醋酸发酵过程中产酸量的提高，但醋酸菌的生长和代谢也会因酒精浓度过高受到抑制，致使产酸量下降，发酵周期延长，所以醋酸发酵的酒精度要控制在一定范围内。本试验以醋酸菌接种量、初始酒精度、发酵温度、发酵时间为因素，通过单因素试验确定正交试验因素水平取值（见表5），以发酵液的酸度为考察指标，采用L9（34）正交试验来确定醋酸发酵过程的最佳工艺参数。试验设计及结果见表6。

表4 酒精发酵正交试验结果Table 4 The results of orthogonal experiment of alcoholic fermentation

表5 醋酸发酵正交试验因素水平表Table 5 The factors and levels of orthogonal experiment of acetic fermentation

表6 醋酸发酵正交试验结果Table 6 The results of orthogonal experiment of acetic fermentation

由表6可知，醋酸菌发酵过程中的影响因素依次为B＞D＞A＞C，最优因素水平组合为A2B3C2D1。即接种量10%，初始酒精度7%，发酵温度32℃，发酵20d的组合酸度最高。对A2B3C2D1组合进行验证实验，测得酒精醪液中酸度为4.08%，高于正交试验中的所有因素水平组合，进一步证实了该组合酒精发酵效果最佳。

3 结论

通过对发酵液中苹果酸减少量的测定，发现其中发酵温度是影响粟酒裂殖酵母对苹果酸分解的最大因素，它直接影响者粟酒裂殖酵母的繁殖力和发酵力。本试验利用粟酒裂殖酵母来分解苹果酸，与利用乳酸菌进行苹果酸－乳酸发酵降酸的方法相比，该技术具有降酸效果明显、对果醋品质不产生负面影响、可操作性强等特点。随着发酵过程中酒精的温度的升高酒精发酵速度也加快，但发酵速度越快，酵母菌的疲劳现象出现越早，且发酵时间短，发酵不完全，但时间过长溶液中含糖量较低，酵母发酵效率下降，感染杂菌的几率又会增加。除本试验中提到的各种影响苹果果醋加工工艺的因素外，性能优良的菌种也是保证果醋产品质量稳定的关键。本试验采用沪酿1.01号醋酸菌进行醋酸发酵，发酵后原醋的醋酸含量为4.08%～4.26%，风味优良。建议选用多种醋酸菌进行醋酸发酵作进一步的研究，以选育出更佳适合苹果醋酸发酵的菌种。

1 陈春香.苹果醋的功能和工艺探讨［J］.中国调味品，2007（10）：65～74.

2 王春霞.新一代健康饮品——果醋［J］.食品工业科技，2002（4）：78～79.

3 赵新宇，文连奎.金红苹果果醋及果醋饮料加工工艺研究［J］.饮料工业，2008，11（4）：39～42.

4 Sainieri，C Zambonelli.Organisms associated with acetic acid bacteria in vinegar production［J］.Vinegar of the Word，2009（10）：78～88.

5 徐怀德.树葛干酒澄清和降酸技术研究［J］.西北林学院学报，2004，19（3）：28～32.

6 张意静.食品分析技术［M］.北京：中国轻工业出版社，2001：1～45.

7 白卫东，刘晓燕，赵文红，等.柿子醋饮料的加工工艺研究［J］.食品与机械，2007，23（5）：125～127.

Study on fermentation of production process of apple vinegar

XU Kai－yang XIONG Shi－Xuan CHEN Xuan QI JuanWANG Wen－long

（School of Chemistry and Biological Engineering，Changsha University of Science ＆Technology，Changsha，Hunan410114，China）

Acid－degradation ofSchizosaccharomyces pombe，alcoholic fermentation and acetic fermentation were researched in the processing of apple vinegar by applying orthogonal experiment.The optimal acid decreasing condition were as follows：5%inoculation of fermentation，fermentation temperature 28℃，fermentation time 3d.The optimized parameters of alcoholic fermentation were：5%inoculation of yeast，fermentation temperature 26 ℃，fermentation time 7d.The optimized parameters of acetic fermentation was 10%inoculation at 32℃for 20d，7%incipient alcoholicity.

apple vinegar；acid－degradation；alcoholic fermentation；acetic fermentation

10.3969/j.issn.1003－5788.2011.03.040

研究性学习与创新性实验计划项目；湖南省科技攻关项目（编号：2009GK3024）

许凯扬（1972－）男，长沙理工大学副教授，博士。E－mail：xukaiyang＠scbg.ac.cn

2011－03－10