单一菌株和混合菌株对山楂果醋中风味成分的影响

戴铭成 秦楠

DOI：10.3969/j.issn.1000-9973.2024.03.015

引文格式：戴铭成，秦楠.单一菌株和混合菌株对山楂果醋中风味成分的影响[J].中国调味品，2024，49（3）：92-95.

DAI M C，QIN N.Effects of single strain and mixed strains on flavor components in hawthorn fruit vinegar[J].China Condiment，2024，49（3）：92-95.

摘要：自然环境条件下发酵的果醋风味优于单一菌株发酵的果醋，然而，自然发酵的山楂果醋发酵周期长且品质不稳定。通过人工接种的方式可以缩短山楂果醋的发酵时间，稳定山楂果醋的品质，但单一菌株又会导致山楂果醋口感单一，缺乏市场竞争力。为了探究单一菌株和混合菌株醋酸發酵对山楂果醋品质的影响，该研究通过GC-MS技术对单一菌株和混合菌株醋酸发酵山楂果醋中香气成分进行分析，结果表明两种醋酸发酵方式的山楂果醋中主要风味物质包括酸类、酯类、醇类、醛类和酚类，占风味成分的90%以上。采用混合菌株发酵的山楂果醋物质利用率和香气成分种类均高于单一菌株发酵的山楂果醋。

关键词：山楂；发酵；微生物；风味物质

中图分类号：TS275.4      文献标志码：A      文章编号：1000-9973（2024）03-0092-04

Effects of Single Strain and Mixed Strains on Flavor Components

in Hawthorn Fruit Vinegar

DAI Ming-cheng1， QIN Nan2

（1.School of Food and Environment， Jinzhong College of Information， Jinzhong 030800， China;

2.College of Traditional Chinese Medicine and Food Engineering， Shanxi

University of Chinese Medicine， Jinzhong 030619， China）

Abstract： The flavor of fruit vinegar fermented under natural environmental conditions is better than that of fruit vinegar fermented by single strain. However， the fermentation period of naturally fermented hawthorn fruit vinegar is long and the quality is unstable. The fermentation time of hawthorn fruit vinegar can be shortened by artificial inoculation， and the quality of hawthorn fruit vinegar can be stabilized， but single strain will lead to single taste of hawthorn fruit vinegar， which lacks market competitiveness. In order to explore the effects of acetic acid fermentation of single strain and mixed strains on the quality of hawthorn fruit vinegar， in this study， the aroma components in hawthorn fruit vinegar fermented with acetic acid by single strain and mixed strains are analyzed by GC-MS. The results show that the main flavor substances in hawthorn fruit vinegar fermented by the two acetic acid fermentation methods include acids， esters， alcohols， aldehydes and phenols， accounting for more than 90% of the flavor components. The utilization rates of substances and the types of aroma components of hawthorn fruit vinegar fermented with mixed strains are higher than those of hawthorn fruit vinegar fermented with single strain.

Key words： hawthorn; fermentation; microorganism; flavor substances

收稿日期：2023-08-10

基金项目：山西省教育厅创新项目（2019L0729）

作者简介：戴铭成（1987—），男，讲师，硕士，研究方向：食品微生物及发酵食品。

山楂属于蔷薇科山楂属植物，是一种常见的果树。山楂果实呈圆形或卵圆形，果肉呈鲜红色，质地韧实，味道酸甜可口[1-2]。山楂果实中富含多种营养成分，如维生素C、糖类、脂肪、蛋白质、纤维素、有机酸等，被誉为“长寿果”[3]。山楂有着广泛的药用价值，被传统中医用于治疗消化不良、腹泻、高血压、高血脂等疾病[4]。现代科学研究也证实了山楂的多种药理作用，如降血脂、降血压、促进胃肠蠕动、增强免疫力等[5]。除了具有药用价值外，山楂还是一种美食材料，可以制成山楂蜜饯、山楂饼干、山楂果酱、山楂果汁等[6]。

山楂果醋是以山楂果实为主要原料的一种果醋，含有丰富的营养成分，具有多种功效。山楂果醋中含有大量的维生素C、苹果酸、柠檬酸、花青素和类黄酮等化合物，具有增强人体免疫力、促进胃肠消化、降血脂、降血糖和抗氧化等多种生物活性功效[7-8]。

微生物在山楂果醋的發酵过程中扮演着重要的角色，它们可以对醋的品质、风味、营养成分和保质期等产生影响[9]。不同微生物菌种对山楂果醋的发酵速度不同，能够产生不同的风味物质[10-11]。所以，制作山楂果醋时，选择合适的微生物菌种尤为重要[12]。

多菌种发酵的山楂果醋不仅能提高原料的利用率，减少山楂果醋的发酵时间，而且能增加山楂果醋中的营养成分[13-14]。本研究采用单一菌株和混合菌株发酵技术对山楂进行深加工，并比较两种醋酸发酵过程中山楂果醋的香气成分差异。

1  材料与方法

1.1  试验材料与试剂

山楂、醋酸菌、乙醇假丝酵母、巴氏醋杆菌、戊糖片球菌、果胶酶、芦丁、抗坏血酸和蔗糖。

1.2  试验仪器

测定仪、电泳仪、成像系统、高速离心机、电子天平和PCR仪。

1.3  试验方法

1.3.1  山楂果醋酿造工艺

山楂→去核→磨细打浆→调节pH→巴氏杀菌→酒化→醋化→过滤和调配→灌装和灭菌。

1.3.2  操作要点

1.3.2.1  山楂打浆和酶解处理

挑选干净的山楂打成浆，按照质量比1∶2.5添加水，再加入0.01%的偏重亚硫酸钾和0.1%的抗坏血酸。对山楂果浆进行热处理，冷却后将山楂果浆转入发酵罐中，再加入一定量的果胶酶，控制温度为25～30 ℃，混合均匀，放置6～8 h。

1.3.2.2  调节糖度和pH值

将蔗糖熔化成糖浆后加入到果酱中，将调节好pH值的山楂果酱分为6等份，再将其转入发酵罐中进行发酵。

1.3.2.3  酒精发酵

接种浓度为2%的乙醇假丝酵母，混合均匀，用纱布密封发酵24 h，再接种1%的活化酵母进行有氧发酵24 h，随后密封5 d进行无氧发酵。

1.3.2.4  醋酸发酵

将山楂果醋进行发酵和过滤，再分别接种单一菌株（醋酸杆菌）和混合菌株（乳酸杆菌和醋酸杆菌）进行发酵。试验所用的发酵容器、纱布和恒温振荡培养箱全部需要杀菌处理。

1.3.2.5  过滤、杀菌和灌装

用0.02 μm的滤芯对山楂果醋进行过滤，采用巴氏杀菌法对山楂果醋进行杀菌后再将其装入无菌罐中。

1.3.3  山楂果醋中各理化指标的测定[15]

用斐林试剂对还原糖进行测定；用酸碱滴定中和法对总酸度进行测定；用蒸馏法对酒精度进行测定。

1.3.4  基于GC-MS法测定山楂果醋风味成分

取6 mL山楂果醋于20 mL顶空瓶中，加入浓度为0.2 g/mL的NaCl，加盖进行密封。将萃取头插入顶空瓶中，使其与待测液面保持2 cm高度，吸附40 min后测定。调节进样温度为250 ℃，再对样品进行解吸。

2  结果和讨论

2.1  酒化阶段还原糖、酒精度的变化情况

张琳等[16]的研究结果表明，较高的发酵温度并不会对山楂果醋中的酒精度产生影响，而相对较低的温度不仅有利于山楂中香气成分的产生，而且有利于降低山楂果醋发酵过程中的污染概率。在山楂果醋发酵过程中，发酵菌会分解果汁中的糖分，并将其转化成二氧化碳和乙醇。乙醇是山楂果醋中主要的酒精成分，发酵时间会直接影响山楂果醋中的酒精含量。

由图1可知，随着发酵时间的延长，山楂果醋中的酒精度增高。长时间发酵会将山楂果醋中的糖分分解成醋酸和其他有机酸，这些酸味使得果醋更酸，并且降低了还原糖含量。当发酵时间小于2 d时，山楂果醋中的酵母菌增长速度较快，此时山楂果醋中的酒精含量较少；当发酵第3天时，山楂果醋中糖分含量迅速下降，酒精含量不断积累；当发酵时间大于7 d时，山楂果醋中的酒精含量和还原糖含量逐渐趋于稳定。当山楂果醋酒化结束时，山楂果醋中的酒精度为9.0%。

2.2  醋化发酵液理化指标的测定和分析

山楂果醋中的风味成分由多种化合物组成，主要包括酸类、酯类、氨基酸态氮和还原糖。相关研究结果表明[17-18]，使用不同的发酵菌株，山楂果醋中的香气成分含量也存在差异。设置3组试验，30 ℃条件下设置恒温静置培养和振荡培养；25 ℃条件下设置恒温培养，山楂果醋发酵6 d后测定山楂果醋中各种风味成分的含量。

由图2可知，采用30 ℃摇床发酵的山楂果醋，总酸含量、不挥发酸含量和氨基酸态氮含量略高于30 ℃和25 ℃静置发酵的山楂果醋，同时，摇床发酵的山楂果醋中的还原糖含量最低。在25 ℃条件下静置发酵的山楂果醋中的总酯含量相对较高。山楂果醋中的氨基酸态氮含量主要来源于微生物对蛋白质的水解[19-20]，图2中结果表明，振荡条件下的山楂果醋的氨基酸态氮含量更多。

of Lactobacillus and Acetobacter

由图3可知，在30 ℃摇床发酵过程中，总酸、不挥发酸和氨基酸态氮的含量高于30 ℃和25 ℃静置发酵的山楂果醋，总酯和还原糖含量比30 ℃和25 ℃静置发酵条件下低。采用乳酸杆菌和醋酸杆菌混合菌株发酵的山楂果醋比只接种醋酸杆菌的山楂果醋不挥发酸含量更多。

2.3  顶空固相微萃取与GC-MS分析

采用顶空固相微萃取与GC-MS对山楂果醋中的香气成分进行分析，醋酸杆菌发酵、乳酸杆菌和醋酸杆菌混合菌株发酵的山楂果醋中的挥发性成分分析见表1。

醋酸杆菌单一菌株发酵的山楂果醋中共鉴定出33种挥发性香气成分，其中包含9种酸类化合物，相对含量为36.55%；5种醇类化合物，相对含量为16.09%；8种酯类化合物，相对含量为29.15%；4种醛类化合物，相对含量为4.94%；2种酮类化合物，相对含量为0.15%；1种酚类化合物，相对含量为0.29%；1种杂环类化合物，相对含量为0.97%；3种其他类化合物，相对含量为1.30%。混合菌株发酵的山楂果醋中共检测出44种挥发性香气成分，含量最多的化合物是酸类和酯类，相对含量分别为32.02%和37.13%；其次为醇类化合物，相对含量为16.56%；其他类化合物的相对含量较少。

酸类化合物在山楂果醋中的含量较高，对山楂果醋的品质和风味影响较明显。由表1可知，2种发酵方式的山楂果醋中乙酸、己酸和羟基丁酸的含量较高。异丁酸和羟基丁酸稍有刺激性气味。当山楂果醋中的酸类含量相对较低时，果醋香味浓郁且较清淡；当浓度过高时，又会对果醋中的香气成分产生消极影响。大部分酸类物质具有刺激性气味，山楂果醋中的酸类物质种类和含量对山楂果醋香气成分的贡献程度远不如对口感的影响程度大。

混合菌株发酵和单一菌株发酵的山楂果醋中的醇类化合物分别为9种和5种，混合菌株发酵的山楂果醋中产生的醇类多于单一菌株发酵的山楂果醋。乙醇在两种发酵的山楂果醋中含量均较高。苯乙醇是一种芳香烃衍生物，具有玫瑰香味和面包香味；醇类化合物是酒化阶段酵母菌水解蛋白质脱羧后形成的，在山楂果醋中的含量大约为15%。

2.4  不同发酵方式的山楂果醋总黄酮含量分析

由表2可知，30 ℃摇床发酵的山楂果醋中的总黄酮含量高于25 ℃和30 ℃静置发酵的山楂果醋。30 ℃摇床混合菌株发酵的山楂果醋总黄酮含量为0.711 mg/mL。

3  小结

本研究中使用的醋酸杆菌最佳生长温度为27～34 ℃，产醋酸量为5%～8%，由于醋酸杆菌能够降解醋酸，将其氧化成水和二氧化碳，所以当山楂果醋醋化结束时，需要及时终止发酵，从而使得山楂果醋中的总酸含量降低。接种乳酸杆菌和醋酸杆菌混合菌株的山楂果醋中的各种挥发性成分、风味成分和总黄酮含量均高于仅使用醋酸杆菌发酵的山楂果醋。

山楂果醋醋酸发酵过程中，30 ℃摇床发酵条件下，总酸、不挥发酸和氨基酸态氮含量均高于30 ℃和25 ℃静置发酵的山楂果醋，总酯和还原糖含量低于30 ℃和25 ℃静置发酵的山楂果醋。乳酸杆菌和醋酸杆菌混合菌株发酵的山楂果醋，相比于只接种醋酸杆菌的山楂果醋，不挥发酸含量更多。

不同菌株发酵的山楂果醋样品在香气和口感上均存在差异，通过对比单一菌株和混合菌株醋酸发酵对山楂果醋中风味物质的影响，发现单一菌株发酵的山楂果醋中酸类物质含量最高，其次是酯类和醇类物质；混合菌株发酵和单一菌株发酵的山楂果醋中的醇类化合物分别有9种和5种，混合菌株发酵的山楂果醋中产生的醇类多于单一菌株发酵的山楂果醋。

参考文献：

[1]李志偉，陈洋，马勇，等.基于模糊数学评价法优化低糖山楂糕加工工艺[J].中国调味品，2023，48（4）：109-114.

[2]杨巍巍，余黔坤.响应面法优化玉米须低糖山楂酱生产工艺的研究[J].中国调味品，2023，48（1）：134-139.

[3]罗蓉，蔡旭，薛宏坤，等.响应面法优化超声辅助低共熔溶剂提取山楂总黄酮工艺[J].食品工业科技，2022，43（22）：229-237.

[4]于舒雁，田硕.山楂中黄酮的提取工艺及其调节糖脂代谢的活性研究[J].中国调味品，2022，47（2）：182-185.

[5]陈皓，王隆，余静，等.山楂叶多糖和黄酮调节幼鼠的糖脂代谢和免疫功能研究[J].食品安全质量检测学报，2021，12（21）：8397-8403.

[6]陶璐，申可，刘天植，等.山楂果胶寡糖对香菇保鲜效果的影响[J].食品与发酵工业，2022，48（7）：226-230.

[7]黄豪，周义，陈佳慧，等.乳酸菌发酵对山楂汁理化性质、酚类化合物、抗氧化性及风味的影响[J].食品科学，2022，43（10）：97-106.

[8]付岩，王全胜，张亮，等.氯虫苯甲酰胺在山楂中的残留行为及膳食暴露风险评估[J].食品安全质量检测学报，2021，12（12）：4735-4741.

[9]张浣悠，邓秩童，黄嘉泳，等.山楂黄酮的保健功效及提取工艺研究进展[J].食品研究与开发，2021，42（12）：212-217.

[10]殷菲胧，郑大典，刘宇，等.不同脱涩处理对中田大山楂采后贮藏品质的影响[J].食品工业科技，2021，42（17）：316-325.

[11]彭颖，胡洁品，刘峰，等.山楂核各萃取组分对H2O2诱导氧化损伤细胞保护作用的比较及活性组分筛选[J].现代食品科技，2021，37（5）：1-8，51.

[12]钟平娟，叶丽芳，门戈阳，等.大果山楂酒发酵过程中抗氧化活性和香气成分分析[J].食品研究与开发，2021，42（8）：24-29.

[13]王存堂，李子钰，张福娟，等.山楂属果实不同组织乙醇提取物的抗氧化成分及性能研究[J].食品与发酵工业，2021，47（16）：117-122.

[14]杨巍巍，雷永伟，陈明，等.山楂枸杞胡萝卜果蔬酱的研制[J].中国调味品，2021，46（2）：105-107，112.

[15]邢晓莹，于迪，乔羽，等.山楂果醋混合菌种发酵工艺及香气成分的HS-SPME/GC-MS分析[J].中国调味品，2021，46（1）：146-152.

[16]张琳，王希琰，张仁堂.柿子山楂复合果酱的研究及配方优化[J].中国调味品，2020，45（2）：88-92.

[17]王翔，张光杰，赵文珍，等.发酵型山楂果醋工艺研究[J].中国调味品，2012，37（5）：85-87.

[18]梁利和.两步液态发酵法生产山楂果醋饮料的技术研究[J].中国调味品，2012，37（11）：75-80.

[19]薛茂云，毕静，杨爱萍，等.山楂醋的工艺研究[J].中国调味品，2017，42（1）：112-114.

[20]张光杰，陈瑞利，杨倩.调配型山楂果醋饮料工艺研究[J].中国调味品，2011，36（8）：67-69，81.