CN111690504A - 一种提高苹果醋醋化阶段非挥发性有机酸含量的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种提高苹果醋醋化阶段非挥发性有机酸含量的方法，本发明以苹果为原料，以2.524作为酿酒酵母，以A.GP‑1为醋酸菌种，向苹果醋酒化阶段的苹果酒中添加吡哆醇、异亮氨酸、谷氨酸营养因子的方法，改善或阻止醋酸菌代谢酸循环过程相关酶的活性，从而提高醋酸菌的苹果酸、乳酸、琥珀酸等非挥发性有机酸的代谢，使发酵后苹果醋的非挥发性有机酸含量明显提高，高于0.5g/100/mL，同时口感更加醇厚和柔和，经本发明工艺制备的苹果原醋非挥发性有机酸含量高，色泽金黄色、澄清透明、醋香醇厚、浓郁、协调，有苹果醋的典型香气。该方法可操作性强，能够进行企业的生产技术推广。

Description

一种提高苹果醋醋化阶段非挥发性有机酸含量的方法
技术领域
本发明涉及一种提高苹果醋醋化阶段非挥发性有机酸含量的方法，属于发酵果醋制备技术领域。
背景技术
苹果醋中含有丰富的有机酸，以乙酸、乳酸、苹果酸、琥珀酸、柠檬酸等为主，特别是非挥发性酸有机酸(乳酸、苹果酸、琥珀酸、柠檬酸等)除具有诸多生理活性功能外，还可以调节醋酸的强烈刺激可口感，从而使苹果醋的酸味更加醇厚、柔和，因此，苹果醋中有机酸是评价苹果醋风味和品质的一个重要指标。
苹果醋中的非挥发性有机酸除了部分延续果实中的有机酸和苹果醋酒化阶段产生的有机酸外，还有在醋化阶段醋酸菌代谢和转化产生的有机酸。现有的苹果醋发酵工艺发酵时间短、易于控制，但在醋化阶段醋酸菌代谢的非挥发性有机酸较少，使得制备的苹果醋刺激感强烈，不够柔和，影响了苹果醋的品质。
中国专利文献CN103642740提供了一种果醋菌种的培养方法，该方法通过果汁与白酒自然发获得制作果醋的菌种，使用菌种制作果醋工艺简单、时间短、成本低，并且果醋中不挥发性有机酸含量高，酸味柔和、清香，口感好。该方法通过特定培养的果醋菌种来提高果醋中不挥发性有机酸含量高，但果醋菌种代谢能力有限，并且容易受环境影响，果醋中不挥发性有机酸含量提高效果差。
经检索，目前还没有一种简单、易于实行、高效提高苹果醋醋化阶段非挥发性有机酸含量的方法的相关报道。
发明内容
针对现有技术的不足，尤其是醋化阶段醋酸菌代谢产生的非挥发性有机酸少，无法高效提高的难点，本发明提供一种提高苹果醋醋化阶段非挥发性有机酸含量的方法。
本发明达到以下目的：
1、通过调控苹果醋醋化阶段营养因子的种类及含量，促进醋酸菌高代谢非挥发性有机酸，来提高苹果醋非挥发性酸类物质的含量，提高苹果醋的品质。
2、实现发酵的苹果醋酸味更加醇厚、柔和，非挥发性酸含量达到0.5g/100/mL以上。该方法简单，可操作性强，易于企业的规模化生产。
为达到以上目的本发明是通过如下技术方案实现的：
一种提高苹果醋醋化阶段非挥发性有机酸含量的方法，所述的方法以苹果为原料，经清洗、破碎、取汁、高压瞬时杀菌、接种酵母菌、酒精发酵同步酶解、离心，得到澄清苹果酒；
向澄清苹果酒中加入调控营养因子，接种醋酸菌，接种后的醪液于温度28～35℃，转速为800～1800r/min的条件下发酵至发酵液中总酸含量不再升高，得到苹果原醋，苹果原醋澄清、过滤，获得苹果醋。
根据本发明优选的，所述的调控营养因子为吡哆醇、异亮氨酸和谷氨酸的混合物。
根据本发明优选的，澄清苹果酒中吡哆醇的添加量为0.15～0.50mg/L，异亮氨酸的添加量为5～30mg/L，谷氨酸的添加量为10～50mg/L。
进一步优选的，澄清苹果酒中吡哆醇的添加量为0.4～0.50mg/L，异亮氨酸的添加量为20～25mg/L，谷氨酸的添加量为35～45mg/L。
最为优选的，澄清苹果酒中吡哆醇的添加量为0.44mg/L，异亮氨酸的添加量为23.09mg/L，谷氨酸的添加量为43.61mg/L。
根据本发明优选的，所述的醋酸菌为醋酸菌A.GP-1，醋酸菌菌种的接种量为苹果酒质量的5％-10％。
根据本发明优选的，接种醋酸菌后，发酵温度为28～35℃，发酵转速为1400～1500r/min。
根据本发明优选的，所述澄清为加入硅藻土澄清。
根据本发明优选的，所述过滤为采用孔径为0.22μm的微孔膜进行过滤。
本发明通过调控苹果醋醋化阶段营养因子的种类及含量，获得的苹果醋非挥发性酸含量达到0.5g/100/mL以上，酸味更加醇厚、柔和。
根据本发明优选的，苹果经清洗、破碎、取汁具体为：将清洗后的苹果经破碎机破碎，后经榨汁机取汁，得到苹果鲜榨汁。
进一步优选的，苹果鲜榨汁的可溶性固形物为12°～18°Brix。
据本发明优选的，杀菌后的苹果汁降温至20℃～28℃进行接种。根据本发明优选的，接种的酵母菌为经扩培后的酿酒酵母2.524，同步酶解添加的酶为果胶酶，酵母菌的接种量为苹果汁总量的3～5％，果胶酶的添加量为80～200mg/Kg。
根据本发明优选的，酒精发酵同步酶解为：接种酿酒酵母后的苹果汁于温度25～28℃，厌氧条件下发酵至发酵液中的残总糖浓度小于等于0.5％，得到苹果酒。
根据本发明优选的，获得苹果酒的酒精度为6％～9％(v/v)。
根据本发明优选的，离心转速为3000～5000r/min，离心时间为3～10min。
根据本发明优选的，醋酸菌A.GP-1为现有技术，可市场购得，醋酸菌A.GP-1中华全国供销合作总社济南果品研究院加工技术研究所有售。
本发明的酿酒酵母2.524为现有技术，可市场购得，酿酒酵母2.524来源于中国普通微生物菌种保藏管理中心(CGMCC)。
本发明优选的，所述的果胶酶为果胶酶Pectinex Ultra XXL，诺维信(中国)生物技术有限公司有售；
上述工艺条件如无特殊说明，均采用本领域惯用技术手段。
本发明所用设备均为本领域常规设备。
本发明生产制苹果原醋，非挥发性酸含量达到0.5g/100/mL以上，酸味更加醇厚、柔和的苹果醋。
本发明的技术特点及优点：
1、本发明采用苹果醋酒化阶段的苹果酒中添加吡哆醇、异亮氨酸、谷氨酸营养因子的方法，改善醋酸菌代谢酸循环过程琥珀酰辅酶A、苹果酸酶等酶的活性，降低醋酸菌代谢酸循环过程苹果酸脱氢酶的活性，从而提高醋酸菌的苹果酸、乳酸、琥珀酸等非挥发性有机酸的代谢，使发酵后苹果醋的非挥发性有机酸含量得以提高，高于0.5g/100/mL，同时果醋的酸味更加醇厚、柔和，果醋品质更好。该方法可操作性强，易于企业的规模化生产。
2、本发明调控营养因子的添加量在谷氨酸35～45mg/L、异亮氨酸20～25mg/L、吡哆醇0.4～0.50mg/L时，可显著提高苹果醋中有机酸含量，提高苹果醋品质的目的，而且不会造成营养因子使用的浪费；在谷氨酸43.61mg/L、异亮氨酸23.09mg/L、吡哆醇0.44mg/L时，苹果醋中非挥发性有机酸含量达到最高，为0.9066g/L。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做详细地说明，但不仅限于此。
实例中的苹果品种为红富士，由绿杰股份有限公司提供，酿酒酵母2.524来源于中国普通微生物菌种保藏管理中心(CGMCC)，果胶酶为果胶酶Pectinex Ultra XXL，诺维信(中国)生物技术有限公司有售，醋酸菌A.GP-1，中华全国供销合作总社济南果品研究院加工技术研究所有售。
实例中使用的设备，自吸式发酵罐，南京汇科生物工程设备有限公司，型号：AAF-S-5L；离心机，上海安亭科学仪器厂，型号：LXJ-IIB。
苹果中的营养素是酿酒酵母和醋酸菌发酵苹果醋形成各种代谢风味物质的前体物质，营养素的种类和含量能够影响微生物代谢。醋酸菌代谢循环中有机酸的生成受一些生长因子(氨基酸、维生素等)的影响，适当的补充营养因子可促进醋酸菌有机酸的代谢生成，增加苹果醋中有机酸的含量，提高苹果醋的醇厚和柔和。基于该理论，发明人开展了以下优化实验。
实验的苹果鲜汁可溶性固形物为14°Brix。
酿酒酵母的培养：取甘油保存的2.524菌种接种到YPD液体培养基中进行活化，培养条件为：25℃，24h，100r/min；种子扩培：将YPD液体培养基活化的酵母种子液以5％接种量接种至装有400mL苹果鲜汁的500mL三角瓶中，培养条件为：25℃，24h，100r/min。经扩培后得到酿酒酵母的发酵种子液。
醋酸菌的培养：取甘油A.GP-1醋酸菌接种到醋酸菌液体培养基中进行活化，培养条件为：30℃，30h，180r/min；种子扩培：将醋酸菌液体培养基活化的醋酸菌种子液以7％接种量接种至装有400mL苹果酒的1000mL三角瓶中，培养条件为：30℃，30h，260r/min；经扩培后得到苹果醋发酵的醋酸菌种子液。
营养因子调控实验：
运用Plackett-Burman试验优选显著影响的营养因子，分别以氨基酸(谷氨酸、亮氨酸、精氨酸、组氨酸、苯丙氨酸、异亮氨酸、赖氨酸)，维生素类(硫胺素、肌醇、泛酸、生物素、叶酸)，以苹果醋的非挥发性有机酸含量为响应值，优选出显著影响苹果醋醋化阶段非挥发性有机酸产生的营养因子。
根据Plackett-Burman试验设计，以苹果醋中有机酸的含量为响应值，选用实验次数为12次，实验因素水平和效应值如表1所示。
表1 营养因子Plackett-Burman试验设计及结果
Figure BDA0002503697100000051
通过Plackett-Burman优化试验，得出谷氨酸(P＝0.0248)、异亮氨酸(P＝0.0412)和吡哆醇(P＝0.0156)对苹果醋非挥发有机酸含量具有显著影响。
通过单因素试验确定3个因素的中心点分别为谷氨酸40mg/L、异亮氨酸20mg/L和吡哆醇0.4mg/L。
Box-Behnken中心组合实验确定最优营养因子的添加量。
根据Plackett-Burman试验和单因素试验结果，确定实验因素最优营养因子和中心点，进行三因素三水平响应面优化实验，实验设计因素与水平取值如表2所示，实验设计及实验结果见表3所示。
表2 响应面实验设计因素水平
Figure BDA0002503697100000052
表3 Box-Behnken实验设计结果
Figure BDA0002503697100000061
对表3的实验结果进行回归拟合分析和显著性检验分析，得到回归模型方差分析结果表4。
表4 回归模型方差分析
Figure BDA0002503697100000062
Figure BDA0002503697100000071
根据表4可得，所得的模型极显著，谷氨酸、异亮氨酸和吡哆醇对苹果醋醋化阶段非挥发性有机酸含量具有极显著影响。最优添加量方案为谷氨酸43.61mg/L、异亮氨酸23.09mg/L、吡哆醇0.44mg/L，该条件下苹果醋中非挥发性有机酸含量为0.9066g/L。
中试实验：
在优化实验的基础上，经中试放大试验验证在苹果醋生产中添加谷氨酸35～45mg/L、异亮氨酸20～25mg/L、吡哆醇0.4～0.50mg/L可达到提高苹果醋中有机酸含量，提高苹果醋品质的目的，而且不会造成营养因子使用的浪费。
根据发明人的实验优化，以苹果醋发酵醋化阶段营养因子添加作为实施例作进一步解释。
实施例1
一种提高苹果醋醋化阶段非挥发性有机酸含量的方法，步骤如下：
(1)将清洗后的苹果经破碎机破碎，后经榨汁机取汁，得到可溶性固形物为14°Brix的苹果鲜榨汁；
(2)将苹果鲜榨汁经过UHT高压瞬时杀菌设备杀菌，降温至22℃，在5L发酵罐中装入经灭菌的苹果汁4L，将扩培的酿酒酵母2.524以5％的接种量接种于灭菌的苹果汁中，同时添加果胶酶进行同步酶解发酵，果胶酶的添加量为100mg/Kg；
(3)酒精发酵：接种后的苹果汁于温度25℃，厌氧条件下发酵至发酵液中的残总糖浓度小于等于0.5％，得到酒精发酵醪液；
(4)将步骤(3)的酒精发酵醪液经离心机离心除去大部分酵母和不溶性固形物，得到澄清苹果酒；
(5)向澄清苹果酒中加入调控营养因子，调控营养因子为吡哆醇、异亮氨酸和谷氨酸的混合物。澄清苹果酒中吡哆醇的添加量为0.4mg/L，异亮氨酸的添加量为20mg/L，谷氨酸的添加量为35mg/L；转入自吸式发酵罐中；
(6)然后向步骤(5)中的苹果酒中接种扩培的醋酸菌A.GP-1溶液，醋酸菌菌种的接种量为苹果酒质量的5％；
(7)接种后的苹果酒于温度30℃，转速为1500r/min的条件下发酵至发酵液中总酸含量不再升高，得到待澄清苹果原醋；
(8)将步骤(7)中苹果醋经硅藻土过滤、膜过滤后，得到高品质苹果原醋。
苹果原醋的各项理化指标为：总酸含量为65.23g/L、非挥发性有机酸含量为0.74g/L、可溶性无盐固形物含量为0.61g/L。且苹果醋具有较好的感官品质：色泽方面，金黄色、澄清透明；香气和滋味方面，醋香醇厚、浓郁、协调，有苹果醋的典型香气。
实施例2
一种提高苹果醋醋化阶段非挥发性有机酸含量的方法，步骤如下：
(1)将清洗后的苹果经破碎机破碎，后经榨汁机取汁，得到可溶性固形物为14°Brix的苹果鲜榨汁；
(2)将苹果鲜榨汁经过UHT高压瞬时杀菌设备杀菌，降温至22℃，在5L发酵罐中装入经灭菌的苹果汁4L，将扩培的酿酒酵母2.524以5％的接种量接种于灭菌的苹果汁中，同时添加果胶酶进行同步酶解发酵，果胶酶的添加量为100mg/Kg；
(3)酒精发酵：接种后的苹果汁于温度25℃，厌氧条件下发酵至发酵液中的残总糖浓度小于等于0.5％，得到酒精发酵醪液；
(4)将步骤(3)的酒精发酵醪液经离心机离心除去大部分酵母和不溶性固形物，得到澄清苹果酒；
(5)向澄清苹果酒中加入调控营养因子，调控营养因子为吡哆醇、异亮氨酸和谷氨酸的混合物。澄清苹果酒中吡哆醇的添加量为0.45mg/L，异亮氨酸的添加量为22.5mg/L，谷氨酸的添加量为40mg/L；转入自吸式发酵罐中；
(6)然后向步骤(5)中的苹果酒中接种扩培的醋酸菌A.GP-1溶液，醋酸菌菌种的接种量为苹果酒质量的5％；
(7)接种后的苹果酒于温度30℃，转速为1500r/min的条件下发酵至发酵液中总酸含量不再升高，得到待澄清苹果原醋；
(8)将步骤(7)中苹果醋经硅藻土过滤、膜过滤后，得到高品质苹果原醋。
苹果原醋的各项理化指标为：总酸含量为65.61g/L、非挥发性有机酸含量为0.88g/L、可溶性无盐固形物含量为0.63g/L。且苹果醋具有较好的感官品质：色泽方面，金黄色、澄清透明；香气和滋味方面，醋香醇厚、浓郁、协调，有苹果醋的典型香气。
实施例3
一种提高苹果醋醋化阶段非挥发性有机酸含量的方法，步骤如下：
(1)将清洗后的苹果经破碎机破碎，后经榨汁机取汁，得到可溶性固形物为14°Brix的苹果鲜榨汁；
(2)将苹果鲜榨汁经过UHT高压瞬时杀菌设备杀菌，降温至22℃，在5L发酵罐中装入经灭菌的苹果汁4L，将扩培的酿酒酵母2.524以5％的接种量接种于灭菌的苹果汁中，同时添加果胶酶进行同步酶解发酵，果胶酶的添加量为100mg/Kg；
(3)酒精发酵：接种后的苹果汁于温度25℃，厌氧条件下发酵至发酵液中的残总糖浓度小于等于0.5％，得到酒精发酵醪液；
(4)将步骤(3)的酒精发酵醪液经离心机离心除去大部分酵母和不溶性固形物，得到澄清苹果酒；
(5)向澄清苹果酒中加入调控营养因子，调控营养因子为吡哆醇、异亮氨酸和谷氨酸的混合物。澄清苹果酒中吡哆醇的添加量为0.5mg/L，异亮氨酸的添加量为25mg/L，谷氨酸的添加量为45mg/L；转入自吸式发酵罐中；
(6)然后向步骤(5)中的苹果酒中接种扩培的醋酸菌A.GP-1溶液，醋酸菌菌种的接种量为苹果酒质量的5％；
(7)将步骤(6)中接种后的醪液于温度30℃，转速为1500r/min的条件下发酵至发酵液中总酸含量不再升高，得到待澄清苹果原醋；
(8)将步骤(7)中苹果醋经硅藻土过滤、膜过滤后，得到高品质苹果原醋。
苹果原醋的各项理化指标为：总酸含量为65.46g/L、非挥发性有机酸含量为0.78g/L、可溶性无盐固形物含量为0.63g/L。且苹果醋具有较好的感官品质：色泽方面，金黄色、澄清透明；香气和滋味方面，醋香醇厚、浓郁、协调，有苹果醋的典型香气。
对比例1
一种提高苹果醋醋化阶段非挥发性有机酸含量的方法，同实施例1，不同之处在于：
步骤(5)澄清苹果酒中不加入营养因子直接进行苹果醋发酵。
所得苹果原醋的各项理化指标为：总酸含量为65.14g/L、非挥发性有机酸含量为0.31g/L、可溶性无盐固形物含量为0.52g/L。苹果醋的感官品质为：色泽方面，金黄色、澄清透明；香气和滋味方面，醋酸的刺激性味较大，果醋的口感不够柔和、协调。
对比例2
一种提高苹果醋醋化阶段非挥发性有机酸含量的方法，同实施例1，不同之处在于：
步骤(5)，澄清苹果酒中只加入吡哆醇营养因子，添加量为0.4mg/L。
所得苹果原醋的各项理化指标为：总酸含量为65.64g/L、非挥发性有机酸含量为0.38g/L、可溶性无盐固形物含量为0.56g/L。
对比例3
一种提高苹果醋醋化阶段非挥发性有机酸含量的方法，同实施例1，不同之处在于：
步骤(5)，澄清苹果酒中只加入异亮氨酸营养因子，添加量为20mg/L。
所得苹果原醋的各项理化指标为：总酸含量为65.17g/L、非挥发性有机酸含量为0.36g/L、可溶性无盐固形物含量为0.61g/L。
对比例4
一种提高苹果醋醋化阶段非挥发性有机酸含量的方法，同实施例1，不同之处在于：
步骤(5)，澄清苹果酒中只加入谷氨酸营养因子，添加量为35mg/L。
所得苹果原醋的各项理化指标为：总酸含量为65.35g/L、非挥发性有机酸含量为0.39g/L、可溶性无盐固形物含量为0.55g/L。
通过上述理化测定和感官评定实施例及对比例发酵苹果原醋产品的品质后会发现：本发明实施例发酵苹果果醋非挥发性有机酸含量显著高于对比例中非挥发性有机酸含量，含量达到0.5g/100/mL以上；实施例发酵的苹果原醋口感更加醇厚和柔和。本发明采用苹果醋醋化阶段添加营养因子的方法，不仅能够促进苹果醋醋化阶段非挥发性有机酸的产生，提高果醋中非挥发性有机酸的含量，而且使苹果醋的后感和风味更加柔和、协调。

Claims (10)

1.一种提高苹果醋醋化阶段非挥发性有机酸含量的方法，所述的方法以苹果为原料，经清洗、破碎、取汁、高压瞬时杀菌、接种酵母菌、酒精发酵同步酶解、离心，得到澄清苹果酒；
向澄清苹果酒中加入调控营养因子，接种醋酸菌，接种后的醪液于温度28～35℃，转速为800～1800r/min的条件下发酵至发酵液中总酸含量不再升高，得到苹果原醋，苹果原醋澄清、过滤，获得苹果醋。
2.根据权利要求1所述的提高苹果醋醋化阶段非挥发性有机酸含量的方法，其特征在于，所述的调控营养因子为吡哆醇、异亮氨酸和谷氨酸的混合物。
3.根据权利要求1所述的提高苹果醋醋化阶段非挥发性有机酸含量的方法，其特征在于，澄清苹果酒中吡哆醇的添加量为0.15～0.50mg/L，异亮氨酸的添加量为5～30mg/L，谷氨酸的添加量为10～50mg/L。
4.根据权利要求1所述的提高苹果醋醋化阶段非挥发性有机酸含量的方法，其特征在于，澄清苹果酒中吡哆醇的添加量为0.4～0.50mg/L，异亮氨酸的添加量为20～25mg/L，谷氨酸的添加量为35～45mg/L。
5.根据权利要求1所述的提高苹果醋醋化阶段非挥发性有机酸含量的方法，其特征在于，澄清苹果酒中吡哆醇的添加量为0.44mg/L，异亮氨酸的添加量为23.09mg/L，谷氨酸的添加量为43.61mg/L。
6.根据权利要求1所述的提高苹果醋醋化阶段非挥发性有机酸含量的方法，其特征在于，所述的醋酸菌为醋酸菌A.GP-1，醋酸菌菌种的接种量为苹果酒质量的5％-10％。
7.根据权利要求1所述的提高苹果醋醋化阶段非挥发性有机酸含量的方法，其特征在于，接种醋酸菌后，发酵温度为28～35℃，发酵转速为1400～1500r/min。
8.根据权利要求1所述的提高苹果醋醋化阶段非挥发性有机酸含量的方法，其特征在于，杀菌后的苹果汁降温至20℃～28℃进行接种，接种的酵母菌为经扩培后的酿酒酵母2.524，同步酶解添加的酶为果胶酶，酵母菌的接种量为苹果汁总量的3～5％，果胶酶的添加量为80～200mg/Kg。
9.根据权利要求1所述的提高苹果醋醋化阶段非挥发性有机酸含量的方法，其特征在于，酒精发酵同步酶解为：接种酿酒酵母后的苹果汁于温度25～28℃，厌氧条件下发酵至发酵液中的残总糖浓度小于等于0.5％，得到苹果酒。
10.根据权利要求1所述的提高苹果醋醋化阶段非挥发性有机酸含量的方法，其特征在于，获得苹果酒的酒精度为6％～9％(v/v)。
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