甘蔗醋及果醋饮料的生产工艺研究

郑 平，吴幼茹，杨继伟，王在谦，李 楠*

（1.广西大学生命科学与技术学院，南宁530004；2.广西海铭威酿酒股份有限公司，广西来宾546500）

甘蔗醋及果醋饮料的生产工艺研究

郑 平1，吴幼茹1，杨继伟1，王在谦2，李 楠1*

（1.广西大学生命科学与技术学院，南宁530004；2.广西海铭威酿酒股份有限公司，广西来宾546500）

以甘蔗汁为原料，探索了液态发酵甘蔗果醋的生产工艺条件和甘蔗果醋饮料研制方法。通过单因素和正交试验，优化了工艺条件和配方。结果表明，酒精发酵的工艺参数为温度30℃、初始pH值为4.5、接种量12%、发酵时间6 d。醋酸发酵最佳工艺条件为酒精度8%vol、糖度7°Bx、pH值为5.0、接种量10%。在控制温度32℃、转速150 r/min条件下发酵7 d得到平均酸度约6.37 g/100 m L、残糖4.2 g/100 mL甘蔗果醋。甘蔗果醋饮料最佳配方为甘蔗原醋15%、鲜甘蔗汁40%、蔗糖2%、柠檬酸0.14%、DL-苹果酸0.05%。

甘蔗果醋；酒精发酵；醋酸发酵；果醋饮料

蔗汁古人称之为“脾果”，具有滋心脾，健胃润肺，生津止渴的功效。它含有丰富的蔗糖、果糖、葡萄糖，还含天门冬素、天门冬氨酸、丙氨酸、柠檬酸、维生素A、维生素C、尼克酸、核黄素、钾、钙、磷、铁等多种营养成分，其中铁的含量为9 mg/kg，居水果之首，素有“补血果”的美称[1-3]。

广西是我国最大的甘蔗种植地，拥有非常丰富的甘蔗资源，甘蔗制糖为传统甘蔗产业，目前为了提高甘蔗产业链，增加甘蔗工业值，可以利用甘蔗丰富的糖分和多种营养物质，发酵生产具有独特、浓郁甘蔗清香的果酒及果醋产品[4-5]。它兼具水果和食醋的营养保健功能，是集营养、保健、食疗等功能为一体的新型饮品[6]。如果以甘蔗汁为酿醋原料生产果醋，不仅可以节约粮食，提高甘蔗附加值，而且可以开发风味独特的醋品，并提高醋品的保健功能，对我国甘蔗资源开发具有促进意义[7]。

本研究以广西地区甘蔗汁为原料，研究了液态发酵法生产甘蔗果酒、果醋的工艺参数，确定了适宜的工艺条件。对甘蔗果醋酸度、糖度、酒精度、可溶性固形物等成分进行了检测，通过调配开发了风味纯正、口感爽适的甘蔗果醋饮料。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

甘蔗汁：广西农业科学院甘蔗基地，成熟甘蔗（糖度16～18°Bx）；酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）、巴氏醋杆菌（Acetobacter pasteurianus）：广西大学生命科学与技术学院兰姆酒研发实验室。

一级白砂糖（符合GB 317—2006《白砂糖》）：南宁明阳糖厂；磷酸二氢钾（食用级）：国药集团化学试剂有限公司；磷酸、乙醇、DL-苹果酸、柠檬酸（均为食用级）：广田生化试剂经营部；硅藻土（符合GB 14936—2012《食品安全国家标准硅藻土》）：青岛三星硅藻土有限公司。

酵母种子培养基：12°Bx甘蔗汁，0.2%磷酸二氢钾，pH值为4.5，28℃、160 r/m in培养22 h。

醋酸菌种子培养基：6°Bx甘蔗汁，0.2%磷酸二氢钾，体积分数为3%的乙醇，pH值为4.5，32℃、180 r/m in培养20h。

1.2 仪器与设备

日本爱拓PAL-1迷你显数折射计：广州市爱宕科学仪器有限公司；雷磁PHS-3C pH计：上海楚柏实验室设备有限公司；RE301型旋转蒸发仪、N510C手提式高压灭菌锅、TW-12恒温水浴锅：重庆雅马拓科技有限公司；QJH-L 100A水果榨汁机：浙江苏泊尔股份有限公司；Sup-250生化培养箱：上海精宏实验设备有限公司；ZD-85A振荡摇床：国华电气有限公司；PL303型电子天平：梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司。

1.3 方法

1.3.1 测定方法

果酒理化检测按GB/T 15038－2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》的相应规定检测；果醋的理化检测按GB/T 5009.41－2003《食醋卫生标准的分析方法》中的方法测定；乙醇体积分数的测定按GB/T 5009.48－2003《蒸馏酒与配制酒卫生标准的分析方法》中的方法测定；总糖（以葡萄糖计）：3,5-二硝基水杨酸（dinitrosalicylic acid，DNS）还原糖法；微生物检测按GB/T 4789.22－2003《食品卫生微生物学检验调味品检验》[8]。

1.3.2 果醋发酵工艺流程

甘蔗→清洗→榨汁→过滤→处理→成分调整→灭菌→酒精发酵→过滤→醋酸发酵→粗滤→陈酿→甘蔗醋→调配→精滤→巴氏灭菌→成品醋饮料

1.3.3 操作要点

原料处理：用水对甘蔗进行表面清洗，后用榨汁机榨取甘蔗汁，用5层纱布过滤去除残渣，对蔗汁80℃恒温水浴30 m in，加石灰乳调节pH值至6.8～7.0，静置4 h以上，取上清液。

成分调整：用白砂糖和去离子水调整初始糖度至18°Bx，再用食用级磷酸调整pH值至4.5，添加0.2%磷酸二氢钾。

灭菌：将发酵液121℃灭菌20 m in。

酒精发酵：18°Bx甘蔗汁为原料接入酵母种子液进行酒精发酵，分别对发酵温度、初始pH、接种量、发酵时间先后进行单因素试验，研究其对酒精发酵阶段的影响。酒精发酵效率计算公式[9]如下：

醋酸发酵：以甘蔗果酒为原料调整糖度、酒精度、pH，接入醋酸菌种子液进行醋酸发酵，研究各因素对醋酸发酵阶段产酸量的影响。酒精转酸率计算公式[9]如下：

陈酿：将发酵结束的甘蔗果醋（酸度6.0～6.3 g/100 m L）用硅藻土过滤，添加1.5%食盐、1%金银花，然后放入陶瓷罐密封陈酿15～20 d[10]。

过滤：采用硅藻土过滤器粗滤，0.22 μm醋酸纤维素膜精滤[11]。

调配：将陈酿半月的甘蔗醋，去除底部少量沉淀，分别按比例添加甘蔗原醋、18°Bx新鲜甘蔗汁、柠檬酸、DL-苹果酸，通过补水总量添加量为100 m L，以甘蔗果醋饮料滋味酸甜适中、淡淡甘蔗清香、精滤后色泽金黄透亮为标准进行调配[12]。

1.3.4 甘蔗醋饮料感官评定

由7人组成品评小组，对试验样品进行品评，按表1的评分标准综合打分，满分10分，以7人打分的平均值作为试验指标值[13]。

表1 甘蔗果醋饮料感官质量评分标准Table 1 Sensory evaluation standards of sugar cane vinegar drink

2 结果与分析

2.1 酒精发酵阶段

2.1.1 酒精发酵条件优化正交试验

为确定较好的果酒酒精发酵工艺条件，在单因素条件基础上进行正交试验，以发酵温度（A）、初始pH值（B）、接种量（C）、发酵时间（D）为考察因素，以酒精度为考察指标，试验因素和水平见表2，试验结果见表3。

由表3可知，该酒精发酵的4个因素中，较好因素水平为A3B2C3D3，即温度30℃、初始pH值为4.5、接种量12%、发酵时间6 d。各因素对试验结果影响的主次为初始pH值＞发酵时间＞接种量＞发酵温度。以A3B2C3D3组合重复试验3次，得到酒精度为10.4%vol，残糖含量（以葡萄糖计）2.1 g/100 m L的甘蔗果酒，酒精发酵效率91.54%。10.4%vol，糖度为4.0°Bx，此后发酵液酒度和糖度变化较小，酒精发酵基本结束为发酵后期。整个酒精发酵过程中发酵液酸度变化较小，比较适合醋酸发酵，为了减低成本、缩短发酵周期，选择发酵6 d的果酒进行过滤、成分调整、接入醋酸菌种子液进行醋酸发酵。

表2 酒精发酵条件优化正交试验因素与水平Table 2 Factors and levels of orthogonal tests for alcoholic fermentation conditions optimization

表3 酒精发酵条件优化正交试验结果与分析Table 3 Results and analysis of orthogonal tests for alcoholic fermentation conditions optimization

2.2 醋酸发酵阶段

2.2.1 醋酸发酵条件优化正交试验

为确定较好的果醋醋酸发酵工艺条件，在单因素试验基础上设计正交试验，以总酸含量（以醋酸计）为考察指标，试验因素与水平见表4，试验结果见表5。

表4 醋酸发酵条件优化正交试验因素与水平Table 4 Factors and levels of orthogonal tests for acetic acid fermentation conditions optimization

表5 醋酸发酵条件优化正交试验结果与分析Table 5 Results and analysis of orthogonal tests for acetic acid fermentation conditions optimization

2.1.2 酒精发酵中糖度、酸度、酒精度的变化情况

为了在酒精发酵阶段选择酒精度、糖度合适的时间转入醋酸发酵，以缩短发酵周期，保证果醋品质[14]，研究了最适酒精发酵条件下的糖度、酸度、酒精度变化关系，结果如图1所示。

图1 酒精发酵曲线图Fig.1 The alcoholic fermentation curve

为了酿造酸度为6.0～6.3 g/100 m L的甘蔗果醋，需要醋酸发酵初始酒精度应为7%vol～8%vol较合理。由图1可知，将酵母种子液接入初始糖度为18°Bx的发酵液中，发酵初期由于营养丰富，酵母迅速繁殖，代谢较快，酒精发酵前3 d酒精度迅速上升，出酒率较高，随后酒精度上升逐渐变慢，糖消耗速度也逐渐下降。酒精发酵6 d后发酵液酒精度为

由表5可知，在醋酸发酵的4个因素中，最适因素水平为A3B2C3D2，即酒精度8%vol、糖度7°Bx、pH值为5.0、接种量10%。各因素对试验结果影响的主次为酒精度＞接种量＞糖度＞pH。以最优组合A3B2C3D2重复试验3次，发酵液平均醋酸含量6.37 g/100 m L，总糖含量（以葡萄糖计）4.2 g/100 m L，酒精度＜0.5%vol，酒精转酸率71.19%。

2.2.2 醋酸发酵中酒精度、酸度的变化情况

由图2可知，随着醋酸发酵时间的延长，酒精度逐渐下降，酸度不断增加；在1～6 d，发酵液的物质变化幅度最大，酸度上升最快，酒精度下降迅速，为醋化的主要阶段；发酵6 d之后，酒精度、酸度变化逐渐趋于平稳，为发酵后期。7 d之后酸度上升已很缓慢，醋酸发酵基本结束。

图2 醋酸发酵过程中酒度与酸度的变化曲线Fig.2 Changes of alcohol and acidity content during acetic acid fermentation

2.2.3 甘蔗果醋饮料配方的优化试验

影响甘蔗果醋饮料风味的主要因素为酸度和糖度含量[15]，为此选择甘蔗原醋、甘蔗汁、柠檬酸、DL-苹果酸添加量4因素设计正交试验，以感官评分为考察指标，确定甘蔗果醋饮料最佳配方，各因素水平设计和结果见表6。

表6 甘蔗果醋醋饮料配方优化正交试验结果与分析Table 6 Results and analysis of orthogonal tests for sugar cane vinegar drink formula optimization

由表6可知，4种因素对感官评分影响大小顺序为A＞B＞C＞D，即甘蔗原醋＞甘蔗汁＞柠檬酸＞DL-苹果酸。最佳组合为A2B1C3D1，即甘蔗原醋15%、甘蔗汁50%、柠檬酸0.14%、DL-苹果酸0.05%。在此条件下进行验证试验，感官评分为8.90分。但考虑到50%甘蔗汁用量对饮料色泽以及后期保藏有一定影响，因而将50%甘蔗汁用量调整为40%甘蔗汁和2%蔗糖，调整后甘蔗果醋饮料甘蔗清香变淡，色泽透亮，更加利于保藏。甘蔗果醋饮料最适配方为甘蔗原醋15%、鲜甘蔗汁40%、蔗糖2%、柠檬酸0.14%、DL-苹果酸0.05%。

2.3 甘蔗果醋质量指标

2.3.1 感官指标

外观与色泽：金黄色光泽、澄清透明、无悬浮沉淀物。

香味：具有浓郁和谐的醋香、甘蔗清香、香气自然、协调、无异味。

2.3.2 理化指标

甘蔗果醋pH值为3.21，总酸（以醋酸计）≥6.0 g/100m L，酒精度＜0.5%vol，总糖含量（以葡萄糖计）为4.2 g/100 m L。

2.3.3 微生物指标

细菌总数≤100CFU/m L，大肠菌群≤3 MPN/m L，致病菌：未检出。

3 结论

酒精发酵工艺中，通过正交试验得到甘蔗果酒最优酒精发酵条件：温度30℃、初始pH值为4.5、接种量12%、发酵时间6 d，得到酒精度10.4%vol、残糖2.1 g/100 m L的甘蔗果酒，酒精发酵效率91.54%。通过单因素和正交试验获得醋酸发酵的最佳工艺参数是：酒精度8%vol、糖度7°Bx、pH值为5.0、接种量10%，在温度32℃，转速150 r/min条件下发酵7d得到平均酸度约6.37g/100m L、残糖4.2 g/100 m L甘蔗果醋，酒精转酸率71.19%。通过调配，甘蔗果醋饮料最佳配方为甘蔗原醋15%、鲜甘蔗汁40%、蔗糖2%、柠檬酸0.14%、DL-苹果酸0.05%，产品色泽晶莹剔透，淡淡甘蔗清香，清朗爽口。

[1]邓毛程，王瑶，李静，等.甘蔗汁酿酒酵母的筛选及特性[J].中国酿造，2013，32（9）：59-61.

[2]张宇，邱林权，陈绍军，等.紫甘薯-甘蔗酒发酵工艺条件的优化[J].中国酿造，2014，33（10）：156-160.

[3]黄美娥，高中松，张羽，等.白茅根-甘蔗饮料的研制[J].食品与发酵工业，2006，32（2）：141-143.

[4]侯佳.广西蔗糖产业发展现状与分析[J].新经济，2014，2（2）：18-20.

[5]侯佳.广西甘蔗糖业产业竞争力研究[D].南宁：广西大学硕士论文，2012.

[6]徐妍.果醋发酵工艺研究及营养成分分析[J].哈尔滨：东北农业大学硕士论文，2012.

[7]方俊鹏，李静，邓毛程，等.甘蔗汁风味醋醋酸摇瓶发酵条件的研究[J].广东轻工业技术学院学报，2010，9（3）：14-17.

[8]中华人民共和国卫生部，中国国家标准化管理委员会.GB/T 5009.41—2003食醋卫生标准的分析方法[S].北京：中国标准出版社，2003.

[9]徐清萍编.食醋生产技术问答[M].北京：中国纺织出版社，2011.

[10]屈利民.荔枝果醋加工工艺研究[D].南昌：江西农业大学硕士论文，2012.

[11]林祖申.解决食醋混浊沉淀的探讨[J].中国酿造，2007，26（8）：37-39.

[12]王永岺.沙棘果醋优良菌种筛选及果醋饮料的研制[D].大庆：黑龙江八一农垦大学硕士论文，2010.

[13]原德树.液态深层发酵苹果醋及苹果醋饮料的研制[J].现代食品科技，2010，26（5）：523-526.

[14]谢思芸，钟瑞敏，肖仔君，等.杨梅果醋体外抗氧化活性的研究[J].食品与机械，2012，28（6）：125-128.

[15]龚红菊，党文新，安秋，等.甘蔗果醋加工工艺及最佳配方的研究[J].江西农业学报，2011，23（3）：140-142.

Fermentation technology of sugar cane vinegar and fruit vinegar drink

ZHENG Ping1,WU Youru1,YANG Jiwei1,WANG Zaiqian2,LI Nan1*
(1.College of Life Science and Technology,Guangxi University,Nanning 530004,China; 2.Guangxi Haimingwei Brewing Co.,Ltd.,Laibin 546500,China)

Sugar cane vinegar was produced via submerged fermentation of sugar cane juice and a new beverage was developed using sugar cane vinegar.Through single factor and orthogonal test,the optimal alcohol fermentation conditions and formula were as follows:temperature 30℃,initial pH 4.5,yeast inoculum 12%,fermentation time 6 d.The optimal acetic acid fermentation conditions were alcohol content 8%vol,sugar 7°Bx,pH 5.0, acetic acid bacteria inoculum 10%.Under the conditions of temperature 32℃,rotational speed 150 r/m in,fermentation time 7 d,the average acidity of sugar cane vinegar was about 6.37 g/100 m l,residual sugar 4.2 g/100 m l.The optimal formula for sugar cane vinegar drink was sugar cane vinegar 15%,sugar cane juice 40%,saccharose 2%,citric acid 0.14%,and DL-malic acid 0.05%.

sugar cane vinegar;alcoholic fermentation;acetic acid fermentation;fruit vinegar drink

TS264.2

A

0254-5071（2015）03-0154-04

10.11882/j.issn.0254-5071.2015.03.037

2015-01-10

贵工信投资[2013]258

郑平（1989-），男，硕士研究生，研究方向为甘蔗汁、糖蜜食品发酵与利用。

*通讯作者：李楠（1969-），男，副教授，博士，研究方向为食品微生物学及发酵工程。