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发酵法酿造短梗五加果醋酸饮料的研究



全 文 :China Brewing
2013 Vol.32 No.11
Serial No.260
收稿日期:2013-10-11
作者简介:母健伟(1985-),男,硕士研究生,主要从事食品科学工作。
*通讯作者:孙尤海(1956-),男,高级工程师,本科,主要从事水果深加工和酒类领域研究工作。
短梗五加果(Acanthopanax senticacosus Harms)为落
叶灌木或小乔木植物,属五加科五加属,生于山坡林及灌
丛中,分布于东北、华中、华东、华南等地。
经研究分析短梗五加果中主要成分为多糖、氨基酸、
脂肪酸、维生素A、B1、B2及多量的胡萝卜素;含有芝麻脂
素、香豆精、黄酮、非芳香性不饱和有机酸及锰、铜、镁、钴、
镍、锌、铁、钠、钾、钙等矿物质成分。
近代医学研究证明,短梗五加果的作用特点与人参基
本相同,具有调节机体紊乱,使之趋于正常的功能,有良好
的抗疲劳作用,较人参显著,并能明显地提高耐缺氧能力。
短梗五加果具有增强机体免疫力、抗疲劳、抗辐射、治疗神
经衰弱、眩晕症、调节血压、疏通血栓之功效。
短梗五加果含有值得关注的有效成分—短梗五加
甙,其能刺激精神和身体活力。众多关于短梗五加果的文
献报道已经证明了其抗疲劳作用,增强持久力的能力,增
强机敏和学习能力。众多用法都已在人体实验中得到了
证实[1]。短梗五加果是病后康复、承受过多压力或紧张,工
作过量,慢性病导致身体虚弱的人群。目前同样有大量的
报道指出其具有支援免疫系统,恢复非正常低血压,改善
循环系统,使紊乱的糖脂代谢正常化。短梗五加果含有短
梗五加甙,对肾上腺具有良好的作用,这个微小的腺体位
于肾上部分泌抵抗疲劳的荷尔蒙。研究显示短梗五加果
可改善运动肌肉对氧的使用。这意味着人体可维持更久
的有氧运动并更快从运动疲劳中恢复。
短梗五加果主产东北及华北一些省份,产量以东北
三省为多,据有关部门对东北三省野生刺五加蕴藏量调
查显示,20世纪80年代之前约为10000t,自2000年起,东北
三省农民自发地开展人工种植短梗五加,2000年东北三省
人工栽培短梗五加的总面积就达到了2000亩左右,由于以
短梗五加果为主要原料生产的新药、特药和中成药的产量
有较大增长,已建和新建的饮片生产企业、保健品生产企
业及生产短梗五加果酒的生产企业较多,短梗五加果需求
量剧增,短梗五加种植面积迅猛发展到1万多亩,由于人
工栽培短梗五加面积的不断增加,为短梗五加果深加工奠
定了良好的原料基础。
用短梗五加果为酿造原料,经打浆、生物酶解、澄清、
酒精发酵、醋酸发酵、勾兑、杀菌、包装酿造成短梗五加果
醋酸发酵饮料,探讨了酿造醋酸饮料的酿造方法和最佳
发酵法酿造短梗五加果醋酸饮料的研究
母健伟1,孙尤海2*
(1.大连烹饪中等职业技术专科学校,辽宁 大连 116030;2.大连工业大学 生物工程学院,辽宁 大连 116034)
摘 要:用短梗五加果为酿造原料,经打浆、生物酶解、澄清、酒精发酵、醋酸发酵,酿造的短梗五加果醋符合国家标准,勾兑、杀菌、包
装酿造成短梗五加果醋酸发酵饮料。短梗五加果为药食两用食品,酿造的饮料中富含鞣化酸、有机酸、氨基酸、纤维素、微量元素等营
养物质,具有调节机体紊乱,使之趋于正常的功能,有良好的抗疲劳作用,尤其是饮料中含有的醋酸,经常饮用可以提高人体醋酸摄
入量,提高人体免疫力,有益健康。
关 键 词:短梗五加果;生物酶解;酒精发酵;醋酸发酵
中图分类号:TS264.2 文献标识码:A 文章编号:0254-5071(2013)11-0156-04
Fermentation technology of Acanthopanax senticacosus harms fruit vinegar beverage
MU Jianwei1, SUN Youhai2*
(1.Dalian Secondary Cooking Vocational Technical School, 116033, China;
2.College of Biological Engineering, Dalian Polytechnic University, Dalian 116034, China)
Abstract: Using Acanthopanx senticacosus fruit as the raw material, after pulping, enzymatic hydrolysis, clarification, alcoholic fermentation and
acetic fermentation, A. senticacosus fruit vinegar was produced and could meet national standards. After blending and sterilizing, packaging, the A.
senticacosus fruit vinegar beverage was obtained. A. senticacosus fruit was edible herbal food, the beverages was rich in nutrients like ellagic acid, or-
ganic acid, amino acid, cellulose, trace elements and so on, so it can regulate body disorder and anti-fatigue. Specifically the acetic acid in the bever-
ages can increase acetic acid intake, enhance human immunity, which is helpful to health.
Key words: Acanthopanax senticacosus ; biological enzymolysis; alcoholic fermentation; acetic fermentation
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中 国 酿 造
2013年 第 32卷 第 11期
总第 260期
工艺条件,研制出产品质量符合标准的醋酸饮料。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
短梗五加果:辽宁省凤城市大梨树村提供;“横酒一号”
酿酒酵母:从黑龙江省横道河子镇黑加仑果园土壤中分离、
筛选及鉴定得到;醋酸菌:AS141:中科院微生物研究所。
葡萄糖:苏州通都晟精细化工有限公司;酵母膏:苏州
明达化工有限公司;琼脂:天津亚明工贸有限公司;碳酸
钙:河北浩盈矿产品有限公司;氢氧化钠:北京泰博鸿化工
有限公司。
1.2 仪器与设备
PS-5型水果破碎机:新乡市鑫华轻工机械有限公司;
100L种子罐:无锡市雪浪制药化工设备厂;5000L酒精发
酵罐:陕西蒲城鼎丰酿造有限公司;醋酸发酵槽[2]:大连工
业大学自制。HH-1数显恒温水浴锅、PHZ-92C恒温培养
振荡器:上海浦东物理光学仪器厂;AR520 电子精密天
平:奥豪斯仪器公司;YXQ-LS-50SI立式压力蒸汽灭菌器:
上海博迅实业有限公司医疗设备厂;SPX-250生化培养
箱:上海悦丰仪器仪表有限公司。
1.3 方法
1.3.1 酵母菌株活化及培养方法
斜面培养:取未加酒花的麦芽汁调整至12°Bx,加琼
脂2%,溶化后分装于试管中,121℃灭菌30mim,冷却、无菌
检查后接入酵母菌,25℃~28℃培养36h。
三角瓶培养(1级种子):取上述液体培养基(未加琼
脂)200mL置于500mL三角瓶中,121℃灭菌30mim,冷却后
接入斜面培养菌株,25℃~28℃培养36h。
大三角瓶培养(2级种子):取新鲜果浆加入白砂糖调
整糖度为15°Bx,将5000mL三角瓶洗净,加入4000mL已经
调整后的果浆,加棉塞后121℃灭菌30mim,冷却后无菌接
入45%vol酒精360mL,混合均匀,接入450mL1级种子,
25℃~28℃培养36h。
种子罐培养(3级种子):种子罐用不锈钢制成,容积为
0.2m3,使用前用清水浸泡24h,再用75%vol酒精冲洗、灭
菌。将新鲜的短梗五加果用温水洗净、破碎,装入种子罐
140kg,用白砂糖调整至15°Bx,加入45%vol酒精12kg,接
入2级种子15kg,25℃~28℃进行发酵,每5h~6h搅拌1次,每
次5mim,发酵约24h,发酵旺盛时转入发酵生产。
发酵生产:发酵生产[3]按照10%接入3级种子培养液,
用白砂糖调整待发酵果汁12°Bx~15°Bx,待发酵液用酒精
调整酒精度为4%vol,常温发酵、陈酿、过滤、储存备用。
1.3.2 醋酸菌株活化及培养方法
斜面培养:取葡萄糖100g、酵母膏10g、碳酸钙20g、蒸
馏水1000mL、琼脂15g,调pH值至6.8。121℃蒸汽灭菌30mim。
冷却、无菌检验后接入AS141菌种,30℃培养72h。
三角瓶培养:取上述液体培养基(未加琼脂)100mL置
于500mL三角瓶中,121℃蒸汽灭菌30mim。常温时无菌条
件下加入95%vol酒精3.5mL,再接入醋酸菌株,30℃振荡培
养24h~36h。
一级种子扩大培养:取待发酵短梗五加果果汁1000mL
置于5000mL三角瓶中,121℃蒸汽灭菌30mim,冷却后接
入10%上述三角瓶振荡培养液,于30℃振荡培养24h~48h,
检查无杂菌即可转入发酵罐或发酵槽生产[4]。
1.3.3 分析检测方法
酿造的短梗五加果醋应符合GB18187—2000《酿造食
醋标准》标准。总酸的测定按酸碱滴定法检验。
1.3.4 短梗五加果醋酸发酵饮料酿造工艺流程[5]
短梗五加果→打浆→生物酶解→二次酶解→过滤→酒精发
酵→醋酸发酵→勾兑→杀菌→包装→成品
1.3.5 工艺要点
打浆:将短梗五加果按照果料和水的比例1比1加入酿
造用水,用打浆机打浆,置于酶解罐中;
生物酶解:将打浆后的果浆加热至35℃~45℃;加入果
胶酶40g/1000kg~150g/1000kg短梗五加果桨,对短梗五加果
中的果胶质分解[6];酶解时间60mim~120mim;
二次酶解:将酶解汁泵入沉淀罐中,再加入果胶酶
10g/1000kg~50g/1000kg短梗五加果酶解汁,进行二次酶解,
酶解温度30℃~45℃;混合均匀后静置8h~24h;
过滤:将酶解沉淀后的短梗五加果汁用硅藻土过滤机
过滤,即为短梗五加果酶解汁[7]。
1.3.6 酒精发酵
果汁调整:将短梗五加果酶解汁计量泵入发酵罐,投
入量为有效容积的70%,添加酒精使发酵液[8]的酒精度达
到4%vol;加入砂糖,使其发酵液糖度达到15°Bx,然后接
入人工培养的3级种子培养液,搅拌均匀后进行发酵;
初发酵:将发酵温度控制在25℃~28℃,发酵期间每天
搅拌2次,每次30mim,使发酵汁充分接触空气,当发酵液
酒精度达到8%vol~9%vol时,残糖3%左右时进行分离,分
离后得到初发酵原酒。
主发酵:将初发酵原酒按照最终生成15%vol酒精度
计算加砂糖量,用初发酵原酒将砂糖溶解后加入,主发酵
温度控制为25℃~28℃,发酵期间每天搅拌2次,每次30mim,
当发酵液酒精度达到13%vol~14%vol时,残糖1%左右时转
入后发酵。
后发酵及贮藏:原酒的后发酵温度不应高于28℃,发酵
时间为25d~35d,当残糖达到0.5%以下,酒精度不再升高
即发酵终止,应马上进行分离酒脚,分离后将原酒送往贮
藏之前,贮藏容器必须经灭菌处理,送入陈酿的原酒酒精
度必须达到15%vol以上,陈酿温度应控制在0℃~15℃。
酒精发酵原酒的质量的好坏,是醋酸发酵的基础,通过
产品开发 157· ·
China Brewing
2013 Vol.32 No.11
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原酒的酒精发酵,短梗五加的营养成分和酒精代谢产物增
加了原酒的营养成分,通过贮藏后的原酒,糖度小于0.5%,
酒精度大于15%vol,干浸出物大于20g/L,总酸应大于0.8%。
1.3.7 醋酸发酵
将经酒精发酵、贮藏、陈酿后的短梗五加果原酒稀释
至酒精含量为重量比5%vol~8%vol;加入平面发酵槽有效
容积的85%~90%,加入一级种子扩大培养液,醋酸菌种添
加量15%~30%进行醋酸发酵,发酵温度30℃~34℃,当醋酸
含量为5g/100g~7g/100g时停止发酵,121℃瞬时杀菌即为
短梗五加果果醋;
经醋酸发酵[9]后制备的短梗五加果醋,澄清明亮,果
香突出,营养丰富,为下一步勾兑醋酸饮料[10]提供了优质
的原料保证。
1.3.8 勾兑、杀菌、包装
勾兑时用10g/100g~50g/100g酶解短梗五加果果汁,蔗
糖5g/100g~12g/100g,发酵后的短梗五加果醋调整饮料中
含醋酸0.2g/100g~0.8g/100g;经过滤、121℃瞬时杀菌,包装
即可得到口感、风味俱佳的短梗五加果醋酸饮料成品。
2 结果
2.1 短梗五加果醋酸饮料标准
2.1.1 感官指标
具有短梗五加果醋酸饮料应具有的色泽[11]、香气、滋
味、无异味、无肉眼可见的外来杂质,允许少量果肉沉淀。
2.1.2 理化指标
产品理化指标应符合GB18187—2000《酿造食醋标
准》,产品理化指标检测结果见表1。
2.1.3 微生物指标
产品微生物指标符合GB/T 5009.41—2003《食品卫生
标准的分析方法》,产品微生物指标检测结果见表2。
2.2 短梗五加[12]醋酸饮料的特点
短梗五加醋酸饮料经过酵母菌的酒精发酵和醋酸菌
的醋酸发酵过程,积蓄了大量的微生物代谢产物[13],便构
成了短梗醋酸饮料独特的营养成分及舒适的口感。
短梗五加醋酸饮料产品具有天然色泽,澄清透明晶亮、
香气怡人、滋味纯正、酸甜适口、爽净,口感非常独特。
短梗五加[14]醋酸饮料除了含有较多的醋酸、柠檬酸以
外,还含有十几种有机酸,如琥珀酸、酒石酸、苹果酸、丙酮
酸、草酰乙酸、富马酸、酮戊二酸等。这些有机酸在人体代
谢过程中参与分解与合成,提供能量。这些有机酸的存在
也使饮料滋味更加鲜美、柔和。
短梗五加醋酸饮料中含有一定量的钾、钠、钙、铁、锌、
铜等[15],短梗五加醋酸饮料可促进人体微量元素的平衡。
2.3 短梗五加醋酸饮料的医疗保健作用
减肥作用:人体内能量的转化,主要是通过三羧酸循
环实现的,当草酰乙酸不足时,该循环就不能顺利进行,便
阻碍了糖和脂肪的代谢,易使人体发胖。醋酸饮料中丰富
的有机酸,可以促进三羧酸循环顺利进行,能促使糖和脂
肪充分转化为能量,防止人体发胖,保持健美的体型。
预防或缓解各种结石病症:醋酸虽然是酸,却属碱性
食品,这是因为其可以促进三羧酸循环,降低体内乳酸、尿
酸、草酸这些酸性物质,使体内向碱性倾斜,由于体内乳
酸、尿酸、草酸的减少,使体内结石的机会降低,再加上醋
酸的利尿作用,便将产生结石的成份和来不及长大的微
小结石及时排出体外,达到预防和缓解各种结石疾病的
目的。
抑制高血压,降低胆固醇,防止动脉硬化作用:当人体
内钠积蓄过高时,就会破坏钙的平衡,使血管壁增厚,影响
血液流动,导致血压升高,所以摄入钠盐过多对身体有害。
醋酸具有改善钠代谢异常的作用,所以有抑制血压升高和
降压作用。醋酸能降低血液中胆固醇的含量,所以醋酸饮
料具有防止动脉硬化的作用。动脉硬化的另一个原因是
硅酸盐在血管壁上沉积造成的,患动脉硬化的人,肝脏比
常人含有更多的硅酸盐,醋酸具有提高体液碱性的作
用,有利于硅酸和硅酸盐的排出,从这个角度看也有防止
动脉硬化的作用,由于防止了脂肪和有害物质在动脉血
管中的沉积,冠心病、心肌梗塞、心绞痛等疾病也将随之大
大缓解。
美容作用:由于醋酸有利于人体各类代谢的顺利进行,
加快体内多余物质的排出,又富含人体必需的各类营养,
对身心的健康大有好处。另一方面,醋酸饮料中的醋酸、
表1 产品理化指标
Table 1 Physiochemical indicators of the products
项 目
指 标
无糖 低糖 中糖 高糖
可溶性固形物(20℃折光法计)/(g·100g-1)
总酸(以醋酸计)/(g·L-1)
总砷(以As计)/(mg·L-1)
铅(以Pb计)/(mg·L-1)
铜 (以Cu计)/(mg·L-1)
二氧化硫残留量(SO2)/(mg·kg-1)
2.5
2.2
1.0
0.1
0.2
10.0
5.0
2.5
1.2
0.1
0.1
10.0
10.0
4.5
2.0
0.3
0.1
5.0
13.0
6.0
1.5
0.2
0.2
6.0
表2 产品微生物指标
Table 2 Microbiological indicators of the products
项 目 指标
菌落总数/(CFU·mL-1)
大肠菌群/(MPN·100mL-1)
霉菌/(CFU·mL-1)
酵母菌/(CFU·mL-1)
致病菌(沙门氏菌、志贺氏菌、金黄色葡萄球菌)
≤100
≤3
未检出
未检出
未检出
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氨基酸、有机酸、甘油和醛类物质对皮肤有柔和的刺激作
用,使毛细血管扩张,血液循环增强,使皮肤更加健康、白
嫩、油润。
助消化,增进食欲作用:醋酸饮料可以促进唾液、胃
液、胰液、肠液的分泌,有助于食物的消化吸收及人体健康。
参考文献:
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产品开发
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《中国酿造》创刊于1982年,由中国商业联合会主管,中国调味品协会及北京食品科学研究院主办的综合性科技期刊。并历次
被评为全国中文核心期刊,中国科技核心期刊,《中国知网》重点收录期刊,《万方数据库》全文收录期刊,《中文科技期刊数据库》来
源期刊,美国《化学文摘》收录期刊,也是学位与研究生教育的中文重要期刊。
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微生物菌种改良、发酵机理及规模化生产研究;(12)食品及发酵工业废水、废渣处理及综合利用;(13)益生菌及功能型发酵乳制品
研究与开发;(14)行业实用技术、政策、法规、标准及行业动态和最新举措等。
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作者,并有200~300字的中英文摘要和5~8个关键词,标题、摘要、表题、图题请用中英文对照。摘要内容应包括研究目的、方法、结
果和结论;综述文章可写指示性摘要。(3)来稿内容涉及配方时,应写明配料的名称和配比,勿用代号;工艺过程要完整,不要省
略;插图、表格需放在正文相应地方,不要集中;引用的图表要有出处,计量要用法定单位。(4)文稿参考文献一般研究论文约25篇
参考文献,不可少于20篇,综述论文不少于35篇。研究性论文和综述性论文中近5年文献不少于参考文献总数的一半,外文文献不
少于5篇,期格式请参照GT/T 7714—2005《文后参考文献著录规则》。(5)来稿必须是最新的、作者自身创造性的科研成果,且是在
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