山西老陈醋新醋催陈工艺优化研究

林 汲，赵红年*，李圣云，王建云，王鹏飞

（1.山西梁汾醋业有限公司，山西 晋中 030622；2.山西山盟食醋研究院，山西 晋中 030622）

食醋作为一种酸性调味品，酸味柔和，口感醇厚，营养丰富，其不仅具有调味功能，还具有消除疲劳、预防感冒、消炎杀菌、促进食欲等作用，深受各地消费者的喜欢[1]。山西老陈醋是中国四大名醋之一，有3 000多年的历史。由于山西老陈醋独特的“蒸、酵、熏、淋、陈”酿造工艺，使之形成了特有的色、香、味、体风格[2]。刚发酵完的新醋口感生硬，醋味刺激，香气淡薄，同时还有杂味，为了提高食醋的风味，增加香气，使食醋味道协调，必须对新醋进行陈酿[3]。山西老陈醋采用新醋陈酿，即将成品食醋封存在坛子或敞口放置于大缸内进行陈酿，陈酿期一般为9～12个月，有的长达数年之久。山西老陈醋传统工艺称为“夏伏晒、冬捞冰”，新醋经日晒蒸发和冬捞冰后其浓缩倍数可达3倍以上。但是传统法陈酿过程存在占用设备容器多、管理困难、出醋率低、卫生条件和工作环境差等问题，使食醋生产周期大大延长，直接影响了食醋加工的经济效益，不能很好地满足市场的供应需求，不适应当今越来越激烈的市场竞争[4]。近年来，利用人工催陈的手段促进食醋陈酿，缩短老化时间的技术研究和应用越来越多，李婷婷[5]利用超声波对镇江香醋催陈进行了研究，表明超声催陈后镇江食醋的指标变化与自然陈酿香醋变化规律相一致，品质达到18～32个月陈醋的效果，风味愈发鲜美醇厚、柔和协调；王常青等[6]在试验中以MnAc-FeCl3为催化剂，微波诱导催陈食醋，通过分析微波处理前后食醋中总酸、总酯等组成成分含量变化发现，利用微波催陈的方法可以提高醋中的总酯水平，同时实验证明处理过的食醋放置40 d后的总酯含量与自然陈酿4～5个月的食醋相近；蒋耀庭等[7]研究发现，通过红外辐射可以促进新醋的陈酿；黄文韬[4]采用低温、高温、超声波、微波处理等方法对新醋进行了人工催陈研究，确定了不同催陈方法的最优条件；MALES M L等[8]研究表明，使用橡木片能够加速酒醋的陈酿。研究表明，利用超声波[9-11]、超高压[12-14]、微波[15-17]、高压静电场[18-19]、红外[20]等方法对食醋进行人工催陈，能够有效提高食醋的色、香、味、体及理化指标等，达到食醋催陈的目的。

在众多人工催陈的方法中，目前尚无人工模拟自然食醋陈酿的相关研究报道，本研究借鉴传统山西老陈醋“夏伏晒”工艺，通过人工模拟温度、光照强度、时间、装液量等因素，探讨其对山西老陈醋新醋（original shanxi aged vinegar，OSAV）催陈的影响，并通过正交试验优化催陈条件，为山西老陈醋新醋的人工催陈开辟另一种新的技术方法。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

山西老陈醋新醋：山西梁汾醋业有限公司酿制，执行GB/T 19777—2013《地理标志产品山西老陈醋》工艺标准；A品牌老陈醋（三年陈酿）、B品牌精酿老醋（三年陈酿）、C品牌手工老陈醋（三年陈酿）（均为产地山西的高粱醋）：太原市美特好超市。

芦丁标准品（纯度≥98%）、盐酸川芎嗪标准品（色谱纯）：中国药品生物制品检定所；甲醇（色谱纯）：安徽时联特种溶剂股份有限公司；葡萄糖、硫酸铜、酒石酸钾钠、亚铁氰化钾、无水乙醇、氢氧化钠、亚硝酸钠、硝酸铝、三氯甲烷、盐酸、磷酸二氢铵、硫酸（均为分析纯）：国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

MGC-350BP-2L光照培养箱：上海一恒科学仪器有限公司；BSA224S电子天平（d=0.01g）：德国Sartorius公司；PHS-3C pH计：雷磁仪电科学仪器厂；TGL-16G台式离心机：上海安亭科学仪器厂；HH-4恒温水浴锅：常州国华仪器厂；UV-2550紫外-可见光分光光度计：日本岛津公司；85-2数显恒温磁力搅拌器：常州市亿能实验仪器厂；RD5210电热鼓风干燥箱：上海智诚仪器仪表有限公司；Waters2698高效液相色谱仪（配2695紫外检测器）：美国Waters公司。

1.3 方法

1.3.1 山西老陈醋工艺流程

1.3.2 OSAV催陈工艺优化单因素试验

将各试验组OSAV置于5.0 L广口瓶中，敞口放入光照培养箱内，分别设计催陈温度（25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50 ℃）、光照强度（10 000 lx、15 000 lx、20 000 lx、25 000 lx、30000lx、35000lx）、催陈时间（2 d、4 d、6 d、8 d、10 d、12 d）、装液量（50%、60%、70%、80%、90%、100%）4个因素，以总酸、还原糖、总酯含量和感官评分为评价指标，进行单因素试验，每组试验设3组平行。

1.3.3 OSAV催陈工艺优化正交试验

在单因素试验基础上，通过L9（34）正交试验，以感官评分作为评价指标，确定最优组合，采用最小显著差数法进行显著性分析，正交试验因素与水平见表1。

表1 山西老陈醋新醋催陈工艺优化正交试验因素与水平Table 1 Factors and levels of orthogonal experiments for accelerated aging technology of original Shanxi aged vinegar

1.3.4 OSAV催陈工艺优化食醋与市售品牌老陈醋对比评测

对比评测OSAV催陈食醋、A品牌老陈醋、B品牌精酿老醋、C品牌手工老陈醋主要理化指标与感官评分。

1.3.5 理化指标检测方法

总酸、还原糖、总酯、总黄酮、川芎嗪：按照参考文献[21-25]的方法进行测定。

1.3.6 感官评分方法[26-28]

选择无特殊口味嗜好的相关专业人士10人，通过视觉、嗅觉、味觉等对OSAV催陈食醋及A、B、C品牌老陈醋的色泽、体态、香气和滋味进行综合评分。根据感官评价体系建立的原则和方法，建立老陈醋感官评分标准见表2，满分100分。

表2 老陈醋感官评分标准Table 2 Sensory evaluation standard of aged vinegar

1.3.7 统计分析

利用正交设计助手II v3.1、Origin 8.5和SPSS 22.0等软件进行试验设计和数据分析。

2 结果与分析

2.1 不同催陈工艺对OSAV品质的影响

2.1.1 催陈温度对OSAV品质的影响

图1 催陈温度对山西老陈醋新醋理化指标及感官评分的影响Fig.1 Effect of accelerated aging temperature on physicochemical index and sensory score of original Shanxi aged vinegar

食醋陈酿是各成分发生物理变化及化学反应的动态过程，由图1可知，总酸含量随温度的提高而增加，催陈温度为25～35℃时，总酸增加较为缓慢，35～40℃时，增幅较明显，斜率最大，40～50℃总酸含量增加幅度有所减小；还原糖含量呈现先增加（25～40℃）后减少（40～50℃）的变化趋势，当催陈温度至40℃时其含量达到最高值2.83g/100mL。分析其原因可能是：还原糖参与OSAV催陈过程的美拉德反应，有实验表明在一定条件下，温度越高、时间越长美拉德反应的颜色越深[29]，当催陈温度＞40℃之后，较多的还原糖参与到美拉德反应中，故其相对含量有所下降；总酯含量在25～45℃时增加较为显著（P＜0.05），由2.08 g/100 mL增加至2.79 g/100 mL，增幅达34.13%，当催陈温度＞45℃之后，其含量增加不显著（P＞0.05）。分析其原因：酯类在25～45℃的作用下加速合成，其相对含量较多，当催陈温度＞45℃之后，由于部分酯类成分的挥发，其增加较为平缓；感官评分随温度的升高呈先增（25～40℃）后降（40～50℃）趋势，在40℃时感官评分达到最大值94.27分，而催陈温度＞40℃之后处理组OSAV口感稍有苦涩味，这可能与该温度区间内因包括美拉德反应在内的多种反应而导致类黑素以及蛋白质降解为苦味氨基酸而产生。综合上述结果，选择最佳催陈温度为40℃。

2.1.2 光照强度对OSAV品质的影响

由图2可知，总酸含量与光照强度呈正相关，由10000lx时的4.75 g/100 mL增加至35 000 lx时的5.79 g/100 mL，增幅为21.89%，表明光照强度对OSAV的催陈具有显著的促进作用；还原糖含量随光照强度的增加呈现先增后降的变化趋势，当光照强度为30 000 lx时其含量达到最高值2.42g/100mL，之后有小幅下降。分析其原因：在光照强度＜30000lx之前，还原糖的含量之所以增加主要是因为OSAV随光照强度增加导致水分的蒸发而形成了浓缩效应，这与其总酸含量的增加原理相同，当光照强度＞30 000 lx之后，能够促进OSAV美拉德反应体系中羰基化合物（糖类）与氨基化合物（氨基酸、肽、蛋白质、胺等）的缩合、聚合[30]，故其相对含量有所下降；总酯含量随光照强度的增加而增加，在30 000 lx光照强度下增幅最大为32.00%，由25 000 lx的1.75 g/100 mL增加至30 000 lx的2.31 g/100 mL，之后小幅增加；感官评分与光照强度呈正相关，在10 000～30 000 lx时感官得分由79.43分增至94.66分，30 000～35 000 lx其感官得分无显著性变化（P＞0.05）。综合上述结果，选择最佳光照强度为30 000 lx。

图2 光照强度对山西老陈醋新醋理化指标及感官评分的影响Fig.2 Effect of light strength on physicochemical index and sensory score of original Shanxi aged vinegar

2.1.3催陈时间对OSAV品质的影响

图3 催陈时间对山西老陈醋新醋理化指标及感官评分的影响Fig.3 Effect of accelerated aging time on physicochemical index and sensory score of original Shanxi aged vinegar

由图3可知，总酸含量与时间呈正相关，2～8 d总酸含量呈现显著性变化（P＜0.05），由4.66 g/100 mL增加至6.33 g/100 mL，增幅为35.84%，8～12 d，总酸含量增加幅度趋于平缓（由6.33 g/100 mL增加至6.56 g/100 mL，增幅为3.63%）。这主要是由于在陈酿前期（2～8 d）水分、挥发性有机酸等成分含量相对较多，蒸发、挥发作用较为显著，其总酸含量增幅明显，而随着陈酿时间的延长（8～12 d），OSAV各成分的挥发达到平衡，总酸含量增加趋于平缓；还原糖含量呈先降后升趋势，这主要是因为2～6 d还原糖参与美拉德反应所致，8～12d美拉德反应达到平衡，还原糖浓度的增加主要是受水分蒸发形成的浓缩效应所致；总酯呈先增加后平缓的趋势，8～12 d总酯增加不显著（P＞0.05），其原因为：2～8 d由于醇类和酸类成分含量较多，醇酸间发生酯化反应，因此总酯含量增加。8～12 d酯化反应达到平衡，因部分低沸点酯类的挥发与水分蒸发的协同作用，其含量保持平衡；感官评分在8 d时达到最大值95.12分，10 d、12 d由于其存在微量焦糖味及涩感评分有所下降。综合上述结果，选择最佳催陈时间为8 d。

2.1.4 装液量对OSAV品质的影响

图4 装液量对山西老陈醋新醋理化指标及感官评分的影响Fig.4 Effect of loading volume on physicochemical index and sensory score of original Shanxi aged vinegar

由图4可知，总酸含量与装液量呈正相关，装液量50%～80%时总酸含量呈线性增加，平均增幅为3.22%，装液量为90%时总酸的增幅最大为14.68%，之后增幅为3.36%。分析其原因为：装液量高，OSAV的挥发性成分在单位时间内挥发量较多，而装液量100%则受瓶口与液体间的表面张力影响，反而挥发性有所减小；还原糖含量呈先增后降的趋势，装液量90%时其含量达到最大值2.33 g/100 mL，之后有所下降，这可能与100%装液量还原糖参与美拉德反应体系中的底物含量较丰富有关；总酯含量呈先增加后平缓的趋势，装液量90%时其含量达到最大值2.61 g/100 mL，100%装液量总酯增加不显著（P＞0.05），装液量在50%～90%之间，总酯的生成受醇类与酸类成分的绝对含量及挥发性成分的影响，装液量高的OSAV其生成的总酯含量较高，加之水分蒸发量较大，因此其含量呈现线性增加趋势，100%装液量的OSAV可能由于部分低沸点酯类的挥发量大于水分蒸发量，故其含量增加不显著；感官评分在装液量50%～80%时显著增加，装液量80%～90%时感官评分小幅增加，装液量90%～100%感官评分有所下降，其原因主要为装液量100%的OSAV复合香气有所减弱。综合上述结果，选择最佳装液量为90%。

2.2 OSAV催陈工艺条件优化正交试验

在单因素试验基础上，选取催陈温度、光照强度、催陈时间和装液量为评价因素，感官评分为评价指标进行正交试验设计，正交试验结果与分析见表3。

表3 山西老陈醋新醋催陈工艺优化正交试验结果与分析Table 3 Results and analysis of orthogonal experiments for accelerated aging technology of Shanxi aged vinegar

由表3可知，OSAV催陈的4个因素中，对感官评分影响的主次顺序为催陈时间＞催陈温度＞装液量＞光照强度，且对感官评分的影响均为不显著（P＞0.05）。最佳催陈工艺条件为A2B3C3D2，即催陈温度40℃，光照强度35 000 lx，催陈时间10 d，装液量90%，在此最佳工艺条件下，经过3次试验，所得OSAV催陈食醋呈深红棕色、有光泽；体态均一、较浓，澄清透亮；陈香、酯香、酸香等复合香气浓郁、和谐、持久；口感柔和，微甜适口，醇厚绵长，后味持久，感官评分为95.68分，高于各正交试验组，为最佳催陈工艺条件。

2.3 OSAV催陈醋与市售老陈醋的对比评测[26]

为进一步探讨OSAV催陈食醋的品质，测定了3种市售老陈醋和在最佳工艺条件下获得OSAV催陈食醋的主要理化指标与感官指标，结果如表4所示。

表4 山西老陈醋新醋催陈醋和3种市售老陈醋主要理化指标及感官评分Table 4 Major physicochemical indexes and sensory score of original Shanxi aged vinegar and 3 kinds of commercial aged vinegar

由表4可知，OSAV催陈食醋和3种市售老陈醋中，C品牌手工老陈醋的总酸含量最高为（6.45±0.15）g/100 mL，与其他3种老陈醋差异显著（P＜0.05）；OSAV催陈食醋总酸含量为（6.26±0.16）g/100 mL，与A品牌老陈醋相当，无显著差异（P＞0.05），但明显高于B精酿老醋（P＜0.05）。从表4还原糖含量看，OSAV催陈食醋最高为（2.44±0.28）g/100 mL，显著高于其余3种市售老陈醋（P＜0.05）；C品牌手工老陈醋含量次之；A品牌老陈醋含量为（1.65±0.23）g/100 mL，和B品牌精酿老醋含量相当，两者无显著差异（P＞0.05）。从总酯含量看，A品牌老陈醋最高为（3.06±0.46）g/100 mL，与C品牌手工老陈醋相当，无显著差异（P＞0.05）；OSAV催陈食醋总酯为（2.83±0.33）g/100 mL，高于B品牌精酿老醋，且差异显著（P＜0.05）。4种食醋的总黄酮含量差异显著（P＜0.05），其中OSAV催陈食醋最高为（186.16±4.38）mg/100 g，是A品牌老陈醋的2.13倍、B品牌精酿老醋的1.61倍、C品牌手工老陈醋的1.13倍。OSAV催陈食醋的川芎嗪含量最高为（46.73±2.02）mg/L，与其他3种老陈醋差异显著（P＜0.05）；A品牌老陈醋、B品牌精酿老醋、C品牌手工老陈醋三者间的含量差异不显著（P＞0.05）。A品牌老陈醋感官评分最高为（96.27±0.28）分，与OSAV催陈食醋、B品牌精酿老醋无显著差异（P＞0.05），与C品牌手工老陈醋感官评分差异显著（P＜0.05）。上述结果表明，OSAV催陈食醋能够达到市售三年陈酿老陈醋的标准，且OSAV催陈醋的还原糖、总黄酮、川芎嗪含量为4种食醋中的最高。

3 结论

本研究通过单因素试验及正交优化确定山西老陈醋新醋最佳催陈工艺参数：催陈温度40℃，光照强度35 000 lx，催陈时间10d，装液量90%。此最佳工艺条件下，所得食醋口感柔和，微甜适口，醇厚绵长，后味持久，感官评分95.68分，总酸、还原糖、总酯、总黄酮和川芎嗪含量分别为（6.26±0.16）g/100mL、（2.44±0.28）g/100mL、（2.83±0.33）g/100mL、（186.16±4.38）g/100 g、（46.73±2.02）mg/L，达到市售三年陈酿老陈醋的标准，不仅是调味佳品，还具有调节血糖、血脂、预防和治疗心脑血管疾病的保健功能。