桤叶唐棣-蓝莓复合果醋的研制

张卓睿，鲍虞园，姜贵全，毛迪锐*

（北华大学林学院，吉林吉林132013）

桤叶唐棣-蓝莓复合果醋的研制

张卓睿，鲍虞园，姜贵全，毛迪锐*

（北华大学林学院，吉林吉林132013）

以桤叶唐棣、蓝莓为主要原料，对桤叶唐棣蓝莓复合果醋的生产工艺进行了研究。通过单因素试验分析，确定桤叶唐棣和蓝莓适宜质量比为1∶2；通过正交试验分析，得到酒精发酵的最佳条件为初始糖度18%，酵母接种量0.10%，发酵温度28℃，发酵时间6 d，在此条件下酒精度可达9.4%vol；由响应面试验确定醋酸发酵的最佳工艺条件为初始酒精度7%vol，发酵温度30℃，醋酸菌接种量为12%，此条件下发酵所得的复合果醋中总酸含量可达5.33 g/100 mL。

桤叶唐棣；蓝莓；果醋；响应面

果醋是以水果或果品加工下脚料为主要原料，经发酵酿制而成的一种健康饮品，近年来随着人们健康饮食观念的日益加深，果醋以其独特的养生功效越来越受到欢迎，而各种风味别致的复合果醋也应运而生[1-3]，在功能饮料市场拥有较大的开发潜力，市场前景广阔。蓝莓学名越桔，其所含的熊果酸、花色苷、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）等生物活性成分具有抗氧化、降血糖、防癌、抗菌、改善记忆力、保护视力等功效[4-7]。桤叶唐棣（Amelanchier alnifoliaNutt）亦称高钙唐棣[8]，果实钙含量较高，还含原花青素、花色苷、绿原酸等成分，具有抗氧化、降血脂、预防癌症、降糖尿等保健作用[9-12]。桤叶唐棣和蓝莓皆属于浆果，贮运性较差。本试验将桤叶唐棣和蓝莓混合发酵制成复合果醋，不仅能丰富果醋品种，而且可以为桤叶唐棣和蓝莓的开发拓展思路，以期为其深加工利用奠定理论基础和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

桤叶唐棣：采于蛟河林场；蓝莓：市售；葡萄酒专用酵母：湖北安琪酵母股份有限公司；醋酸菌：上海迪发酿造生物制品有限公司；蔗糖（一级）：市售；葡萄糖、琼脂、酵母膏：北京奥博星生物技术有限公司；亚硫酸氢钠、碳酸钙、氢氧化钠（分析纯）：天津市福晨化学试剂厂；壳聚寡糖（分析纯）：北京正天成澄清技术有限公司；果胶酶（500 U/mg）：上海瑞永生物科技有限公司。

酵母菌活化：将酵母加入10倍体积的2%蔗糖溶液中，搅匀，35℃条件下活化30 min[13]。

醋酸发酵培养基：按10%葡萄糖、2%碳酸钙、2%琼脂、1%酵母膏和100 mL水配成培养基，杀菌后，制成斜面接种醋酸菌，30℃培养72h。活化的醋酸菌接入灭菌后的桤叶唐棣-蓝莓酒中，30℃、120 r/min恒温振荡培养30 h，连续扩培2次，进入对数生长期时即可作为种子液[14]。

1.2 仪器与设备

LDZX-40Ⅱ型立式自动电热压力蒸汽灭菌器：上海申安医疗器械厂；BS-1E型恒温振荡培养箱：金坛市华城开元实验仪器厂；RHB80手持式糖量折光仪：泰斯特仪器有限公司；YP-5108料理机：慧溪市宇普电器有限公司；JH722S型可见分光光度计：上海菁华仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 工艺流程及操作要点

清洗破碎：选择成熟度好、无病虫害的桤叶唐棣和蓝莓，流水洗净后，用料理机破碎处理；酶解：向破碎后的果浆中加入0.05%的果胶酶，在45℃条件下酶解4 h；成分调整：用蔗糖调整混合汁的糖度至最适值，同时加入0.04%的NaHSO3。成分调整后的混合汁在75℃保温15 min，以达到灭酶灭菌的效果；陈酿、过滤、澄清：将发酵好的复合果醋置于14℃陈酿30 d，然后加入1%的壳聚寡糖，在30℃条件下澄清2 h，8 000 r/min离心5 min过滤；杀菌：将澄清后的复合果醋装入容器中，常压条件下于80℃杀菌15～20min。

1.3.2 酒精发酵试验

以酒精度为评定指标，参照文献[15]的方法分别考察初始糖度（12%、14%、16%、18%、20%、22%），发酵温度（26℃、28℃、30℃、32℃、34℃），发酵时间（3d、4d、5d、6d、7 d、8 d），酵母接种量（0.02%、0.04%、0.06%、0.08%、0.10%、0.12%）对酒精发酵的影响，并在单因素试验基础上，进行L9（34）正交试验分析优化酒精发酵条件，因素与水平见表1。

表1 酒精发酵条件优化正交试验因素与水平Table 1 Factors and levels of orthogonal tests for alcoholic fermentation conditions optimization

1.3.3 醋酸发酵试验

以总酸含量为评定指标，参照文献[3，13-14]的方法考察醋酸菌接种量（6%、8%、10%、12%、14%）、酒精度（5%vol、6%vol、7%vol、8%vol、9%vol）、发酵温度（26℃、28℃、30℃、32℃、34℃）对醋酸发酵的影响，并在单因素试验基础上进行响应面试验，优化醋酸发酵条件，响应面试验因素与水平编码见表2。

表2 醋酸发酵优化响应面试验因素与水平Table 2 Factors and levels of response surface tests for acetic acid fermentation conditions optimization

1.3.4 测定方法

酒精度：酒精比重计法[16]；总酸（以醋酸计）：酸碱滴定法[17]；总糖含量：手持式糖量折光仪测定。

2 结果与分析

2.1 桤叶唐棣与蓝莓最佳质量比的确定

桤叶唐棣汁和蓝莓汁分别按质量比5∶1、4∶1、3∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶3、1∶4、1∶5混合，调整初始糖度至14%，接入0.06%的酵母菌，于28℃恒温培养箱中发酵5 d，所得酒液接入10%的醋酸菌，120 r/min、30℃恒温摇床上发酵7 d后测定总酸，结果如图1所示。

图1 桤叶唐棣和蓝莓质量比对总酸含量的影响Fig.1 Effect of Saskatoon berry and blueberry mass ratio on total content

由图1可以看出，随着蓝莓添加比例的增加，复合果醋的产酸量逐渐增大，当桤叶唐棣和蓝莓的配比超过1∶2后，增加幅度趋于平缓，而蓝莓添加比例过高会减弱桤叶唐棣的风味。因此，综合考虑确定桤叶唐棣和蓝莓的适宜质量比为1∶2。

2.2 酒精发酵条件优化

2.2.1 初始糖度对酒精发酵的影响

图2 初始糖度对酒精度的影响Fig.2 Effect of initial sugar concentration on alcohol content

由图2可知，随着糖度的升高，酒精度呈先上升后下降的趋势；在糖度为18%时酒精度达到最大值7.2%vol，之后糖度再升高反而会抑制酵母活性，使酒精度下降。因此，选择适宜的糖度为18%。

2.2.2发酵温度对酒精发酵的影响

图3 发酵温度对酒精度的影响Fig.3 Effect of fermentation temperature on alcohol content

由图3可知，随着发酵温度的升高，酒精度呈先上升后下降的趋势发酵；温度为28℃时酒精度达最大值7.3%vol，高于或低于该温度，都会影响酶及酵母的活性，酒精度较低。因此，选择适宜的发酵温度为28℃。

2.2.3 发酵时间对酒精发酵的影响

图4 发酵时间对酒精度的影响Fig.4 Effect of fermentation time on alcohol content

由图4可知，随着发酵时间的延长，酒精度呈先上升后缓慢下降的趋势；其中，酒精度在第6天达最大值8.2%vol，之后再延长发酵时间，酒精度反而会缓慢下降。因此，选择适宜的发酵时间为6 d。

2.2.4 酵母接种量对酒精发酵的影响

图5 酵母接种量对酒精度的影响Fig.5 Effect of yeast inoculum on alcohol content

由图5可知，随着酵母接种量的增加，酒精度先快速上升后缓慢上升；当酵母接种量＞0.08%后，酒精度增加不显著。因此，选择适宜的酵母接种量为0.08%。

2.2.5 酒精发酵条件优化正交试验

酒精发酵条件优化正交试验结果与分析见表3，方差分析见表4。

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

表4 酒精发酵条件优化正交试验结果方差分析Table 4 Variance analysis of orthogonal tests results for alcoholic fermentation conditions optimization

由表3、表4可知，初始糖度（A）和发酵温度（B）是极显著性因素，发酵时间（C）是显著性因素。影响酒精发酵的主次因素为发酵温度＞初始糖度＞发酵时间＞酵母接种量。通过各因素优水平可知酒精发酵的最佳工艺条件为A2B2C2D3，即初始糖度18%，发酵温度28℃，发酵时间6 d，酵母接种量0.10%。按此条件进行验证性试验，测得酒精度为9.4%vol。

2.3 醋酸发酵条件优化

2.3.1 醋酸菌接种量对醋酸发酵的影响

图6 醋酸菌接种量对醋酸发酵的影响Fig.6 Effect of acetic acid bacteria inoculum on acetic acid fermentation

由图6可知，随着醋酸菌接种量的增加，果醋的总酸呈先上升后下降的趋势；接种量为12%时复合果醋总酸达最大值5.12 g/100 mL，之后再增加接种量，醋酸菌的生长繁殖将过多消耗营养底物而导致产酸量降低。因此，确定适宜的醋酸菌接种量为12%。

2.3.2 酒精度对醋酸发酵的影响

图7 初始酒精度对醋酸发酵的影响Fig.7 Effect of initial alcohol content on the acetic acid fermentation

由图7可知，随着酒精度的升高，果醋的总酸呈先上升后下降的趋势；当酒精度为7%vol时产酸量达最大值5.18 g/100 mL，之后再增加酒度会使醋酸菌活性受到抑制而产酸量降低，因此，确定适宜的酒精度为7%vol。

2.3.3 发酵温度对醋酸发酵的影响

图8 发酵温度对醋酸发酵的影响Fig.8 Effect of fermentation temperature on acetic acid fermentation

由图8可知，随着发酵温度的升高，果醋的总酸呈先上升后下降的趋势；当发酵温度为30℃时，总酸度值最高，为5.26g/100mL，可知该温度是醋酸菌发酵的最适宜温度。因此，确定适宜的发酵温度为30℃。

2.3.4 醋酸发酵的响应面试验分析

醋酸发酵响应面试验结果见表5，方差分析结果见表6。

表5 响应面试验方案与结果Table 5 Design and results of response surface methodology

利用Design-Expert8.0.6软件对表5结果进行回归拟合，得到桤叶唐棣-蓝莓果醋的总酸含量（Y）对应酒精度（A）、发酵温度（B）和醋酸菌接种量（C）的二次多项回归方程为：

表6 回归方程方差分析Table 6 Variance analysis for the fitted regression model

由表6可知，回归模型P＜0.000 1，说明试验所得二次回归方程极显著，具有统计学意义，而失拟项P=0.743 4＞0.05，差异不显著，说明所建立回归模型可对结果进行预测；决定系数R2=0.995 0，精密度为31.714＞4，表明方程拟合度和可信度均较高[13]。综上所述，利用该回归方程可优化桤叶唐棣-蓝莓复合果醋的醋酸发酵工艺条件。

根据回归方程一次项系数绝对值的大小，可知影响复合果醋总酸的主次因素为酒精度（A）＞发酵温度（B）＞醋酸菌接种量（C），三个因素交互作用的响应曲面见图9。

图9 醋酸菌接种量、发酵温度、初始酒精度交互作用对总酸影响的相应面和等高线Fig.9 Response surface plots and contour line of effects of acetic acid inoculum,fermentation temperature,and initial alcohol content on total acid content

由图9可知，试验点范围内都产生了最大值，说明所选水平合理，能反映出对总酸的影响趋势。其中酒精度与醋酸菌接种量的交互作用（P＜0.000 1）、发酵温度与醋酸菌接种量的交互作用（P=0.0019＜0.01）对酸度的影响极显著，表现为曲面陡峭，等高线呈椭圆形，而酒精度与发酵温度的交互作用（P=0.038＜0.05）曲面稍显平滑，等高线略趋变圆，说明其对酸度的影响略低于前两者。

通过响应面得出醋酸发酵的最佳工艺条件为酒精度6.73%vol，发酵温度29.76℃，醋酸菌接种量12.41%，对应总酸响应值为5.39 g/100 mL。为方便实际操作，将最佳条件修正为酒精度7%vol，发酵温度30℃，醋酸菌接种量为12%，按此条件进行3次平行验证试验，测得酸度平均值为5.33 g/100 mL，与回归方程预测值相差0.06 g/100 mL，实际值与预测值基本吻合。

3 结论

本试验通过单因素、正交、响应面试验研究桤叶唐棣-蓝莓复合果醋发酵条件优化。结果表明，桤叶唐棣与蓝莓复配的最佳质量比为1∶2，酒精发酵的最佳工艺条件为初始糖度18%，酵母菌接种量0.10%，发酵温度28℃，发酵时间6 d，在此条件下酒精度可达9.4%vol；醋酸发酵的最佳工艺条件为酒精度7%vol，发酵温度30℃，醋酸菌接种量为12%，此条件下所制得复合果醋的总酸含量可达到5.33g/100mL。

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Preparation of compound fruit vinegar of Saskatoon berry and blueberry

ZHANG Zhuorui,BAO Yuyuan,JIANG Guiquan,MAO Dirui*
(College of Forestry,Beihua University,Jilin 132013,China)

Using Saskatoon berry(Amelanchier alnifoliaNutt)and blueberry as raw material,the production technology of Saskatoon berry and blueberry fruit vinegar was investigated.Single factor experiments results showed that the optimal mass ratio of Saskatoon berry and blueberry was 1∶2. The optimum alcoholic fermentation conditions were determined by orthogonal experiments as follows:initial sugar concentration 18%,yeast inoculum 0.10%,fermentation temperature 28℃and time 6 d,the alcohol content reached 9.4%vol in the condition.According to the response surface methodology,the optimal conditions of acetic acid fermentation were determined:initial alcohol content 7%vol,fermentation temperature 30℃, acetic acid bacteria inoculum 12%.Under these conditions,the total acid content of the compound fruit vinegar was 5.33 g/100 ml.

Saskatoon berry;blueberry;fruit vinegar;response surface methodology

TS275.4

0254-5071（2016）11-0181-05

10.11882/j.issn.0254-5071.2016.11.038

2016-08-04

吉林市科技计划项目（201454021，2015431015）

张卓睿（1978-），女，讲师，硕士，研究方向为功能食品开发。

*通讯作者：毛迪锐（1978-），女，副教授，硕士，研究方向为功能食品开发。