賈鵬博，周建宇，姜秀煜，王玉紅

(黑龍江省帶嶺林業(yè)科學(xué)研究所，黑龍江 伊春 153106)

樺樹液是樺樹自然流淌出來(lái)的一種無(wú)色或微帶淡黃色的透明液體，因其蘊(yùn)含著人體所需要的多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，具有獨(dú)特的藥用價(jià)值、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，開發(fā)利用的價(jià)值極大，故被稱為“神奇的樹水”。通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外相關(guān)的數(shù)據(jù)信息查閱得知，樺樹液中蘊(yùn)含著人類身體中需要的各種不同的氨基酸[1]，尤其是鈣、鎂、鈉等不同的微量元素，含量很高，其中氨基酸的總共含有量基本上達(dá)到了160.84 mg/L[2]。這些物質(zhì)對(duì)人體的生命活動(dòng)起著重要的作用，經(jīng)常飲用樺樹液天然飲料能促進(jìn)人體新陳代謝，并可以抗血管硬化和抗疲勞，其可以增強(qiáng)人體的抵抗力，且不會(huì)造成污染，是一種植物飲料。生物醋飲品從過(guò)去到現(xiàn)在，一直都是國(guó)內(nèi)人民群眾使用的養(yǎng)生方式，最近幾年，醋保健已經(jīng)順應(yīng)了時(shí)代發(fā)展的潮流，在保健飲品里面占據(jù)著重要的位置[3]。我們以樺樹液為主要原料，經(jīng)過(guò)一系列的釀制過(guò)程，制成的樺樹樹液醋不僅在營(yíng)養(yǎng)、風(fēng)味。口感上有獨(dú)特之處，而且比果醋的維生素、礦物質(zhì)、氨基酸等營(yíng)養(yǎng)成分更高，是集營(yíng)養(yǎng)、保健、食療等功能為一體的新型飲品。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

材料：樺樹液，4月中下旬于伊春市帶嶺區(qū)東方紅林場(chǎng)采集樺樹液。

試劑：酒精 (95%)，望奎縣春燕消毒液制造有限公司；氫氧化鈉(分析純)哈爾濱新春化工產(chǎn)品有限公司；酚酞，天津市致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司；蔗糖，天津市鼎盛鑫化工有限公司；白砂糖為吉林省鴻海有限公司所售；安琪酵母，安琪酵母股份有限公司；皂土，拉曼德皂土澄清劑，山東煙臺(tái)憨酒匠自釀工坊；殼聚糖，食品級(jí)，河南億航生物科技有限公司。

試驗(yàn)菌種：醋酸菌，中科1.41滬釀1.01號(hào)活性醋酸菌上海釀造一廠釀醋菌種。

1.2 試驗(yàn)儀器與設(shè)備

ESJ182-4型電子天平；EPED-E2-20實(shí)驗(yàn)室級(jí)超純水器；YXQ-LS-50SⅡ型立式壓力蒸汽滅菌鍋；THZ-92C氣浴恒溫振蕩器；DL-CJ-2NDⅠ潔凈工作臺(tái)；HH-4數(shù)顯型恒溫水浴鍋；PHS-3C型精密PH計(jì)；HJ-6磁力攪拌器；PHB-10微量移液器；HWS-70B恒溫恒濕箱；T6新世紀(jì)紫外可見分光光度計(jì)；RHB-92ATC手持折光儀；KDM型可調(diào)控溫電熱套。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 工藝流程

樺樹液→過(guò)濾→稱重→糖度調(diào)節(jié)→加入酵母菌→酒精發(fā)酵→檢測(cè)→加入醋酸菌→醋酸發(fā)酵→檢測(cè)→澄清→過(guò)濾、澄清→滅菌→成品檢測(cè)→陳釀→成品

1.3.2 醋酸發(fā)酵的單因素實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，將樺樹液酒的初始酒精度、發(fā)酵時(shí)的相關(guān)溫度以及醋酸菌進(jìn)行接種時(shí)的數(shù)量作為作用因子，然后促使醋酸進(jìn)行發(fā)酵，將酸度作為指標(biāo)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，進(jìn)而明確這些作用因子對(duì)醋酸發(fā)酵產(chǎn)生的影響[4]。

1.3.3 醋酸發(fā)酵的工藝優(yōu)化。將單因素試驗(yàn)作為前提條件，將樺樹液酒的初始酒精度、發(fā)酵過(guò)程中的相關(guān)溫度以及醋酸菌進(jìn)行接種時(shí)的相關(guān)量作為主要因素，設(shè)置L9(33)三因素三水平正交試驗(yàn)，將酸度當(dāng)作相關(guān)的評(píng)判指標(biāo)，以酸度為評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)而明確醋酸在發(fā)酵過(guò)程中效果最佳的參數(shù)[5]，醋酸在發(fā)酵過(guò)程中需要的時(shí)間是10 d。醋酸發(fā)酵正交試驗(yàn)因素與水平如表1所示。

表1 樺樹液醋酸發(fā)酵正交試驗(yàn)因素與水平

2 結(jié)果與分析

2.1 發(fā)酵溫度對(duì)醋酸的影響

在溫度的選擇方面，我們選擇了5個(gè)各不相同的溫度，分別是27、29、31、33、35 ℃，然后對(duì)初始酒精含量為5.8%的樺樹液酒進(jìn)行醋酸發(fā)酵，醋酸菌接種量為12%[6]。醋酸發(fā)酵產(chǎn)酸量與時(shí)間變化關(guān)系如圖1所示。

圖1 不同溫度條件下產(chǎn)酸量隨時(shí)間的變化

在35 ℃的溫度變化范圍內(nèi)，總產(chǎn)酸量的變化過(guò)程從逐漸升高到最后變化不明顯，在27 ℃條件下，產(chǎn)酸量逐漸升高在第10天總酸含量最高4.95 g/100 mL，然后呈下降趨勢(shì)最后保持穩(wěn)定。在35 ℃條件下，總酸量最高達(dá)4.63 g/100 mL，隨后呈下降趨勢(shì)。當(dāng)發(fā)酵過(guò)程中發(fā)酵溫度為29 ℃，發(fā)酵到第10天時(shí)，發(fā)酵液產(chǎn)生的酸的最大值是6.08 g/100mL，之后會(huì)呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。醋酸在溫度太低的時(shí)候，會(huì)對(duì)醋酸菌的成長(zhǎng)造成一定的影響，發(fā)酵過(guò)程中倘若溫度太高，會(huì)致使菌體處于加速老化的狀態(tài)，進(jìn)而在一定程度上影響醋酸的發(fā)酵[7]。在本文的設(shè)計(jì)試驗(yàn)中，在發(fā)酵過(guò)程中的溫度是29 ℃時(shí)，發(fā)酵液里面總酸含量最高，其次是31 ℃，33 ℃。所以，選擇發(fā)酵溫度29 ℃、31 ℃以及33 ℃為樺樹液醋酸發(fā)酵的正交試驗(yàn)水平。

2.2 醋酸菌接種量對(duì)產(chǎn)酸的影響

醋酸菌接種量分別為：6%、8%、10%、12%、14%、16%，發(fā)酵溫度為29 ℃。醋酸發(fā)酵產(chǎn)酸量隨時(shí)間的變化見下圖2。

圖2 不同接種量條件下產(chǎn)酸量隨時(shí)間的變化

從圖2可以看出，發(fā)酵液里產(chǎn)生的總酸量與醋酸菌接種數(shù)量息息相關(guān)，前者會(huì)因?yàn)楹笳叩纳仙仙?，醋酸菌接種數(shù)量為12%時(shí)，發(fā)酵液里面產(chǎn)生的總酸量最高能夠達(dá)到6.21 g/100 mL，醋酸菌的接種數(shù)量繼續(xù)增長(zhǎng)時(shí)，發(fā)酵液總酸量呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。接種量大的時(shí)候，發(fā)酵體系里面產(chǎn)生的菌體濃度比較高，相應(yīng)的發(fā)酵速率會(huì)比較快，但是，如果接種的數(shù)量超出了一定的范圍，菌體細(xì)胞自身的成長(zhǎng)會(huì)耗用大部分的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，因此能夠形成醋酸的相關(guān)底物量就會(huì)明顯不足，醋酸產(chǎn)量也會(huì)相應(yīng)下降，加之營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的迅速消耗，且伴隨許多代謝物質(zhì)產(chǎn)生，菌體細(xì)胞生存的環(huán)境就會(huì)受到污染，進(jìn)而還會(huì)出現(xiàn)過(guò)菌體細(xì)胞過(guò)早的衰老以及軟化、液化等現(xiàn)象。倘若醋酸菌接種量為14%，發(fā)酵液產(chǎn)生的總酸量是5.62 g/100 mL，相對(duì)來(lái)說(shuō)比醋酸菌接種量為8%的總酸含量高一些。所以，在本次正交試驗(yàn)的過(guò)程中，選擇醋酸的接種數(shù)量是10%、12%和14%。

2.3 酒精度對(duì)產(chǎn)酸的影響

在無(wú)菌條件下，將12%的醋酸菌分別接種于初始酒精度為5.0%、5.2%、5.4%、5.6%、5.8%、6.0%、6.2%的樺樹液酒中，接入12%的醋酸菌進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵溫度為29 ℃，醋酸發(fā)酵產(chǎn)酸量隨時(shí)間變化情況見圖3。

圖3 不同酒精度條件下產(chǎn)酸量隨時(shí)間的變化

從圖3可以看出，發(fā)酵液里面醋酸含量與初始酒精度數(shù)有著密切的聯(lián)系，前者會(huì)因?yàn)楹笳叩脑鲩L(zhǎng)而增長(zhǎng)，當(dāng)初始酒精度數(shù)是5.8°的時(shí)候，產(chǎn)生的總酸含量是最高的，為6.15 g/100mL，如果酒精含量持續(xù)提升，醋酸的含量則呈現(xiàn)出下降的趨勢(shì)，主要原因是發(fā)酵初始階段，高濃度酒精會(huì)在一定程度上影響著醋酸菌成長(zhǎng)以及代謝作用，相關(guān)酸的產(chǎn)量就會(huì)降低，且相應(yīng)的發(fā)酵時(shí)間也會(huì)產(chǎn)生推遲。由此可見，初始酒精度數(shù)是5.8°的時(shí)候最為合適，所以本次正交試驗(yàn)過(guò)程中，應(yīng)該選用初始酒精度數(shù)是5.6°，5.8°和6.0°。

2.4 樺樹液醋酸發(fā)酵正交試驗(yàn)結(jié)果與分析

樺樹液醋酸發(fā)酵正交試驗(yàn)結(jié)果見表2。

從表2研究結(jié)果可以看出：考慮產(chǎn)酸量：從K值的角度來(lái)說(shuō)，進(jìn)行相關(guān)的醋酸發(fā)酵試驗(yàn)效果最好的組合方式是A2B2C3，也就是初始酒精度數(shù)是5.8°，溫度是29 ℃，醋酸菌接種量是14%，然后對(duì)比實(shí)驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生的A、B、C極差，即R值的大小，Rb>Rc>Ra，進(jìn)而推出相應(yīng)的關(guān)系：醋酸發(fā)酵溫度>醋酸接種量>初始酒精度，得出發(fā)酵溫度能夠在很大程度上影響著酸的產(chǎn)量，其次就是醋酸菌的接種量，樺樹液酒精度影響最小。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中效果最好的組合方式是A2B2C3，所對(duì)應(yīng)的溫度是29 ℃，醋酸菌的接種數(shù)量是14%，相應(yīng)的酒精度是5.8°。

表2 樺樹液醋酸發(fā)酵L9(33)正交試驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)以新鮮樺樹液為原料，經(jīng)過(guò)酒精發(fā)酵和醋酸發(fā)酵生產(chǎn)樺樹液醋，通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)和正交實(shí)驗(yàn)表明：樺樹液醋酸發(fā)酵的最佳工藝條件為：發(fā)酵溫度為：29 ℃，醋酸菌接種量為：14%，初始酒精度為5.8°。經(jīng)過(guò)濾，調(diào)配、殺菌等后處理可調(diào)配生產(chǎn)出具有林區(qū)特色的樺樹液醋飲品。