蔡雪梅，何苗，張婧，孫俊秀，范文教

(四川旅游學(xué)院烹飪科學(xué)四川省高等學(xué)校重點(diǎn)實驗室，成都 610100)

火參果(Cucumismetuliferus)又稱奇瓦諾果、非洲蜜瓜等，表皮凹凸不平，較為堅硬，果肉則細(xì)膩多籽，口感清甜[1-2]，富含氨基酸和有機(jī)酸，還有多種具有藥理活性的功能營養(yǎng)物質(zhì)，如生物堿、黃酮、鞣質(zhì)、植物甾醇、三萜類等，具有降血糖、助消化的功效[3-4]。火參果原產(chǎn)于非洲，近幾年，國內(nèi)引進(jìn)種植，受到了廣泛消費(fèi)者的喜愛。目前火參果主要以鮮食為主，深加工產(chǎn)品較少。

果醋以水果為原料釀造而成，酸味適中，口感獨(dú)特[5-6]，果醋的釀造工藝能夠較好地保留水果中的營養(yǎng)物質(zhì)[7]，目前市售果醋主要以蘋果醋和葡萄醋為主，未見有火參果果醋。火參果營養(yǎng)豐富，但不宜存放，以火參果為原料釀造果醋，可同時豐富火參果和果醋的產(chǎn)品種類，進(jìn)一步提高火參果的經(jīng)濟(jì)價值。本試驗以火參果為原料，通過微生物發(fā)酵的方法釀造火參果果醋，研究酒精發(fā)酵和醋酸發(fā)酵最佳工藝參數(shù)，以期為火參果果醋的研發(fā)提供一定的理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

火參果、白砂糖：購于永輝超市；酵母：安琪酵母股份有限公司；醋酸菌：中山聯(lián)久生物科技有限公司；復(fù)合果膠酶：河南碩之隆實業(yè)有限公司；檸檬酸：山東中創(chuàng)檸檬酸生化有限公司；氫氧化鈉、硫酸銅、氯化鈉等：分析純，成都科龍化工試劑廠。

1.2 儀器與設(shè)備

UV-2550紫外可見光分光光度計 島津儀器(蘇州)有限公司；均質(zhì)機(jī) 上海融合機(jī)械設(shè)備有限公司；電熱鼓風(fēng)干燥箱 上海博訊實業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；壓力蒸汽滅菌鍋 上海東亞壓力容器制造有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 工藝流程

參考張海玲[8]和李彩霞等[9]的果醋釀造工藝，設(shè)計以下工藝流程：

火參果→清洗破碎→打漿→過濾→果汁濃度調(diào)整→果膠酶處理→過濾→蔗糖、檸檬酸調(diào)整→殺菌→冷卻→接種→酒精發(fā)酵→接種醋酸菌→醋酸發(fā)酵→澄清過濾→陳釀→殺菌→成品。

1.3.2 火參果果醋酒精發(fā)酵工藝的確定

蔗糖添加量的確定：在pH為4.5的火參果果汁中分別添加6%、7%、8%、9%、10%的蔗糖，調(diào)整初始糖度，殺菌后接種0.5%活化好的酵母(將活性干酵母按照1∶25的質(zhì)量比添加到蔗糖水(質(zhì)量濃度5%)中，于30 ℃下活化30 min)，在25 ℃恒溫環(huán)境中發(fā)酵4 d。根據(jù)發(fā)酵液中酒精度來探究蔗糖添加量對酒精發(fā)酵的影響。

酵母接種量的確定：在添加8%蔗糖的火參果果汁中，分別接種0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%活化好的酵母，在25 ℃恒溫環(huán)境中發(fā)酵4 d。根據(jù)發(fā)酵液的酒精度來探究酵母接種量對酒精發(fā)酵的影響。

發(fā)酵溫度的確定：在蔗糖添加量8%、酵母接種量0.6%的條件下，將火參果果汁分別置于18，20，22，24，26 ℃下發(fā)酵4 d，測定發(fā)酵液的酒精度。

發(fā)酵時間的確定：在蔗糖添加量8%、酵母接種量0.6%的條件下，將火參果果汁置于22 ℃環(huán)境中分別發(fā)酵2，3，4，5，6 d，測定發(fā)酵液的酒精度。

正交優(yōu)化試驗：根據(jù)單因素試驗結(jié)果，以酒精度為評價指標(biāo)，設(shè)計四因素三水平的正交試驗，確定酒精發(fā)酵最佳參數(shù)。

1.3.3 火參果果醋醋酸發(fā)酵工藝的確定

醋酸桿菌接種量的確定：在優(yōu)化后的火參果發(fā)酵液中分別接種0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%的醋酸桿菌，置于30 ℃、60 r/min的恒溫振蕩培養(yǎng)箱中發(fā)酵8 d，根據(jù)果醋中總酸含量確定醋酸桿菌接種量。

發(fā)酵溫度的確定：將接種了0.7%醋酸桿菌的火參果發(fā)酵液分別置于26，28，30，32，34 ℃的恒溫振蕩培養(yǎng)箱中(轉(zhuǎn)速60 r/min)發(fā)酵8 d，測定果醋中的總酸含量。

發(fā)酵時間的確定：將接種了0.7%醋酸桿菌的火參果發(fā)酵液置于30 ℃、60 r/min的恒溫振蕩培養(yǎng)箱中分別發(fā)酵6，7，8，9，10 d，測定果醋中的總酸含量。

正交優(yōu)化試驗：根據(jù)單因素試驗結(jié)果，以火參果果醋總酸含量為指標(biāo)，設(shè)計三因素三水平的正交試驗，確定醋酸發(fā)酵的最佳參數(shù)。

1.3.4 指標(biāo)測定方法

酒精含量的測定：參照GB/T 15038-2006酒精計法；總酸度(以醋酸計)的測定：參照GB/T 12456-2008酸度法；菌落總數(shù)和大腸桿菌的測定：分別參照國標(biāo)GB 4789.2-2010和GB 4789.3-2010。

2 結(jié)果與分析

2.1 火參果果醋酒精發(fā)酵參數(shù)的確定

2.1.1 單因素試驗結(jié)果

由圖1可知，當(dāng)蔗糖添加量低于9%時，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%時，發(fā)酵液中酒精度有所下降，一方面是因為較高的糖濃度會對酵母生長代謝有一定的抑制作用，另一方面可能是因為該試驗條件下酵母的發(fā)酵能力有限[10-11]。因此，在火參果果汁中添加9%的蔗糖進(jìn)行酒精發(fā)酵較為合適。當(dāng)酵母接種量為0.6%時，發(fā)酵液中酒精度最高，接種量過低，酒精發(fā)酵不完全，但接種量過高，前期發(fā)酵產(chǎn)生的大量酒精會抑制微生物的生長[12]。發(fā)酵溫度是影響酒精發(fā)酵的重要因素，溫度較低，酵母生長代謝緩慢，發(fā)酵產(chǎn)物較少；溫度過高，酵母的生理活性同樣會受到抑制[13]。當(dāng)發(fā)酵溫度為22 ℃時，發(fā)酵液中酒精度最高，為6.34%，因此，確定酒精發(fā)酵溫度為22 ℃。發(fā)酵時間少于4 d時，發(fā)酵不徹底，但由于果汁中的糖濃度有限，發(fā)酵超過4 d時，發(fā)酵液中酒精度也不會繼續(xù)增加，因此發(fā)酵時間4 d最為合適。

圖1 酒精發(fā)酵單因素試驗結(jié)果Fig.1 Single factor test results of alcoholic fermentation

2.1.2 酒精發(fā)酵正交優(yōu)化試驗結(jié)果

根據(jù)酒精發(fā)酵單因素試驗結(jié)果，以發(fā)酵液中酒精度為評價指標(biāo)，設(shè)計L9(34)正交試驗，因素水平表見表1，正交結(jié)果見表2。通過極差分析發(fā)現(xiàn)，各因素對酒精發(fā)酵的影響順序為C>A>B>D，即發(fā)酵溫度>蔗糖添加量>酵母接種量>發(fā)酵時間。酒精發(fā)酵的最佳工藝條件是A2B2C3D1，即蔗糖添加量9%，酵母添加量0.6%，發(fā)酵溫度24 ℃，發(fā)酵時間3 d，在最優(yōu)條件下發(fā)酵液的酒精度為7.23%，比其他組合高。

表1 酒精發(fā)酵正交試驗因素水平表Table 1 The factors and levels of orthogonal test for alcoholic fermentation

表2 酒精發(fā)酵正交試驗結(jié)果Table 2 The results of orthogonal test for alcoholic fermentation

2.2 火參果果醋醋酸發(fā)酵參數(shù)的確定

2.2.1 醋酸發(fā)酵單因素試驗結(jié)果

醋酸發(fā)酵單因素試驗結(jié)果見圖2。

圖2 醋酸發(fā)酵單因素試驗結(jié)果Fig.2 Single factor test results of acetic acid fermentation

在醋酸發(fā)酵過程中，酒精在醋酸桿菌的作用下轉(zhuǎn)化成醋酸[14]，使得總酸含量逐漸增加。醋酸桿菌接種量為0.7%時，發(fā)酵液中總酸含量達(dá)到最高值6.48%。由于酒精含量有限，更多的接種量并不會引起總酸的繼續(xù)增加，因此，將0.7%作為醋酸發(fā)酵的最佳醋酸桿菌接種量。當(dāng)發(fā)酵溫度小于30 ℃時，隨著發(fā)酵溫度的增加，果醋中總酸含量增加；當(dāng)發(fā)酵溫度高于30 ℃時，醋酸桿菌的活性受到高溫抑制，總酸含量下降[15]；發(fā)酵溫度為30 ℃時，果醋中總酸含量最大，為6.58%。發(fā)酵時間過短，酒精轉(zhuǎn)化不完全，但由于酒精含量的有限以及高酸環(huán)境對醋酸桿菌的抑制，發(fā)酵時間也不宜過長，發(fā)酵9 d時火參果果醋中總酸含量最高。

2.2.2 醋酸發(fā)酵參數(shù)正交優(yōu)化試驗結(jié)果

根據(jù)醋酸發(fā)酵單因素試驗結(jié)果，以火參果果醋中總酸含量為評價指標(biāo)，設(shè)計L9(33)正交試驗，因素水平表見表3，試驗結(jié)果見表4。醋酸發(fā)酵的最佳工藝條件是A2B3C1，即醋酸桿菌接種量0.7%，發(fā)酵溫度32 ℃，發(fā)酵時間7 d。通過極差分析發(fā)現(xiàn)，各個因素對醋酸發(fā)酵的影響順序為B>A>C，即發(fā)酵溫度>醋酸桿菌接種量>發(fā)酵時間。發(fā)酵溫度對醋酸發(fā)酵的影響最為顯著，過低或是過高的溫度都會對醋酸桿菌的活性產(chǎn)生抑制作用。

表3 醋酸發(fā)酵正交試驗因素水平表Table 3 The factors and levels of orthogonal test for acetic acid fermentation

表4 醋酸發(fā)酵正交試驗結(jié)果Table 4 The results of orthogonal test for acetic acid fermentation

2.3 火參果果醋質(zhì)量指標(biāo)

2.3.1 感官指標(biāo)

參考NY/T 2987-2016，取50 mL果醋樣品于透明玻璃杯中，在自然光亮處進(jìn)行感官評價。產(chǎn)品色澤：火參果果醋呈綠色，澄清透明有光澤；香味：具有純正果醋香和火參果特有香，整體氣味協(xié)調(diào)，無異味；滋味：口感清爽，酸中微甜，余味較濃；組織狀態(tài)：均勻，無沉淀；無雜質(zhì)。整體而言，火參果果醋香味協(xié)調(diào)，具有獨(dú)特性。

2.3.2 理化指標(biāo)

NY/T 2987-2016和GB/T 30884-2014中規(guī)定果醋中總酸含量(以醋酸計)應(yīng)≥3 g/kg，火參果果醋測得總酸為6.84%，符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

2.3.3 微生物指標(biāo)

火參果果醋中檢出菌落總數(shù)4 CFU/g，大腸桿菌和致病菌均未檢出，符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。

3 結(jié)論

酒精發(fā)酵與醋酸發(fā)酵是果醋釀造的重要環(huán)節(jié)，影響果醋的整體品質(zhì)。本實驗以火參果為原料，對果醋的酒精發(fā)酵和醋酸發(fā)酵進(jìn)行了工藝參數(shù)優(yōu)化。酒精發(fā)酵的最適條件為蔗糖添加量9%、酵母添加量0.6%、發(fā)酵溫度24 ℃、發(fā)酵時間3 d；醋酸發(fā)酵的最佳條件為醋酸桿菌接種量0.7%、發(fā)酵溫度32 ℃、發(fā)酵時間7 d。最終所制得的火參果果醋品質(zhì)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，且具有獨(dú)特風(fēng)味。