黑蒜醋酿造工艺研究

黄瑾，吴奇凡，陈春雷，乔旭光，李宁阳*

（1.山东农业大学食品科学与工程学院，山东泰安 271018；2.菏泽天鸿果蔬股份有限公司，山东菏泽 274200）

我国是大蒜的主要生产国，其产量占世界总产量的四分之三，2018 年大蒜出口量为214 万t，出口额36.38亿美元。经过多年的发展，大蒜产业已经逐步成为一个蓬勃发展的健康产业，为农业增效、农民增收、结构优化、出口创汇和区域经济发展做出了重要贡献，日渐成为我国部分地区，特别是山东金乡的重要支柱产业。但长期以来，我国大蒜主要以原料和初级产品加工为主，深加工产品种类较少，加工程度低，附加值不高，缺乏新型加工产品，加工利用率低，导致大蒜年度间价格波动剧烈，严重制约了大蒜产业的健康发展。

黑蒜是新鲜大蒜在一定的温度和湿度下熟化的大蒜深加工制品，在保留新鲜大蒜部分原有成分及部分功能的基础上，其中的超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢活性清除能力、多酚含量比大蒜提取物至少分别提高了13、10、7 倍，具有特殊的生理活性。与新鲜大蒜相比，其抗氧化能力增加了10 倍以上，游离氨基酸和呈味氨基酸含量分别提高1.5 倍和2.5 倍。研究还显示，黑蒜本身对于人体肠道消化吸收必需氨基酸具有重要功用，而且黑蒜具有特有功能成分，如黑蒜低聚糖、黑蒜多酚等。所以对大蒜进行精深加工，进而进行后续的精深产品开发，开发出有针对性的功能性黑蒜产品是大蒜产业健康发展的关键。众多研究表明，醋酸对于软化血管、降血脂以及预防心脑血管疾病具有良好作用。因此，本研究将黑蒜的保健功能和醋的有益功效融合起来，酿造出黑蒜保健醋，可充分发挥黑蒜与保健醋的双重功效，由于其良好的食用价值及保健功能，黑蒜醋是一种具备广阔发展前景的健康食品，其具备天然、安全、绿色的特点。黑蒜保健醋的开发对于提高对黑蒜残次品的综合利用，推进黑蒜的精深加工，提高黑蒜的附加值等具有重要的意义。

1 材料与方法

1.1 试验材料

原料：实验室自制去皮的黑蒜残次品，主要成分为水分53.6%、粗糖40.1%、粗蛋白质10.4%、粗脂肪5.1%、灰分1.03%。

菌种：酵母菌（泰安市东方绿龙菌业有限公司）、醋酸菌（山东众诚药业有限公司）。

试剂：0.05 moL/L 氢氧化钠溶液、1 g/mL 亚硫酸、pH4.01 磷酸二氢钾、pH6.86 磷酸氢二钾。

1.2 仪器与设备

电子天平，上海精天电子仪器有限公司；T18 基本型高速分散仪，德国IKA 仪器公司；BCD-565WT 立柜式冰箱，青岛海信公司；干烘两用箱，上海一恒科学仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 原料选择与处理

称取200 g 黑蒜，与600 mL 蒸馏水匀浆，得到质量浓度为0.3 g/mL 的黑蒜浆，即黑蒜汁。测得黑蒜汁可溶性固形物含量为10.8%，并添加蔗糖将蒜汁的糖度调为13%，添加SO2杀菌，4 ℃下保存备用。

1.3.2 酒精发酵工艺单因素试验

为分析发酵时间对酒精发酵效果的影响，试验设置1～7 d 共7 个水平；分析接种量对酒精发酵效果的影响，试验设置了6%、8%、10%共3 个水平。

1.3.3 醋酸发酵工艺单因素试验

为分析发酵温度对醋酸发酵效果的影响，试验设置30、33、36 ℃共3 个水平；分析不同起始酒精度对醋酸发酵效果的影响，设置了8%、9%、10%共3 个水平；为分析不同醋酸菌接种量对醋酸发酵效果的影响，试验设置5%、10%、15%共3 个水平。

1.3.4 装瓶、杀菌

将黑蒜醋装瓶，恒温水浴65 ℃杀菌30 min，冷却后得到黑蒜醋成品。

1.3.5 黑蒜醋发酵工艺感官评定方法

本试验参照现行酿造食醋的国家标准GB18187-2000 的感官要求，制定了黑蒜醋的感官评定标准见表1。选择7 名感官评定人员，分别从色泽、香气、组织形态、滋味等方面对黑蒜醋进取评定。评定时称取50 g 黑蒜醋，进行感官品尝。

2 结果与分析

2.1 酒精发酵工艺单因素试验

2.1.1 发酵时间对酒精发酵效果的影响

在经过SO2杀菌的黑蒜汁中加入8%的酵母活化液，调节果汁糖度为13%，28 ℃恒温发酵7 d 左右，每天测定发酵液的酒精度，观察发酵时间对酒精发酵的影响，结果见图1。

由图1 可知，黑蒜汁酒精发酵过程中，随着发酵时间的延长，发酵液的酒精度不断增加，在发酵的前3 d 曲线比较陡峭，酒精含量增加较快，变化比较明显，而到了第6 d 酒精度基本趋于稳定，维持在10%左右，此时发酵果汁中的糖分基本耗尽，酒精度的变化较小，说明酒精发酵基本结束。

图1 发酵时间对酒精发酵效果的影响Fig.1 Effect of fermentation time on alcohol fermentation

2.1.2 接种量对酒精发酵效果的影响

图2 接种量对酒精发酵效果的影响Fig.2 Effect of inoculum amount on alcohol fermentation

为了研究不同酵母菌接种量对酒精产量的影响，分别在黑蒜汁中加入6%、8%、10%的酵母活化液，调整黑蒜汁糖度为13%，28 ℃恒温发酵6 d，在第6 d 时分别测定不同酵母接种量条件下发酵液中的酒精度，结果见图2。

由图2 可知，在酵母接种量为6%～8%时，随着酵母接种量的增大，酒精生成量先增加后下降，当酵母菌的接种量为8%时，酒精度最大为9.9%，因此最佳的酵母菌接种量为8%。

2.2 醋酸发酵过程的单因素试验

2.2.1 发酵温度对产酸的影响

图3 发酵温度对产酸的影响Fig.3 Effect of fermentation temperature on acid production

本实验调整果酒的酒精度为9%，在果酒中接入10%的醋酸菌进行醋酸发酵，分别在30、33、36 ℃条件下进行醋酸发酵，恒温振荡摇床中发酵6 d，每天测定发酵液酸度的变化情况，结果见图3。

整个发酵过程中，33 ℃条件下黑蒜果醋的酸度始终高于30、36 ℃条件下黑蒜果醋的酸度，且33 ℃条件下醋酸酸度的增长率皆大于30、36 ℃条件下醋酸酸度的增长率。分析原因可知，当发酵温度为30 和36 ℃时，醋酸菌的部分酶活性受到抑制，不能保持最佳活性，无法促进酒精转化为醋酸，因此，黑蒜在醋酸发酵的过程中，最适温度为33 ℃。

2.2.2 不同起始酒精度对产酸的影响

本实验将黑蒜果酒的酒精度分别调整为8%、9%、10%，醋酸菌接种量为10%，33 ℃恒温振荡培养6 d，每天测定发酵液酸度，结果见图4。

图4 不同起始酒精度对产酸的影响Fig.4 Effect of different initial alcohol on acid production

整个醋酸发酵过程中，起始酒精度为9%条件下黑蒜醋的酸度始终高于起始酒精度为8%、10%条件下黑蒜果醋的酸度，且起始酒精度为9%条件下醋酸度的增长率皆大于起始酒精度为8%、10%条件下醋酸度的增长率。分析原因可知，酒精是醋酸菌进行繁殖代谢的主要营养物质，在醋酸发酵过程中醋酸菌利用酒精，将其氧化为醋酸和水；在一定范围内，提高发酵液中的酒精度，可以促进醋酸发酵过程中乙酸的生成，但是过高的酒精浓度也会对醋酸菌的生长和代谢产生抑制作用，最终降低产酸量，不利于醋酸发酵过程中酒精向乙酸转化过程的进行。因此，黑蒜在醋酸发酵的过程中，最适宜的初始酒精度为9%。

2.2.3 不同醋酸菌接种量对醋酸发酵过程产酸的影响

将5%、10%、15%的醋酸菌活化液接种到不同的果醋发酵罐中，酒精度调整为9%，温度设置为33 ℃，结果见图5。

图5 不同醋酸菌接种量对醋酸发酵过程产酸的影响Fig.5 Effect of different inoculum amount of acetic acid bacteria on acid production

整个醋酸发酵过程中，醋酸菌接种量为10%条件下黑蒜醋的酸度始终高于醋酸菌接种量为5%、15%条件下黑蒜醋的酸度，且醋酸菌接种量为10%条件下醋酸度的增长率皆大于醋酸菌接种量为5%、15%条件下醋酸度的增长率。分析原因可知，接种量在一定的范围内，理论上讲，较高的醋酸菌接种量有利于发酵液中乙酸的生成，但如果接种量过大，大量的营养物质会被醋酸菌的生长代谢所消耗，使其中的酒精含量大大降低，最终导致醋酸的形成不足；而接种量为5%时，醋酸菌浓度过低，会使发酵速度变慢，延长发酵周期。因此，黑蒜在醋酸发酵过程中最适宜的醋酸菌接种量为10%。

2.3 醋酸发酵工艺正交试验

起始酒精度、发酵温度和醋酸菌的接种量对黑蒜醋发酵的产酸都有影响，在单因素试验的基础上进行L9(33)正交试验，以确定醋酸发酵的最佳工艺条件。试验设计见表2，结果见表3。

表2 醋酸发酵正交试验因素水平表Table 2 Orthogonal test of acetic acid fermentation

表3 醋酸发酵正交试验结果Table 3 Orthogonal test results of acetic acid fermentation

由表3 可知，对产酸影响最大的因素是发酵温度，其次是起始酒精度，最小是接种量。醋酸发酵的最佳发酵条件为A2B1C2，即发酵温度为33 ℃、起始酒精度为8%，醋酸菌接种量为10%，在此条件下发酵，产酸量最多，醋酸产量为0.829 7%。

2.4 成品的质量指标

2.4.1 黑蒜醋感官评价

随着发酵时间的进行，醋酸颜色逐渐由黑褐色转变为深褐色，澄清透明，有光泽，无明显悬浮物，具有黑蒜的蒜香和纯正的醋香，口感绵柔醇厚，酸甜协调，底部有少量沉淀。观察酿制得到的黑蒜醋，其色泽呈现橙棕色有黑蒜与酒曲的混合香味，且其中的刺激味少，整体液体澄清、透亮几乎无沉淀，具有口感好、酸适度比例协调、爽口、滋味协调、无异味的特点。

2.4.2 理化指标

试验制得成品的总酸（以醋酸计）为3.3 g/dL，能够达到果醋饮料的标准。

2.4.3 微生物指标

试验制得成品的细菌总数≤100 个/mL，大肠菌群≤3 MPN/100 mL，致病菌未检出，符合食品中微生物的国家标准。

3 结论

本试验以黑蒜为原料，经熬制榨汁，进行酒精发酵和醋酸发酵制得黑蒜醋。结果发现，黑蒜醋发酵的最佳工艺条件为酒精发酵33 ℃下，水料比为1:5；醋酸发酵温度33 ℃，起始酒精度8%，醋酸菌接种量10%。在此条件下发酵的果醋酸度可达到3.3 g/dL 以上。本试验采用酒精发酵和醋酸发酵连续开发黑蒜醋，可发酵得到酸度适宜、品质较好的黑蒜醋，也可在此基础上进行稀释和调配，从而制作出口味独特，适合饮用的黑蒜醋饮料。该工艺生产的黑蒜醋口感柔和绵醇，醋酸浓厚，无涩感；澄清透明，色泽为黑褐色，并对人体肠胃及心脑血管等疾病的预防具有显著效果。