板栗醋发酵工艺优化及挥发性成分分析

2024-02-21 10:11刘庆双杨晓宽
食品研究与开发 2024年3期
关键词:糖度板栗醋酸

刘庆双,杨晓宽,2,3*

(1.河北科技师范学院食品科技学院,河北秦皇岛 066600;2.板栗产业技术教育部工程研究中心,河北秦皇岛 066000;3.河北省板栗产业协同创新中心,河北秦皇岛 066000)

板栗俗称栗子,为壳斗科、栗属植物[1],板栗在我国已有3 000 多年的种植历史,种植范围广,在我国有多个重要产区。板栗营养丰富,含有淀粉、蛋白质、矿物质及各种丰富的维生素,此外,板栗中还富含多酚、多糖等活性成分,这些物质普遍具有抗氧化、抗肿瘤和抗菌的作用。板栗果仁口感甜糯,香气独特,但不耐贮藏,容易发霉、腐烂,造成资源浪费。尽管目前市场上已经开发出板栗粉、板栗饮料、糖炒板栗、板栗酱等产品,但仍然是以糖炒板栗为主导的初级产品占绝对优势。因此,亟需开发板栗深加工产品,以提高资源利用率和板栗附加值。

醋作为一种大众发酵食品,被广泛用作防腐剂、酸性调味品、芳香剂以及饮品[2]。在传统醋类的生产中常采用固态发酵或液态发酵。醋类产品中富含营养物质和生物活性化合物,如氨基酸、维生素、多酚、有机酸等,这些物质具有维持酸碱平衡、调节细胞代谢、改善免疫系统的作用,赋予醋抗菌、抗炎、调节血脂水平、减肥、抗肿瘤、抗疲劳等功能特性[3]。目前国内外对于板栗醋鲜有研究,因此,为提高板栗资源利用率和产品附加值,开发一款新型板栗醋具有重要意义。

本文采用液态发酵结合单因素与正交试验,以板栗为原料,旨在建立板栗醋的生产工艺,探究影响其酒精发酵和醋酸发酵阶段的关键因素,得出适合板栗醋发酵的最优工艺条件,并初步分析板栗醋3 个不同发酵阶段样品的挥发性成分,以期为新型板栗醋的开发奠定初步的理论基础,并提供一定的科学依据,同时拓宽板栗深加工途径,并开拓干果原料醋类发酵工艺研究的新方向,为深入研究提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

早丰板栗:河北省唐山市迁西县;耐高温淀粉酶(180 000 U/mL):沧州夏盛酶生物技术有限公司;糖化酶(100 000 U/g):江苏博立生物制品有限公司;酵母菌BV818:安琪酵母股份有限公司;果醋菌:烟台帝伯仕酵母有限公司;白砂糖:市售;柠檬酸:天津欧博凯化工有限公司。所有试剂均为食品级。

1.2 仪器与设备

中型220V 板栗脱壳机:江苏万机通机械公司;SP256 打浆机:浙江绍兴苏泊尔家居用品有限公司;HH⁃4 数显恒温水浴锅:常州越新仪器制造有限公司;LH⁃T32 手持糖度计:浙江陆恒环境科技有限公司;SPX⁃250B⁃Z 生化培养箱:上海博迅实业有限公司医疗设备厂;HZQ⁃X100 恒温振荡培养箱:苏州培英实验设备有限公司;雷磁PHS⁃25 指示剂:上海仪电科学仪器股份有限公司;CJM⁃2474 酒精计:河北省武强县华欧仪表配件厂;L530 台式低速离心机:湖南湘仪设备有限公司;纱布:市售;100~1 000µL 移液枪:大龙兴创实验仪器(北京)有限公司;FA⁃1004 电子天平:上海舜宇恒平科学仪器有限公司;08⁃2T 恒温磁力搅拌器:上海梅颖浦仪器仪表制造有限公司;57330⁃U supelco 固相微萃取装置、50/30um DVB/CAR/PDMS 固相微萃取针、Agilent 7890A⁃5975C 气相色谱⁃质谱联用仪、HP⁃5MS(60 m×250µm×0.25µm)气相色谱柱:美国Aglient 公司。

1.3 试验方法

1.3.1 板栗醋制备工艺流程

板栗→去壳→打浆→过滤→淀粉酶酶解→糖化→离心过滤→白砂糖、柠檬酸调整→接种酵母菌→酒精发酵→杀菌→接种果醋菌→醋酸发酵→离心过滤→成品→灭菌。

1.3.2 原料处理

选择充分成熟、无虫眼、无腐烂变质、大小均匀的早丰板栗,用脱壳机将板栗进行脱壳,脱壳后放入水中,防止板栗被氧化,并清洗板栗上残留的皮和壳,处理好的板栗按照板栗∶水=1∶2.5(g/mL)的比例进行打浆,纱布过滤,过滤好的板栗浆中加入0.02%耐高温淀粉酶,在恒温水浴锅中90 ℃水浴50 min,水浴完成后,待水浴锅和板栗浆温度降至50 ℃,向其中加入0.1%糖化酶,水浴70 min,酶解完成后,离心(5 000 r/min,10 min)过滤。

1.3.3 酒精发酵

用手持糖度计测定过滤后浆液的初始糖度,加白砂糖调整糖度、柠檬酸调整酸度,使溶液pH 值最终在4.0 左右。向调整好的溶液中加入活化好的酵母菌(将活性干酵母按照1∶12 的质量比添加到纯净水中,在30 ℃下水浴活化30 min),充分搅拌均匀,放置在20 ℃恒温培养箱中进行酒精发酵,发酵结束,水浴锅70 ℃灭酵母菌,冷却后进行醋酸发酵。

1.3.4 醋酸发酵

向浆液中接种果醋菌,装于300 mL 三角瓶中,放置在33 ℃恒温振荡培养箱进行醋酸发酵,发酵结束,得到成品,5 000 r/min 离心10 min 过滤后在70 ℃水浴锅20 min,冷却后进行密封避光保存。

1.3.5 板栗醋发酵工艺优化

1.3.5.1 板栗醋酒精发酵和醋酸发酵单因素试验

在预试验的基础上,以初始糖度(14、15、16、17、18°Brix)、酵母菌添加量(0%、0.01%、0.02%、0.03%、0.04%)、酒精发酵温度(16、18、20、22、24 ℃)、酒精发酵时间(3、4、5、6、7 d)为酒精发酵阶段的影响因素进行单因素试验,以总酸(以乙酸计,g/L)和感官评价的综合评分为指标,探究每个因素对板栗醋酒精发酵的影响。

在预试验和酒精发酵的基础上,以果醋菌添加量(0.02%、0.03%、0.04%、0.05%、0.06%)、醋酸发酵时间(5、6、7、8、9 d)、醋酸发酵温度(29、31、33、35、37 ℃)、装液量(20%、30%、40%、50%、60%)、转速(140、155、170、185、200 r/min)为醋酸发酵阶段的影响因素进行单因素试验,以总酸和感官评价的综合评分为指标,探究每个因素对板栗醋醋酸发酵的影响。

1.3.5.2 板栗醋正交优化试验

依据酒精发酵阶段单因素试验的结果,以初始糖度、酵母菌添加量、酒精发酵温度、酒精发酵时间设计四因素三水平的正交试验,确定酒精发酵阶段适合板栗醋的最优发酵参数。

以酒精发酵的正交试验为前提,根据醋酸发酵阶段的单因素试验结果,以果醋菌添加量、醋酸发酵时间、醋酸发酵温度、装液量设计四因素三水平的正交试验,确定醋酸发酵阶段适合板栗醋的最优发酵参数。

1.3.6 指标测定

1.3.6.1 感官评价

参照GB/T 30884—2014《苹果醋饮料》[4]中感官评分要求,结合板栗醋本身特点,对板栗醋进行感官评价(满分100 分),挑选10 名食品专业相关的人员组成感官评定小组,按感官评定标准(见表1)对板栗醋的口感、色泽、香气和澄清度进行打分,取平均分作为感官评分。

表1 板栗醋感官评价标准Table 1 Sensory evaluation criteria for Chinese chestnut vinegar

1.3.6.2 理化指标测定

总酸:参照GB 12456—2021《食品安全国家标准食品中总酸的测定》酸碱指示剂滴定法[5];可溶性固形物:采用手持糖度计测定;氨基酸态氮:参照GB/T 5009.235—2016《食品安全国家标准食品中氨基酸态氮的测定》酸度计法[6];pH 值:采用酸度计测定;还原糖:参照GB/T 19777—2013《地理标志产品山西老陈醋》[7];多酚:采用Folin⁃Ciocalte 法进行测定[8];多糖:采用苯酚⁃硫酸法进行测定[9];游离矿酸:参照GB/T 5009.233—2016《食品安全国家标准食品中游离矿酸的测定》[10]中的方法进行。

1.4 综合评分的计算

本试验中评分标准采用综合评分的方法。设置总酸和感官评价的权重分别为0.5,总酸的评分y1=(测量值/总酸最大值)×0.5×100,感官评价的评分y2=(测量值/感官评价最大值)×0.5×100,综合评分y=y1+y2。

1.5 香气分析的检测方法

顶空固相微萃取条件:称取5 mL 板栗醋样品置于20 mL 萃取瓶中,加入100 ul 仲辛醇(100µg/mL)作为内标物,密封,置于60 ℃水浴中,磁力搅拌速度500 r/min,平衡20 min 后,插入萃取针萃取30 min。萃取针使用前,在气质进样口250 ℃下活化20 min。

GC 条件:进样口温度250 ℃,气质接口温度280 ℃,载气流速1.5 mL/min,分流比4∶1。升温程序:初始50 ℃,保持1 min,以5 ℃/min 升温到100 ℃保持2 min;4 ℃/min 升温到180 ℃保持3 min;5 ℃/min升温到250 ℃保持5 min。

MS 条件:离子源温度230 ℃,四极杆温度150 ℃,EI 电离70 eV,全扫描35~550 da。

定性定量分析:通过与美国国家标准技术研究所(national institute of standards and technology,NIST)中标准谱图作对比,并参考相关文献、资料进行定性分析,采用面积归一的方法计算板栗醋中香气成分的含量。

1.6 数据处理及分析

采用Excel 2007 进行数据的整理;Origin 进行作图;SPSS 25 进行单因素方差分析。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 酒精发酵单因素试验结果

2.1.1.1 初始糖度对综合评分的影响

初始糖度对综合评分的影响如图1所示。

图1 初始糖度对综合评分的影响Fig.1 Effect of the initial sugar content on the comprehensive score

由图1 可知,综合评分随着初始糖度的增加呈现先升后降的趋势,当初始糖度为17°Brix 时,综合评分达到最大值。这是由于糖度过低,供酵母菌使用的底物少,影响发酵的速度;糖度过高,导致菌种活跃,生长旺盛,产生的大量腺嘌呤核苷三磷酸使酶的活性受到了抑制[11],并且糖度太高,超过了酵母菌的耐受范围,使酵母菌的生长代谢受到抑制[12],造成后期的转化率低。因此,选择初始糖度16、17、18°Brix 进行正交优化试验。

2.1.1.2 酒精发酵时间对综合评分的影响

酒精发酵时间对综合评分的影响如图2所示。

图2 酒精发酵时间对综合评分的影响Fig.2 Effect of alcohol fermentation time on the comprehensive score

由图2 可知,综合评分随着酒精发酵时间的延长呈现先升后降的趋势,在发酵第6 天时,综合评分达到最大值,这是由于发酵初期时间短,发酵不彻底;随着发酵时间延长,多数的糖被酵母利用转化成酒精,酒精度增加,使乙醇转化成乙酸不完全,综合评分下降。因此,选择酒精发酵时间5、6、7 d 进行正交优化试验。

2.1.1.3 酒精发酵温度对综合评分的影响

酒精发酵温度对综合评分的影响如图3所示。

图3 酒精发酵温度对综合评分的影响Fig.3 Effect of alcohol fermentation temperature on the compre⁃hensive score

由图3 可知,综合评分随着酒精发酵温度的增加呈现先升后降的趋势,酒精发酵温度为22 ℃时,综合评分达到最大值。这是由于在发酵初期温度较低,酵母生长繁殖缓慢,酶的活性降低,对酒精发酵造成不利影响,导致乙酸生成量减少,感官风味受损;当温度升高,酵母生长增殖加快,促进酒精发酵,乙酸含量增加;但温度过高,酵母菌的生理活动受到抑制,提前出现疲劳状态,进入衰亡期,使酒精发酵提前结束,乙醇含量下降,最终生成乙酸减少,导致综合评分降低。因此,选择酒精发酵温度20、22、24 ℃进行正交优化试验。

2.1.1.4 酵母菌添加量对综合评分的影响

酵母菌添加量对综合评分的影响如图4所示。

图4 酵母菌添加量对综合评分的影响Fig.4 Effect of yeast addition on the comprehensive score

由图4 可知,综合评分随着酵母菌添加量的增加呈现先升后降的趋势,当添加量在0.03%时,综合评分达到最大值。添加量过少,酒精发酵速度慢,产物积累的少,发酵效果差、不完全;添加量过大,发酵体系中反应加快,发酵周期缩短,影响风味物质的形成,品质下降[13],并且添加量过大使酵母菌的生长繁殖过多的消耗底物,使酒精含量下降,导致最终生成的乙酸含量减少。因此,选择酵母菌添加量0.02%、0.03%、0.04%进行正交优化试验。

2.1.2 醋酸发酵单因素试验结果

2.1.2.1 醋酸发酵时间对综合评分的影响

醋酸发酵时间对综合评分的影响如图5所示。

由图5 可知,综合评分随着醋酸发酵时间的延长呈现先升后降的趋势,发酵第8 天时,综合评分达到最大值。发酵前期,营养成分充足,底物浓度高,果醋菌大量繁殖,使得发酵体系中的乙醇大量合成醋酸,发酵持续进行,发酵体系中营养物质减少,果醋菌代谢缓慢,酸度上升缓慢,达到最大值[14],继续延长发酵时间时,底物基本消耗完全,果醋菌发生过氧化反应,将醋酸氧化成二氧化碳和水,其次醋酸的挥发性增强,总酸含量降低,整体感官下降,综合评分降低。因此,选择醋酸发酵时间7、8、9 d 进行正交优化试验。

2.1.2.2 转速对综合评分的影响

转速对综合评分的影响如图6所示。

图6 转速对综合评价的影响Fig.6 Influence of rotation speed on the comprehensive score

由图6 可知,综合评分随着转速的增加呈现先升后降的趋势,转速为170 r/min 时达到最大值。果醋菌作为好氧型微生物,氧气含量直接影响果醋菌的生长、代谢以及整体的发酵效果。转速升高,氧气含量升高,利于发酵,但随着转速过快反而会使醋酸发酵的反应过大、不稳定,其次,由于转速过快,使得用于醋酸发酵的乙醇挥发过多,果醋菌的生长代谢得不到满足,综合评分开始下降[15]。经过数据分析,转速对综合评分的作用效果不显著,因此,不将转速作为正交试验的因素。

2.1.2.3 装液量对综合评分的影响

装液量对综合评分的影响如图7所示。

图7 装液量对综合评分的影响Fig.7 Effect of loaded liquid volume on the comprehensive score

由图7 可知,综合评分随着装液量的增加呈现下降的趋势。装液量关系到发酵体系中的溶氧量,影响到菌体的生长和氧化酒精的进行[16]。装液量小,与氧气接触充分且均匀,发酵效果较好,但装液量过低,不利于生产加工的成本;装液量过大,发酵液中溶氧量降低,乙醇转化为醋酸受到了限制,导致总酸含量下降[17]。醋酸发酵过程是在振荡培养箱中进行,装液量过高,发酵液可能会被瓶口的纱布污染,导致发酵液可能被杂菌污染。因此,选择装液量30%、40%、50% 进行正交优化试验。

2.1.2.4 果醋菌添加量对综合评分的影响

果醋菌添加量对综合评分的影响如图8所示。

图8 果醋菌添加量对综合评分的影响Fig.8 Effect of fruit vinegar bacteria addition on the comprehen⁃sive score

由图8 可知,综合评分随着果醋菌添加量的增加呈现下降的趋势。当添加量为0.02%时,综合评分达到最大值。添加量过少时,不能彻底发酵,发酵缓慢,不能够将乙醇完全氧化成醋酸[18];添加量适中时,果醋菌利用发酵液中的营养成分充分发酵,满足自身的生长和代谢;添加量过大时,果醋菌自身生长消耗大量的营养成分,导致生成的醋酸少[19],发酵过程中积累的许多代谢废物也会导致果醋菌出现衰老、自溶的现象,产酸能力下降,过多的菌体自溶也会对发酵液的滋味和澄清度造成不利影响[20],影响品质。因此,选择果醋菌添加量0.03%、0.04%、0.05%进行正交优化试验。

2.1.2.5 醋酸发酵温度对综合评分的影响

醋酸发酵温度对综合评分的影响如图9所示。

图9 醋酸发酵温度对综合评分的影响Fig.9 Effect of acetic acid fermentation temperature on the com⁃prehensive score

由图9 可知,综合评分随着醋酸发酵温度的增加呈现下降的趋势。在29 ℃综合评分达到最大值,当温度继续升高,发酵效果开始变差,这是因为过高的温度会导致果醋菌体内的酶失活,前期代谢过于旺盛,大量繁殖,过早的进入衰亡期,出现老化、自溶的现象[21]。高温发酵使得一些风味物质挥发,并且高温条件下生成的醋酸被进一步氧化成二氧化碳和水,导致最终的发酵效果差,总酸含量下降,板栗醋的风味变差。因此,选择醋酸发酵温度31、33、35 ℃进行正交优化试验。

2.2 正交试验结果

2.2.1 板栗醋酒精发酵正交试验结果

根据板栗醋酒精发酵阶段的单因素试验结果,以板栗醋的综合评分为评价指标,设计L9(34)正交试验,因素水平见表2,正交试验结果见表3。

表2 酒精发酵正交试验因素水平Table 2 Orthogonal test factor levels for alcohol fermentation

表3 酒精发酵正交试验结果Table 3 Orthogonal test results of alcohol fermentation

由表3 可知,板栗醋酒精发酵的最佳工艺条件为A2B2C3D1,即酒精发酵温度为22 ℃,初始糖度为17°Brix,酵母菌添加量为0.04%,酒精发酵时间为5 d,与正交试验中最优结果一致。通过极差分析发现,板栗醋酒精发酵的各因素影响大小为初始糖度(B)>酵母菌接种量(C)>酒精发酵时间(D)>酒精发酵温度(A)。初始糖度对板栗醋发酵的影响最为显著,过高或过低的糖浓度都会对酵母菌的活性产生不良影响。

2.2.2 板栗醋醋酸发酵正交试验

根据板栗醋醋酸发酵阶段的单因素试验结果,以板栗醋的综合评分为评价指标,设计L9(34)正交试验,醋酸发酵正交试验因素水平见表4,醋酸发酵正交试验结果见表5。

表4 醋酸发酵正交试验因素水平Table 4 Orthogonal test factor levels for acetic acid fermentation

表5 醋酸发酵正交试验结果Table 5 Orthogonal test results of acetic acid fermentation

由表5 可知,板栗醋醋酸发酵的最佳工艺条件为A1B2C2D2,即发酵温度为31 ℃,果醋菌添加量为0.04%,装液量为40%,发酵时间为8 d,与正交试验中最优结果一致。通过极差分析发现,各因素对板栗醋的影响大小为装液量(C)>醋酸发酵温度(A)>果醋菌添加量(B)>醋酸发酵时间(D)。

2.3 验证试验

酒精发酵验证试验结果如表6所示。

表6 酒精发酵验证试验结果Table 6 Results of alcohol fermentation validation test

醋酸发酵验证试验结果如表7所示。

表7 醋酸发酵验证试验结果Table 7 Results of acetic acid fermentation validation test

在酒精发酵阶段酒精发酵温度22 ℃,初始糖度17°Brix,酵母菌添加量0.04%,酒精发酵时间5 d,醋酸发酵阶段醋酸发酵温度31 ℃,果醋菌添加量0.04%,装液量40%,醋酸发酵时间8 d 的工艺条件下,经过3次重复验证试验,总酸达到20.18 g/L,综合评分达到90.65,明显优于初始工艺,与预测值偏差不足5%,结果具有可靠性,所得的板栗醋酯香浓郁,颜色明亮,口感饱和,具有板栗的独特风味。

2.4 板栗醋品质分析

2.4.1 感官评定

经发酵制得的板栗醋呈黄色,醋体透明清澈,口感清爽,味道协调,具有板栗自身的果香和醋香,无悬浮物和浑浊现象。

2.4.2 理化指标测定结果

板栗醋理化指标测定结果如表8所示。

表8 板栗醋、苹果醋、米醋理化指标Table 8 Physicochemical indexes of Chinese chestnut vinegar,apple cider vinegar and rice vinegar

由表8 可知,最优工艺条件板栗醋的各项理化指标均符合国家标准。通过对比,板栗醋其各项指标与苹果醋、米醋对应的指标均存在显著性差异,板栗醋中的可溶性固形物、还原糖、多酚、多糖含量均明显高于苹果醋和米醋。其中,板栗醋的多酚含量约是苹果醋的13 倍,米醋的28 倍;多糖含量是米醋含量的近10 倍;氨基酸态氮的含量高于苹果醋,低于米醋。现代研究表明,多酚[22]和多糖[23]均具有生理活性,具有很强的抗氧化作用,对一些慢性疾病起到很好的预防效果,因此板栗醋具有良好的保健功效。

2.5 板栗醋不同发酵阶段香气分析

本试验采用了顶空固相微萃取结合气质联用(head space⁃solid phase microextraction⁃gas chromatogr⁃aphy⁃mass spectrometry,HS⁃SPME⁃GC⁃MS)法对板栗醋的挥发性成分进行测定,研究板栗浆、酒精发酵和醋酸发酵3 个不同阶段的挥发性成分,结果见表9。

表9 不同发酵阶段板栗醋挥发性成分GC⁃MS 分析结果Table 9 Results of GC⁃MS analysis of volatile components of chestnut vinegar at different fermentation stages

板栗醋的香气主要以酸味、水果香以及花香为主,由表9 可知,在板栗醋整体的发酵阶段中,共鉴定出79 种挥发性香气成分,其中包括酸类6 种,烷烃类16种,醇类9 种,酮类10 种,酯类21 种,醛类4 种,其他化合物13 种;在3 个不同的发酵过程中,醋酸发酵阶段尤为重要,3 个阶段共有的化合物为十六烷、棕榈酸甲酯、棕榈酸乙酯和二氧化碳。在板栗醋酿造的3 个阶段中,产物香气成分的种类总数差别较小,但种类的构成和相对含量差异较大。

在板栗浆中检测出34 种挥发性物质,这些物质主要包括酸类4 种(15.48%),烷烃类8 种(1.29%),醇类3 种(2.46%),酮类3 种(8.62%),酯类8 种(1.08%),醛类2 种(0.14%)以及其他化合物6 种(13.72%),除其他化合物外,酸类是含量最多的化合物,其次是醇类,这类化合物在板栗浆中检测到,显示出类似新鲜草味的香气[24⁃25]。含量大于1%的有5 种,以乙酸、3⁃羟基⁃2⁃丁酮含量较高,与酒精发酵和醋酸发酵阶段相比,3⁃羟基⁃2⁃丁酮在板栗浆中检测的含量明显较多,可作为板栗浆的特征化合物[26]。

在酒精发酵阶段检测出39 种挥发性物质,这些物质包括烷烃类8 种(0.5%),醇类6 种(36.69%),酮类5种(2.65%),酯类15 种(30.77%),醛类1 种(0.05%)以及其他化合物4 种(3.21%),这个阶段一些香气成分减少或消失,并产生了一些具有代表性的酒类成分,赋予了板栗醋酒精发酵阶段甜味和独特的风味[27]。与板栗浆相比,酒类物质的种类及含量明显增加,其中乙醇(30.26%)和异戊醇(6.13%)是主要成分。影响酒精发酵香气的酯类物质种类和相对含量明显增加,大多数的酯类具有花香或果香。酒精发酵阶段中,烷类、酮类、醛类物质含量明显下降,酸类物质包括酸味难闻的酸消失。检测到的物质中含量大于1% 的有7 种,以乙醇、异戊醇、乙酸乙酯含量较高。乙酸乙酯只在酒精发酵阶段检测到,并且由于乙醇在酒精发酵阶段的含量远高于在板栗浆、醋酸发酵阶段中的含量,因此乙醇和乙酸乙酯可作为酒精发酵的特征化合物。

在醋酸发酵阶段中检测出29 种挥发性物质,这些物质含酸类3 种(41.43%),烷烃类5 种(0.21%),醇类2 种(0.18%),酮类5 种(0.69%),酯类8 种(0.40%),醛类1 种(0.03%)以及其他化合物5 种(0.85%),醇类种类和含量均减少,醇基本转化为酸,尤其是乙醇,酸类含量明显增加。含量大于1% 的有1 种,为乙酸。醋酸发酵阶段检测到的乙酸含量远高于板栗浆和酒精发酵阶段的含量,因此乙酸可作为板栗醋醋酸发酵的特征化合物。醋酸发酵被认为在风味代谢物的形成和乙酸的积累中最为复杂和关键[28⁃29],醋酸发酵期间微生物多样性和代谢发生了变化,这些代谢物参与了许多化学反应,导致了这一时期风味化合物的多样性[30]。

3 结论

本试验通过两步发酵制得板栗醋,采用单因素和正交试验对板栗醋的发酵工艺进行优化,结果表明板栗醋的酒精发酵优化工艺参数为酒精发酵温度22 ℃,初始糖度17°Brix,酵母菌添加量0.04%,酒精发酵时间5 d,醋酸发酵优化工艺参数为醋酸发酵温度31 ℃,果醋菌添加量0.04%,装液量40%,醋酸发酵时间8 d,此条件下,总酸含量达到20.18 g/L,综合评分达到90.65,发酵得到的板栗醋具有独特的板栗香气,风味良好。

通过对板栗醋发酵过程中3 个阶段的挥发性香气成分进行分析,共检测出79 种化合物,其中酸类6 种,烃类16 种,醇类9 种,酮类10 种,酯类21 种,醛类4 种以及其他类化合物13 种。在板栗浆阶段,乙酸和3⁃羟基⁃2⁃丁酮含量较高,分别为15.36% 和6.97%;在酒精发酵阶段,乙醇、乙酸乙酯和异戊醇含量较高,分别为30.26%、24.88%和6.13%;在醋酸发酵阶段,乙酸含量较高,为41.13%。这些挥发性物质的种类、含量及相互之间的共同协调作用,形成了板栗醋特有的风味和口感。

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