火参果果醋发酵工艺研究

蔡雪梅，何苗，张婧，孙俊秀，范文教

(四川旅游学院烹饪科学四川省高等学校重点实验室，成都 610100)

火参果(Cucumismetuliferus)又称奇瓦诺果、非洲蜜瓜等，表皮凹凸不平，较为坚硬，果肉则细腻多籽，口感清甜[1-2]，富含氨基酸和有机酸，还有多种具有药理活性的功能营养物质，如生物碱、黄酮、鞣质、植物甾醇、三萜类等，具有降血糖、助消化的功效[3-4]。火参果原产于非洲，近几年，国内引进种植，受到了广泛消费者的喜爱。目前火参果主要以鲜食为主，深加工产品较少。

果醋以水果为原料酿造而成，酸味适中，口感独特[5-6]，果醋的酿造工艺能够较好地保留水果中的营养物质[7]，目前市售果醋主要以苹果醋和葡萄醋为主，未见有火参果果醋。火参果营养丰富，但不宜存放，以火参果为原料酿造果醋，可同时丰富火参果和果醋的产品种类，进一步提高火参果的经济价值。本试验以火参果为原料，通过微生物发酵的方法酿造火参果果醋，研究酒精发酵和醋酸发酵最佳工艺参数，以期为火参果果醋的研发提供一定的理论基础和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

火参果、白砂糖：购于永辉超市；酵母：安琪酵母股份有限公司；醋酸菌：中山联久生物科技有限公司；复合果胶酶：河南硕之隆实业有限公司；柠檬酸：山东中创柠檬酸生化有限公司；氢氧化钠、硫酸铜、氯化钠等：分析纯，成都科龙化工试剂厂。

1.2 仪器与设备

UV-2550紫外可见光分光光度计 岛津仪器(苏州)有限公司；均质机 上海融合机械设备有限公司；电热鼓风干燥箱 上海博讯实业有限公司医疗设备厂；压力蒸汽灭菌锅 上海东亚压力容器制造有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 工艺流程

参考张海玲[8]和李彩霞等[9]的果醋酿造工艺，设计以下工艺流程：

火参果→清洗破碎→打浆→过滤→果汁浓度调整→果胶酶处理→过滤→蔗糖、柠檬酸调整→杀菌→冷却→接种→酒精发酵→接种醋酸菌→醋酸发酵→澄清过滤→陈酿→杀菌→成品。

1.3.2 火参果果醋酒精发酵工艺的确定

蔗糖添加量的确定：在pH为4.5的火参果果汁中分别添加6%、7%、8%、9%、10%的蔗糖，调整初始糖度，杀菌后接种0.5%活化好的酵母(将活性干酵母按照1∶25的质量比添加到蔗糖水(质量浓度5%)中，于30 ℃下活化30 min)，在25 ℃恒温环境中发酵4 d。根据发酵液中酒精度来探究蔗糖添加量对酒精发酵的影响。

酵母接种量的确定：在添加8%蔗糖的火参果果汁中，分别接种0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%活化好的酵母，在25 ℃恒温环境中发酵4 d。根据发酵液的酒精度来探究酵母接种量对酒精发酵的影响。

发酵温度的确定：在蔗糖添加量8%、酵母接种量0.6%的条件下，将火参果果汁分别置于18，20，22，24，26 ℃下发酵4 d，测定发酵液的酒精度。

发酵时间的确定：在蔗糖添加量8%、酵母接种量0.6%的条件下，将火参果果汁置于22 ℃环境中分别发酵2，3，4，5，6 d，测定发酵液的酒精度。

正交优化试验：根据单因素试验结果，以酒精度为评价指标，设计四因素三水平的正交试验，确定酒精发酵最佳参数。

1.3.3 火参果果醋醋酸发酵工艺的确定

醋酸杆菌接种量的确定：在优化后的火参果发酵液中分别接种0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%的醋酸杆菌，置于30 ℃、60 r/min的恒温振荡培养箱中发酵8 d，根据果醋中总酸含量确定醋酸杆菌接种量。

发酵温度的确定：将接种了0.7%醋酸杆菌的火参果发酵液分别置于26，28，30，32，34 ℃的恒温振荡培养箱中(转速60 r/min)发酵8 d，测定果醋中的总酸含量。

发酵时间的确定：将接种了0.7%醋酸杆菌的火参果发酵液置于30 ℃、60 r/min的恒温振荡培养箱中分别发酵6，7，8，9，10 d，测定果醋中的总酸含量。

正交优化试验：根据单因素试验结果，以火参果果醋总酸含量为指标，设计三因素三水平的正交试验，确定醋酸发酵的最佳参数。

1.3.4 指标测定方法

酒精含量的测定：参照GB/T 15038-2006酒精计法；总酸度(以醋酸计)的测定：参照GB/T 12456-2008酸度法；菌落总数和大肠杆菌的测定：分别参照国标GB 4789.2-2010和GB 4789.3-2010。

2 结果与分析

2.1 火参果果醋酒精发酵参数的确定

2.1.1 单因素试验结果

由图1可知，当蔗糖添加量低于9%时，增加蔗糖添加量有利于酒精度的增加；而蔗糖添加量大于9%时，发酵液中酒精度有所下降，一方面是因为较高的糖浓度会对酵母生长代谢有一定的抑制作用，另一方面可能是因为该试验条件下酵母的发酵能力有限[10-11]。因此，在火参果果汁中添加9%的蔗糖进行酒精发酵较为合适。当酵母接种量为0.6%时，发酵液中酒精度最高，接种量过低，酒精发酵不完全，但接种量过高，前期发酵产生的大量酒精会抑制微生物的生长[12]。发酵温度是影响酒精发酵的重要因素，温度较低，酵母生长代谢缓慢，发酵产物较少；温度过高，酵母的生理活性同样会受到抑制[13]。当发酵温度为22 ℃时，发酵液中酒精度最高，为6.34%，因此，确定酒精发酵温度为22 ℃。发酵时间少于4 d时，发酵不彻底，但由于果汁中的糖浓度有限，发酵超过4 d时，发酵液中酒精度也不会继续增加，因此发酵时间4 d最为合适。

图1 酒精发酵单因素试验结果Fig.1 Single factor test results of alcoholic fermentation

2.1.2 酒精发酵正交优化试验结果

根据酒精发酵单因素试验结果，以发酵液中酒精度为评价指标，设计L9(34)正交试验，因素水平表见表1，正交结果见表2。通过极差分析发现，各因素对酒精发酵的影响顺序为C>A>B>D，即发酵温度>蔗糖添加量>酵母接种量>发酵时间。酒精发酵的最佳工艺条件是A2B2C3D1，即蔗糖添加量9%，酵母添加量0.6%，发酵温度24 ℃，发酵时间3 d，在最优条件下发酵液的酒精度为7.23%，比其他组合高。

表1 酒精发酵正交试验因素水平表Table 1 The factors and levels of orthogonal test for alcoholic fermentation

表2 酒精发酵正交试验结果Table 2 The results of orthogonal test for alcoholic fermentation

2.2 火参果果醋醋酸发酵参数的确定

2.2.1 醋酸发酵单因素试验结果

醋酸发酵单因素试验结果见图2。

图2 醋酸发酵单因素试验结果Fig.2 Single factor test results of acetic acid fermentation

在醋酸发酵过程中，酒精在醋酸杆菌的作用下转化成醋酸[14]，使得总酸含量逐渐增加。醋酸杆菌接种量为0.7%时，发酵液中总酸含量达到最高值6.48%。由于酒精含量有限，更多的接种量并不会引起总酸的继续增加，因此，将0.7%作为醋酸发酵的最佳醋酸杆菌接种量。当发酵温度小于30 ℃时，随着发酵温度的增加，果醋中总酸含量增加；当发酵温度高于30 ℃时，醋酸杆菌的活性受到高温抑制，总酸含量下降[15]；发酵温度为30 ℃时，果醋中总酸含量最大，为6.58%。发酵时间过短，酒精转化不完全，但由于酒精含量的有限以及高酸环境对醋酸杆菌的抑制，发酵时间也不宜过长，发酵9 d时火参果果醋中总酸含量最高。

2.2.2 醋酸发酵参数正交优化试验结果

根据醋酸发酵单因素试验结果，以火参果果醋中总酸含量为评价指标，设计L9(33)正交试验，因素水平表见表3，试验结果见表4。醋酸发酵的最佳工艺条件是A2B3C1，即醋酸杆菌接种量0.7%，发酵温度32 ℃，发酵时间7 d。通过极差分析发现，各个因素对醋酸发酵的影响顺序为B>A>C，即发酵温度>醋酸杆菌接种量>发酵时间。发酵温度对醋酸发酵的影响最为显著，过低或是过高的温度都会对醋酸杆菌的活性产生抑制作用。

表3 醋酸发酵正交试验因素水平表Table 3 The factors and levels of orthogonal test for acetic acid fermentation

表4 醋酸发酵正交试验结果Table 4 The results of orthogonal test for acetic acid fermentation

2.3 火参果果醋质量指标

2.3.1 感官指标

参考NY/T 2987-2016，取50 mL果醋样品于透明玻璃杯中，在自然光亮处进行感官评价。产品色泽：火参果果醋呈绿色，澄清透明有光泽；香味：具有纯正果醋香和火参果特有香，整体气味协调，无异味；滋味：口感清爽，酸中微甜，余味较浓；组织状态：均匀，无沉淀；无杂质。整体而言，火参果果醋香味协调，具有独特性。

2.3.2 理化指标

NY/T 2987-2016和GB/T 30884-2014中规定果醋中总酸含量(以醋酸计)应≥3 g/kg，火参果果醋测得总酸为6.84%，符合相关标准。

2.3.3 微生物指标

火参果果醋中检出菌落总数4 CFU/g，大肠杆菌和致病菌均未检出，符合质量标准要求。

3 结论

酒精发酵与醋酸发酵是果醋酿造的重要环节，影响果醋的整体品质。本实验以火参果为原料，对果醋的酒精发酵和醋酸发酵进行了工艺参数优化。酒精发酵的最适条件为蔗糖添加量9%、酵母添加量0.6%、发酵温度24 ℃、发酵时间3 d；醋酸发酵的最佳条件为醋酸杆菌接种量0.7%、发酵温度32 ℃、发酵时间7 d。最终所制得的火参果果醋品质符合相关标准，且具有独特风味。