謝愛娣，李從軍，劉康志，胡青

(1.湖北工業(yè)大學 工程技術學院，武漢 430068；2.湖北生物科技職業(yè)學院，武漢 430070)

紅棗和桂花栽培歷史悠久，產(chǎn)地分布廣，營養(yǎng)價值高，具有藥食兩用性，是中國特色農(nóng)產(chǎn)品[1-4]。隨著我國紅棗種植技術的進步，棗的產(chǎn)量大大增加，但是主要以鮮食為主，大量的紅棗滯銷，只能爛在棗園，造成極大的資源浪費。我國桂花資源面臨同樣的窘境，亟待發(fā)展深加工產(chǎn)業(yè)，解決企業(yè)的困難，增加農(nóng)民的收入，促進地方經(jīng)濟的發(fā)展。

食醋是人們佐餐調(diào)味的必備佳品，其醫(yī)療保健功效更是令人追捧。目前我國糧食釀造的食醋仍占據(jù)市場主導地位，然而由于果醋的原料來源豐富，具有特有的色、香、味及特殊的營養(yǎng)保健作用，產(chǎn)品具有綠色時尚感，尤其受到年輕人的青睞，市場前景引人矚目[5-7]。

隨著人們物質(zhì)生活水平的不斷提高，對食品的安全性、營養(yǎng)性和保健性提出了更高的要求。保健型桂花紅棗果醋今后可能會成為飲料市場的熱門，因其不僅保存了桂花的花香、紅棗的果香和二者的主要營養(yǎng)成分，而且兼具醋的保健功能，能夠促進人體的健康。

本文以鮮桂花、干紅棗為主要原料，對桂花紅棗果醋的醋酸發(fā)酵工藝進行了研究，生產(chǎn)兼具營養(yǎng)與保健雙重功效的桂花紅棗果醋，為桂花、紅棗深加工應用及新產(chǎn)品開發(fā)提供了依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 原料

干紅棗：市售，要求完整、無蟲蛀、無霉變、無腐爛；鮮桂花：新鮮采摘盛花期金桂桂花花瓣，采自湖北工業(yè)大學工程技術學院校園。

1.1.2 菌種

惡臭醋酸桿菌混濁變種AS 1.41：廣東微生物研究所微生物菌種保藏中心。

1.1.3 培養(yǎng)基

基本培養(yǎng)基：葡萄糖1%、酵母膏1%、碳酸鈣1.5%、瓊脂 2%、無水乙醇2%(V/V，滅菌后冷至60 ℃以下加入無水乙醇)，pH自然，115 ℃滅菌20 min。

液體種子培養(yǎng)基：葡萄糖1%、酵母膏1%、無水乙醇4%(V/V，滅菌后冷至60 ℃以下加入無水乙醇)，pH自然，115 ℃滅菌20 min。

1.2 主要試劑

氫氧化鈉(AR)、碳酸鈣(AR)、無水乙醇(AR)、酵母膏、瓊脂：天津市凱通化學試劑有限公司；蔗糖(AR)、葡萄糖(AR)、果糖(AR)、磷酸二氫鉀(AR)、硫酸鎂(AR)：安慶市卓越化學試劑儀器有限公司。

1.3 主要儀器與設備

DNP-9272型電熱恒溫培養(yǎng)箱、DK-S22型恒溫水浴鍋 上海精宏實驗設備有限公司；PHSJ-3F型pH計 上海雷磁儀器廠；BX-1型數(shù)顯糖度計 日本KEM公司；酒精計 河北武強縣第一儀表廠；SPS2001F型電子天平 奧豪斯儀器(上海)有限公司；DL-1-15臺式封閉電爐 天津泰斯特儀器有限公司；血球計數(shù)板 上海市求精生化試劑儀器有限公司。

1.4 分析測定方法

pH：pH計測定；可溶性固形物(Soluble Solids Content，SSC)：用數(shù)顯糖度計測定；殘?zhí)橇?以還原糖計)：按GB/T 5009.7-2008直接滴定法測定[8]；酒精度：按GB/T 15038-2006酒精計法測定[9]；總酸含量(以乙酸計)：按GB 18187-2000酸堿滴定法測定[10,11]。

1.5 感官評定方法

參考《釀造食醋》的國家標準(GB 18187-2000)以及文獻中的感官檢查法，由15位專業(yè)人士從色澤、香氣、滋味、體態(tài)4個方面對桂花紅棗果醋進行感官評分[12]，評分標準見表1。

表1 桂花紅棗果醋感官評分標準

1.6 桂花紅棗果醋工藝流程

1.7 醋酸發(fā)酵工藝的優(yōu)化

1.7.1 發(fā)酵桂花紅棗酒醪調(diào)配及預處理

根據(jù)發(fā)酵桂花紅棗酒醪屬性，探索碳源(蔗糖、葡萄糖、果糖)、無機鹽成分(磷酸二氫鉀、硫酸鎂)對發(fā)酵產(chǎn)醋的影響。

1.7.1.1 碳源對醋酸發(fā)酵的影響

取100 mL經(jīng)過調(diào)配初始酒精含量為6%(V/V)的桂花紅棗酒裝入250 mL的三角瓶中，分別加入滅菌的葡萄糖1%、果糖1%、蔗糖1%，接入8%的醋酸菌活化種子液攪拌均勻，調(diào)節(jié)pH至5.0，30 ℃振蕩發(fā)酵，轉(zhuǎn)速為160 r/min，每隔24 h測定發(fā)酵液的總酸含量(以乙酸計)，直到總酸含量基本不變時發(fā)酵結束。

1.7.1.2 無機鹽對醋酸發(fā)酵的影響

按1.7.1.1的方法，加葡萄糖1%，試驗添加磷酸二氫鉀及硫酸鎂濃度分別為0，0.05%，0.1%時進行發(fā)酵。

1.7.1.3 發(fā)酵桂花紅棗酒醪滅菌對產(chǎn)醋的影響

按1.7.1.1的方法，加葡萄糖1%、磷酸二氫鉀0.05%、硫酸鎂0.05%，調(diào)配酒醪滅菌和不滅菌進行對比發(fā)酵。

1.7.2 桂花紅棗醋發(fā)酵工藝參數(shù)優(yōu)化

1.7.2.1 發(fā)酵溫度對醋酸發(fā)酵的影響

取100 mL經(jīng)過調(diào)配初始酒精含量為6%(V/V)的桂花紅棗酒裝入250 mL的三角瓶中，加入滅菌的葡萄糖1%、磷酸二氫鉀0.05%、硫酸鎂0.05%，接入8%的醋酸菌活化種子液攪拌均勻，調(diào)節(jié)pH至5.0，分別于28，30，32，34，36 ℃振蕩發(fā)酵，轉(zhuǎn)速為160 r/min，每隔24 h測定發(fā)酵液的總酸含量(以乙酸計)，直到總酸含量基本不變時發(fā)酵結束。

1.7.2.2 初始酒精度對醋酸發(fā)酵的影響

按1.7.2.1的方法，調(diào)整初始酒精含量分別為5%，6%，7%，8%，在最佳溫度下發(fā)酵。

1.7.2.3 接種量對醋酸發(fā)酵的影響

按1.7.2.1的方法，調(diào)整接種量分別為4%，6%，8%，10%，在最佳溫度、初始酒精度下發(fā)酵。

1.7.2.4 初始pH值對醋酸發(fā)酵的影響

按1.7.2.1的方法，調(diào)整初始pH值分別為4.0，5.0，6.0，7.0，在最佳溫度、初始酒精度、接種量下發(fā)酵。

1.7.2.5 轉(zhuǎn)速對醋酸發(fā)酵的影響

按1.7.2.1的方法，調(diào)整搖床轉(zhuǎn)速分別為120，140，160，180 r/min，在最佳溫度、初始酒精度、接種量、初始pH值下發(fā)酵。

1.7.2.6 裝液量對醋酸發(fā)酵的影響

按1.7.2.1的方法，在250 mL的三角瓶中調(diào)整裝液量分別為10%，20%，30%，40%，50%，在最佳溫度、初始酒精度、接種量、初始pH值、轉(zhuǎn)速下發(fā)酵。

1.7.2.7 醋酸發(fā)酵最適條件的正交試驗

研究發(fā)酵溫度、初始酒精度、接種量、裝液量4個因素對桂花紅棗醋醋酸發(fā)酵的影響，每個因素取3個水平，以總酸含量、感官評分為指標，采用L9(34)進行正交試驗。

2 結果與分析

2.1 發(fā)酵桂花紅棗酒醪調(diào)配及預處理

2.1.1 碳源對醋酸發(fā)酵的影響

碳源對醋酸發(fā)酵的影響結果見圖1。

圖1 添加碳源對醋酸發(fā)酵的影響

由圖1可知，分別向桂花紅棗酒醪液中添加一定量的葡萄糖、果糖、蔗糖，相比于對照組，都有利于發(fā)酵液總酸的積累，其中菌種AS 1.41對葡糖糖的利用產(chǎn)醋較高，因此選擇添加1%葡萄糖作為碳源。通過各組發(fā)酵液總酸隨發(fā)酵時間的變化趨勢，發(fā)酵5天時，總酸含量達到最高水平，隨后略有下降，原因可能是菌種產(chǎn)酸達到飽和水平，加上持續(xù)振蕩培養(yǎng)造成部分醋酸揮發(fā)損失，因此發(fā)酵時間以5天為最佳。

2.1.2 無機鹽對醋酸發(fā)酵的影響

無機鹽對醋酸發(fā)酵的影響結果見圖2。

圖2 無機鹽對醋酸發(fā)酵的影響

由圖2可知，無機鹽對菌種AS 1.41醋酸發(fā)酵結果影響較大，當磷酸二氫鉀及硫酸鎂添加濃度均為0.1%時，醋酸產(chǎn)量反而比對照組明顯下降，添加0.05%磷酸二氫鉀以及0.05%硫酸鎂時醋酸產(chǎn)量明顯高于對照組。因此向桂花紅棗酒醪液中添加0.05%磷酸二氫鉀以及0.05%硫酸鎂有利于醋酸的積累。

2.1.3 發(fā)酵桂花紅棗酒醪滅菌對醋酸發(fā)酵的影響

考察原料經(jīng)過酒精發(fā)酵后得到的桂花紅棗酒醪液經(jīng)過調(diào)配后是否滅菌對醋酸發(fā)酵的影響，結果見圖3。

圖3 酒醪滅菌預處理對醋酸發(fā)酵的影響

由圖3可知，酒醪滅菌對醋酸發(fā)酵影響較大，滅菌組比對照組發(fā)酵液總酸下降了約40%，且滅菌組發(fā)酵液顏色偏暗沉，香味、醋味較差，感官評分較低。因此桂花紅棗酒醪液經(jīng)過調(diào)配后不滅菌直接接種醋酸菌進行醋酸發(fā)酵，能獲得色、香、味俱佳的桂花紅棗醋。

2.2 桂花紅棗醋發(fā)酵工藝參數(shù)優(yōu)化

2.2.1 發(fā)酵溫度對醋酸發(fā)酵的影響

發(fā)酵溫度對醋酸發(fā)酵的影響結果見圖4。

圖4 溫度對醋酸發(fā)酵的影響

由圖4可知，醋酸菌AS 1.41發(fā)酵溫度在30～34 ℃之間產(chǎn)酸效果非常接近，發(fā)酵5天時總酸含量達到最高水平。因此，發(fā)酵溫度可以選30～34 ℃。

2.2.2 初始酒精度對醋酸發(fā)酵的影響

初始酒精度對醋酸發(fā)酵的影響結果見圖5。

圖5 初始酒精度對醋酸發(fā)酵的影響

由圖5可知，初始酒精度對醋酸發(fā)酵影響很明顯，在初始酒精度較低時，隨著酒精度的升高，發(fā)酵液總酸升高，在初始酒精度為6%時產(chǎn)酸值最高。但是繼續(xù)增大初始酒精度，發(fā)酵結束時總酸下降。因此，初始酒精度過高不利于醋酸菌的發(fā)酵，選擇初始酒精度6%為最佳。

2.2.3 接種量對醋酸發(fā)酵的影響

接種量對醋酸發(fā)酵的影響結果見圖6。

圖6 接種量對醋酸發(fā)酵的影響

由圖6可知，不同接種量下，發(fā)酵液總酸產(chǎn)量變化趨勢大致相同，發(fā)酵5天時總酸達到最高水平，接種量在8%～10%時產(chǎn)酸值較高。

2.2.4 初始pH值對醋酸發(fā)酵的影響

初始pH值對醋酸發(fā)酵的影響結果見圖7。

圖7 初始pH值對醋酸發(fā)酵的影響

由圖7可知，桂花紅棗酒醪液初始pH在4.0～6.0之間發(fā)酵5天時總酸含量均達到最高水平，其中以初始pH 5.0時產(chǎn)酸較高，初始pH 7.0時不利于醋酸發(fā)酵?？紤]到種子培養(yǎng)基情況，可以選擇初始pH值為5.0～6.0。

2.2.5 轉(zhuǎn)速對醋酸發(fā)酵的影響

醋酸菌是好氧菌，釆用搖床發(fā)酵有利于發(fā)酵液與氧氣的接觸，可以通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速、裝液量來控制醋酸發(fā)酵。搖瓶培養(yǎng)轉(zhuǎn)速對醋酸發(fā)酵的影響結果見圖8。

圖8 轉(zhuǎn)速對醋酸發(fā)酵的影響

由圖8可知，在裝液量一定的情況下，當轉(zhuǎn)速為120 r/min時，發(fā)酵液總酸含量明顯偏低；轉(zhuǎn)速增大，總酸含量隨之增大；當轉(zhuǎn)速為160 r/min時，總酸含量達到最高水平；當轉(zhuǎn)速為180 r/min時，總酸含量略有下降，可能與醋酸揮發(fā)損失有關。因此選擇最佳轉(zhuǎn)速為160 r/min。

2.2.6 裝液量對醋酸發(fā)酵的影響

轉(zhuǎn)速一定的情況下，考察裝液量對醋酸發(fā)酵的影響，試驗結果見圖9。

圖9 裝液量對醋酸發(fā)酵的影響

由圖9可知，裝液量對醋酸發(fā)酵的產(chǎn)酸趨勢影響不大，然而裝液量越大，發(fā)酵結束時總酸含量越低，試驗組中20%裝液量得到的發(fā)酵液總酸含量最高，50%裝液量發(fā)酵液總酸含量最低，10%裝液量發(fā)酵液總酸含量也較低。由此可見，氧氣對醋酸發(fā)酵影響較大，搖瓶發(fā)酵時影響溶氧量的主要因素包括轉(zhuǎn)速、裝液量以及空氣接觸等，裝液量過小，不利于設備利用率，因此對工廠生產(chǎn)而言，需要選擇較大的裝液量，通過控制發(fā)酵罐轉(zhuǎn)速以及空氣流量來調(diào)節(jié)溶氧量。

2.2.7 醋酸發(fā)酵最適條件的正交試驗

醋酸發(fā)酵最適條件的正交試驗因素水平表見表2，試驗結果見表3，方差分析見表4。

表2 醋酸發(fā)酵L9(34)正交試驗因素水平表

表3 正交試驗結果

由表3可知，以感官評分為主要指標，影響桂花紅棗果醋發(fā)酵的因素的主次關系是D(裝液量)>A(溫度)>B(初始酒精度)>C(接種量)，最優(yōu)條件組合是A1B1C2D2，即發(fā)酵溫度30 ℃，初始酒精度5%，接種量8%，裝液量40%。

表4 正交試驗結果方差分析

注：“*”代表影響顯著。

由表4可知，裝液量對桂花紅棗果醋的感官評分的影響達到了顯著水平(α=0.05)。這些因素的影響主要表現(xiàn)在對桂花紅棗果醋色澤、香氣、滋味方面的影響很大。在此條件下發(fā)酵所得桂花紅棗醋總酸含量為5.35 g/dL，感官評分為92分。

3 結論

本文首次以桂花紅棗為原料發(fā)酵釀制桂花紅棗果醋，使其兼具紅棗和桂花的營養(yǎng)價值和藥用價值，所得的桂花紅棗醋色澤紅亮，兼具花香、棗香、醋香，香氣馥郁芬芳，滋味醇厚協(xié)調(diào)，怡悅爽口，體態(tài)澄清透明。桂花紅棗果醋為紅棗、桂花資源的深加工開發(fā)利用開辟了新途徑，豐富了果醋產(chǎn)品市場，而且符合目前年輕人綠色時尚的消費需求，具有很好的市場前景。

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