（农产品加工及贮藏工程专业论文）果醋酿造用优良菌种的选育及果醋饮料的研制.pdf

湖南农业大学硕士学位论文 中文摘要 果醋酿造用优良菌种的选育及果醋饮料的研制 摘要 果醋是以水果或果品加工的下脚料为主要原料，经酒精发酵、醋酸发酵酿制而成的一 种营养丰富，风味优良，保健作用突出的新一代酸性调味品或饮料。我国果醋历史悠久， 几乎与果酒是同时代的产物，早在夏朝就开始有记载。随着人们生活水平的不断提高，果 醋的保健功能也越来越受到人们的重视，国内正掀起喝果醋的热潮。有关果醋菌种、果醋 工艺和果醋调配的研究也越来越受到研究者的青睐。 本文主要包括四各方面的内容： ( 1 ) 尝试以自然发酵果醋醪和果醋液为菌源，以a s l 4 1 为对照菌株。通过初筛和复筛， 筛选出g - 6 、g - 7 、y - 2 0 三株较优的醋酸菌菌株。其产酸量均大于对照菌株的3 4 7 4 9 , l 为： 3 5 3 2 9 l 、3 5 5 5 9 l 、3 4 9 7 9 l ，且传代5 次后性能稳定，醋酸分解速度小。产酯量分别达： 0 8 7 2 9 l 、0 8 2 6 9 l 、0 8 4 7g l 。其最适发酵温度在3 2 1 2 ，耐酒精性、耐盐性能良好。并对 三株菌进行初步鉴定，g 6 属于醋化醋杆菌属，g - 7 为恶臭醋杆菌属，3 ( - 2 0 为液化醋杆菌 属。 ( 2 ) 以从自然发酵的果醋醪中筛选出的产酸量和产酯量分别为：3 5 5 5 9 l 和0 8 2 6 9 l 的 优良菌种( 3 - 7 ，作为出发菌株，采用紫外诱交、亚硝酸诱变以及紫外和亚硝酸诱变相结合 的复合诱变，得出优良诱变菌株g u c 7 ，使产酸和产酯能力提高到4 2 3 6g l 和0 9 1 2g t , 。 ( 3 ) 采用从自然发酵的果醋醪中选育出的优良菌株g u c 7 进行果醋发酵，对果醋液态 发酵和固态发酵工艺进行了比较，同时对固态发酵条件进行了优化设计，得出果醋固态发 酵的最优条件组合，即酒精浓度在7 ，接种量在1 0 。起始p h 值为4 5 的条件下进行果 醋固态发酵，其成品的醋酸含量和酯含量分别是6 3 4 8 9 l 和0 9 9 8 9 l 。 ( 4 ) 直接发酵，不经调配稀释的果醋液，醋酸含量高，醋酸的刺激气味浓，果香味在 酿造过程中有损失，不宜直接饮用。所以，选择合适的果醋饮料调配原料，对醋液进行调 配，通过正交试验，确定最佳的调配配方即即苹果醋1 0 m l 1 0 0 m l ，苹果汁8 m l 1 0 0 m l ， 蜂蜜4 9 1 0 0 m l ，甜菊糖苷0 0 5g 1 0 0 m l 。 关键词：果醋；酿造；菌种分离；诱变育种；饮料 湖南农业大学硕士学位论文英文摘要 s t u d i e so us c r e e n i n ga n dm u t a t i n ge x c e l l e n tb a c t e r i a ls t r a i n so ff r u i t v i n e g a r b r e w a g ea n dt h em a k i n go f f r u i tv i n e g a r b e v e r a g e s a b s t r a c t n 圮f r u i tv i n e g a rt a k e st h ef r u i t0 1 t h er e j e c ta n db y - p r o d u c to ft h ef r u i tp r o c e s s i n ga st h e m a i nr a wm a t e r i a l i ti san e wn u t r i t i o n a la c i d i cs e a s o n i n go rd r i n k i n gw i t hu n i q u ef l a v o ra n d h e a l t h yc a r ef u n c t i o n 也r o u g 血e t h y la l c o h o la n da c e t i cf e r m e n t a t i o n t h eh i s t o r yo f f r u i tv i n e g a r i no u rc o u n u - yi sg l o r i o u s i tw a sa p p e a r e da tt h e 截珈et i m ew i mt h ef r u i tc i d e rl o n gb e f o r e a s e a r l ya sx i ad y n a s t y , t h e r ew a st h er e c o r do ft h ef i - u i tv i n e g a r w i t ht h ei m p r o v e m e n to f p e o p l e sl i v i n gs t a n d a r d , m o r ea n dm o 糟p e o p l ep a ya t t e n t i o nt ot h eh e a l t h yc a f ef u n c t i o no ff r u i t v i n e g a ra n dd 血墩i la l o to f r e s e a r c h e r sp a ym o r ea t t e n t i o nt ot h es t r a i n 、t h ec r a f ta n dt h em i x e d o f f r u i tv i n e g a r t h i sp a p e rm a i n l yd e a l sw i t hf o u ra s p e c t so f f r u i tv i n e g a r ： ( 1 ) n l i sr e s e a r c ht a k e st h es o l i da n dl i q u i dn a t l b a lf e r m e n t e df r u i tv i n e g a ra st h ea e e t o b a c t e r $ o u t c e t a k e s t h es t r a i n a s i 4 1 a s c o n t r a s t t h r e es u p e r i o r a c e t o b a c t e r a c e t i cs t r a i n s g - 6 、g - 7 、 y - 2 0w e f es e l e c t e d t h e i r a c e t i ca c i dy i e l d3 5 3 2 9 n 一、3 5 5 5 9 n 一，3 4 9 7 9 lw e r ea l lh i g h e rt h a n t h ea c e t i ca c i dy i e l do f a s l 4 1 3 4 7 4 9 l t h e i rp e r f o m m c e sw e r es t e a d ya f t e rt r a n s p l a n t i n g5 t i m e s t h e i ra p p r o p r i a t ef e r m e n t a t i o nt e m p e r a t u r ew 鹬3 2 t h e i ra l c o h o ld e g r e er e s i s t a n c ea n d s a l tr 酷i s t a n c ea a l le x c e l l e n lt h e ke s t e rc o n t e n ta r e0 8 7 2 9 l 、o 8 2 6 9 l 、o 8 4 7g ，l t h er e s u l t o fd e t e r m i n a t i o ne x p e r i m e n ti st h a t ：g - 6b e l o n g st oa a c e t i l ，g - 7b e l o n g st o 丸r a n c e n s l ， v 2 0 b e l o n gt oa 1 i q u e f a c i e n s l ( 2 ) t h eo r i g i n a ls t r a i ng - 7w h i c hw a ss c r e e n i n gf r o mt h en a t l l r a lf e r m e n t e df i u i tv i n e g a r i t s a c e t i ca c i dy i e l da n de s t e rc o n t e n t 啊眦3 5 5 5 9 la n do 8 2 6 9 l i tw a st r e a t e dw i t hu l t r a v i o l e t r a d i m i o n 、脒0 2a n dc o m p o u n dm u t a t i o nt e c h n i q u e ( f i r s t l yb yu l t r a v i o l e tr a d i a t i o n ，t h e nb y h n 0 2 ) a ne x c e l l e n tm u t a n ts t r a i nn a m e d g u c - 7w a so b t a i n e d i t sa c e t i ca c i dy i e l dw a s 4 2 3 6 9 la n di t se s t e rc o n t e n tw a so 9 1 2g l ( 3 ) u s e dt h es t r a i ng u c 一7i nt h ef e r m e n t a t i o no ff r u i tv i n e g a r , s t u d i e do nt h es o l i da n dl i q u i d f e r m e n t i n gc r a f to f f r u i tv i n e g a r , a tt h es a m et i m e ，o p t i m i z i n gt h ef e r m e n t a t i o nc o n d i t i o n so f t h e s o l i df e r m e n t i n gc r a f ta n do b t a i n i n gt h eb e s tc o n d i t i o no f t h ec r a f t t h eb e s tc o n d i t i o ni s ：a l c o h o l d e g r e e 7 、i n o c u l a t i n ga m o u n t s l 0 、i n i t i a lp h 4 5 w i t ht h i sc o n d i t i o n , t h ea c e t i ca c i dc o n t e n t l 湖南农业大学硕士学位论文 英文摘要 a n dt h ee s t e rc o n t e n ta 坞6 3 4 8 la n d0 9 9 8 9 li nt h ef r u i tv i n e g a r 。 ( 4 ) i nt h ei n i t i a lf r u i tv i n e g a rf l u i d ，t h ea c e t i ca c i dc o n t e n ti sh i g h , t h ea c e t i ca c i dp e n e t r a t i n g o d o ri st h i c ka n dt h ef r u i tf r a g r a n g eh a sl o s si nt h ep r o c e s so ff e r m e n t a t i o n , s oi ti sn o ts u i t a b l e f o rd r i n k i n gd i r e c t l y t h e r e f o r e , c h o o s e st h ea p p r o p r i a t el a wm a t e r i a lt om i xt h ef r u i tv i n e g 盯 f l u i d - t h r o u g ht h eo r t h o g o n a le x p e r i m e n t , t h er e s e a r c hh a sd e t e r m i n e dt h eb e s tf o r m u l at om i x i t t h eb e s tf o r m u l ai s ：f i a f i tv i n e g a rl o m l l o o m l ，a p p l ej u i c e8 m l 1 0 0 m l ，h o n e y 4 9 1 0 0 m l ， s t e v i o s i d e0 0 5 1 0 0 r a l 。 k e yw o r d ：f r u i tv m e g 甜；b r e w a g e ；s t r a i ns e p a r a t i o n ；m u t a t i n ga n db r e e d i n g ；b e v e r a g e 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究霞果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他 人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得湖南农业大学或其它教育机构 的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均 己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名： 仫秀秀 时间：。蝴年z 月r 日 关于论文使用授权的说明 本人完全了解湖南农业大学有关保留、使用学位论文的规定，e p ：学校有 权保留送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印 或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同意湖南农业大学可以用不同方式在不 同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此协议) 研究生签名： 导师签名： 1 姬亳 附碗 时间：司年? 月，日 时间：a 刀年6 月扩日 湖南农业大学硕士学位论文第一章绪论 第一章绪论 c h a p t e ri i n t r o d u c t i o n 1 国内外果醋研究现状 1 1 国内外果醋发展沿革 早在夏朝，粮食生产很不丰富并无盈余，人们用野生的水果堆积在一起，自然发酵 制成了果酒饮用，但是酒在空气中极易被醋酸杆菌氧化，这就形成了我国最早的果醋，可 以说，我国果醋几乎与果酒是同时代的产物l i l ，有着悠久的历史。 国外，据记载口一，早在l o 世纪，法国已经相当盛行葡萄醋，1 7 世纪以后，欧洲各国， 结合各自的物产和饮食习惯，生产出不同品种的果醋，到现在，各类型的果醋产品更是层 出不穷。而果醋产品的商业化是从2 0 世纪8 0 年代末起步的，到2 0 世纪9 0 年代，已风靡欧美、 日本等发达国家。 我国最早的果醋专利是1 9 8 9 年山西太原的颜丹等人申请拥有的，他们利用生料醋， 浸泡梨、姜后添加糖、蜜，制得的一种保健醋，因其具有浓郁的梨香就归类于果醋类。 到1 9 9 8 年止，我国有关果醋的专科已达4 6 项。但这与国外比起来还远远不够，根据有关报 道【1 一一，在9 0 年代，英国的苹果醋，年产量达1 0 1 0 7 l ，占食醋年产m - 的l o ：加拿大仅 苹果醋，年生产量就占其食醋总量的1 3 6 ；美国的苹果醋，年生产量也占其食醋总量的 1 6 7 。而我国在2 0 0 2 年，醋的总产量只有2 5 1 0 6 t ，且绝大部分是粮食醋，果醋极少1 9 9 9 年的数据统计嘲，我国形形色色的传统醋，保健醋，果醋每年的人均总量为：0 9 1 k g ；是 日本每年人均总量7 8 8 k g 的1 9 ：美国每年人均总量6 5 1 k g 的1 7 ；远远低于日本和美国， 而我国果醋的入均年总量就更少了因此，我国果醋工业的发展与发达国家相比还有很大 差距，需要大力开发果醋产品；同时，我国果醋发展的空间也很大，市场潜力大，潜在的 消费人群多。 1 2 目前国内外果醋酿造中常用的菌种旧 根据各醋酸菌的特点，结合产家自身特点，目前，国内外果醋厂家基本上采用以下几 种醋酸菌种： ( 1 ) 奥尔兰酸酸杆菌( 4 o r l e a n e n s el ) 是法国奥尔兰地区用葡萄酒生产醋的主要菌株。 它能产生少量的脂，产醋酸能力弱，但耐酸性较强，能由葡萄糖产5 2 6 的葡萄糖酸。 ( 2 ) 恶臭醋酸杆菌( 彳r a c e 脚l ) ，是我国醋厂，生产使用的菌种之一它在液面形成皱 湖南农业大学硕士学位论文第一章绪论 折的皮膜，菌膜沿容器壁上升，液部浑浊。一般能产酸6 - 8 ，有的菌株能产2 的葡萄糖 酸，能把醋酸进一步氧化二氧化碳和水。 ( 3 ) 许氏醋酸杆菌( a $ c h u e n b a c h 打l ) 是国外有名的速酿醋酸菌种，也是目前制醋工业 较重要的菌种之一，产酸高达1 1 5 ，最适生长温度是2 5 - 2 7 5 ，在3 7 c 即不产酸，它对 醋酸菌没有进一步的氧化作用。 ( 4 ) 沪酿1 o l 醋酸杆菌( 彳1 0 v a n i e n s el ) 罗旺醋酸杆菌是上海酿造科学研究所和上海醋 厂从丹东速酿醋中分离的菌种，该菌种经上海试验后投入生产使用，现全国有很多醋厂引 进使用。 而在我国果醋液态发酵中投用的菌种只有a s i 4 1 ( 4 r a n c e n sl ) 恶臭醋酸杆菌浑浊变 种和沪酿1 o l 醋酸杆菌( a l o v a n i e n s el ) ，且前者有过氧化反应，能把醋酸进一步氧化二 氧化碳和水。两株菌在果醋发酵过程中产酸不理想，风味也不佳，有待选育出优良菌 株取代。 1 3 醋酸菌与醋酸菌发酵机理 醋酸菌是能够将酒精氧化成醋酸的一类微生物的总称。它与其他细菌的明显区别，是 能够在低p h 值的环境中进行代谢活动，而大多数的细菌的最适代谢p h 值是7 左右聊。醋 酸菌具有多种形态特征，细胞从卵圆形到杆形，直线形或曲杆形都有，可以单生，成对或 成键，不形成芽孢。细胞大小范围在0 5 - 0 8 1 t m 或o 9 4 2 呻之间，革兰氏染色阴性，在老 的培养物中革兰氏染色有变，是专性好氧菌，其中一些能产生色素和纤维素醋酸菌可以 分为运动型和非运动型两类，运动型菌，具有两种类型的鞭毛一即周生鞭毛和极生鞭毛【1 0 1 g i l l i s 和d c l c y 在1 9 8 0 1 z 用遗传学方法对醋酸菌进行研究，结果发现醋杆菌属和葡糖 杆菌属在遗传性质上存在一定的相似性，两个属关系很密切，并建议将醋杆菌属和葡糖杆 菌属合并起来，组成为一个单位一醋酸菌乖斗r ( a c e t o b ac t e r i ac e a el ) 。1 9 8 4 年在最新版的伯 杰细菌鉴定手册采用了这种分类法，即醋酸菌科( a c e t o b a c t e r i a c e a el ) 包括属i 醋杆菌属 ( a c c t o b a c t e rl ) 和属葡糖杆菌属( g l u c o n o b a e t e rl ) 。 食醋生产过程中进行醋酸发酵的主要生化反应是醋酸菌的酶作用【1 1 】，日本微生物学者 n a k a y a m a 提出被认为至今为止最完整的醋酸菌乙醇代谢途径( 图1 1 ) ，乙醇首先被细胞色 素c 5 5 3 还原酶( e 1 ) 氧化成乙醛，脱下来的电子和质子通过细胞色素c 5 5 3 传递下去，乙醛 进一步被需要辅酶的乙醛脱氢酶a 巳3 ) 或不需要辅酶的乙醛脱氢酶( e 2 ) 氧化e 2 氧化脱下的电 子和质子也是交e l 传递下去。而e 3 氧化释放的电子和质子则将n a d p + 还原成n a d p h 2 在 此必须注意的一点是，醋酸分子中的氧，不是培养基中的溶解氧，而是来自水分子中的氧 2 湖南农业大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1 二1 引。n a k a y 锄a 还进一步假设n a d p h 2 的产生将打乱细胞的n a d p h 2 和n a d h 2 的平衡，从 而使t c a 循环受阻，抑制醋酸的再氧化。以下是醋酸菌乙醇代谢过程的流程演示图。 c h 3 c h 2 0 h ( 乙醇) 细胞色素c 5 5 3 c 2 h _ 还原酶( e 1 ) 一 7 c h 3 c h o ( 乙醛) l c h 3 c ：h o o h 。醋_ 1 ( 醋酸) i l二 细胞色素c 0 2 氧化酶_ i h 2 0 图1 - 1 醋酸菌的乙醇代谢 f i g 1 - l1 h ee t h y la l c o h o lm e t a b o l i s mo f a c e t i ca c i db a c t e r i a 1 4 果醋菌种选育现状 、 1 4 1 果醋菌种诱变选育研究现状 目前，要大力发展我国果醋工业还有很多工作待做。其中，制约其发展的一个重要 原因，就是缺少优良的果醋专用菌种。当前我国果醋产家使用的菌种都是食醋菌种，其产 酸能力，耐酒精能力都有待提高，其发酵果醋形成的风味也不佳，需选育优良的果醋专用 菌种。有关醋酸菌的研究报道不少。而有关果醋专用菌种的研究报道不多，山东农业大学 陈伟等人嘲，在2 0 0 3 年发表过从苹果醋酸发酵母液中选育果醋菌种的研究报道，但陈伟等 人的苹果醋酸发酵母液来源于美国加州大学，菌种来源于异域，并不一定适合我国的果品 品质和气候环境。而其他有关醋酸菌菌种的研究，多数是以食醋醪液为菌源，进行筛选； 或直接将食醋菌种a s l 4 1 ( 见_ r a n c e b sl ) 恶臭醋酸杆菌浑浊变种和沪酿1 0 1 醋酸杆菌 ( 省， o v a n i e n s el ) 进行高酸驯化，诱变选育n 例，转而将它们直接投用在果醋酿造的 生产过程产中 1 ，4 2 菌种诱变选育方法现状 湖南农业大学硕士学位论文 第一章绪论 目前，对于微生物菌种的选育通常有以下几种方法：( 1 ) 物理诱变；( 2 ) 化学诱变； ( 3 ) 原生质体融和；( 4 ) 基因转化。最常用、最方便简易的选育方法，是物理诱变中的 紫外线诱变和化学诱变中利用化学诱变剂处理的诱变，原生质体融和的方法虽也简便易 行，但是原生质体的制备成功率低，而基因转化是一种分子水平的操作方法，要求条件高， 一般实验室难以进行。 1 4 2 1 物理诱变 2 5 1 物理诱变包括紫外诱变、激光、粒子束、x 射线、y 射线、a 射线、b 射线、超声波等， 其特点是应用简易，操作方便，危害性小，无污染，但也存在不足，其诱变效果不佳，往 往正突变少。 以紫外线诱变为例。紫外线是波长短于紫色可见光丽又紧接紫色光的射线，波长范围 为1 3 6 n m - 3 9 0 n m ，其中以2 6 0 n m 左右诱变效果最好。主要使d n a _ i ：的碱基在紫外线照射下， 产生碱基衍生物，其中最常见的使胸腺嘧啶而聚体。由于相邻的胸腺嘧啶产生二聚体，两 个碱基平面被环丁基所扭转，引起双螺旋构型的局部变化，从而影响到其后的复制，转录， 翻译和表达 1 4 2 2 化学诱变口日 常用的化学诱变剂主要是碱基结构类似物如5 一溴尿嘧啶、2 一氨基嘌呤、亚硝酸、羟胺、 烷化剂( 如亚硝基胍n t g 及硫酸二乙酯) 等。化学诱变方法要求的设备简单，经济实惠， 诱变效果较好，但是，大部分化学诱变剂都是强致癌物质，使用中需谨慎小心，避免直接 接触或吸入其蒸气。 不同化学诱变剂的诱变机制不同，以5 - 溴尿嘧啶、亚硝酸、n t g 为例5 _ 溴尿嘧啶是 胸腺嘧啶的结构类似物，在d n a 分子中胸腺嘧啶t 和腺嘌呤a 配对，但由于5 - 溴尿嘧啶是胸 腺嘧啶t 的结构类似物，导致腺嘌呤a 与5 一溴尿嘧啶错配，进而造成a t - g c 的转换。亚硝酸 对d n a 的碱基作用则主要是氧化脱氨。烷化剂n t g 则主要引起d n a 复制叉位置的基因突变， 另外，它也可以使邻近位置的基因同时发生突变，即所谓的并发突变。 1 4 2 3 原生质体融合 2 7 - 3 0 l 制备原生质体的方法有机械法和酶法机械法主要用于分离植物原生质体，酶法广泛 用于微生物和植物原生质体的制备在融合时，两亲本基因由接触到交换，从而实现基因 重组，在再生的信息链中就有可能带有两亲本细胞的遗传特性，因此，对原生质体实施分 离，融合和再生技术，对微生物育种起到了重要作用。 1 4 2 4 基因转化口1 l 4 塑堕查些查兰堡主兰竺丝塞蔓= 童竺堡 分子生物技术的飞速发展为菌种改良工作提供了更为广阔的天地，1 9 8 5 年聚合酶链式 反应( p o l y m e r a s ec h a i nr e a c t i o n 简称p c r ) 的发明，更加有力地推动了基因体外扩增、分 子克隆等一系列先进技术地发展。基因转化法实际上就是分子生物技术的一个实例。利用 分子水平的手段对目的菌进行基因改造，使其取长补短地发挥功效。 基因转化的关键步骤为：分离提取外源基因，用适当的酶切割外源基因，将外源基因 片段与克隆载体连接，然后将充足d n a 载体导入宿主细胞进行扩增和基因表达，最后筛选 克隆子和进行鉴定。 1 5 对果醋发酵优化条件研究现状 随着时代的进步和生活水平的不断提高，果醋研究渐渐引起人民重视，关于果醋发酵 条件的研究报道也日渐增多。李书国等1 3 2 利用液态深层发酵法进行试验，选择了酒精度、 发酵温度、接种量、通风量、生长促进因子五因素的正交试验，其试验结果是影响醋酸产 量主次因素为：酒精度 发酵温度 接种量 通风量 生长促进因子，最佳组合条件为酒 精含量8 ，发酵温度3 0 1 2 ，接种量1 0 。薛业敏吲等选择了酒精度、糖度和废酵母水解 液浓度进行正交优化试验，其试验结果是影响醋酸产量主次因素为：酒精度 糖度 酵母 水解液浓度，最佳组合条件为酒精度7 ，糖度1 8 。b x 。还有，参考朱蓓薇洲，薛桂新等人 的研究成果，不论试验者选择几个因素做正交试验，只要因素中有酒精，其都是影响醋酸 产量的第一因素。但是，各研究得出的最佳酒精含量结果并不一致，可能是各研究者所用 的发酵原料和菌种不一样，导致其结果也不一样。目前国内的研究，很少有把产酯量作为 果醋发酵条件优化的衡量指标之一的，因此上面提到的李书国、薛业敏、朱蓓薇等人的研 究中都未涉及到酯含量。 1 6 目前采用的果醋生产工艺 果醋发酵的工艺也有多种，果醋发酵工艺按其发酵状态可分为全固态发酵法、全液 态发酵法和前液后固发酵法【3 鼻3 6 1 。这三种工艺有各自的优缺点，需要我们再进一步的改进。 1 6 全固态发酵法 工艺流程： 果品原料一切除腐烂部分一清洗一破碎一加少量稻壳、酵母菌一固态酒精发酵一加麸 皮稻壳、醋酸菌一固态醋酸发酵一淋醋一灭菌一陈酿一成品 这种方法制醋时需要拌入较多的疏松材料，使醋醅疏松，能容纳一定量的空气。由 于发酵过程中加入的辅料和填充物多，基础物质较液态发酵法丰富因此有利于微生物繁 湖南农业大学硕士学位论文 第一章绪论 殖而产生不同的代谢产物，使制得成品中总酯、氨基酸、糖分浓度高，因此制品酸味柔和、 酸中回甜、香气浓郁、果香明显，口味醇厚、色泽也好，是传统制醋法。但这种方法也有 些缺点，如卫生条件差、劳动强度高、生产周期长、原料利用率低、生产能力低，同时 出醋率低、质量不易稳定。 一 1 6 2 全液态发酵法 工艺流程： 果品原料一切除腐烂部分一清洗一破碎、榨汁( 除去果渣) 一粗果汁一接种酵母一液态 酒精发酵一加醋酸菌一液态醋酸发酵一过滤一灭菌一陈酿一成品 这种方法具有酿造周期短、产量高、劳动强度低、原料利用率高、成品卫生好、占地 面积小等优点。因此是酿造工业发展的方向但此法由于使用纯培养菌种，其微生物种类 少、酶系不丰富，再加上酿造周期短，产品的风味、色泽及体态较固态发酵法生产的食醋 要差些，品质有待提高。 1 6 3 前液后固发酵法 工艺流程： 果品原料一切除腐烂部分一清洗一破碎、榨汁( 除去果渣) 一租果汁一接种酵母一液态 酒精发酵一加麸皮、稻壳、醋酸菌一固态醋酸发酵一淋醋一灭菌一陈酿一成品 综合前两种工艺的优点，就固态发酵法缩短了发酵时间，提高了果醋的风味；但操作 也比液态发酵法的复杂，周期长，还有待改进。 1 7 现有果醋品种 现在，市场上果醋产品的种类越来越来多，而目前还没有统一的果醋分类。笔者根据 市场上出现的果醋产品，总结果醋研究者研制开发新产品的研究报道，把它们分为三类， 即单一果醋、复合果醋和新型果醋。 1 7 1 单一果醋 单一果醋。即以一种水果为酿造原料，经酒精发酵，醋酸发酵，酿制而成的一种营养 丰富，风味优庭，保健作用突出的新一代酸性调昧品。现有市场上，单一果醋以苹果醋产 品最多，对苹果醋的探讨研究也居于首位另外，还有各地因地制宜，用猕猴桃，山楂， 柑橘，芒果，梨，葡萄，菠萝，香蕉，枣，拘杞等酿造果醋，其中猕猴桃，山楂果醋在市 场上也有一定份额。 苹果醋产品较多，国外比较成熟的有美国精美食品公司生产的意大利香草醋，价位也 6 湖南农业大学硕士学位论文第一章绪论 比较高。我国苹果醋产品主要有三个来源：一是调味品企业，如湖南长康的苹果醋，既可 作调味品又可作饮料使用。二是一些饮料企业，如汇源、华邦等推出一系列的果醋饮料。 三就是大大小小的专业果醋企业，如有山西的紫晨醋爽、河南的原创和世锦，广东的天地 一号掣1 、台湾的百吉利，河南嘉百利等。产品的种类繁多，质量，价位也不同。 以苹果醋为例，苹果醋的酿造方法有多种，各研究者和企业根据自己需要选用不同的 方法。其一以苹果汁发酵制醋，山东农业大学陈伟等i 翊，用原汁苹果醋酸发酵做饮料，其 乙醇发酵以葡萄酒酵母1 4 5 0 为生产菌株，发酵得到苹果酒。以醋酸菌a m 2 为生产菌株，采 用酒精度3 、耱度7 5 的苹果酒，制得浓缩原汁苹果醋发酵饮料，可直接饮用，风味良好， 醋液澄清透明，并对糖度和酒精度变化对醋酸发酵的影响做了仔细的观察研究。其二是废 物利用，用苹果渣发酵制醋王云云则尝试用苹果渣发酵，其酒精发酵采用3 0 - 3 3 c ，酵母按 5 的接种量( 按于酵母计) ，发酵4d ；醋酸发酵温度为3 0 3 5 1 2 ，种子接种量为1 0 ， 发酵时间为8d 。得到的醋体呈淡黄色、香味浓郁、口味柔和微甘，各项指标都符合食醋国 家标准的苹果醋1 3 9 。其三，还有人则用苹果直接打浆制醋，江西省农垦恒河酿造厂直接把 苹果打浆固态发酵嗍，得到符合国家标准的苹果醋，推向市场。其四，利用苹果酒直接发 酵制醋，这样生产周期大大缩短了，但原料成本高。另外，还有很多苹果醋品种，如山西 申瑾瑜、杜彩霞等推出的新型无糖高纤维苹果醋爽，沈阳麦利金食品有限公司推出的苹 果醋肽饮料等等种类繁多【4 1 4 2 。 1 7 2 复合果醋 复合果醋，是根据各水果的特点，按合适的比例混合，共同发酵成复合型果醋。于同 立等人选用山楂、葡萄、苹果为基础原料，通过醋酸菌的发酵产生果粗，经配制后形成酸 甜适口，果香浓郁，色泽鲜亮，营养丰富的复合型果汁饮料【4 3 】福建的王登飞等1 4 4 ，则以温 州蜜柑为主要原料，混合苹果进行发酵，再辅以蜂蜜等调整风味，研制了风味独特，口感 新鲜，香气怡人的醋酸饮料。此类复合果醋的产品和研究都将越来越多，它与单一果醋相 比，营养元素更多，营养物质的搭配更均衡合理。如贵州大学食品科学系的吴翔、张洁、 黄易安研制草莓胡萝h 和番茄复合果醋【4 5 l 。草莓酸甜爽口，有特有的风味和浓郁的芳香， 而且草莓含有丰富的营养物质，具有预防心血管病、提神补血、美容养颜等作用；胡萝卜 中含有丰富的胡萝h 素，含量高达4 0 0 m g 1 0 0 m g 。胡萝卜素被人体吸收后可转变为维生 素a ，对人的眼睛及皮肤具有很好的保健作用；番茄味甘、酸，性凉，具有清热止渴、滋 阴凉血等功效。番茄中糖的含量为2 2 - 3 9 ，酸类含量为0 4 - 0 5 ，同时含有丰富的 钙、铁、镁、磷、硫、钾、钠等矿物盐类和丰富的维生素c ( v c ) 及类胡萝h 素。无论从 7 湖南农业大学硕士学位论文 第一章绪论 营养保健，果醋品质，还是从市场需要的角度讲，选用以上3 种果蔬为原料制作果醋饮料 都是科学的。 因此，在研制复合果醋时，应充分考虑到各种水果之间的关系。选择的原则应该坚持 几点：其一，各水果混合无毒副作用，不损失原有营养成分：其二，各水果所含营养物质 互补或相互加强：其三，各水果混合后，无异味，综合呈味能被人所接受 1 7 ，3 新型果醋产品 随着生活质量的提高，人们对果醋产品的要求也越来越多，为丰富果醋品种，满足各 类人群的需要，有人研究多菌混合发酵果醋，有人开发多肽果醋，有人开发果醋胶囊。果 醋面膜等新型产品。如沈阳金麦利食品制造有限公司就针对运动员，特意开发了苹果醋肽 饮料；各医药食品公司也推出了美容，瘦身的果醋胶囊，如西安的恒辉医药有限公司等。 利用多菌混合发酵的研究也已经开始起步，2 0 0 2 年，甘肃农业大学的杨富民嗍，从6 种酵 母菌和4 种醋酸菌中各优选出了3 种发酵力强的菌种，通过正交试验确定了最优接种量和配 比。采用多菌共酵、果粮混酿法，酿制出了品质优、出品率高的食用果醋。其检测结果表 明：利用其试验确定的混合菌种，以苹果为主原料，添加1 0 - 2 0 的玉米粉所酿制的果粮 醋，在感官和理化指标等方面都极显著的优于纯果醋。山东的吴茂玉等1 7 】都在从事这方面 的研究，以苹果或苹果加工厂下脚料为主要原料。对采用多菌种共固定化活细胞混合发酵生 产苹果醋进行了研究。实验表明，固定化多菌种发酵生产苹果醋的最佳工艺是将酿酒酵母、 产香酵母、乳酸菌共同固定，按与发酵液1 ：7 - 1 ：8 的比例，加入到总糖为1 2 。b x 的苹果汁发酵液 中，反应温度控制在3 0 3 2 然后再把固定好的醋酸菌加入到已经酒化好的发酵液中，进行醋酸 发酵，反应温度控制在3 4 - 3 6 c ，也成功制得达到国家标准的混菌果醋，且风味独特。 2 果醋的营养保健功能和开发意义 2 1 从果醋的发酵过程看果醋的营养与保健作用 果醋的发酵过程和食醋的发酵过程一样，是有关微生物进行生命活动的过程，是微生 物代谢过程中产生的一系列生物化学反应的结果。果醋发酵的生化过程主要有两个步骤， 即酒精发酵过程，微生物在一定条件下，将原科中的各种糖类，转化成酒精的过程；下一 步就是醋酸发酵过程，微生物在一定条件下，将形成的酒精进一步氧化，变成醋酸的过程。 酒精发酵的反应方程式：c 。h 。：0 6 氢丝型墨b c h ，c h ：o h q - 2 c 0 2 醋酸发酵的反应方程式：c h ，c h ：o h + o ：氢丝重量耋b c h ，c h o o hq - h ：0 在上述两个过程中，还伴着其他有机酸的生成，并存在着酯化反应的进行，使果醋具 8 湖南农业大学硕士学位论文 第一章绪论 有浓郁的香味。据研究表明 4 7 1 ，果醋发酵最适宜的碳源是葡萄糖、果糖等六碳糖，其次是 麦芽糖和蔗糖，酒精也是其良好的碳源。这些碳源在微生物所作用下转化成酒精，继而在 醋酸氧化酶作用下生成醋酸，由于醋酸氧化酶系活力强，它还能氧化其他糖类和醇类，生 成乳酸琥珀酸丙酮酸葡萄糖酸葡萄糖酮酸等。这些酸共同作用，与酒精形成各种酯类，从 果醋的发酵过程可以看出果醋风味和营养价值优于原料【4 7 棚。 2 2 从果醋的成分看其营养保健作用 华中农业大学董元彦等嗍，对华农果醋的成分进行分析并与我国几种名醋对比，其分析 的果醋是以水果加工的下脚料，落地果，野果等为主要原料制得。比较结果显示出，其果 醋含有丰富的v c ，并显著地高于其它食醋。它的总酸度为5 6 8 m g 1 0 0 m l ，p h = 3 4 8 与其它 食醋酸度相近。其芳香成份单纯，乙醇含量最高，为1 8 8 3 1 p p m ，比其它食醋高出许多倍。 异昧物质甲烯、乙醛、糠醛等的含量低。矿物质含量丰富，营养元素钙、铁含量比大多数 其他醋要高，铜、锌、钾与其他醋相当。果醋比起食醋，不仅仅是用来做传统的调味品， 其营养价值相对较高，还可以做果醋饮料，供日常食用。如苹果醋中，除含有各类碳水 化合物和丰富的风味物质还有人体所需的钾、锌等矿物质和维生素。而山楂醋则把山楂中 的三萜类和黄酮成分引进醋中，猕猴桃有“v ( 之王”的美称，以目前的贮藏技术还有缺陷， 使其鲜果腐烂率大，因此很合适用来做果醋原料。 果醋酿造原料不同，其营养成分亦不同但大多富含醋酸、琥珀酸、苹果酸、柠檬酸、 酒石酸、葡萄糖酸、乳酸、富马酸各种氨基酸和多种维生素、矿物质及生物活性物质比 。起传统食醋来，其营养成分丰富很多，增加了大量果胶物质，维生素和矿物质和各类有机 酸和有机酯类，更具营养保健作用。 2 3 果醋保健功能 果醋的保健功能与所用原料水果的品种有关，果醋不仅具有一般食醋的保健功能，还 有果醋特有的保健功 5 0 - 5 5 1 。它像食醋一样能解除疲劳，消除肌肉疼痛，降低血压，分解血 胆固醇，预防动脉硬化和心血管病的发生，增进食欲，促进消化，还有相应水果的保健功 能，以及水果发酵后的特有风味和功能，综合果醋的保健功能如以下几点所示。 2 3 1 果醋可提高肝脏的解毒机能，调节体内代谢，提高人体的免疫力，具有很强的防癌、 抗癌作用。研究发现冈，醋是有效的抗癌、防癌剂，高温季节，细菌繁殖速度特别快，细 菌将人体内硝酸盐经过代谢转化为致癌性很强的亚硝铵，而醋有强烈的破坏和分解亚硝酸 盐的作用，能抑制嗜碱性细菌的生长和繁殖，起到醋可防癌的功效【5 7 1 。 9 湖南农业大学硕士学位论文第一章绪论 2 3 2 果醋中的酸性物质可使消化液分泌增多，从而起到健胃消食，增进食欲，生津止渴 之功效。醋有促进食欲的作用，它能促进胃液、唾液分泌旺盛，从而促进了食物的消化。 据研究表吲锕，温和刺激物如2 0 的乙醇或5 的n a c ! 局部用于胃部时，可以防止胃在强刺 激物如纯乙醇或2 5 的n a c l 溶液中引起胃坏疽，这种现象被认为是胃对轻度损伤的一种适 应性响应，称为细胞适应保护( a d a p t i v ec y t o p r o t e c t i n ) 。y o u i c h in o b u h a r a 等1 9 8 6 年研究 了低浓度醋酸对胃粘膜两端差异( p d ) ，p h 值，乙醇引起的胃损伤的影响，并比较了其 它羧酸的影响。将大鼠的胃暴露在醋酸( o 3 3 ) 引起p d 降低和胃p h 值升高。这种浓度 的醋酸局部用于胃时，明显降低了后续因暴露在纯乙醇引起的胃损伤。其它相关羧酸如柠 檬酸、马来酸和蚁酸在1 浓度时对p d 和p h 值有不同影响。与醋酸相似，用茚甲新预处理 会明显抵消1 马来酸引起胃碱性响应和细胞适应性保护，蚁酸也能引起明显的胃碱性响 应，但这种作用不受茚甲新的影响。这些结果表明稀醋酸如食醋( 约3 醋酸) 可作为胃的 温和刺激剂，通过内生前列腺素的调节，诱导碱性响应和细胞适应性保护，其它相关羧酸 可能会有相似作用，但取决于使用的浓度。 还有，在饮酒前后饮用果醋，可使酒精在体内分解代谢速度加快，因此果醋极具解酒 功效。 2 3 3 果醋在美容护肤方面有独到之处，对血液循环系统有调节之功效。它的微酸性对皮 肤有柔和的刺激作用，可以平衡皮肤的p h ，亦可控制油脂分泌。随着年龄的增长，人体中 的过氧化脂质会不断增加，而致使细胞的作用无法正常进行。 如该现象出现在皮肤上，会使皮肤的新陈代谢功能减退，而易积存废物( 如色素类物 质) ，积聚在皮肤表面就形成乌斑，也会使皮肤的张力和弹性丧失，增加皮肤的皱纹和松 驰部分。有一种叫作恶性啉巴腺肿的物质能够增加心脏中的过氧化脂质，将其给老鼠服用， 能使鼠体内的过氧化脂质增加，若同时给以醋，则能减少过氧化脂质的量，且其效果与摄 入醋量有关s h o k on i s h i d a i 等1 9 9 9 年使用亚油酸自氧气化模型和d p p h ( 二苯代苦昧酰肼 自由基) 体系来研究食醋的抗氧化活性 5 9 1 德出摄取黑醋可以抑制体内氧化损伤，对动 脉硬化有抑制作用，能清除d p p h | 由基。 2 3 4 果醋不仅使碳水化合物与蛋白质等在体内新陈代谢顺利进行，还可以使人体内过多 的脂肪燃烧，防止堆积。长期饮用具有减肥疗效，抑制和降低人体衰老过程中过氧化脂质 的形成，延缓衰老，增加寿命。 2 3 5 果品是提供人体所需维生素的首要食品，果醋中丰富的维生素、氨基酸和氧能在体 内与钙质合成醋酸钙，增强钙质的吸收。各类丰富的有机酸能有效维持体内酸碱平衡，调 1 0 湖南农业大学硕士学位论文第一章绪论 节体内代谢，刺激人脑神经中枢的作用，具有开发智力的功效。 2 3 6 以果代粮通过微生物发酵，可把粮食发酵中缺乏的钾、锌离子引入果醋中，饮后人 体血液中的钠离子被钾离子置换，排除体外，从而调节人体内钾钠平衡，对心血管起保护 作用。 2 4 果醋研究开发的意义 我国地大物博，物产丰富，水果品种和产量都处世界前列。1 9 9 7 年全国果品总产量已 超过5 0 9 8 x 1 0 4 t ，其中苹果年产量在1 1 1 3 x 1 0 4 t ，居世界第三，梨、柑橘等的总产量也位居 世界排名之首；而果品加工能力全国却只有4 0 0 万吨左右据国家统计局统计，2 0 0 0 年， 我国果品总产量6 2 2 5 x l o t ，2 0 0 4 年，我国水果总产量已经达到1 5 2 4 3 x 1 0 4 t ，产量增长迅速， 但用于果品加工的水