雪梨醋饮的工艺研究

2014-06-27张智维张海群

陕西科技大学学报 2014年4期

张智维，张海群，刘婷

(陕西科技大学生命科学与工程学院，陕西西安 710021)

0 引言

梨是我国主要果品之一，种植面积遍及全国，也是重要的出口果品.现代医学研究证明，梨具有降低血压、止咳化痰、养血生肌和增进食欲的作用.随着我国经济的发展以及栽培管理技术的不断进步，梨的产量逐年增加，但是梨在贮藏过程中经常会出现果肉或者果心褐变，影响了其商品外观和食用品质，也造成了很大的浪费[1].果醋是以水果或果品加工过程中的下脚料作为主要原料，经过酒精发酵、醋酸发酵等过程制作而成的营养丰富、风味优良同时具有保健功效的酸性调味品[2,3].酿造出的果醋,不仅在营养、风味、口感、外观上都比传统酿造的食醋更佳，而且富含维生素、矿物质、氨基酸等多种营养素[4].水果中的大部分营养物质在果醋的加工过程中被保留了下来，而且添加了对人体健康有益的多种物质，所以近年来果醋饮料越来越受到人们的欢迎.

近年来国内已经有一些学者对砀山梨[5]，库尔勒香梨[6]，莱阳梨[7]等梨果醋进行了研究和开发.本实验选用优质浓缩雪梨汁作为原料通过发酵方法生产出雪梨醋，在雪梨醋的基础上通过添加雪梨汁、蜂蜜、蔗糖等物质进行调配，研制出雪梨醋饮，找到一种利用雪梨的新途径，具有极大的经济和社会价值.

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

菌种：酵母菌、醋酸菌、植物乳酸杆菌由陕西科技大学生命科学与工程学院微生物实验室提供.

原料：市售浓缩雪梨汁、壳聚糖、柠檬酸、复合维生素B、白砂糖.

试剂：琼脂、果胶酶、蛋白胨、酵母膏、葡萄糖、硫酸镁、磷酸氢二钾、牛肉膏、乙酸钠、柠檬酸二铵、吐温80、硫酸锰、氢氧化钠、菲林试剂，以上试剂均为分析纯.

1.2 仪器与设备

榨汁机(九阳JYZ-E6)；电炉(天津泰斯特仪器公司)；酒精计(郑州泽铭科技有限公司)；电子天平(上海精科仪器有限公司)；LDZX-40SB型立式自控电热压蒸汽灭菌器(上海电安医疗器械厂)；隔水式303-3型电热培养箱(江苏东台县电器厂)；恒温振荡器(江苏常华仪器公司)；无菌操作台(苏净集团安泰公司)；显微镜(重庆奥特光学仪器有限公司) ；蒸馏装置；PHS-3C型酸度计(上海雷磁仪器厂)；滴定装置(河南安宁科教仪器有限公司)；水浴锅(西安华辰乐天实验室设备有限公司).

1.3 实验培养基

培养基1：10 °Brix果汁，此培养基为液体培养基用于酵母菌的活化扩大培养.工业上一般用白利度(°Brix)表示糖度，指的是100克糖溶液中，所含固体物质的溶解克数.

培养基2：葡萄糖20 g、酵母膏5 g、七水硫酸镁2 g、磷酸二氢钾3 g、水1 000 mL、碳酸钙2 g、无水乙醇40 mL.此培养基用于醋酸菌的活化培养.

1.4 实验方法

1.4.1 样品中还原糖的测定

准确量取菲林试剂甲乙液各5 mL于250 mL锥形瓶中，准确加入20 mL样液，摇匀，补加V0-V1毫升蒸馏水，并从滴定管中预加V1毫升样液.摇匀加热至沸腾，保持微沸2 min，加入2滴次甲基兰溶液，继续用样液滴定至蓝色消失.记录消耗样液的总体积.计算还原糖含量(g/mL，以葡萄糖计)=(V0-V1)× 0.4×N×1/10(N— 样品稀释倍数).

1.4.2 总酸的测定

总酸的测定采用酸碱中和滴定法.吸取样液50.0 mL于250 mL锥形瓶中，加入酚酞指示液2滴；以0.1 mol/L氢氧化钠标准溶液滴定至微红色，记下所消耗的氢氧化钠的体积.

1.4.3 酒精度测定

酒精度的测定采用蒸馏比重法.用酒精计测出样液(酒精水溶液)在20 ℃时的密度，查表求得在20 ℃时乙醇含量的体积分数，即为酒精度.取100 mL发酵液倒入蒸馏装置中进行蒸馏，蒸出80 mL液体后倒入100 mL的量筒中并补加去离子水至100 mL.此时放入酒精计，读数即可得到酒精度.

1.4.4 工艺流程

1.4.5 操作要点

(1)原料处理.将70 °Brix的浓缩梨汁倒入干净的不锈钢锅中，加入适量的去离子水，加热搅拌调节其糖度为15%(文中糖度如无特别说明均指白利糖度)，每1 L梨汁中加入B族维生素2.5 mg、磷酸氢二铵0.4 g，搅拌加热煮沸15 min，加水补充失去的水份.用多层纱布过滤，分装入1000 mL三角瓶中，每瓶750 mL，121 ℃灭菌25 min，灭菌冷却后放入冰箱内备用.

(2)酒精发酵.将酵母菌接种到培养基1中，28 ℃恒温培养24 h作为酒精发酵的种子液，取7.5 mL的种子液加入到冷却好的果汁中，在28 ℃下恒温密闭发酵.每天取样测定酒精度和糖度，控制发酵温度不要超过30 ℃.如果酒精度和糖度连续3 d没有明显变化，表明发酵结束，过滤澄清后得到发酵液[8,9].

(3)醋酸发酵.将醋酸菌接种到培养基2中，30 ℃培养24 h作为醋酸发酵的种子液,在1 000 mL的三角瓶中装入250 mL的酒精发酵液，接入2.5 mL的醋酸菌种子液，30 ℃,100 r/min摇瓶发酵，每天取样测试酸度，如果连续3 d酸度没有明显变化，表明醋酸发酵结束.

(4)澄清过滤.实验选用质量分数为2%的壳聚糖溶液作为澄清剂.按1%(W/W)的量将壳聚糖溶液加入到醋酸发酵液中进行澄清，澄清时间为20 min，澄清液置于冰箱4 ℃保存待用.

(5)雪梨醋饮的配制.以雪梨醋为主要原料，加入蔗糖、雪梨汁、蜂蜜调配成雪梨醋饮.随机选取30人进行感官评定，正交试验得到口感较佳的雪梨醋饮配方[10-12].

表1 雪梨醋饮料感官评分方法

2 结果与讨论

2.1 酒精发酵工艺条件的确定

2.1.1 发酵时间对酒精发酵的影响

在雪梨汁中接入活化好的酵母菌种子液7.5 mL，调节糖度为15%，28 ℃恒温发酵，每天测定发酵液的残糖含量和酒精度.

图1 不同发酵时间对酒精发酵的影响

由图1可以看出,随着发酵时间的延长，酒精含量逐渐增加，3 d、4 d酒精量分别为5.5%(V/V)和7.3%(V/V)，这时候酒精的产量达到了最高值.由于高浓度的酒精对酿酒酵母的生长发酵活动有抑制作用，继续发酵酒精含量反而下降.因此在第5 d终止酒精发酵，此时残糖为6.5%.

2.1.2 接种量对酒精发酵的影响结果

按4%、7%、10%、13%、16%(W/W)的量将酵母菌活化液接入到雪梨汁中，调节糖度为15%,28 ℃恒温发酵5 d，测定不同接种量条件下的酒精发酵液的残糖量和酒精度.

图2 不同接种量对酒精发酵的影响

图2说明在发酵时间、含糖量和发酵温度不变的情况下，酵母菌的接种量为10%和13%时，酒精的产量达到了最高值7.3%(V/V).

2.1.3 含糖量对酒精发酵的影响

调整雪梨汁糖度分别为9%、12%、15%、18%、21%， 28 ℃恒温发酵5 d，测定雪梨汁在不同糖度条件下的酒精发酵液的残糖量和酒精度.

图3 不同含糖量对酒精发酵的影响

由图3可以看出在发酵时间、酵母接种量和发酵温度不变的情况下，适当增大糖度有利于提高酒精的产量，但当糖度超过15%时，发酵后剩余的残糖量明显增多，同时过高的糖度还会抑制酵母菌的生长使酒精度下降.所以酒精发酵的初始含糖量为15%较好.

2.1.4 酒精发酵最佳工艺

为了确定酒精发酵的最佳条件，分别做接种量、含糖量、发酵时间与产酒量的单因素实验，在单因素实验的基础上进行3因素3水平的L9(33)正交试验.

表2 酒精发酵L9(33)因素水平表

表3 酒精发酵L9(33)正交试验及结果

各因素对酒精发酵的影响大小为B>A>C，即发酵时间是影响酒精发酵的最主要因素，其次是含糖量，影响的最小因素为接种量.酒精发酵的最佳组合为发酵时间5 d，含糖量15%，接种量10%.

2.2 醋酸发酵工艺条件的确定

2.2.1 初始酒精度对醋酸发酵的影响

调整雪梨酒的酒精含量分别为5.0%、5.5%、6.0%、6.5%、7.0%、7.5%(V/V)，按10% (W/W)的量接入醋酸菌种子液，在30 ℃、120 r/min的条件下摇瓶培养.每隔24 h测定1次酒精度和醋酸含量，以确定醋酸发酵较适宜的酒精含量.

图4 初始酒精度对醋酸发酵的影响

由图4可以看出醋酸菌进行醋酸发酵较适宜的酒精含量范围是5.5%～6.5%(V/V).

2.2.2 接种量对醋酸发酵的影响

取等量的雪梨酒200 mL置于1 000 mL三角瓶中并分别接种醋酸菌种子液，接种量为5%、10%、15%、20%(W/W)，在30 ℃、120 r/min的条件下摇瓶培养，每隔24 h测定1次醋酸含量.

图5 接种量对醋酸发酵的影响

图5表明醋酸菌进行醋酸发酵的较适接种量为5%～15%.

2.2.3 发酵温度对醋酸发酵的影响

发酵温度将影响醋酸菌的发酵，温度过低，发酵慢产酸少；温度过高会造成醋酸菌提前老化，酒精和醋酸挥发量增加.选用26 ℃ 、28 ℃ 、30 ℃ 、32 ℃ 、34 ℃ 、36 ℃ 6个不同的温度对初始酒精含量为6% (V/V)的酒精发酵液进行醋酸发酵，接种量为10% (W/W)，发酵7 d，测其产酸量[13].

图6 发酵温度对醋酸发酵的影响

由图6看出醋酸菌发酵适宜的温度范围是28 ℃～32 ℃.

2.2.4 最佳醋酸发酵工艺参数

分别做接种量、发酵温度、初始酒精度与产酸量之间相互关系的单因素试验，进行3因素3水平的L9(33)正交试验.120 r/min摇床发酵7 d，以总酸量(以醋酸计)作为试验指标进行试验[14].

表4 醋酸发酵正交试验L9(33)因素水平

表5 醋酸发酵L9(33)正交试验及结果

由表5可知，各因素对醋酸发酵影响大小为A>C>B，即初始酒精度是影响醋酸发酵的最主要因素，其次是接种量，影响最小的是醋酸菌发酵温度.正交试验结果显示,醋酸发酵最佳条件为醋酸菌接种量15%，发酵温度28 ℃，初始酒精度6.0%.

2.3 醋雪梨醋饮料配方的确定[15,16]

2.3.1 雪梨汁含量对雪梨醋饮品质的影响

雪梨汁的含量会影响雪梨醋饮的口感.浓度过低，导致酸度太高口感不好，浓度过高则没有雪梨的果香和发酵时所产生的醋香.从图7可以看出雪梨汁含量为15%时评分最高.

图7 雪梨汁含量对雪梨醋饮品质的影响

2.3.2 雪梨醋含量对雪梨醋饮品质的影响

雪梨醋浓度过高，导致酸度太高口感不好，浓度过低则没有雪梨的果香和发酵时所产生的醋香.从图8可以看出雪梨醋含量为20%时评分最高.

图8 雪梨醋含量对雪梨醋饮品质的影响

2.3.3 蜂蜜含量对雪梨醋饮品质的影响

蜂蜜含量的高低会影响雪梨醋饮的风味,蜂蜜的含量过低，口感太单调，含量过高则掩盖了雪梨的果香和发酵时所产生的醋香.从图9可以看出蜂蜜含量为5%时评分最高.

图9 蜂蜜含量对雪梨醋饮品质的影响

2.3.4 蔗糖添加量对雪梨醋饮品质的影响

雪梨醋饮要求口味酸甜适中，加入蔗糖可以增加雪梨醋饮的甜味.但加糖量过高则会导致口感过于甜腻，醋酸味也会被蔗糖味遮盖，导致口感变差；过低的蔗糖添加量则会使饮料的甜味不足，酸味过重.从图10可以看出蔗糖添加量为8%时评分最高.

图10 蔗糖添加量对雪梨醋饮品质的影响

2.3.5 雪梨醋饮配方的确定

原料的配比对产品的风味和口感影响很明显，为了确定雪梨醋饮的最佳配方，以雪梨醋、雪梨汁、蔗糖、蜂蜜为单因素进行正交试验.30位评价员对雪梨醋饮的滋味、组织形态、色泽、气味进行重要性比较.在100 mL雪梨醋饮中雪梨醋的量定为15 mL、20 mL、25 mL；雪梨汁的量定为10 mL、15 mL、20 mL；蔗糖的定量为4 g、6 g、8 g；蜂蜜的定量为3 g、4 g、5 g；加入以后不足100 mL的加水补充至100 mL.