香蕉西番莲果醋发酵工艺的研究.docx

香蕉西番莲果醋发酵工艺的研究潘嫣丽，杨昌鹏，黄夏，覃海元，马雄，许春婷，李婷婷（广西农业职业技术学院食品工程系，广西南宁 530007）摘 要 ：以新鲜香蕉、西番莲汁为原料，用农职A和农职B酵母为发酵剂进行酒精发酵，酒精发酵结束后进入醋酸发 酵，研究要酵温度、醋酸菌接种量、初始酒精浓度、发酵时间对果醋发酵的影响。结果表明，将香蕉-西番莲-水（80110） 混合果汁的糖度调整为20%，加入A、B（11）混合酵母1.6106cfu/mL，在24发酵至酒精度为7%，接入5%的醋酸菌种， 在温度为32发酵9d，可得到色泽淡黄色；果香浓郁，醋香纯正；酸甜柔和，爽口，无异味；澄清透明的香蕉-西番莲果醋。 关键 词 ：香蕉西番莲果醋，酒精发酵，醋酸发酵Study on fermentation process in yacon-banana fruit mixed vinegarPAN Yan-li，YANG Chang-peng，HUANG Xia，QIN hai-yuan，MA Xiong，XU Chun-ting，LI Ting-ting（Department of Food Engineering，Guangxi Agricultural Vocation-Technical College，Nanning 530007，China）Abstract：Fresh bananas and passion fruit juice were used for alcoholic fermentation with agricultural grade A and agricultural grade B yeast as leavening agent. Effects of temperature，acetic acid bacteria inoculum size， initial alcohol concentration fermentation time vinegar fermentation were measured after the end of the alcoholic fermentation into acetic acid fermentation. The result showed that banana-passion-water （80110） mixed juicebrix adjustment was 20%，Join A and B （11） mixed yeast 1.6106cfu/mL，at 24 fermentation to the alcoholcontent of 7% （v/v），5% of acetic acid bacteria，a temperature of 32 fermentation 9d were the best. Thebanana passion fruit vinger was yellow，fruity，sweet and sour vinegar flavor of pure，soft，refreshing，no peculiar smell，clear and transparent.Key words：yacon-banana fruit mixed vinegar；ethanol fermentation；acetic acid fermentation中图 分 类号 ：TS201.3 文 献 标识 码 ：A 文 章 编 号 ：1002-0306（2014）02-0150-04果醋饮料果香浓郁、醋香纯正、酸甜可口、养生 价值高，是集营养食疗保健为一体的新型饮品。开发 香蕉西番莲复合果醋，对于广西香蕉和西番莲的深 加工利用有一定的促进作用，可以提高香蕉和西番 莲的利用价值。香蕉和西番莲都是我国南方生产的主要水果，产量高、四季可收。香蕉营养丰富，果肉中含有碳水 化合物、钾、磷、钙、铁等体所需的营养物质1。西番莲（Passiflora edulis Sims）是多年生常绿藤本植物，又名 鸡蛋果、洋石榴，其果为典型的热带、亚热带浆果2。 它含有132种以上的芳香物质，几乎集所有水果之美 味于一身，有“百果之王”之称的美誉，富含人体所需 的17种氨基酸以及多种维生素、微量元素等160多种 有益成分，抗氧化剂和植物营养素含量高。本文以香蕉和西番莲为原料，制备香蕉西番莲 果醋，对其工艺过程进行了研究，旨在为香蕉西番莲 果醋的生产提供理论基础。1材料与方法1.1材料与仪器香蕉市售成熟的香蕉，成熟无病虫害、机械损收稿日 期：20130507作者简 介：潘嫣丽（1967-），女，硕士研究生，副教授，研究方向：发酵技术。 基金项 目：广西农业职业技术学院中青年骨干教师、专业带头人。150 2014年第2期伤及腐烂变质；西番莲 市售成熟的西番莲，成熟无 病虫害；白砂糖 市售优级白砂糖；亚硫酸氢钠 广 州市金华大化学试剂有限公司；氢氧化钠 天津市 光复科技发展有限公司；柠檬酸 广西东达濠精细 化学品公司；果胶酶 深圳绿微康生物工程有限公 司；A酵母、B酵母 广西农业职业技术学院；醋酸菌 种AS1.41 上海市酿造科学研究所，上海迪发酿造 生物制品有限公司。AB204-N型电子精密天平西杰天平仪器有限公司；HR2006型打浆机飞利浦；酒精计河北省 武强县同辉仪表厂；LB32T型手持测糖仪广州市明 睿电子科技有限公司；精密pH计 梅特勒-托利多 国际股份有限公司；玻璃蒸馏器、玻璃瓶、DKZ-250 型电热恒温振荡水槽、101-3C型数显式电热恒干燥 箱上海沪越实验仪器有限公司沪越科学实验仪器 厂；VIS-7220N型分光光度计西安云仪分析仪表有 限公司；LD5-10B型高速离心机北京时代北利离 心机有限公司；HZP-250型全温振荡培养箱上海 精宏实验设备有限公司；SPX-250B-2型生化培养箱、 电磁炉富士宝；SW-CJ-2A型超净工作台 苏州苏 泰净化设备工程有限公司；立式压力蒸汽灭菌器上 海博迅实业有限公司医疗设备厂。1.2实验方法1.2.1菌种制备1.2.1.1培养基制备酵母菌培养基：黄豆芽100g+水1000mL煮沸保持30min取滤液+4%的蔗糖0.11MPa灭菌 30min。醋酸菌斜面保藏培养基：1%酵母膏，1%葡萄糖，2% 碳酸钙，2%琼脂0.11MPa灭菌30min冷至70加入4%食 用酒精。醋酸菌扩大培养培养基：1%酵母膏，1%葡萄糖0.11MPa灭菌30min冷至70加入4%食用酒精。1.2.1.2菌种的活化酵母菌活化：将斜面菌种转入 液体培养基中，28，4048h。醋酸菌的活化：斜面活化（32、48h），转入醋酸 菌活化培养基的三角烧瓶中，32、摇床转速220r/min 进行振荡培养48h。1.2.2测定方法总糖和还原糖：斐林试剂滴定法； 总酸度（以醋酸计）g/100mL：酸碱滴定法；酒精度%（v/v，20）：酒精蒸馏法。1.2.3香蕉西番莲混合果醋的发酵工艺 香蕉西番莲 原料去皮、切分按一定比例混合（801）添加果胶酶液 混合打浆果胶酶酶解（50，2h）过滤混合果汁糖酸调 配杀菌（90，15min）冷却硫处理（加入适量的亚硫酸 氢钠）酒精发酵测定酒度调整酒精度醋酸发酵过 滤澄清处理灭菌成品。1.2.4操作要点称取香蕉肉800g、西番莲果肉10g 为一份，每份加入浓度0.2%的果胶酶和100mL的水 进行打浆，加入适量的糖，调整pH为3.8，杀菌冷却后 加入亚硫酸氢钠，在香蕉西番莲汁中加入A、B（11） 混合酵母1.6106cfu/mL，调整糖度至醋酸发酵所需 的酒精度，按1.7%的糖得到1%的酒度计算加糖量， 还考虑酵母生长需要的一部分糖及不能完全发酵留 下的一部分糖。调整发酵液的糖度为20%，在24 下发酵，发酵一定时间后进行酒度测定，当达到需 要的酒度：4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%（v/v）停止 发酵。酒精发酵结束后进入醋酸发酵，调整好的酒液 100mL装入三角烧瓶，接入醋酸菌种，以4层纱布封 口，在转速为220r/min进行醋酸发酵，每隔一段时间 测酸度，直到酸度变化平稳，停止发酵，经过滤、澄清 杀菌处理可得复合果醋，对香蕉西番莲果醋的色泽、单因素实验发酵醪酒精度、醋酸杆菌的接种量、发酵 温度、发酵时间对醋酸发酵影响很大，本研究设计四 个单因素，发酵醪酒精含量、接种量、发酵温度、发酵 时间与醋酸产量之间的关系，从而得出最佳单因素 再进行正交实验。1.2.5.2 醋酸发酵最佳工艺参数的确定 影响醋酸 发酵的主要因素有发酵温度、发酵时间、醋酸菌接种 量和初始酒精含量四个因素，本文对每个因素取4个 水平进行正交实验，以确定最佳的发酵条件，因素水 平见表1。2 结果与分析2.1 醋酸发酵的单因素实验2.1.1酒精含量对醋酸发酵的影响 酒精是醋酸菌 繁殖代谢的主要营养物质，无论酒精浓度过高或过 低都会抑制醋酸菌的生长和代谢，影响醋酸发酵的 进行，调节果酒的醋酸菌接种量为5%，发酵温度为 32，发酵时间为8d，变化果酒的酒精含量，在恒温 振荡培养箱中培养，发酵结果见图1。74%（v/v）醋酸含量（g/100mL）65%（v/v）6%（v/v）57%（v/v）8%（v/v）49%（v/v）310%（v/v）21012345678发酵时间（d）图1 酒精含量对醋酸发酵的影响Fig.1 Influence of ethanol content on the acetic acid fermentation从图1变化曲线中可知，酒精含量为7%（v/v）曲线 变化最为显著，醋酸度明显变高，说明在7%（v/v）的 酒精度下发酵是最适合的。这与梁贵秋4的7%（v/v） 初始酒度相同，比麦德峰5的5%（v/v）的初始酒度要 高一些。2.2.2 接种量对醋酸发酵的影响 接种量的大小直接影响醋酸发酵周期，适当增加醋酸菌的添加量，可香气、滋味和体态进行感官评价3（产品色泽20分、香以缩短醋酸发酵周期，并减少杂菌污染的机会，而接气15分、滋味35分、体态30分，总分100分，选定10人作为感官鉴定小组，对果醋进行品评打分）。1.2.5实验设计1.2.5.1单因素实验影响香蕉西番莲果醋发酵的 表1 醋酸发酵条件正交实验的因素和水平表Table 1 Levels and factors of acetic fermentationorthogonal experiment因素种量过大时，会有大量的代谢废物生成，将会导致醋71%2%醋酸含量（g/100mL）63%54%5%46%37%8%2水平 A 发酵温度（）B 发酵时间（d）C 接种量（%，v/v）D 初始酒精度（%，v/v）10128635发酵时间（d）图2 接种量对醋酸发酵的影响230746332857Fig.2 Influence of vaccination content on the434968acetic acid fermentation12345678Science and Technology of Food Industry生 物 工 程酸菌细胞过早发生老化，自溶等现象影响醋酸菌产 酸，取酒精含量为7%（v/v），时间为8d，在32下进行 发酵，接种量对醋酸发酵的影响图2。从图2的变化曲线中可知，接种量过多，产酸量 越快，但并未能提高醋酸产率。其原因是，醋酸菌接 种入发酵液后，主要经历两个过程：醋酸菌利用发酵2.3醋酸发酵正交实验结果醋酸发酵的正交实验结果见表2。表2 醋酸发酵条件的L1（6 44）正交实验结果 Table 2 Acetic acid fermentation conditions of L1（6 44）orthogonal test results液中的营养成分进行繁殖，同时将乙醇氧化成乙酸。接种量过多，发酵培养基中的营养物质多消耗在菌体 细胞的生长繁殖，使生成醋酸底物减少，最终的醋酸 产量少6，接种量为5%时醋酸产量能达到6.23g/100mL。 为最高接种量，所以选择接种量为5%。2.2.3温度对醋酸发酵的影响发酵温度过低不利于醋酸菌的生长，产酸也低，醋酸发酵温度过高会造 成部分乙酸被氧化，菌体老化加快，导致发酵液总酸 含量下降，调整发酵液的酒精含量为7%（v/v），接种 量为5%，发酵时间为8d，温度变化对醋酸发酵的影 响见图3。724628532364321实验号ABC醋酸含量 感官D （g/100mL） 评分11111487212225.782313336.19241444693521235.184622145.886723414.287824326.283931345.8881032436.3901133126.1871234214.8941341425.1821442314.3861543244.9911644135.992k15.455.005.454.33012345678k25.335.535.135.78发酵时间（d）醋酸含量k35.755.335.605.85图3 温度对醋酸发酵的影响k45.055.735.405.63Fig.3 Influence of temperature on the acetic acid fermentationR0.700.730.481.53k188.5085.2588.0088.50从图3可知，在温度为32，发酵时间为8d时产k285.0086.0087.7583.50酸量最高，温度为36，开始产酸量大，但醋酸菌衰感官评分k389.7589.2587.2589.50老也快，进入第8d后变化缓慢，明显没有32高，所k487.7590.5088.0089.50以选择32为醋酸发酵的最适宜因素。R4.755.250.756.002.2.4 时间对醋酸发酵的影响 调整发酵液的酒精 含量为7%（v/v），接种量为5%，发酵温度为32，发酵 时间对醋酸发酵的影响见图4。7醋酸含量（g/100mL）65432102345678910发酵时间（d）图4 时间对醋酸发酵的影响Fig.4 Influence of time on the acetic acid fermentation从图4可知，当时间为8d时发酵基本结束，第9d 酸度开始下降，是因为醋酸菌把醋酸氧化的结果，所 以选择8d比较合适。由表2的R值可见，考虑酸度值：从k值可以得出 醋酸发酵实验最佳组合为A3B4C3D3；即温度32、发 酵时间为9d、醋酸菌接种量5、初始酒精含量为7（v/v）；R值的大小顺序为：RDRBRARC，得出4个因 素的主次关系是：初始酒精含量发酵时间醋酸发 酵温度醋酸菌接种量。对感官评分k值进行分析可 以得出醋酸发酵实验最佳组合为A3B4C4D3或A3B4C1D3 或A3B4C4D4或A3B4C1D4，即温度32、发酵时间为9d、 醋酸菌接种量6%（3%）、初始酒精 含量为 7%（v/v）（8%（v/v）；R值的大小顺序为：RDRBRARC，得 出4个因素的主次关系是：初始酒精含量发酵时间 醋酸发酵温度醋酸菌接种量。从表3和表4的方差分析可知，对酸度值的方差 分析结果：说明醋酸发酵温度、发酵时间、初始酒精 度对产酸量影响最大，差异极显著；醋酸菌接种量对 产酸量影响次之，差异显著；因此影响果醋发酵的各 因素中，依次为初始酒精含量发酵时间醋酸发酵 温度醋酸菌接种量。对感官评分的方差分析结果：醋酸含量（g/100mL）152 2014年第2期表3 醋酸含量方差分析Table 3 Acetic acid concentration of processing conditions 因素偏差平方和自由度F值 F0.05显著性 A1.01 346.39.28 *B1.15352.49.28*D6.203 283.39.28*Y8.8515误差0.023C0.47321.69.28*注：*表示差异显著，p0.05；*表示差异极显著，p0.01；表4同。 表4 感官评价方差分析 Table 4 Sensory evaluation of processing conditions 表5 三次平行实验结果Table 5 Results of three parallel experiments项目重复1 重复2 重复3 均值 标准偏差 醋酸含量（g/100mL） 6.316.196.246.25 0.06感官评分91938991 3比刘长梅8的发酵3d后醋酸含量达到8g/100mL以上 要低，与牛广财9的5.8g/100mL比较接近。3结论因素偏差平方和自由度F值F0.05显著性色泽淡黄色；果香浓郁，醋香纯正；酸甜柔和，爽口，A48.50313.99.28*无异味；澄清透明和香蕉-西番莲果醋。B76.50321.99.28*参考文献将香蕉-西番莲-水（80110）混合果汁的糖度调 整为20%，加入A、B（11）混合酵母1.6106cfu/mL，在 24下发酵至酒精度达到7%（v/v），停止发酵并过 滤，加入5%的醋酸菌在32下发酵9d后过滤，可得到C1.5030.49.28D99.00328.39.28*Y229.00 15误差3.50 31 张爱红，王玲，徐小然. 菠萝酒发酵菌种的筛选研究J. 酿 酒，2005，32（2）：66-67.2 MJ Jordan，KL Goodner，PE Shaw. Characterization of the aromatic profile in aqueous essence and fruit juice of yellow说明初始酒精含量感官评分影响最大，差异极显著，passion frui（tPassiflora edulis sims F.flavicarpa degner）by GC-醋酸发酵温度、发酵时间感官评分影响次之，差异显 著；醋酸菌接种量对感官影响不大，差异不显著，主 要是由于感官评定受很多因素的影响，如时间 、地 点、温度、鉴评人员的身体状况等7，影响香蕉西番莲 醋酸发酵感官评分的各因素中，依次为初始酒精含 量发酵时间醋酸发酵温度醋酸菌接种量。结合 酸度值和感官评定值的R值和方差分析结果综合考 虑，得出以下结论：香蕉-西番莲复合果醋最佳工艺 为A3B4C3D3。即发酵温度32，发酵时间9d，初始酒精 度7%（v/v），醋酸接种量为5%。2.4 验证实验对正交实验的最佳组合进行三次重复实验，结 果见表5。从表5可以看出，在最佳组合条件下进行混合果酒重复发酵，发酵结果比较稳定。达到工艺要求，这MS and GC/OJ. J Agric Food Chem，2002，50：1523-1528.3 中华人民共和国国家标准国家质量技术监督局 . GB/T 18187-2000. 酿造食醋S. 北京：国家质量技术监督局，2000.4 梁贵秋，吴婧婧，李全，等.桑椹果醋发酵工艺的优化J. 食 品与发酵科技，2012（4）：45-63.5 麦德峰，朱新贵.香蕉果醋发酵工艺的研究与优化J. 中国 酿造，2009（10）：102-104.6 董贝森. 梨汁醋酸菌发酵饮料的研究J. 西南农业大学学 报，1998（3）：240-2427 唐卿雁，林奇，李永平，等. 野生番石榴果醋加工工艺条件 的优化J. 食品工业科技，2012（7）：211-219.8 刘长海，杜冰，黄婵坚. 液体发酵法酿造香蕉食醋的研究J. 仲恺农业技术学院学报，2004（17）：23-28.9 牛广财，严宝冬，朱丹，等. 响应面法优化黑加仑果醋的发 酵条件J. 食品科学，2012（1）：157-161.!（上接第145页）15 Bradford M M . A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye bindingJ. Analytical biochemistry，1976，72：248-254.16 Yokozawa T，Dong E，Natagawa，et al. In vitro and in vivo studies on the radical scavenging activity of tea J. Journal of Agricultural and Food Chemist