关于 观玉莲雾果醋醋酸发酵条件优化的研究

  作者：张毅            

   莲雾富含多种维生素，氨基酸种类齐全（17种）、含量高，含有人体必需的7种氨基酸。矿物元素中钙、镁含量都较高，且含有铁、铜、锰、锌、锶等5种人体必需的微量元素，还含有鞣质、叶酸等多种营养成分。莲雾果实在食疗上具有生津止渴、清热、润肺、止咳、利尿、安神、除痰等功效，能辅助治疗咳嗽、痔疮、腹满、肠炎、痢疾、糖尿病等常见疾病。莲雾果实色泽鲜艳，外形美观，汁多而味美，深受消费者喜爱，以鲜果生食为主，也可盐渍、糖渍、制罐及脱水蜜饯或制成果汁等，同时还是天然的解热剂，具有多种保健功能。

  果醋是以水果或果品加工下脚料为主要原料，采用醋酸发酵技术酿造而成的一种营养丰富、风味独特的饮料，它含有丰富的有机酸、氨基酸，以及碳水化合物、维生素、无机盐和微量元素，有良好的营养、保健作用，风味芳香，此外具有醒脑、提神、消除疲劳、生津止渴、增进食欲等作用。果醋开发产品很多。目前，对莲雾的研究主要集中在栽培技术以及产品的保鲜上，试验以莲雾为原料，采用液态发酵法，进行果醋莲雾发酵试验，优化醋酸发酵条件，有利于提高莲雾的资源利用率，增加其附加值，符合果醋营养保健和品种多样化的发展趋势。

1  材料与方法

1.1材料

1.1.1原料和试剂

  莲雾：市售；白砂糖：食品级；葡萄酒活性干酵母：湖北安琪酵母股份有限公司；醋酸菌：上海迪发酿造生物制品有限公司；果胶酶(2 U/g):诺维信酶制剂公司；氢氧化钠等生化试剂：国药集团（上海）化学试剂有限公司。

1.1.2主要仪器与设备

  生化培养箱：苏州威尔实验用品有限公司；恒温振荡器：常州国华电器有限公司；手持糖度计：上海精密科学仪器有限公司；PHS-3C酸度计：上海盛磁仪器有限公司；HH-4型数显恒温水浴锅：常州国华电器有限公司；722S可见分光光度计：上海精密科学仪器有限公司。

1.2方法

1.2.1工艺流程

  莲雾->清洗、去皮->切块->护色->榨汁->酶解->过滤->调整糖度(白砂糖) ->酒精发酵->醋酸发酵->过滤->澄清处理->灭菌->成品     

                             活化后酵母  醋酸菌

1.2.2操作要点

1.2.2.1酒精发酵

  将莲雾洗净，去皮，切分，护色，榨汁。调整果汁中的糖度至18%左右。按照一定的比例接种活化后的葡萄酒活性酵母进行发酵。酒精发酵过程中测定酒精度，当酒精度达到7%vol左右时，终止酒精发酵转入醋酸发酵。

1.2.2.2醋酸发酵

  将100 m L发酵后的酒液装入500 m L三角瓶中接种醋酸菌，置于摇床中在一定温度和转速下发酵，每天定期检测发酵液中酸度的变化，当酸度不再增加时结束醋酸发酵。

1.2.3莲雾果醋醋酸发酵条件的优化

  运用Design Expert 8.0软件中的Box-Behnken设计，以接种量(X1)、温度(X2)、转速(X3)为考察因子（自变量），以发酵6d后的最终酸度为响应值进行优化，以1、0、-1分别表示自变量的高、中、低水平，按方程Xi= (X1-X2)/ △X自变量进行编码，因子编码及水平见表1。

1.2.4测定方法

  总酸：按酸碱中和滴定法测定；糖度：按手持糖度计法测定；酒精度：采用重铬酸钾比色法测定；还原糖（以葡萄糖计）：按照水杨酸试剂比色法；微生物指标：按GB/T 4789-2010测定。

2结果与分析

2.1莲雾果醋醋酸发酵的响应面分析

2.1.1模型方程的建立与显著性检验

  以接种量(A)、温度(B)和转速(C)三因子作变量，以酸度作为响应值，进行响应面试验，莲雾醋醋酸发酵的响应面分析依据Box-Behnken中心法则设计了15组试验，结果见表2。

  利用Design Expert 8.0软件对表2中的试验数据进行二次多项回归分析，得到酸度(Y对自变量接种量(A)、发酵温度(B)、转速(C)的多元回归方程：Y=4.64+0.22A-0.049B-0.032C -0.066AB-0.042AC -0.05 8BC-0.39A2-0.27B2-0.23C2。

  对得出的回归方程进行方差分析，结果如表3所示。由表3可知：模型的p<0.01(p<0.000 1)，表明试验所选用的二次多项模型是高度显著的。模型的失拟项p>0.05，即模型失拟项不显著。模型的决定系数R2=0.994 9，表明酸度的实测值与预测值之间具有良好的拟合度，因此，该模型拟合程度较好，可以用该模型来对试验结果进行预测。由回归模型系数显著性检验结果可知，模型的A、B、AB、BC、A2、B2、C2项显著；C和AC项不显著。

2.1.2响应面分析

  利用Design Expert软件对数据进行二次多元回归拟合，所得到的二次回归方程的响应面见图1~图3，接种量、发酵温度、转速及其交互作用对响应值的影响可以从图中直观地反映出来，并确定各个因素的最佳水平。

  图1表示，转速固定在零水平时，酸度随着接种量和温度的升高而增加，达到最大值后开始降低，从其等高线呈椭圆形可知两者交互作用显著。在图2中，温度固定在零水平时，酸度随着接种量和转速的升高而增加，达到最大值后呈下降趋势。由图3可以看出，接种量固定在零水平时，酸度随着温度和转速的升高而增加，随后呈下降趋势，坡度较缓，从等高线可知其交互作用显著。

2.2醋酸发酵最优条件的确定

  结合寻优模型结果，各因素对响应值的影响顺序，通过回归方程求解优化后的醋酸发酵最佳工艺条件为：接种量9%，发酵温度32℃ ，转速198 r/min，在此条件下，酸度为4.68 g/100 m L。基于考虑实际生产需要，因此选择优化后条件为：接种量9%，发酵温度32℃，转速200 r/min。

  在响应面优化的条件下进行3次重复验证试验，酸度平均含量达到4.66 g/100 m L，与理论预测值基本吻合，可见该模型能较好地预测莲雾果醋的醋酸发酵情况。

3结论

以莲雾为原料进行果醋发酵，利用响应面分析法建立了醋酸发酵中接种量、发酵温度和转速对莲雾果醋酸度的回归模型，模型的决定系数R2=0.994 9，表明该模型拟合程度较好，可以用此模型来分析和预测果醋工艺。醋酸发酵的最佳工艺条件为：接种量9%，发酵温度32 ℃，转速200 r/min。在此条件下进行发酵试验，发酵果醋的酸度达到4.66 g/100 m L。以后将在发酵罐中进行优化，为莲雾果醋的产业化生产打下基础，随着人们生活水平的提高，市场对于果醋的需求量越来越大，莲雾果醋可以丰富果醋品种，将具有很好的开发前景。

4摘要  以莲雾为原料，进行液体发酵酿造莲雾果醋，采用响应面分析法优化莲雾果醋的培养条件。在单因素试验的基础上，进行TBox-Behnken中心组合设计，应用响应面法对影响莲雾果醋发酵的3个因素（接种量、发酵温度、转速）进行研究，考察各因素及其交互作用对莲雾果醋发酵的影响。建立影响因素与响应值（酸度）之间的回归方程，根据方程寻优得出最佳条件为接种量9%，发酵温度32。C,转速200 r/min。该条件下发酵，酸度可以达到4.66 g/100 m L,与理论预测值吻合。