全 文 ：食品工业科技
ScienceandTechnologyofFoodIndustry 研究与探讨
76 2007年第 10期
利用苹果皮核开发苹果醋饮料
工艺技术研究
董振军 1, 2 ,廖小军1 ,张丽红3
(1.中国农业大学 ,北京 100083;2.河北省轻工业科学研究院 ,河北石家庄 050051;
3.石家庄三鹿集团股份有限公司 ,河北石家庄 050071)
摘 要:以苹果皮核为主要原料 , 采用液体深层发酵技术 ,研究了
经酒精发酵、醋酸发酵生产苹果醋饮料的工艺条件;分析
比较了苹果皮核汁和正常苹果汁的基本成分;探讨了酵母
菌种、醋酸菌种的驯化培养;并对苹果醋饮料的配方通过
正交实验和感官评定进行了优化设计。苹果醋饮料产品
的质量达到了有关标准的要求。
关键词:苹果皮核 ,酒精发酵 ,醋酸发酵 ,苹果醋饮料 Abstract:Theprocessingtechnologyofapplevinegarbeverage
byusingapplepeelsandcoresasmainmaterials
thought alcoholic fermentation and acetic acid
fermentationwasstudied.Thecomparativeanalysison
basiccompositionbetweensuch applejuiceand
commonjuicewasdescribed.Thetamingofacetic
bacteriaandalcoholyeastwasdiscussed.Withapple
vinegarasmainmaterials, theoptimalprescriptionofa
kindofapplevinegarbeverage wasstudied by
orthogonal experiment and organoleptic
evaluation.The apple vinegarbeverage was fine
qualitywhichcouldmeettheneedsofstandards.
Keywords:applepeelsandcores;alcoholicfermentation;
aceticfermentation;applevinegarbeverage 中图分类号:TS255.47 文献标识码:B
文 章编 号:1002-0306(2007)10-0076-04
收稿日期:2007-03-27
作者简介:董振军(1973-), 男, 高级工程师 ,研究方向:食品科学与
工程。
我国果品资源丰富 ,其中苹果产量在 2004年就
已达到 2400万 t,但随着非油炸苹果脆片产品的迅
猛发展 ,该产品的副产品———苹果皮和核被白白的
浪费掉 。本文提出了以苹果皮核为原料开发苹果醋
饮料的工艺流程和技术参数 ,为充分利用果品资源
和农副产品深加工探索出一条新途径 [ 1 ～3 ] 。
1 材料与方法
1.1 材料与设备
红富士苹果皮核 河北东方绿树食品有限公司
提供 , 产自河北深州;果胶酶 (Pectinex5XL)Novo
Nordisk公司;酵母菌 安琪牌高活性葡萄酒干酵母;
醋酸菌 沪酿 1.01;果葡糖浆 北京顺鑫牵手生物
食品分公司;柠檬酸钠 、β—环状糊精 购于本地食
品添加剂商店;葡萄糖 、酵母膏 、乙醇 、蛋白胨 、琼脂
粉 、氯化钠 、碳酸钙 、氢氧化钠 、磷酸二氢钾 、硫酸镁 、
氯化铁 、甘油 、磷酸二钠 、铁氰化钾 均为分析纯 。
PHS-2C酸度计 , 722S分光光度计 , WYT-4折
光仪 , AY120万分之一电子天平 , 101-ON电热恒温
干燥箱 , DH250电热恒温培养箱 , XSP-16A生物显微
镜 , SHZ-B水浴恒温振荡器 , GMSX-280高压灭菌
锅 , SP鼠笼式破碎机 , L8螺旋榨汁机。
1.2 菌种的驯化培养与培养基的制备
1.2.1 酵母
1.2.1.1 酵母的驯化培养 选用安琪牌高活性葡萄
酒干酵母为母种 ,首先将活性干酵母以 10%的浓度
加入到高压灭菌的浓度为 5%的蔗糖溶液中 ,混合均
匀 ,每隔 5min搅拌一次 。整个活化过程要求温度控
制在 28～ 30℃左右 ,时间为 30min。取澄清后的苹果
清汁在高压灭菌锅内加热至 121℃并保温 30min进
行高压灭菌 ,冷却至 28～ 30℃,以无菌操作接入上述
活化后的酵母蔗糖培养液 ,在 28～30℃的温度下培养
48h,得到第一代驯化种子液 。然后以同样的方法进
行第二 、三 、四 、五代培养 ,经过五代苹果汁中的驯化
培养 ,所得酵母能很好地在苹果汁中进行生长繁殖
代谢 ,该酵母就作为苹果汁酒精发酵的专用酵母菌
种 ,自苹果酒醪中分离并接种至试管斜面培养基 ,在
28℃左右的温度下培养 72h,然后在 4℃左右保藏 ,每
3个月接种移植一次 [ 4] 。
1.2.1.2 酵母培养基的制备 酵母试管斜面培养基
由 7°Bx的麦芽汁与 2%的琼脂组成 。
1.2.1.3 驯化酵母培养液 将 5L灭菌(90℃, 20min)
后的苹果皮核清汁平均分装到 5只 2000mL规格的
锥形瓶(已干热灭菌)中 ,以无菌操作接入试管斜面
研究与探讨 食品工业科技Vol.28 , No.10 , 2007
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培养基上的驯化酵母 , 在 28～ 30℃的温度下培养
48h,即得驯化酵母培养液。根据实际需要按此方法
配置 ,驯化酵母培养液中的酵母细胞要求形态整齐 、
健壮 、细胞数多 ,一般要求为 1亿个 /mL左右 ,杂菌
要少。
1.2.2 醋酸菌
1.2.2.1 醋酸菌的驯化培养 选用 A.aceti沪酿 1.01
醋酸菌为出发菌株 ,将 10g葡萄糖 , 2g酵母膏 , 4mL
大豆多肽溶液分别溶解于 200mL的蒸馏水中 ,分装
于 2个三角瓶中 ,在 121℃的高温下灭菌 30min,冷却
至 30℃,在无菌条件下每瓶加入 4mL的浓度为 95%
的酒精 ,并接种入沪酿 1.01醋酸菌种 ,在 29～30℃的
条件下振荡培养 18～ 24h,得到纯培醋酸菌种子液;醋
酸菌的驯化培养 ,在灭菌后的苹果清汁中接入 5.0%
的专用酵母驯化培养液 ,在 28～ 30℃的温度下培养
72h,发酵醪的酒精度达 5%左右 ,然后接种 5%的醋
酸菌种子液 ,在 29～ 31℃的条件下培养 7d,得到醋酸
菌第一代驯化种子液 , 然后以同样的方法经第二 、
三 、四 、五代培养后 ,所得醋酸菌能较好地在苹果汁
酒精发酵液中生长繁殖 ,该菌种即可作为苹果醋酸
发酵专用菌种使用 ,保藏 [4 ] 。
1.2.2.2 醋酸菌培养基的制备
醋酸菌试管斜面培养基 成分为酵母膏 1%、葡
萄糖 1%、营养琼脂 3.3%、碳酸钙 2%、 95%乙醇
3%。按实际需要配置培养基 ,放入灭菌锅中灭菌
(121℃, 30min),灭菌后摆成斜面备用 。斜面菌种应
于 30℃培养 72h。
醋酸菌三角瓶扩培培养基 成分为酵母膏 1%、
葡萄糖 1%、95%酒精 3%。按实际需要配置培养基 ,
分装到三角瓶中灭菌(121℃, 30min),冷却后备用 。
醋酸菌一 、二级种子培养基 成分为 90℃、
30min灭菌后的苹果汁酒精发酵醪液 , 接种量
为 10%。
1.3 主要检测方法
1.3.1 总糖和还原糖(以葡萄糖计)的测定 直接滴
定法(GB/T15038-94)。
1.3.2 酒精度测定 密度瓶法(GB/T15038-94)。
1.3.3 总酸的测定 指示剂法(GB/T15038-94)。
1.3.4 总氮的测定 凯式定氮法 (GB/T5009.5-
1985)。
1.3.5 氨基态氮的测定 酸度计法(SB/T10203-
1994)。
1.3.6 pH的测定 酸度计法 。
1.3.7 透光率的测定 用 1cm比色皿 ,以蒸馏水为
参比 ,将样品在 625nm波长下测定其透光率(GB/T
18963-2003)。
1.3.8 色值的测定 用 1cm比色皿 ,以蒸馏水为参
比 ,将样品在 420nm波长下测定其透光率为色值
(GB/T18963-2003)。
1.3.9 PPO活性的测定 [ 5 ] 利用乳化剂 (Triton-
X100)和酚结合剂-聚乙烯吡咯烷酮(PVPP)相结合
的方式提取 PPO。
1.3.9.1 PPO的抽提 从螺旋榨汁机出口量取 20～
30mL苹果汁 ,溶于 0.2mol/L磷酸缓冲液中(含适量
的 PVPP和 Triton-X100),用高速打浆机搅匀 ,在 4℃
条件下 12000 r/min离心 30min,用干酪布过滤。在
上清液中缓慢加入 1.6倍体积的冷冻丙酮(-13℃),
9000r/min中冷冻离心 15min,将沉淀物溶于含适量
Triton-X100的 0.2mol/L磷酸缓冲液中 ,再次离心 ,
上清液在 -40℃冷藏至少一周 。
1.3.9.2 PPO活性的测定 于 25℃、pH6.5时 ,在给
定的波长条件下 ,用双光束 UV-3000光电检测器测
量通过吸收速率的提高来检测酶活。儿茶酚 、(+)-
儿茶素 、 4-甲基儿茶酚 、L-酪氨酸分别采用波长
420nm,绿原酸采用 400nm。反应混合物中含 3.0mL
的底物溶液和不同量的酶 ,空白样中只含底物溶液。
活性曲线的直线部分作为时间函数来衡量酶活
[ U(mL·min)] 。反应速度为单位时间内酶活的变化
量。当出现延迟阶段时 ,反应速率由延迟阶段之后
的部分进行测量。
1.3.10 总多酚的测定 [ 6]
1.3.10.1 标准曲线的制作 将 25mg绿原酸用蒸馏
水溶解 ,容量瓶中定容至 50mL。从该溶液中分别取
1、2、3、4、5、6mL,分别放于 50mL容量瓶中 ,并用蒸
馏水定容 。再从上述容量瓶中分别取 2mL放于
25mL容量瓶中 ,加入体积分数为 10%的福林试剂
10mL,用质量分数为 7.5%的碳酸氢钠溶液定容 ,混
合均匀 ,以蒸馏水为对照 ,检出波长为 750nm,分别测
定不同浓度下绿原酸的吸光度 ,通过线性回归制作
标准曲线 。
1.3.10.2 样品中总多酚的测定 将多酚的提取液进
行适当稀释 ,取 2mL稀释液代替从 50mL容量瓶中所
取的标准样品 ,测定方法同上 ,所得吸光度根据标准
曲线计算 。
1.3.11 微生物指标的测定 GB/T4789— 2003。
1.4 工艺流程和操作要点
1.4.1 工艺流程
1.4.2 操作要点
1.4.2.1 苹果皮核汁的制取 以生产苹果脆片的下
脚料 —苹果皮核作为开发苹果醋饮料的原料 ,经鼠
笼式破碎机破碎后 , 用螺旋榨汁机榨汁 , 并加入
0.15%的 Vc护色 。
1.4.2.2 苹果皮核汁的澄清 将鲜榨苹果皮核汁巴
氏灭菌 , 冷却至 55℃, 用柠檬酸调节 pH4.0, 加入
0.8‰(v/v)果胶酶进行酶解 ,时间 150min,用硅藻土
过滤后得苹果皮核清汁 。
1.4.2.3 酒精发酵 将苹果皮核清汁灭菌 (85℃,
20min),冷却至 24℃,加入 8%(v/v)驯化后酵母培
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表 1 苹果汁的基本成分分析
指标 样品鲜榨苹果皮核汁 正常苹果汁 苹果皮核清汁
总糖(g/100mL) 12.0 12.6 11.8
还原糖(g/100mL) 9.1 9.2 8.9
总酸(以柠檬酸计)(g/L) 3.08 2.97 3.45
pH 4.11 4.25 4.00
总多酚(mg/L) 927.36 756.42 65.61
色值(420nm)(%) 4.2 1.9 5.7
PPO(420nm) 34 22 —
总氮(mg/L) 373.28 396.56 257.32
氨基氮(mg/L) 130 150 110
透光率(625nm)(%) 17.2 65.8 98.1
注:数据为 3次重复实验平均值;PPO为多酚氧化酶活性;“-”表示未测定。
养液 ,搅拌均匀。待酒精度和残糖达到规定值 ,一般
72h左右 ,终止酒精发酵 。
1.4.2.4 醋酸发酵 向酒精发酵醪液中加入 10%驯
化后醋酸菌二级种子 ,搅拌均匀 ,保持 28～ 30℃进行
醋酸发酵(恒温摇床 120r/min)。待酸度达到规定
值 ,一般约 84h,终止醋酸发酵 ,经硅藻土过滤得苹果
醋 ,陈酿。陈酿后的苹果醋 ,由于自身所含有的糖 、
醇 、有机酸 、甘油 、氨基酸等成分 ,通过氧化还原和分
子间的聚合作用 ,有利于促进色素和香气的形成 ,使
得苹果醋更具有浓郁的果醋风味。
1.4.2.5 调配 以苹果醋为主要原料 ,按配方比例加
入其它辅料 ,搅拌均匀 ,过滤后得苹果醋饮料。
1.4.2.6 灌装 、杀菌 将苹果醋饮料灌装至玻璃瓶 ,
封盖。在 85℃、20min条件下灭菌 , 然后冷却至室
温 ,包装后即为成品。
2 结果与讨论
2.1 苹果皮核汁基本成分分析
在本工艺技术条件下 ,对红富士苹果鲜榨皮核
汁 、皮核清汁和正常果汁(同批次的完整苹果榨取的
果汁)的基本成分进行了测定 ,结果见表 1。
实验结果表明:三种苹果汁都呈淡黄色。鲜榨
苹果皮核汁呈粥状 ,粘稠度高 ,含有大量果肉 ,苹果
香气小 ,有明显的酸涩味。正常苹果汁流动性好 ,含
果肉少 ,浅黄色 ,苹果香气浓郁。苹果皮核清汁澄清透
明 ,浅黄色 ,酸涩味较小 ,有清淡的苹果香气。鲜榨苹
果皮核汁含有大量果肉的原因 ,可能与苹果皮核附着
的果肉偏薄和较少有关 ,经鼠笼式破碎机破碎后不容
易保持颗粒状态 ,因而不利于正常榨汁操作 。
从表 1可以看出 ,鲜榨皮核汁的总多酚和 PPO
指标明显高于正常果汁 ,说明皮核汁更容易发生褐
变 ,这可能与苹果核榨汁过程中发生的苹果籽部分
破碎有关。经果胶酶澄清处理后的苹果皮核清汁 ,
透光率显著增加 ,总糖 、还原糖 、总酸 、pH和色度变
化不大 ,其它成分明显减少 。
2.2 苹果皮核清汁的酒精发酵和醋酸发酵
在本实验条件下 ,对驯化后酵母培养液和驯化
后醋酸菌二级种子分别进行了同等条件下的发酵能
力测试 ,并和未驯化的对照样分析比较 ,结果如图 1
和图 2所示。
图 1 酒精发酵过程中酒精度的变化比较
图 2 醋酸发酵过程中酸度的变化比较
由图 1和图 2可知 ,经驯化的酵母菌和醋酸菌的
发酵速度和得率均明显高于未驯化的对照样。
驯化酵母酒精发酵终止后 ,酒精醪液的主要指
标为:酒精度 5.45% (v/v), 总酸 (以醋酸计 )
0.335g/100mL,还原糖(以葡萄糖计)0.198g/100 mL。
驯化醋酸菌醋酸发酵终止后 ,苹果醋总酸(以醋酸
计)为 4.52g/100mL。
2.3 苹果醋饮料的调配
苹果醋的主要成分是醋酸 ,此外还含有微量的
苹果酸 、乳酸 、柠檬酸 、琥珀酸等有机酸 。由于醋酸
具有极强的刺激味 ,即使对陈酿 30d后的苹果醋用
水稀释后也很难饮用 。因此本实验在稀释后的苹果
醋中加入一定量的果葡糖浆(固形物 63.0%),借以
缓和醋酸的刺激味 ,并添加一定量的柠檬酸钠和 β-
环状糊精 ,使口味更加柔和 ,协调自然。对苹果醋饮料
的配方进行 L9 (34)正交实验 ,因素水平设置见表 2,正
交实验结果见表 3。
由表 3可知 ,影响苹果醋饮料口感风味的因素
主次顺序是果葡糖浆 >苹果醋 >β—环状糊精 >柠
檬酸钠;最优苹果醋饮料配方组合为 A3B2C2D3 ,即果
研究与探讨 食品工业科技Vol.28 , No.10 , 2007
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表 2 苹果醋饮料因素水平表
水平 因素A果葡糖浆(%) B苹果醋(%) C柠檬酸钠(%) Dβ-环状糊精(%)
1 8 6 0.02 0.05
2 10 7 0.04 0.1
3 12 8 0.06 0.15
葡糖浆 12%,苹果醋 7%,柠檬酸钠 0.04%, β-环状
糊精 0.15%。
表 3 苹果醋饮料正交实验结果
实验号 A B C D 评分
1 1 1 1 1 64
2 1 2 2 2 85
3 1 3 3 3 73
4 2 1 2 3 82
5 2 2 3 1 81
6 2 3 1 2 75
7 3 1 3 2 78
8 3 2 1 3 92
9 3 3 2 1 81
K1 222 224 231 226K
2 238 248 248 238K
3 251 229 232 247k
1 74.0 74.7 77.0 75.3k
2 79.3 82.7 82.7 79.3k3 83.7 76.3 77.3 82.3R 9.7 8.0 5.7 7.0
最佳组合 A3B2C2D3
2.4 产品质量标准
2.4.1 感官指标 色泽:亮金黄色;香气:果香浓郁 ,
具有苹果醋饮料特有的香气;滋味:酸甜适口 ,柔和
甘爽;体态:澄清透明 ,无肉眼可见外来杂质。
2.4.2 理化指标 可溶性固形物(20℃折光计法)≥
10.0%;总酸 (以醋酸计)≥ 3.0g/L;总砷 (As)≤
0.2mg/L;铅(Pb)≤0.05mg/L;铜(Cu)≤5mg/L。
2.4.3 微生物指标 细菌总数≤100cfu/mL;大肠菌
群≤3MPN/100mL;酵母≤20cfu/mL;霉菌≤20cfu/mL;
致病菌未检出。
3 结论
对红富士苹果的皮核汁进行了成分分析 ,其总
多酚和 PPO指标明显高于正常果汁 ,说明皮核汁更
容易发生褐变 ,这可能与苹果核榨汁过程中发生的
苹果籽部分破碎有关 。经果胶酶澄清处理后的苹果
皮核清汁 ,透光率显著增加 ,总糖 、还原糖 、总酸 、pH
和色度变化不大 ,其它成分明显减少。
本工艺所使用的经驯化后的酵母菌和醋酸菌在
实验中表现稳定 ,发酵速度和得率均明显高于未驯
化的对照样。在不向苹果皮核汁中添加白砂糖的情
况下 ,苹果醋酸度(以醋酸计)达 4.52g/100mL,符合
GB18187-2000国家标准规定的要求。
利用苹果皮核开发苹果醋饮料产品 ,其感官指
标 、理化指标和卫生指标均达到了国家有关标准的
要求 。
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