郭明燁，陳蓉，吳遠(yuǎn)明，楊宇昊

(1.四川保寧醋有限公司，四川 閬中 637400；2.四川農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品學(xué)院，四川 雅安 625014)

四川麩醋是以麩皮為主要原料，經(jīng)過開放式多菌種混合固態(tài)發(fā)酵釀造而成的一類食醋，其中以四大名醋之一的保寧醋最為著名，經(jīng)四川省非物質(zhì)文化遺產(chǎn)傳統(tǒng)釀造技藝精釀而成，獨(dú)具“色澤紅棕、酸味柔和、醇香回甜、回味綿長”的特點(diǎn)。近年來，隨著公司的發(fā)展，產(chǎn)量逐年增加，產(chǎn)品品質(zhì)也通過高科技設(shè)備的投入得到了提升。

但是因?yàn)樗拇煷撞捎玫陌l(fā)酵工藝為生料發(fā)酵。生料發(fā)酵因世界能源危機(jī)，節(jié)能環(huán)保理念應(yīng)運(yùn)而生，最早由日本人提出，應(yīng)用于釀酒工業(yè)，我國的生料發(fā)酵研究起步較晚但應(yīng)用早，發(fā)展快，并且隨著酶工程的發(fā)展，取得了實(shí)質(zhì)性進(jìn)展[1]。生料發(fā)酵，正如字面意思所述，就是發(fā)酵所用的原料不經(jīng)過高溫蒸煮，直接通過微生物的作用進(jìn)行發(fā)酵，與傳統(tǒng)熟料發(fā)酵相比，生料發(fā)酵條件溫和，減少了原料的高溫蒸煮、輸送，減少了環(huán)境污染，生產(chǎn)操作工藝相對簡單，減少了冷卻水的使用和發(fā)酵設(shè)備的滅菌等一系列環(huán)節(jié)，節(jié)省了大量的能源，降低了生產(chǎn)成本，從而增強(qiáng)了產(chǎn)品和企業(yè)的競爭力。但是，生料發(fā)酵也有它的弊端，發(fā)酵不夠徹底，發(fā)酵周期較長等[2]?？赡苷且?yàn)樯a(chǎn)工藝的特殊性，生料發(fā)酵所面臨的沉淀問題也成為亟待解決的關(guān)鍵問題。

關(guān)于食醋中的沉淀物質(zhì)，經(jīng)查閱資料，食醋沉淀中的主要組成為淀粉、蛋白質(zhì)、多酚、纖維素、果膠[3]。同時通過對一個系列四川麩醋產(chǎn)品中沉淀物質(zhì)組成的成分進(jìn)行分析，沉淀物質(zhì)的主要組成為菌體沉淀、蛋白質(zhì)、淀粉、果膠、單寧、糊精、鈣、鐵離子等物質(zhì)。而近些年，在產(chǎn)品中的沉淀呈現(xiàn)土黃色，懸浮在醋體中，隨著瓶身的轉(zhuǎn)動，懸浮的沉淀也呈“飄帶”狀態(tài)同時轉(zhuǎn)動，對出現(xiàn)這樣的問題，可能會給消費(fèi)者造成誤導(dǎo)，所以這個問題逐漸引起了重視。

釀造食醋成品在貨架期出現(xiàn)沉淀的情況主要可以根據(jù)其生成原因分成生物性沉淀和非生物性沉淀兩種類型。生物性沉淀可以通過調(diào)整滅菌條件來進(jìn)行控制。所以此處不再多敘述。我們主要關(guān)注非生物性沉淀的產(chǎn)生原因及消除方法。

成品食醋在貨架期會產(chǎn)生沉淀，這是因?yàn)椋?1)原輔料中的淀粉、蛋白質(zhì)、果膠、 纖維素、木質(zhì)素等物質(zhì)，由于糖化發(fā)酵不徹底，然后經(jīng)過一系列復(fù)雜的生化反應(yīng)而形成了沉淀物質(zhì)懸浮于醋液體系中，沉淀于容器壁或底部。(2)生產(chǎn)設(shè)備(輸送管道、暫存罐等設(shè)備)中的 Fe3+等金屬離子與原料中的多酚、蛋白質(zhì)、果膠等大分子可能發(fā)生反應(yīng)形成不溶性絡(luò)合物從而引起食醋沉淀現(xiàn)象。(3)食醋中的單寧物質(zhì)在食醋中既可與鐵離子直接反應(yīng)，生成深色的膠體類物質(zhì)，在食醋中形成沉淀，還能夠與食醋中一些可溶性的蛋白結(jié)合，形成單寧-蛋白質(zhì)鹽，這些單寧-蛋白質(zhì)鹽在適合的條件下，與果膠產(chǎn)生單寧-果膠沉淀。(4)食醋醋造中淀粉、糖、氨基酸等物質(zhì)之間會發(fā)生美拉德反應(yīng)，聚合成大分子量的黑色物質(zhì)，在食醋中沉淀下來。(5)部分食醋系列產(chǎn)品中會用到焦糖色素，因?yàn)槭炒滋厥獾乃嵝泽w系，若焦糖色素不適合該體系也會形成絮狀沉淀，造成食醋的沉淀現(xiàn)象。

為了提升產(chǎn)品的品質(zhì)，各食醋生產(chǎn)企業(yè)及科研機(jī)構(gòu)都在尋找解決食醋沉淀的科學(xué)方法，經(jīng)過查閱資料發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段用于改善食醋中沉淀情況的主要方法有以下4個方面：(1)選擇適合的生產(chǎn)原輔料：由于生產(chǎn)釀造過程中原料利用不徹底造成成品食醋沉淀，可以嘗試根據(jù)釀造工藝的特點(diǎn)，通過選擇合理的淀粉含量的原料，再通過改進(jìn)完善工藝等方法減少成品中沉淀的產(chǎn)生。(2)使用澄清劑的方法：澄清劑法是指在食醋中添加適宜的澄清劑，通過澄清劑對食醋中沉淀物質(zhì)的吸附、絡(luò)合等作用，將食醋中的渾濁沉淀分離，從而得到澄清度較高的產(chǎn)品。降低食醋中沉淀物質(zhì)含量所用的澄清劑一般主要有殼聚糖、蛋清液、明膠、膨潤土和一些復(fù)合澄清劑。(3)物理攔截法：顧名思義是指通過物理的方法將沉淀物質(zhì)從醋液體系中分離出來，從而達(dá)到澄清效果的方法，主要包括自然沉降法、離心法、板框過濾法、膜分離法。(4)酶分解法：根據(jù)食醋中渾濁沉淀的主要成分，目前，用于食醋澄清的酶主要有蛋白酶、糖化酶和果膠酶等。通過這些功能性酶的作用，可以對食醋中的沉淀有較好的分解、絮凝、沉淀等作用，從而達(dá)到減少醋液中沉淀物質(zhì)的目的。同時在加入的酶的分解作用下，食醋中的大分子物質(zhì)被分解為可溶性的多肽、氨基酸等小分子物質(zhì)，更加豐富了成品的營養(yǎng)價(jià)值。

1 實(shí)驗(yàn)材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

保寧醋成品。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 沉淀含量測定方法

取足量已經(jīng)混合均勻的醋液，選取100 mL離心管，添加1%的硅藻土約1 g，準(zhǔn)確稱取離心管、管蓋及硅藻土的質(zhì)量和，進(jìn)行記錄M1。再向盛有硅藻土的離心管中加入約80 mL混合均勻的醋液，準(zhǔn)確稱取離心管及管蓋的質(zhì)量和，進(jìn)行記錄M2。選用8000 r/min的轉(zhuǎn)速分別對樣品進(jìn)行冷凍離心，離心時間15 min。離心完畢后，棄去上清液，用65 ℃的恒溫真空干燥箱烘干至恒重，待其冷卻后再次準(zhǔn)確稱取離心管及管蓋的質(zhì)量和，進(jìn)行記錄M3。沉淀量W(%)的計(jì)算公式：沉淀量W(%)=(M3-M1)/(M2-M1)×100。

1.2.2 水分含量測定方法

參照GB 5009.3-2010《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中水分的測定》[4]。

1.2.3 蛋白質(zhì)含量測定方法

參照GB 5009.5-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中蛋白質(zhì)的測定》，采用第一法凱氏定氮法[5]。

1.2.4 總糖含量測定方法

通過斐林滴定法測定沉淀物中總糖的含量。

1.2.5 總酸含量測定方法

參照GB/T 18187-2000《釀造食醋》中總酸的測定方法[6]。

1.2.6 氨基酸態(tài)氮測定方法

參照GB 18186-2000《釀造醬油》中氨基酸態(tài)氮的測定方法[7]。

1.2.7 單寧含量測定方法

參照NY/T 1600-2008《水果、蔬菜及其制品中單寧含量的測定 分光光度法》，采用分光光度計(jì)法測定[8]。

1.2.8 果膠含量測定方法

參照NY/T 2016-2011《水果及其制品中果膠含量的測定 分光光度法》，采用分光光度計(jì)法測定[9]。

1.2.9 菌落總數(shù)測定方法

參照GB 2719-2003《食醋衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》中菌落總數(shù)的測定方法[10]。

1.2.10 真菌數(shù)量測定方法

參照GB 4789.15-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 微生物學(xué)檢驗(yàn) 霉菌和酵母計(jì)數(shù)》[11]。

1.2.11 不同滅菌強(qiáng)度處理不同過濾工藝的5.0°半成品的實(shí)驗(yàn)方法

在食醋后處理環(huán)節(jié)，選用兩種不同的過濾方式：傳統(tǒng)的板框過濾和中空纖維膜過濾對半成品進(jìn)行過濾，將得到的半成品利用超級高溫瞬時滅菌機(jī)，對內(nèi)部管道內(nèi)循環(huán)的液體進(jìn)行不同溫度強(qiáng)度的滅菌操作，首先對于板框過濾后的5.0°半成品在包裝成品前分別按70～75 ℃，30 min；80～85 ℃，30 min；100 ℃，30 min；110 ℃，30 s 4個滅菌條件進(jìn)行處理后包裝成成品，留樣進(jìn)行為期1個月的觀察。另外，對于膜過濾的5.0°半成品在包裝成品前分別按照70～75 ℃，30 min；80～85 ℃，30 min；100 ℃，30 min；110 ℃，30 s；120 ℃，30 s 5個滅菌條件進(jìn)行處理后包裝成成品，留樣進(jìn)行為期1個月的觀察。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 成品保寧醋中沉淀物質(zhì)的組成分析

成品保寧醋中沉淀物質(zhì)的組成情況見圖1。

圖1 成品保寧醋及其沉淀中物質(zhì)的組成圖Fig.1 Composition of Baoning vinegar finished product and its sediments

由圖1可知，在該種類成品保寧醋醋液中，總酸含量為59.78 g/L，沉淀含量為3.87%，醋液固形物含量為187.15 g/L。經(jīng)過離心后的濕重沉淀中水分含量為76.83%，蛋白質(zhì)含量為21.99%，總糖含量為16.81%，單寧含量為56.56 mg/g，果膠含量為10.25 g/kg，氨基酸態(tài)氮含量為0.537 g/100 g。

對富集沉淀物質(zhì)進(jìn)行分析測定，發(fā)現(xiàn)在該類成品保寧醋沉淀物質(zhì)中，按物質(zhì)含量由高到低排列，依次為蛋白質(zhì)含量>總糖含量>單寧含量>果膠含量>氨基酸態(tài)氮的含量。這可能和生料發(fā)酵工藝特點(diǎn)有一定的關(guān)系，生料發(fā)酵的缺點(diǎn)之一原料利用率相對于熟料發(fā)酵可能偏低[12]，這也導(dǎo)致了原料發(fā)酵不徹底，使一些蛋白質(zhì)、淀粉之類的大分子物質(zhì)在淋醋的同時進(jìn)入醋液體系中，伴隨著進(jìn)行后處理環(huán)節(jié)，從而最終在成品醋液中表現(xiàn)出沉淀現(xiàn)象[13]。

根據(jù)上述成品沉淀中的物質(zhì)組成，再結(jié)合生料發(fā)酵的工藝分析，想要解決沉淀問題有3個方向：第一，從發(fā)酵的源頭來解決，提高原料利用率；減少淋醋環(huán)節(jié)進(jìn)入醋液中的大分子物質(zhì)的總量，即減少進(jìn)入醋液中可能造成液體沉淀的前體物質(zhì)的量；第二，醋液包裝成成品以前利用過濾設(shè)備進(jìn)行有效的物理攔截，減少最終成品中沉淀物質(zhì)的含量[14]；第三，調(diào)整滅菌溫度強(qiáng)度。針對第一個方向是否進(jìn)行功能微生物強(qiáng)化等方式[15]；是否對部分原料進(jìn)行熟化處理；是否考慮使用一些特定的酶制劑來加強(qiáng)原料的分解。另外，針對第二個方向，使用傳統(tǒng)的板框過濾方式和中空纖維膜過濾方式進(jìn)行物理攔截，對處理后的產(chǎn)品的色、香、味、體進(jìn)行整體評判[16]；最后，針對第三個方向，根據(jù)長期經(jīng)驗(yàn)，低溫長時間的滅菌條件，與高強(qiáng)度滅菌條件所產(chǎn)生的沉淀物質(zhì)狀態(tài)確有差異。所以，可以考慮對滅菌強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)整來改善產(chǎn)品中沉淀的狀態(tài)。

2.2 不同滅菌強(qiáng)度處理不同過濾工藝的5.0°半成品對其沉淀物質(zhì)的影響結(jié)果

對5.0°半成品，分別采用板框過濾和膜過濾工藝對半成品進(jìn)行過濾，過濾以后分別按不同滅菌強(qiáng)度在包裝成品前進(jìn)行最后一次滅菌，包裝成成品以后，靜置觀察樣品沉淀情況。

2.2.1 不同滅菌強(qiáng)度處理板框過濾工藝的5.0°半成品后沉淀結(jié)果

不額外進(jìn)行降溫處理，直接進(jìn)行板框過濾以后的醋液在包裝成品以前分別進(jìn)行不同強(qiáng)度的滅菌，裝瓶后連續(xù)觀察1個月，詳細(xì)沉淀情況見表1。樣品的沉淀狀態(tài)見圖2～圖5。

表1 板框過濾工藝處理醋液樣品的沉淀結(jié)果表Table 1 Precipitation results of vinegar samples treated by plate-frame filtration process

圖2 70～75 ℃，30 min沉淀狀態(tài)Fig.2 The precipitation state of 70～75 ℃，30 min

圖3 80～85 ℃，30 min沉淀狀態(tài)Fig.3 The precipitation state of 80～85 ℃，30 min

圖4 100 ℃，30 min沉淀狀態(tài)Fig.4 The precipitation state of 100 ℃，30 min

圖5 110 ℃，30 s沉淀狀態(tài)Fig.5 The precipitation state of 110 ℃，30 s

由表1和圖2～圖5可知，采用板框過濾為食醋后處理中過濾方式的樣品在進(jìn)行不同強(qiáng)度的滅菌裝瓶靜置1個月的過程中持續(xù)觀察其沉淀情況為：初期無明顯肉眼可見沉淀，隨著靜置時間的延長，底部開始出現(xiàn)明顯的沉淀層，隨著時間再延長，瓶壁沉淀越來越厚重，溫度處理強(qiáng)度越大，沉淀情況也越嚴(yán)重。在該過濾工藝條件下，采用70～75 ℃，30 min的滅菌工藝產(chǎn)品的沉淀情況相對于其他滅菌強(qiáng)度而言，沉淀量少一些，但是也需要改善。所以，板框過濾的物理攔截方式對于產(chǎn)品中沉淀的處理能力還需要再優(yōu)化[17]。

2.2.2 不同滅菌強(qiáng)度處理膜過濾工藝的5.0°半成品后沉淀結(jié)果

醋液后調(diào)配等后處理操作完成以后，利用中空纖維膜過濾系統(tǒng)過濾后進(jìn)行不同強(qiáng)度的滅菌，裝瓶后連續(xù)觀察1個月，沉淀情況見表2。

表2 膜過濾工藝處理醋液樣品的沉淀結(jié)果表Table 2 Precipitation results of vinegar samples treated by membrane filtration process

樣品的沉淀情況見圖6～圖10。

圖6 70～75 ℃，30 min沉淀狀態(tài)Fig.6 The precipitation state of 70～75 ℃，30 min

圖7 80～85 ℃，30 min沉淀狀態(tài)Fig.7 The precipitation state of 80～85 ℃，30 min

圖8 100 ℃，30 min沉淀狀態(tài)Fig.8 The precipitation state of 100 ℃，30 min

圖9 110 ℃，30 s沉淀狀態(tài)Fig.9 The precipitation state of 110 ℃，30 s

圖10 120 ℃，30 s沉淀狀態(tài)Fig.10 The precipitation state of 120 ℃，30 s

由表2和圖6～圖10可知，采用中空纖維膜過濾為食醋后處理中過濾方式的樣品進(jìn)行不同強(qiáng)度的滅菌裝瓶靜置1個月的過程中持續(xù)觀察其沉淀情況為：70～75 ℃，30 min的滅菌工藝的樣品，初期無明顯肉眼可見沉淀，隨著靜置時間的延長，底部開始出現(xiàn)明顯的沉淀層，隨著時間再延長，瓶壁有稍許沉淀層。80～85 ℃，30 min的滅菌工藝的樣品，初期無明顯肉眼可見沉淀，隨著靜置時間的延長，底部開始出現(xiàn)明顯的沉淀層，隨著時間再延長，瓶底沉淀層加厚，瓶壁沉淀層也變明顯。另外，100 ℃，30 min；110 ℃，30 s；120 ℃，30 s的滅菌工藝的樣品，初期無明顯肉眼可見沉淀，隨著靜置時間的延長，底部沉淀層逐漸加厚，隨著時間再延長，瓶底和瓶壁沉淀層均加厚?？梢悦黠@看出，滅菌工藝采用70～75 ℃，30 min，包裝的成品沉淀程度最輕，從消費(fèi)者的視角看，接受度會比其他滅菌工藝的好，所以在該過濾工藝條件下，采用70～75 ℃，30 min的滅菌工藝，沉淀表現(xiàn)狀況較好。這可能是因?yàn)殡S著淋醋過程進(jìn)入到醋液體系中的大分子物質(zhì)，在高溫度強(qiáng)度的滅菌條件下很容易斷裂成相對分子質(zhì)量較輕的中間物質(zhì)，又不能沉淀到底部，懸浮在醋體中，即使在包裝前進(jìn)行了澄清處理，在儲存過程中這些成分還是會逐漸凝集，再一次形成沉淀[18]。所以，物理攔截對于沉淀問題的解決有一定的效果，但是若要從根本上解決這個問題，可能還需要從發(fā)酵的源頭去思考。

2.2.3 不同滅菌強(qiáng)度處理板框過濾和膜過濾工藝樣品的菌落總數(shù)檢測結(jié)果

不同滅菌強(qiáng)度處理板框過濾和膜過濾工藝樣品的菌落總數(shù)檢測結(jié)果見表3。

表3 板框過濾工藝與膜過濾工藝處理醋液樣品的菌落總數(shù)檢測結(jié)果表Table 3 Test results of total bacterial colonies in vinegar samples treated by plate-frame filtration and membrane filtration processes

由表3可知，板框過濾后使用70～75 ℃，30 min；80～85 ℃，30 min；100 ℃，30 min；110 ℃，30 s的滅菌條件進(jìn)行滅菌后成品的菌落總數(shù)分別為60，30，<10，<10 CFU/mL，膜過濾后使用70～75 ℃，30 min；80～85 ℃，30 min；100 ℃，30 min；110 ℃，30 s；120 ℃，30 s的滅菌條件進(jìn)行滅菌后成品的菌落總數(shù)分別為20，30，<10，<10，<10 CFU/mL，不同強(qiáng)度滅菌方式均能夠達(dá)到食醋衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)要求。由于在后處理過程中的煎醋工藝在營造食醋的風(fēng)味和對滅菌方面起到了重要作用[19]，所以在最后一次滅菌前的半成品中菌落總數(shù)已經(jīng)很低，再經(jīng)過包裝前的最后一次滅菌，使成品中的菌落總數(shù)均能夠符合標(biāo)準(zhǔn)。最后，為了保證產(chǎn)品在貨架期內(nèi)沉淀情況穩(wěn)定，過濾方式采用中空纖維膜過濾，同時滅菌條件為70～75 ℃，30 min。

3 結(jié)論

通過對一個系列的四川麩醋沉淀中的不同組分物質(zhì)進(jìn)行分析得到，在其沉淀物質(zhì)中，按物質(zhì)含量由高到低排列順序，其含量排列順序依次為：蛋白質(zhì)>總糖>單寧>果膠>氨基酸態(tài)氮，它們的具體含量分別為蛋白質(zhì)21.99%，總糖16.81%，單寧56.56 mg/g，果膠10.25 g/kg，氨基酸態(tài)氮0.537 g/100 g。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，確定食醋過濾方式為中空纖維膜過濾，同時滅菌條件采用70～75 ℃，30 min。

4 展望

固態(tài)食醋釀造的生產(chǎn)工藝為開放式多菌種復(fù)合生料發(fā)酵，這決定了一年四季想要控制相同的發(fā)酵條件是有一定難度系數(shù)的，所以受不同季節(jié)天氣、不同批次原料、不同批次發(fā)酵槽回糟、不同發(fā)酵狀態(tài)曲藥等因素的影響，發(fā)酵過程的復(fù)雜性決定了不同生產(chǎn)批次的產(chǎn)品會存在一定差異，我們希望用更加科學(xué)的手段減小這種差異性，保證產(chǎn)品的穩(wěn)定性，現(xiàn)階段暫時采用的板框過濾或者中空纖維膜過濾的物理攔截手段，以及控制滅菌強(qiáng)度的手段，可以控制成品中的沉淀在一個可接受的范圍內(nèi)，但是這樣的手段同時也會對食醋的風(fēng)味造成一定的影響，后期還需要致力于尋找科學(xué)的手段，從發(fā)酵的源頭尋求解決辦法。