柿子醋液态发酵工艺优化及澄清剂对柿子醋品质的影响

陈珍金，郭伟灵，贾瑞博，蒋雅君，周文斌，李燕，倪莉，吕旭聪，*

（1.福建农林大学国家菌草工程技术研究中心，福建福州350002；2.福建农林大学食品科学学院，福建福州350002；3.福州大学食品科学技术研究所福建省食品生物技术创新工程技术研究中心，福建福州350108；4.福建农林大学材料工程学院，福建福州350002）

柿子醋液态发酵工艺优化及澄清剂对柿子醋品质的影响

陈珍金1，4，郭伟灵1，2，贾瑞博1，2，蒋雅君2，周文斌1，2，李燕1，2，倪莉3，吕旭聪1，2，3*

（1.福建农林大学国家菌草工程技术研究中心，福建福州350002；2.福建农林大学食品科学学院，福建福州350002；3.福州大学食品科学技术研究所福建省食品生物技术创新工程技术研究中心，福建福州350108；4.福建农林大学材料工程学院，福建福州350002）

该试验以柿子为主要原料，通过单因素和正交试验对柿子醋液态发酵工艺进行了优化，并探讨了澄清剂对柿子醋品质的影响。结果表明，果胶酶最佳添加量为0.04 mL/100 g；柿子醋液态发酵的最佳工艺条件为摇床转速170 r/min、装液量100 mL/500 mL、醋酸菌接种量12%，在此发酵条件下，柿子醋酸度为4.35 g/100 mL。当明胶添加量为3%～5%时，柿子醋澄清和除涩效果较好。

柿子醋；液态发酵；醋酸发酵；发酵工艺优化；澄清剂

柿子（persimmon）又名米果、猴枣、镇头迦，柿科（Ebenaceae）柿属（Diospyros）植物，是一种多年生落叶果树，是人类有史以来最先栽种的果树种类之一，现主要分布在中国、韩国、日本和其他亚洲国家[1]。柿子不仅是营养丰富的鲜食水果，也是优质的加工原料，其具有广泛生物活性物质，可以做成高档调味品、柿果醋饮料和各种保健品等[2-4]。

醋是我国传统的调味品，《本草纲目》记载“醋可以消肿痛，散水气，理诸药”。研究表明，经微生物发酵酿制而成的柿子醋，色泽鲜亮，味道圆润，风味独特，与粮食醋相比，具有更丰富的营养，含有丰富乳酸、醋酸和苹果酸等有机酸以及醇、糖、矿物质、维生素、氨基酸等多种成分，具有解酒、降血压、保护心血管等营养价值及保健药用功能[5-7]。因此，利用柿子原料及下脚料加工成柿子醋，既能充分利用柿子资源，丰富食醋的花色品种，又可提高柿子产业的经济效益[8]。然而，由于柿子中含有大量单宁、多酚、果胶等，导致柿子醋在生产和贮藏过程易被氧化，伴随储藏时间延长，溶液颜色失去光泽、产生浑浊甚至沉淀等，其品质下降[9]。

本研究以柿子为主要原料，研究果胶酶不同添加量对柿子浆出汁率的影响，采用单因素试验以及正交优化试验，探究柿子醋醋酸发酵的最佳工艺条件，并添加不同剂量澄清剂对其进行处理，酿制出了柿香愉悦，酸味纯正，澄清透明，营养丰富的柿子醋。以期为提高柿子资源利用率，增加其附加值促进农业经济发展供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

柿子：龙岩市诚心村秦坤货站；活性干酵母：郑州华峰食品科技有限公司；果胶酶（5万U/g）：诺维信（中国）生物技术有限公司；沪酿1.01醋酸菌：北京市食品酿造研究所菌种站；正丙醇（色谱纯）：国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

WSC-S测色色差计、WAY型阿贝折射仪、ZD-2型自动电位滴定仪：上海精密科学仪器有限公司；SHB-Ⅲ循环水式多用真空泵：郑州长城科工贸有限公司；HZP-150型全温振荡培养箱：上海精宏实验设备有限公司；V-1200型可见分光光度计：上海美谱达仪器有限公司；YXQ-LS-3O型立式压力蒸汽灭菌锅：上海博迅实业有限公司；DHG-9123A型电子天平：北京赛多利斯天平有限公司；GC4000A型高效气相色谱仪：北京东西门电子技术有限公司；XW-80A微型旋涡混合仪：上海沪西分析仪器厂有限公司；TGL-16C台式离心机：上海安亭科学仪器厂。

1.3 方法

1.3.1 柿子醋液态发酵工艺流程

工艺操作要点：

（1）原料选择：选择成熟、果实丰满的新鲜柿果，要求无霉烂，以保证成品的风味和色泽。

（2）清洗：用流动水漂洗，将附着在柿果上的泥土及微生物清洗干净。

（3）去皮打浆：剥去柿子外表皮，除去蒂，用水果破碎机将柿果打成浆。

（4）防褐变：打浆后向柿浆中加入适量防褐变剂（柠檬酸），防止果肉与空气接触发生氧化褐变。

（5）加酶榨汁：向柿浆中加入适量果胶酶，保温45～50℃，酶解2～3 h，当果浆变稀即可榨汁过滤、去渣。

（6）调整糖酸度：进入酒精发酵前，先要调整柿汁含糖量及酸度，用蔗糖调整柿汁糖度，用柠檬酸调整酸度，将柿子汁的糖度调节为20%、酸度调节至3.5～4.0。

（7）酒精发酵：在无菌环境中加入3%活性干酵母，置于28℃进行发酵。

（8）醋酸菌扩培：沪酿1.01醋酸菌根据产品说明书将其活化，然后用柿汁经酒精发酵所得的酒液进一步对醋酸菌进行扩培，往酒液中接入5%的醋酸菌培养液，30℃条件下静置培养2 d。

（9）醋酸发酵：将扩大培养的醋酸菌种以一定的接种量接种，调整装液量和摇床转速，在45℃的条件下发酵7d。

（10）杀菌冷却：将调整好糖酸度的柿汁，经过85℃、15 min杀菌处理，以利于酵母的正常生长。

（11）澄清：醋酸发酵结束，加入适量的澄清剂（明胶），使用离心机进行澄清处理。

（12）灌装和杀菌：灌装后，在121℃的水中杀菌20min。

1.3.2 柿子醋液态发酵工艺单因素试验

选取果胶酶添加量（0.02 mL/100 g、0.03 mL/100 g、0.04mL/100g、0.05mL/100g、0.06mL/100g）、醋酸菌接种量（3%、6%、9%、12%、15%）、装液量（100 mL/500 mL、150 mL/ 500mL、200mL/500mL、250mL/500mL、300mL/500mL）、摇床转速（110r/min、130r/min、150r/min、170r/min、190r/min）4个因素依次进行单因素发酵试验，考察果胶酶添加量对柿子浆出汁率的影响，醋酸菌接种量、装液量、摇床转速对发酵液酸度的影响。

1.3.3 正交试验设计

在单因素试验结果的基础上，以醋酸菌接种量（A）、装液量（B）和摇床转速（C）为主要影响因素，以酸度为评价指标，进行L9（33）正交试验优化柿子醋发酵工艺条件。

1.3.4 澄清剂添加量对柿子醋品质的影响

采用明胶（0、1%、3%、5%和7%）作为澄清剂，放置于170 r/min摇床中振荡1 h，在波长600 nm处测定其吸光度值，根据吸光度值的大小判断澄清效果，吸光度值越小，说明透光率越大，澄清效果越理想。同时，本研究还考察明胶对柿子醋中单宁含量的影响，单宁含量越低，除涩效果越好。最终，根据澄清和除涩效果确定适宜添加量。

1.3.5 检测方法

酒精度测定：高效气相色谱法，以正丙醇为内标物，采用内标法进行定量；总糖测定：采用阿贝折射仪测定[10]；总酸测定：采用滴定法[11]；单宁测定：采用比色法；出汁率计算公式如下[12]：

式中：m1为过滤后柿子汁的质量，g；m2为柿子的质量，g。

2 结果与分析

2.1 果胶酶添加量对柿子浆出汁率的影响

考察果胶酶添加量对柿子浆出汁率的影响，结果见图1。

图1 果胶酶添加量对柿浆出汁率的影响Fig.1 Effect of pectinase addition on the juice yield of persimmon pulp

由图1可知，随着果胶酶添加量的增加，柿子浆的出汁率呈增加趋势，当果胶酶添加量为0.04 mL/100 g时，柿子浆的出汁率达到70%；继续增大添加酶量，柿子浆出汁率基本不变。可能原因是柿子浆中单宁物质与果胶酶结合，造成果胶酶活性下降，无法充分降解果胶。因此选择果胶酶添加量为0.04 mL/100 g对柿子浆进行酶解。

2.2 醋酸菌接种量对柿子醋发酵的影响

醋酸菌接种量是影响酸度的重要因素之一，适量的醋酸菌接种量能有效提高果醋品质[13]。考察醋酸菌接种量对柿子醋发酵的影响，结果见图2。

图2 醋酸菌接种量对柿子醋发酵的影响Fig.2 Effect of acetic acid bacteria inoculum on persimmon vinegar fermentation

由图2可知，随醋酸菌接种量增加，柿子醋酸度先增加后降低，当醋酸菌接种量增加为9%时，柿子醋发酵液酸度达到最大值，为3.87 g/100 mL，继续增加醋酸菌接种量，发酵液酸度开始出现下降的趋势。这可能是因为醋酸接种量较低时，溶液中的酒精无法在一定时间内转化为醋酸；若醋酸菌接种量较大时，醋酸菌消耗溶液中大部分营养物质，用于生成醋酸的底物较少，导致产酸量有所下降[14]。因此，选择醋酸菌接种量9%为宜。

2.3 装液量对柿子醋发酵的影响

考察装液量对柿子醋发酵的影响，结果见图3。

图3 装液量对柿子醋发酵的影响Fig.3 Effect of installed volume on persimmon vinegar fermentation

由图3可知，随着装液量的逐渐增加，酸度呈现下降趋势，当装液量＞200 mL/500 mL，酸度下降速度增大。这可能是由于醋酸菌是好氧菌，当装液量增加时，锥形瓶能容纳氧气量减少，瓶中氧气无法满足醋酸菌生殖代谢，导致产酸量减少[15]。因此选择装液量100 mL/500 mL为宜。

2.4 摇床转速对柿子醋发酵的影响

醋酸菌生长与其环境密切相关，合适的摇床转速可有效提高酸度，主要通过振动促进锥形瓶中氧气融入发酵液。考察摇床转速对柿子醋发酵的影响，结果见图4。

图4 摇床转速对柿子醋发酵的影响Fig.4 Effect of shaker speed on persimmon vinegar fermentation

由图4可知，随着摇床转速逐渐提升，酸度先上升后降低，当转速为170 r/min，酸度达到最大值；继续增加摇瓶转速，酸度开始下降。这可能由于转速过快，发酵短时间完成，酒精含量减少，供氧过量发生过氧化反应，醋酸菌将醋酸进一步氧化成二氧化碳和水，酸度下降[16]。因此，选择摇床速度170 r/min为宜。

2.5 柿子醋发酵工艺的正交试验

在单因素试验结果的基础上，选取以醋酸菌接种量（A）、装液量（B）和摇床转速（C）为自变量，以酸度为评价指标，进行L9（33）正交试验优化柿子醋发酵工艺条件。结果见表1，方差分析结果见表2。

表1 柿子醋发酵工艺条件优化正交试验结果与分析Table 1 Results and analysis of orthogonal experiments for fermentation conditions optimization of persimmon vinegar

表2 正交试验结果方差分析Table 2 Variance analysis of orthogonal experiments results

由表1极差（R）分析可知，影响柿子醋发酵工艺的因素效应顺序为摇床转速＞装液量＞醋酸菌接种量，最优组合为A2B1C2，即醋酸菌接种量12%、装液量100 mL/500 mL、摇床转速170 r/min，在此发酵条件下，最终柿子醋酸度为4.35 g/100 mL。由方差分析（表2）可知，柿子醋发酵工艺的各因素对酸度影响均不显著（P＞0.05）。

2.6 澄清剂添加量的优化

柿子醋的澄清程度是衡量其品质重要评价指标之一，常用的澄清剂有明胶、皂土、壳聚糖等。有研究报道明胶对果酒、果醋有较好的澄清效果，同时，蛋白质、色素、风味、营养物质等损失较少。因此，本研究选用明胶作为柿子醋的澄清剂。考察明胶添加量对柿子醋成品澄清效果的影响，结果如图5所示。

图5 不同明胶添加量对吸光度值和单宁含量的影响Fig.5 Effect of different gelatin addition on absorbance value and tannin content

由图5可知，随着明胶添加量的增加，吸光度值A600nm先降低后增加，当明胶添加量为3%时，吸光度值达到最低，为0.66，表明此时澄清效果较好；当明胶添加量＞5%时，吸光度值迅速上升，样品变稠，导致产品品质下降。此外，发酵的果醋大多含有单宁、多酚等物质，使其具有一定的涩味，严重影响其品质和商业价值。澄清剂也具有除涩功能[17]，研究发现，随着明胶添加量的增加，单宁含量逐渐下降，当明胶添加量＞3%时，单宁下降趋势较小，表明明胶添加量为3%～7%时，除涩效果较好。综合考虑其澄清和除涩功能，明胶适宜添加量为3%～5%。

3 结论

本研究以柿子为原料研制柿子醋，探讨果胶酶添加量、摇床转速、装液量和醋酸菌接种量4个因素对柿子醋液态发酵工艺的影响。获得柿子浆最优果胶酶添加量为0.04mL/100g。在单因素试验基础上，通过正交试验确定柿子醋液态发酵的最优工艺参数为摇床转速170r/min、装液量100mL/500mL、醋酸菌接种量12%，在此发酵条件下，最终柿子醋酸度为4.35g/100mL。通过不同剂量的明胶处理发酵后的柿子醋，获得最优明胶添加量为3%～5%，生产出的柿子醋呈琥珀色，澄清透明，营养丰富，风味独特。

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Optimization of liquid-state fermentation process of persimmon vinegar and the effect of clarification agent on the quality of persimmon vinegar

CHEN Zhenjin1,4,GUO Weiling1,2,JIA Ruibo1,2,JIANG Yajun2,ZHOU Wenbin1,2,LI Yan1,2,NI Li3,LV Xucong1,2,3*
(1.China National Engineering Research Center of JUNCAO Technology,Fujian Agriculture and Forestry University,Fuzhou 350002,China; 2.College of Food Science,Fujian Agriculture and Forestry University,Fuzhou 350002,China;3.Fujian Research Center of Food Biotechnology Innovation Engineering,Institute of Food Science and Technology,Fuzhou University,Fuzhou 350108,China; 4.College of Materials Science and Engineering,Fujian Agriculture and Forestry University,Fuzhou 350002,China)

Using persimmon as main raw material,the liquid-state fermentation process of persimmon vinegar was optimized by single factor and orthogonal experiments,and the effect of clarification agent on the quality of persimmon vinegar was discussed.The results showed that the optimal pectinaseadditionwas0.04ml/100g,the liquid-state fermentation processconditionsofpersimmon vinegar were shaker speed 170 r/min,liquid volume 100 ml/500 ml and acetic acid bacteria inoculum 12%.Under the conditions,the acidity of persimmon vinegar was 4.35 g/100 ml.When the gelatin addition was 3%-5%,persimmon vinegar had good effect of clarification and deastringent.

persimmon vinegar;liquid-state fermentation;acetic acid fermentation;fermentation process optimization;clarification agent

TS262.4

0254-5071（2017）07-0063-04

10.11882/j.issn.0254-5071.2017.07.014

2017-02-25

国家自然科学基金项目（31601466）；福建省自然科学基金面上项目（2016J01095）；中国博士后科学基金项目（2016T90591）；福建农林大学“校杰出青年科研人才”项目（XJQ201607）

陈珍金（1994-），女，本科生，研究方向为食品生物技术。

*通讯作者：吕旭聪（1984-），男，助理研究员，博士，研究方向为食品生物技术。