王潔茹，吳曠雷，朱星宇，敖曉林，郭東起

（1.塔里木大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院南疆特色農(nóng)產(chǎn)品深加工兵團(tuán)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆阿拉爾 843300；2.新疆葉河源果業(yè)股份有限公司，新疆圖木舒克 844000）

紅棗是我國(guó)獨(dú)特的果蔬資源，是集醫(yī)藥、食品、保健等多功能于一體的一種干果。紅棗相較于其他水果，含有豐富的蛋白質(zhì)、脂肪，以及鈣、鐵、磷等礦物元素，且其糖含量是普通水果的2倍，除此以外，紅棗中富含人體必需的18種氨基酸，能夠調(diào)節(jié)人體氣血、改善脾胃功能，對(duì)肝臟等重要器官也有一定保護(hù)作用，還能增強(qiáng)肌肉力量等[1-4]。截至目前，我國(guó)新疆的紅棗種植面積已達(dá)到5×105hm2，其年產(chǎn)量也達(dá)到了3×107t，可以說(shuō)紅棗生產(chǎn)已經(jīng)變成新疆主要林果發(fā)展產(chǎn)業(yè)之一。但相較于生產(chǎn)，新疆在紅棗加工方面仍較薄弱，新疆紅棗加工普遍停留在初級(jí)階段，加工出的成品多為工藝簡(jiǎn)單的干制品，如干棗、棗片、棗粉等，制出的紅棗飲料占紅棗制品整體比例較小，且加工深度不夠、附加值很低。

紅棗醋富含大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，如維生素、礦物質(zhì)、氨基酸等，能夠調(diào)節(jié)和維持人體的電解質(zhì)平衡，促進(jìn)機(jī)體的正常代謝，還具有預(yù)防高血壓、高血脂和糖尿病等心血管疾病，防癌抗癌、延緩衰老等功效[5]。因此，隨著當(dāng)今社會(huì)對(duì)健康的重視程度逐漸提高，棗醋飲料的開發(fā)前景也更加廣闊。

試驗(yàn)以新疆駿棗為原料，旨在通過(guò)單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)，采用液態(tài)發(fā)酵工藝[6-8]，對(duì)南疆市售駿棗進(jìn)行深加工，研究出一款營(yíng)養(yǎng)豐富、口感優(yōu)良、風(fēng)味獨(dú)特的紅棗醋。以期填補(bǔ)紅棗醋相應(yīng)研究的空缺，為紅棗醋產(chǎn)業(yè)化的形成提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 原料

南疆駿棗，購(gòu)于新疆阿拉爾市市場(chǎng)；安琪果酒專用酵母（SY），Angel Yeast Co.Ltd提供；Shanghai Brewing 1.01，上海迪發(fā)釀造生物制品有限公司提供；乳酸菌，北京川秀科技有限公司提供。

1.1.2 儀器設(shè)備

EL204-IC型電子天平，上海延恒實(shí)業(yè)有限公司產(chǎn)品；PHS-3C型PH計(jì)，成都領(lǐng)度儀器有限公司產(chǎn)品；HPX-9162MBE型電熱恒溫培養(yǎng)箱，上海子期實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司產(chǎn)品；LHS-150HC-II型恒溫恒濕培養(yǎng)箱、BSD-150型振蕩培養(yǎng)箱、SHA-C型恒溫振蕩水槽、CDZF-50KB-II型立式壓力蒸汽滅菌器、GC-2014C型氣相色譜儀、PAC-1POCKET REFRACTOMETER等。

1.2 方法

1.2.1 指標(biāo)測(cè)定方法

可溶性固形物的測(cè)定，采用阿貝折光儀[9]；酸度的測(cè)定，采用酸堿滴定法[10]；酒精含量的測(cè)定，采用氣相色譜法[11-12]；紅棗醋的感官評(píng)定，采用參照NY/T 2987—2016；pH值測(cè)定方法，采用pH計(jì)測(cè)定計(jì)數(shù)。

確定棗醋的理化指標(biāo)測(cè)定方法：按照國(guó)家生產(chǎn)醋的標(biāo)準(zhǔn)（GB 18187—2000），測(cè)定成品棗醋的總酸含量（以醋酸計(jì)（g/L）） 和可溶性固形物含量（%）。

1.2.2 工藝流程

原料的篩選→清洗→熬煮→破碎→濃縮提糖→過(guò)濾→酶解→調(diào)酸→殺菌→酒精發(fā)酵（安琪牌果酒專用酵母）→醋酸發(fā)酵（迪發(fā)牌醋酸菌）→殺菌→陳釀→過(guò)濾→裝瓶→滅菌→成品。

1.2.3 操作要點(diǎn)

（1）原料處理。從干制后的紅棗中選出干凈無(wú)腐爛的棗子，用流動(dòng)自來(lái)水沖洗2遍，再用純凈水清洗1遍。鍋中放入一定質(zhì)量清洗干凈的紅棗，加入10倍質(zhì)量的純凈水，大火熬煮。待紅棗吸收水分變得圓潤(rùn)膨脹后，將紅棗去核破碎處理，繼續(xù)熬煮。

（2）調(diào)糖調(diào)酸。經(jīng)過(guò)破碎的紅棗，在鍋中繼續(xù)用穩(wěn)定火力進(jìn)行熬煮，每10 min用手持糖度計(jì)測(cè)定糖度。繼續(xù)熬煮后鍋中的紅棗汁中水分會(huì)不斷蒸發(fā)，隨著水分的蒸發(fā)，紅棗汁的糖度則逐漸上升，待糖度升到18%時(shí)關(guān)火，冷卻后放涼。冷卻后的紅棗汁的糖度可能相比之前會(huì)有所增加，如果糖度較之前有所上升，則再向紅棗汁中加入純凈水，將最終糖度調(diào)整至18%。調(diào)糖后的紅棗汁進(jìn)行取樣，用pH計(jì)測(cè)定其pH值，試驗(yàn)過(guò)程中熬煮出來(lái)的紅棗汁的pH值一般都在4.5左右，取適量的檸檬酸，用純凈水溶解后，逐漸加入到紅棗汁中，每加1 mL測(cè)定一次pH值，直至pH值調(diào)到4.0左右。

（3） 酵母的活化。將蔗糖、酵母、水按照5∶1∶25的體積比充分混合制備酵母的活化液，并將其置于30℃恒溫培養(yǎng)箱活化2 h。

（4） 大棗汁的酒精發(fā)酵[13-15]。將活化的液體酵母菌液與冷卻至室溫的滅菌紅棗汁連接，并密封壇口。在特定的溫度下，讓棗汁進(jìn)行發(fā)酵。每天檢測(cè)糖含量，以監(jiān)測(cè)其糖含量的變化。當(dāng)監(jiān)測(cè)確認(rèn)發(fā)酵體系內(nèi)的糖含量保持穩(wěn)定時(shí)，則認(rèn)為發(fā)酵完成。

（5）醋酸菌的活化。配置酒精質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到6%的棗汁發(fā)酵液，量取200 mL發(fā)酵液接種劑量為10%的醋酸菌，接種后采用3層紗布密封，于32℃的條件下，以搖床轉(zhuǎn)速160 r/min振蕩培養(yǎng)2 d。

（6） 棗汁的醋酸發(fā)酵[16-18]。酒精發(fā)酵完成后，將活性液體醋酸菌菌液加入到紅棗汁中，置于恒溫振蕩培養(yǎng)箱，在一定溫度下進(jìn)行醋酸發(fā)酵。同時(shí)，每天測(cè)定其pH值。發(fā)酵結(jié)束的標(biāo)志是發(fā)酵酸度不再升高，發(fā)酵液在90℃下滅菌30 min。

（7） 飲料混合[19-21]。制備100 mL果醋飲料，紅棗原醋用量5 mL，紅棗汁用量15 mL，檸檬酸用量0.3 g，乙基麥芽酚用量0.06 g，甜蜜素用量0.01 g，木糖醇用量0.02 g，調(diào)味糖漿用量5 g。

（8）紅棗醋的過(guò)濾、殺菌、灌裝、冷卻。陳釀過(guò)后的紅棗醋經(jīng)過(guò)靜置后澄清，再經(jīng)抽濾除去其中的固形物和雜質(zhì)，設(shè)置90℃的滅菌溫度充分殺菌30 min，殺菌后立刻灌裝，冷卻后即為成品。

2 結(jié)果與分析

2.1 紅棗醋酒精發(fā)酵工藝的確定

2.1.1 酵母菌接種量的確定

在棗醋的加工工藝中，酵母菌接種量的多少對(duì)棗酒成品的感官指標(biāo)具有重要影響。設(shè)定30℃為棗醋的發(fā)酵溫度，分別按照0.1%，0.2%，0.3%，0.4%，0.5%的接種量接種酵母菌，酒精發(fā)酵時(shí)間為8 d，通過(guò)此單因素試驗(yàn)分析酵母菌含量對(duì)棗酒發(fā)酵效果的影響。

酵母菌接種量對(duì)酒精發(fā)酵的影響見圖1。

由圖1可知，隨著酵母菌接種量的增多，棗汁中的酒精度呈現(xiàn)出先升高后下降的趨勢(shì)，且在棗汁的酵母接種量為0.3%時(shí)，棗汁中的酒精含量達(dá)到最高。而酵母接種量超過(guò)0.4%時(shí)，棗汁中酒精度會(huì)隨接種量的增加而不斷降低。可能是因?yàn)楫?dāng)酵母接種量過(guò)高時(shí)，由于酵母自身的生命活性和新陳代謝，棗汁中一些糖類物質(zhì)被消耗掉，導(dǎo)致酒精含量降低。因此，在棗汁的酒精發(fā)酵階段，酵母接種量0.3%是最適合接種量。

圖1 酵母菌接種量對(duì)酒精發(fā)酵的影響

2.1.2 發(fā)酵溫度的確定

在棗醋的加工過(guò)程中，發(fā)酵時(shí)的溫度條件會(huì)對(duì)酵母自身的生長(zhǎng)繁殖及其代謝等過(guò)程中產(chǎn)生直接作用，尤其是發(fā)酵溫度過(guò)高時(shí)，發(fā)酵系統(tǒng)中的酵母活性受到直接干擾，導(dǎo)致酵母老化，并會(huì)直接影響到產(chǎn)酒率和發(fā)酵結(jié)束的最終酒精度。采用酵母接種量為0.3%，選用24，26，28，30，32℃作為發(fā)酵環(huán)境溫度，酒精發(fā)酵時(shí)間為8 d，分析發(fā)酵溫度對(duì)棗酒發(fā)酵效果的作用。

發(fā)酵溫度對(duì)酒精發(fā)酵的影響見圖2。

圖2 發(fā)酵溫度對(duì)酒精發(fā)酵的影響

由圖2可知，隨著棗汁發(fā)酵溫度的升高，棗酒的酒精度逐漸增加，酒精度在開始時(shí)迅速增加，當(dāng)發(fā)酵溫度升高到26℃時(shí)，酒精度的增加速率出現(xiàn)變慢的情況，當(dāng)發(fā)酵溫度繼續(xù)升至30℃時(shí)，棗酒的酒精度達(dá)到最高；當(dāng)溫度繼續(xù)升至32℃，酒精度含量明顯呈下降趨勢(shì)?？赡苁且?yàn)榘l(fā)酵溫度過(guò)高時(shí)，酵母會(huì)老化，產(chǎn)酒的能力下降，最終的酒精度變低。因此，當(dāng)發(fā)酵溫度為30℃時(shí)是最佳發(fā)酵溫度。

2.1.3 發(fā)酵時(shí)間的確定

在棗醋的加工過(guò)程中，發(fā)酵時(shí)間也會(huì)對(duì)棗酒的最終酒精度產(chǎn)生直接影響。當(dāng)處于不同發(fā)酵階段時(shí)，酵母菌的生長(zhǎng)周期也有所差異，從而造成棗酒最終酒精度的不同。設(shè)定酵母接種量為0.3%，30℃為發(fā)酵體系溫度，選用2，4，6，8，10 d為發(fā)酵時(shí)間，進(jìn)而分析發(fā)酵時(shí)間對(duì)棗酒發(fā)酵效果的作用。

發(fā)酵時(shí)間對(duì)酒精發(fā)酵的影響見圖3。

圖3 發(fā)酵時(shí)間對(duì)酒精發(fā)酵的影響

由圖3可知，在發(fā)酵體系內(nèi)，棗酒的酒精度會(huì)隨著發(fā)酵時(shí)間延長(zhǎng)而不斷增加并趨于平穩(wěn)。在酒精發(fā)酵的前8 d酒精度的增長(zhǎng)速度較快，可能是因?yàn)榻湍柑幱谏L(zhǎng)期或穩(wěn)定期；在8 d之后，酒精度的增長(zhǎng)趨勢(shì)減緩，可能是因?yàn)榻湍傅幕钚越档突蛘呓湍妇匣?，降低了其產(chǎn)酒能力。因此，研究發(fā)現(xiàn)棗酒的最佳發(fā)酵時(shí)間應(yīng)為8 d。

2.1.4 酒精發(fā)酵條件正交試驗(yàn)結(jié)果

為進(jìn)一步探索棗醋加工過(guò)程中最佳發(fā)酵工藝參數(shù)，在單因素試驗(yàn)后進(jìn)一步通過(guò)正交試驗(yàn)判定最佳組合參數(shù)。選用L9（34）正交表進(jìn)行三因素三水平的酒精發(fā)酵的正交試驗(yàn)。設(shè)置3個(gè)單因素，單因素分別為酵母接種量（A）、發(fā)酵溫度（B）和發(fā)酵時(shí)間（C）。

酒精發(fā)酵因素與水平設(shè)計(jì)見表1，酒精發(fā)酵條件正交試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表1 酒精發(fā)酵因素與水平設(shè)計(jì)

表2 酒精發(fā)酵條件正交試驗(yàn)結(jié)果

由表2可知，最高酒精度為第2組，最終的酒精度是9.0%Vol；最低酒精含量為第1組，最終的酒精度是6.4%Vol。根據(jù)K1j、K2j和K3j的值，可以確定酒精度水平因素的最佳組合是A2B3C2。根據(jù)極差（Rj）進(jìn)行分析，單因素在酒精發(fā)酵過(guò)程中的影響順序是B＞C＞A，因而可以確定影響發(fā)酵過(guò)程的各因素影響程度由大到小分別是發(fā)酵溫度（因素B）＞發(fā)酵時(shí)間（因素C） ＞酵母接種量（因素A）。因此，在紅棗醋的酒精發(fā)酵階段，工藝參數(shù)的最佳組合為A2B3C2，即酵母接種量為0.3%，發(fā)酵溫度為31℃，發(fā)酵時(shí)間為8 d。

2.2 紅棗醋醋酸發(fā)酵工藝的確定

2.2.1 醋酸菌接種量的確定

棗醋加工的發(fā)酵過(guò)程中，棗醋發(fā)酵速度和發(fā)酵產(chǎn)物品質(zhì)與醋酸菌接種量存在密切聯(lián)系。發(fā)酵溫度設(shè)定為36℃，醋酸菌的接種量為2%，3%，4%，5%，6%，發(fā)酵時(shí)間為8 d，分析探索在棗醋發(fā)酵過(guò)程中醋酸菌接種量對(duì)棗醋發(fā)酵效果的作用。

醋酸菌接種量對(duì)醋酸發(fā)酵的影響見圖4。

圖4 醋酸菌接種量對(duì)醋酸發(fā)酵的影響

由圖4可知，當(dāng)接種量為4%時(shí)，棗醋的酸度最高；當(dāng)接種量小于4%時(shí)，棗醋的酸度呈明顯上升趨勢(shì)；當(dāng)醋酸菌的接種量超過(guò)4%時(shí)，酸度變化不明顯，略有下降趨勢(shì)。可能是由于當(dāng)接種的醋酸菌含量增多時(shí)，發(fā)酵體系內(nèi)的醋酸菌量及其活性都會(huì)顯著提升，進(jìn)而導(dǎo)致發(fā)酵速度和對(duì)應(yīng)的發(fā)酵產(chǎn)物也隨之增多。當(dāng)發(fā)酵體系的醋酸菌接種量大于4%時(shí)，醋酸菌接種過(guò)量，發(fā)酵體系內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)會(huì)被發(fā)酵分解，從而導(dǎo)致體系酸度減小。因此，在制造棗醋的發(fā)酵過(guò)程中，選用的最佳接種量為4%。

2.2.2 發(fā)酵溫度的確定

在棗醋加工過(guò)程的醋酸發(fā)酵階段，發(fā)酵溫度對(duì)棗醋的最終酸度起著重要作用。發(fā)酵體系內(nèi)醋酸菌活性及其最終產(chǎn)酸率都受發(fā)酵溫度的直接影響。將醋酸菌的接種量設(shè)定為4%，發(fā)酵溫度為27，30，33，36，39℃，發(fā)酵時(shí)間為8 d，研究發(fā)酵溫度在紅棗醋加工的醋酸發(fā)酵的過(guò)程中，對(duì)紅棗醋發(fā)酵結(jié)果的影響。

發(fā)酵溫度對(duì)醋酸發(fā)酵的影響見圖5。

由圖5可知，當(dāng)發(fā)酵體系的溫度不斷升高時(shí)，發(fā)酵過(guò)程產(chǎn)生的酸液會(huì)不斷增多，但酸度會(huì)隨發(fā)酵溫度的增高而趨于穩(wěn)定，增長(zhǎng)速率減慢。當(dāng)發(fā)酵溫度升至39℃時(shí)，酸度降低?？赡苁怯捎跍囟冗^(guò)高，導(dǎo)致醋酸菌老化，最終影響醋酸的形成；低溫條件醋酸的含量低可能是因?yàn)闇囟鹊?、醋酸菌不能活化、產(chǎn)酸能力弱，造成產(chǎn)酸率低。因此，確定發(fā)酵溫度為36℃是最佳發(fā)酵溫度。

圖5 發(fā)酵溫度對(duì)醋酸發(fā)酵的影響

2.2.3 發(fā)酵時(shí)間的確定

在制造棗醋的發(fā)酵過(guò)程中，醋酸發(fā)酵過(guò)程會(huì)隨發(fā)酵時(shí)間的不同而有所差異。設(shè)定醋酸菌接種量為4%，發(fā)酵溫度36℃，將5，6，7，8，9 d作為發(fā)酵時(shí)間進(jìn)行研究，探索不同發(fā)酵時(shí)間對(duì)棗醋生產(chǎn)的發(fā)酵階段的作用，及其對(duì)棗醋發(fā)酵效果的影響。

發(fā)酵時(shí)間對(duì)醋酸發(fā)酵的影響見圖6。

圖6 發(fā)酵時(shí)間對(duì)醋酸發(fā)酵的影響

由圖6可知，隨著醋酸發(fā)酵時(shí)間的不斷增加，棗醋的酸度升高，隨后逐漸變慢。在第8天和第9天，酸度沒有顯著變化，表明醋酸發(fā)酵結(jié)束。因此，當(dāng)發(fā)酵時(shí)間為8 d時(shí)是最佳發(fā)酵時(shí)間。

2.2.4 醋酸發(fā)酵條件正交試驗(yàn)結(jié)果

為了獲得棗醋在醋酸發(fā)酵[16-17]階段的最佳發(fā)酵工藝，在上述單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行醋酸發(fā)酵的正交試驗(yàn)。選用L9（34）正交表進(jìn)行三因素三水平的正交試驗(yàn)。設(shè)置3個(gè)單因素分別為醋酸菌接種量（A"）、發(fā)酵溫度（B"）和發(fā)酵時(shí)間（C"）。

醋酸發(fā)酵因素與水平設(shè)計(jì)見表3，醋酸發(fā)酵條件正交試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表3 醋酸發(fā)酵因素與水平設(shè)計(jì)

由表4可知，第3組是酸度最高，為37.2 g/L；第1組是酸度最低，為32.1 g/L。根據(jù)K"1j，K"2j，K"3j的值，棗醋醋酸發(fā)酵過(guò)程中酸度的最佳工藝組合是A"2B"3C"3。根據(jù)極差（R"j）分析，單因素在醋酸發(fā)酵過(guò)程中的影響順序是C"＞B"＞A"，即影響發(fā)酵過(guò)程的因素影響程度由高到底分別是發(fā)酵時(shí)間（因素C"）＞發(fā)酵溫度（因素B"）＞醋酸菌接種量（因素A"）。綜上可得，在加工生產(chǎn)棗醋的發(fā)酵過(guò)程中，選用的工藝參數(shù)的最佳組合為A"2B"3C"3，即醋酸菌的接種量為4%，發(fā)酵溫度為39℃，發(fā)酵時(shí)間為9 d。

表4 醋酸發(fā)酵條件正交試驗(yàn)結(jié)果

3 產(chǎn)品品質(zhì)的感官指標(biāo)和理化指標(biāo)

根據(jù)上述酒精發(fā)酵條件和醋酸發(fā)酵條件開發(fā)得到的棗醋，具有棗果的香氣；棗醋的顏色是紅棗紅；香氣濃郁，風(fēng)味極佳；從視覺上，通過(guò)該工藝制得的紅棗醋呈澄清狀態(tài)。

紅棗醋理化指標(biāo)的檢測(cè)結(jié)果見表5。

表5 紅棗醋理化指標(biāo)的檢測(cè)結(jié)果

棗醋的理化指標(biāo)符合GB18187-2000國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)釀造醋的要求。

4 結(jié)論

（1）利用液態(tài)發(fā)酵工藝確定棗醋制備的酒精發(fā)酵過(guò)程，其最佳工藝條件為酵母接種量0.3%，發(fā)酵溫度31℃，發(fā)酵時(shí)間8 d，最終進(jìn)行酒精發(fā)酵，所得到的棗酒的酒精度為9.0%Vol。

（2）利用液態(tài)發(fā)酵技術(shù)確定棗醋加工的醋酸發(fā)酵過(guò)程，其最佳工藝條件為醋酸菌接種量4%，發(fā)酵溫度39℃，發(fā)酵時(shí)間9 d，最終酸度37.2 g/L，可溶性固形物含量為4.9%。

（3）該方法得到的紅棗醋主要成分含量為總酸37.2 g/L，可溶性固形物含量4.9%。