果醋的发酵及其酿制

生物科学与工程学院——果醋的发酵及其酿制生科12021212014033孤独鳏寡果醋的发酵及其酿制生科1202摘要：食醋是人们日常生活中不可缺少的调味品。作为食醋之一，果醋是以果实、果渣或果酒为原料酿造而成的。果醋含醋酸5%~7%，与粮食醋相比，具有更好的芳香风味、更丰富的无机盐和维生素，以及更加良好的保健作用。目前，我国用水果酿醋的企业不多、规模不大。果醋在欧美及日本发展很快，如英国苹果醋年产量达0.1亿L、占食醋年总产量的10%，美国的苹果醋年产量占食醋年总产量的16.6%。我国水果资源丰富，若用果实、果渣、残次果、果酒脚作为原料酿制果醋，一方面可充分利用果品资源，节约粮食；另一方面在果品产业化生产及综合利用上也具有积极的意义。本文主要从果醋发酵的基本原理和制作的方法以及对果醋的发酵进行阐述。关键词：苹果醋；酒精发酵；醋酸发酵；Abstract:thevinegarisanindispensablecondimentinPeople'sDailylife.Asoneofthevinegar,fruitvinegarisafruitorfruitwine,fruitslagasrawmaterialbrew.Fruitvinegarcontainsaceticacid5%~7%,comparedwiththefoodvinegar,betteraromaticflavor,moreabundantinorganicsaltandvitamin,andbetterhealthcareeffect.Atpresent,theuseoffruitvinegarenterprisessmall,small.InEuropeandtheUnitedStatesandJapantodevelopsoon,fruitvinegar,suchastheUKapplecidervinegarannualproductionof010millionL,10%ofthetotalinthevinegarproduction,applecidervinegarproductionintheUnitedStatesaccountedfor16.6%ofthevinegarannualproduction.Abundantfruitresourcesinourcountry,ifusefruit,fruitslagasrawmaterials,defectfruit,fruitwinefootbrewedfruitvinegar,ontheonehand,canmakefulluseoffruitresources,savingfood;Ontheotherhandontheindustrializationoffruitproductionandcomprehensiveutilizationalsohasthepositivesignificance.Thisarticlemainlyfromthebasicprincipleoffruitvinegarfermentationandproductionmethods,andelaboratesthefermentationoffruitvinegar.Keywords:applecidervinegar;Alcoholicfermentation;Aceticacidfermentation.苹果醋具有防止动脉硬化和降血压、促进肠胃消化、增强食欲、防止肠胃疾病、消除或减轻疲劳的功效Ho，在国内具有良好的开发前景.据统计,我国形形色色的醋!包括传统醋!保健醋和果醋的人均年消费量为0.19kg,而日本为7.88kg,美国为6.51kg,仅相当于日本的1/9,美国的1/7国外食醋中有近30一40%是果醋,苹果醋在美国!加拿大!日本和部分欧洲国家十分流行,在美国,苹果醋产量约占醋年产量的17%,90年代法国推出了葡萄醋,英国推出了啤酒醋,相比我国果醋生产极少,所以我国消费市场存在着巨大潜力。要想酿制苹果醋就必须得知道苹果醋的发酵工艺条件，这也是为苹果醋的工业化生产提供依据和参考。以新鲜苹果汁为原料，通过单因素和正交试验研究了发酵温度、接种量、起始糖度、时间对酒精发酵的影响以及初始酒精度、接种量、转速、装液量对醋酸发酵的影响，从而知道苹果醋酿制的最佳条件。一、果醋的营养价值果醋是以水果(苹果、山植、葡萄、柿子、梨、杏、柑橘、称猴桃、西瓜等)或果品加工下脚料为主要原料,利用现代生物技术酿制而成的一种营养丰富!风味优良的酸性调味品,它兼有水果和食醋的营养保健功能,是集营养!保健!食疗等功能为一体的新型饮品现代科学研究发现,果醋具有多种生理功能。主要体现在一下几个方面：（一）果醋能促进新陈代谢,调节酸碱平衡,消除疲劳。（二）果醋具有降血脂!降低胆固醇的作用（三）果醋能提高机体的免疫力,具有防癌抗癌作用（四）果醋可促进血液循环,有降压作用（五）果醋有抑制血糖升高的作用（六）果醋有开胃消食!解酒保肝的作用（七）果醋有抗菌消炎!防治感冒的作用（八）果醋有开发智力的作用（九）果醋有在美容护肤!（十）延缓衰老的作用（十一）果醋有减肥作用二、果醋发酵原理以果品为原料酿制果醋，发酵过程需经过两个阶段，即酒精发酵和醋酸发酵。若以果酒为原料，则只需进行醋酸发酵。（一）、酵母菌酵母菌通过其酒化酶系把萄萄糖转化为酒精和二氧化碳，完成酿醋过程中的酒精发酵阶段。酵母菌除能产生酒化酶外，还能产生麦芽糖酶、蔗糖酶、转化酶、乳糖分解酶及脂肪酶等。酒精发酵过程中还生成少量的有机酸、杂醇油、酯类，对形成醋的风味有一定的作用。酵母菌生长和发酵的最适温度为25℃~30℃。菌种不同，其生活最适温度也稍有差异。酿醋用酵母与生产酒类使用酵母相同，目前果醋酒精发酵常用果酒酵母、葡萄酒酵母或啤酒酵母。为了增加醋的香气，还可使用产酯能力强的产酯酵母与果酒酵母混合发酵。（二）、醋酸菌醋酸是在酿制过程中继酒精生成之后由醋酸菌将酒精转化而成的。醋酸菌具有氧化酒精生成醋酸的能力。按照醋酸菌的生理生化特性，可将醋酸杆菌分为醋酸杆菌属和葡萄糖氧化杆菌属两大类。醋酸杆菌主要作用是将酒精氧化为醋酸，在缺少酒精的醋醅中，会继续把醋酸氧化成二氧化碳和水，也能微弱氧化葡萄糖为葡萄糖酸。葡萄糖氧化杆菌能在低温下生长，增殖最适温度在30℃以下，主要作用是将葡萄糖氧化为葡萄糖酸，也能微弱氧化酒精成醋酸，但不能继续把醋酸氧化为二氧化碳和水。酿醋用醋酸菌菌株，大多属于醋酸杆菌属，仅在传统酿醋醋醅中发现葡萄糖氧化杆菌属的菌体。醋酸菌有以下几个方面的特性。①菌体细胞形态。醋酸菌是两端浑圆的杆状菌，单个或呈链状排列，有鞭毛，无芽胞，属革兰氏阴性菌。在高温、高浓度盐溶液中或营养不足时，菌体会伸长，变成线形或棒形，管状膨大等。②对氧要求。醋酸菌为好氧菌，必须供给充足的氧气才能正常生长繁殖。醋酸菌在液体静置培养时，会在液面形成菌膜，葡萄糖氧化杆菌不形成菌膜。在较高浓度酒精和醋酸的环境中，醋酸杆菌对缺氧非常敏感，中断供氧会造成菌体死亡。③对环境要求。醋酸菌生长繁殖的适宜温度为28℃~33℃，在60℃的温度条件下经10min即死亡。醋酸菌生长的最适pH值为3.5~6.5，在醋酸含量达1.5%~2.5%的环境中，生长繁殖就会停止，但有些菌株能耐受醋酸达7%~9%。醋酸杆菌对酒精的耐受力颇高，酒精体积分数可达到5%~12%；其对食盐的耐受力很差，食盐质量分数达1%~1.5%时就停止活动。在生产中，醋酸发酵完毕就添加食盐，除可调节食醋滋味外，也有防止醋酸菌继续生长繁殖的作用。醋酸菌继续活动会将醋酸氧化为二氧化碳和水，降低醋的质量。④营养要求。醋酸菌最适宜的碳源是葡萄糖、果糖等六碳糖，其次是蔗糖和麦芽糖等。醋酸菌不能直接利用淀粉等多糖类。酒精也是很适宜的碳源，有些醋酸菌还能以甘油、甘露醇等多元醇为碳源。蛋白质水解产物、尿素、硫酸铵等都适宜作为醋酸菌的氮源。至于无机盐，则必需有磷、钾、镁三种元素。除少数酿醋工艺外，一般不再需要另外添加氮源、无机盐等营养物质。⑤酶系特征。醋酸菌有活力相当强的醇脱氢酶、醛脱氢酶等氧化酶系活力，因此除能氧化酒精生成醋酸外，还有氧化其他醇类和糖类的能力，生成相应的酸、酮等物质，例如丁酸、葡萄糖酸、葡萄糖酮酸、木糖酸、阿拉伯糖酸、丙酮酸、琥珀酸、乳酸等有机酸，以及氧化甘油生成二酮、氧化甘露醇生成果糖等。醋酸菌也有生成酯类的能力，接入产生芳香酯多的菌种发酵，可以使食醋的香味倍增这些物质的存在对形成食醋的风味有着重要作用。醋酸菌的种类虽多，但常见的醋酸菌有以下几种。①奥尔兰醋酸杆菌，它是法国奥尔兰地区用葡萄酒生产醋的主要菌种，生长最适温度为30℃。②许氏醋酸杆菌，它是国外有名的速酿醋菌种，也是目前制醋工业中较重要的菌种之一。在液体中，许氏醋酸杆菌生长的最适温度为25℃~27.5℃，固体培养的最适温度为28℃~30℃，最高生长温度为37℃。该菌产酸高达11.5%，对醋酸没有进一步的氧化作用。③恶臭醋酸杆菌，它是我国醋厂常用菌种之一。该菌在液面处形成菌膜，并沿器壁上升，菌膜下液体不混浊，一般能产酸6%~8%，有的菌株还能产生2%葡萄糖酸，能把醋酸进一步氧化为二氧化碳和水。④攀膜醋酸杆菌，它是葡萄酒、葡萄醋酿造中的有害菌，在醋醅中常能被分离出来。该菌最适生长温度31℃，最高生长温度44℃，在液面处形成易破碎的菌膜，菌膜沿容器壁上升得很高，菌膜下液体很混浊。⑤胶膜醋酸杆菌，是一种特殊的醋酸菌，若在酿酒醪液中繁殖，会引起酒酸败、变黏。该菌生成醋酸的能力弱，又会氧化分解醋酸，因此是酿醋的有害菌。（三）、醋酸发酵的生物化学反应过程酒精在醋酸菌作用下变成醋酸和水，其过程是酒精氧化为乙醛，乙醛吸收一分子水生成水化乙醛，水化乙醛再氧化成醋酸。反应式为：2CH3CH2OH+O2→2CH3CHO+2H2OCH3CHO+H2O→CH3CH(OH)22CH3CH(OH)2+O2→2CH3COOH+2H2O整个反应放热485.6kJ，发酵时不需供热。理论上100g纯酒精可生成130.4g醋酸，或100mL纯酒精可生成103.6g醋酸，实际产生率较低，一般只能达到理论值的85%左右。其原因是醋化时酒精会挥发损失，另外醋化生成物除醋酸外，还有二乙氧基乙烷、高级脂肪酸、琥珀酸等，这些酸类与酒精作用，缓慢产酯，具有芳香气味。三、材料与方法（一）、材料与仪器苹果富士苹果，市售；酿酒酵母安琪酿酒活性干酵母；醋酸菌干粉上海迪发酿造生物制品；食用酒精（95%浓度），葡萄糖，酵母膏，蔗糖，乳酸钙，柠檬酸。蒸馏装置，摇床，离心机，滴定装置，榨汁机（二）、培养基。醋酸菌斜面培养基：l％葡萄糖。l％酵母膏，2％琼脂，2％碳酸钙，pH值5．5，12l℃灭菌20min，冷却至70℃加入3．5％(WV)无水乙醇。醋酸菌液体种子培养基：l％葡萄糖，1％酵母膏，pH值5．5，121℃灭菌20min，冷却至70℃以下加入3．5％(v／v)无水乙醇。酒精发酵基本培养基：将处理好的苹果汁用葡萄糖调整糖度至10％，用0．1mol／L柠檬酸凋其pH值至3．5，于250IIll三角瓶分装100ml，80℃灭菌10min，冷却备用。醋酸发酵基本培养基：将酒精发酵后的产物过滤得到上清液，调整其酒精度为6％(WV)，pH值5．5，60℃灭菌30min，冷却备用。（三）、方法与步骤1、工艺流程苹果洗洗净去核切块粉碎榨汁离心分离过滤酶解澄清白砂糖酿酒酵母灭酶调糖度杀菌酒精发酵过滤食用酒精醋酸菌苹果酒液调酒度摇床醋酸发酵离心分离加热杀菌澄清苹果醋配制灌装杀菌成品苹果醋饮料2、醋母准备优良的醋酸菌种，可从优良的醋醅或生醋（未消毒的醋）中采种繁殖。亦可用纯种培养的菌种。其扩大培养步骤如下。（1）固体培养。取质量分数为1.4%的豆芽汁100mL、葡萄糖3g、酵母膏1g、碳酸钙2g、琼脂2g~2.5g，混合均匀，加热熔化，分装于干热灭菌的试管中，每管装量约4mL~5mL，在98.066kPa的压力下杀菌15min~20min，取出，超未凝固加入50%的酒精0.6mL，制成斜面，