響應(yīng)面法優(yōu)化果醋醋酸發(fā)酵工藝及抗氧化能力評(píng)價(jià)

響應(yīng)面法優(yōu)化果醋醋酸發(fā)酵工藝及抗氧化能力評(píng)價(jià)

秋香梨是黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝學(xué)院培育的秋子梨品種。果實(shí)圓潤(rùn)，細(xì)膩多汁，可溶性固形物含量高，酸甜可口。這是處理梨汁的優(yōu)良品種。果醋一般是以水果為原料，經(jīng)酶解處理、酒精發(fā)酵和醋酸發(fā)酵而成的一種營(yíng)養(yǎng)豐富的酸性調(diào)味品，富含維生素、氨基酸和碳水化合物，能夠補(bǔ)充人體所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)研究擬采用液態(tài)發(fā)酵方法，在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，利用響應(yīng)面法優(yōu)化滬釀1.01醋酸菌發(fā)酵秋香梨果醋的工藝條件，并通過(guò)1,1-二苯基-2-苦肼基（DPPH）自由基清除能力、2,2’-聯(lián)氮雙（3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸）二銨鹽（ABTS）自由基清除能力和Fe1材料和方法1.1材料和機(jī)器1.1.1菌種、dpph、培養(yǎng)基秋香梨酒：酸質(zhì)量濃度為1.5g/L，酒精度為12%vol(20℃），黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝分院；菌種：滬釀1.01醋酸桿菌，黑龍江省八一農(nóng)墾大學(xué)食品學(xué)院發(fā)酵實(shí)驗(yàn)室保存；DPPH：純度>97%，梯希愛(ài)（上海）化成工業(yè)發(fā)展有限公司；ABTS：純度>99%，美國(guó)Sigma公司；1.1.2儀器、設(shè)備和制造恒溫震蕩培養(yǎng)箱：HZXQ-R型，哈爾濱東聯(lián)電子技術(shù)開發(fā)有限公司；震蕩培養(yǎng)箱：HZQ-F160型，哈爾濱東聯(lián)電子技術(shù)開發(fā)有限公司；全溫震蕩培養(yǎng)箱：HZQD-D型，哈爾濱市東聯(lián)電子技術(shù)開發(fā)有限公司；電子分析天平：BN2484型，上海民橋精密儀器有限公司；立式壓力滅菌鍋：LDZX-40Ⅱ型，上海申安醫(yī)療器械廠；超凈工作臺(tái)：BCN-1360型，北京東聯(lián)哈爾儀器制造有限公司；pH計(jì)：SG2型，梅特勒—托利多儀器（上海）有限公司；過(guò)濾機(jī)：EYCKW-1型，溫州市東頂機(jī)械制造有限公司；冰箱：BCD-235YH型，青島海爾股份有限公司。1.2方法1.2.1醋酸發(fā)酵試驗(yàn)操作要點(diǎn)：(1）酒度調(diào)整：參照董玉新(2）醋酸菌活化：向500mL三角瓶中加入葡萄糖1g，酵母膏1g，蒸餾水100mL，真空度0.1MPa下滅菌30min，接入醋酸菌，30℃震蕩培養(yǎng)24h，得活化好的醋酸菌，菌數(shù)達(dá)5×10(3）接種：取500mL梨酒于1000mL三角瓶中，在超凈工作臺(tái)上接入不同接種量的醋酸菌液。(4）醋酸發(fā)酵：將接種后的三角瓶放入恒溫震蕩箱中，轉(zhuǎn)速為130r/min，在試驗(yàn)設(shè)計(jì)的接種量、發(fā)酵時(shí)間、發(fā)酵溫度和初始pH等條件下進(jìn)行發(fā)酵。(5）陳釀：秋香梨果醋發(fā)酵液于室溫陳釀30d。(6）澄清過(guò)濾：陳釀結(jié)束后除去大部分菌株代謝物和部分沉淀后，添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%的殼聚糖，處理1h，過(guò)濾。(7）殺菌：采用巴氏殺菌，75℃殺菌20min。1.2.2秋香梨果醋醋酸發(fā)酵工藝(1）接種量對(duì)秋香梨果醋醋酸發(fā)酵的影響：固定酒精度7%vol，初始pH4.4，發(fā)酵溫度31℃，發(fā)酵時(shí)間7d，考察接種量（4%,6%,8%,10%,12%）對(duì)總酸含量的影響。(2）發(fā)酵時(shí)間對(duì)秋香梨果醋醋酸發(fā)酵的影響：固定酒精度7%vol，初始pH4.4，發(fā)酵溫度31℃，接種量10%，考察發(fā)酵時(shí)間（1,2,3,4,5,6,7d）對(duì)總酸含量的影響。(3）發(fā)酵溫度對(duì)秋香梨果醋醋酸發(fā)酵的影響：固定酒精度7%vol，初始pH4.4，發(fā)酵時(shí)間7d，接種量10%，考察發(fā)酵溫度（25,28,31,34,37℃）對(duì)總酸含量的影響。(4）初始pH對(duì)秋香梨果醋醋酸發(fā)酵的影響：固定酒精度7%vol，發(fā)酵溫度31℃，發(fā)酵時(shí)間7d，接種量10%，考察初始pH(3.2,3.8,4.4,5.0,5.6）對(duì)總酸含量的影響。1.2.4常規(guī)酸鈉滴定法(1）酒精度：蒸餾法。(2）總酸含量：常規(guī)酸堿滴定法（以醋酸計(jì)）。(3)DPPH自由基清除率：根據(jù)樊秋元等(4)ABST自由基清除率：根據(jù)杜朝東等(5)Fe1.3數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析所有試驗(yàn)重復(fù)3次，采用Origin8.5軟件繪圖，響應(yīng)面試驗(yàn)通過(guò)Design-Expert8.0.6進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。2結(jié)果與分析2.1發(fā)酵溫度對(duì)秋香梨果醋總酸含量的影響由圖1(a）可知，秋香梨果醋中總酸含量隨接種量的增加先升高后降低，當(dāng)接種量為10%時(shí)，總酸含量最高達(dá)53.31g/L；當(dāng)接種量>10%時(shí)，由于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)多消耗在菌體細(xì)胞的生長(zhǎng)繁殖上，同時(shí)會(huì)出現(xiàn)菌體過(guò)早老化，生成的醋酸量減少，影響發(fā)酵效果由圖1(c）可知，秋香梨果醋中總酸含量隨發(fā)酵溫度的升高先上升后下降，當(dāng)發(fā)酵溫度<31℃時(shí)，醋酸菌的代謝活動(dòng)減弱，總酸含量較低；隨著發(fā)酵溫度的升高，31℃時(shí)秋香梨果醋的總酸質(zhì)量濃度最高值達(dá)51.98g/L；當(dāng)溫度>31℃時(shí)，高溫會(huì)抑制醋酸菌中相關(guān)酶的活性，產(chǎn)酸量降低2.2反應(yīng)試驗(yàn)2.2.1響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)設(shè)計(jì)根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，以接種量、發(fā)酵溫度、發(fā)酵時(shí)間和初始pH為自變量，以總酸含量為響應(yīng)值，進(jìn)行四因素三水平的響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)，因素及水平編碼見(jiàn)表1，試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果見(jiàn)表2。2.2.2回歸擬合及擬合驗(yàn)證利用Design-Expert8.0.6數(shù)據(jù)分析軟件對(duì)表2中數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，經(jīng)回歸擬合后得到二次回歸方程：由表3可知，模型P<0.0001，極顯著；失擬項(xiàng)P=0.1889>0.05，不顯著，說(shuō)明殘差均由隨機(jī)誤差引起，對(duì)試驗(yàn)干擾小，證明試驗(yàn)可靠；決定系數(shù)R2.2.3各因素交互作用的大小響應(yīng)曲面的陡度及等高線與坐標(biāo)軸交點(diǎn)個(gè)數(shù)能在一定程度上反映試驗(yàn)因子對(duì)響應(yīng)值影響的大小。若曲面坡度平緩，則因素值的變化對(duì)響應(yīng)值影響較??；反之，則影響較大。等高線與坐標(biāo)軸交點(diǎn)個(gè)數(shù)越多，則對(duì)響應(yīng)值影響越大；反之，則較小。等高線的形狀越扁平也說(shuō)明交互作用越強(qiáng)。對(duì)秋香梨果醋中總酸含量影響顯著的交互項(xiàng)有X2.2.4初始ph的確定利用已建立的數(shù)學(xué)模型預(yù)測(cè)秋香梨果醋醋酸發(fā)酵的最佳工藝條件為醋酸菌接種量9.45%，發(fā)酵時(shí)間5.90d，發(fā)酵溫度31.15℃，初始pH4.49?？紤]實(shí)際操作，修正工藝條件為醋酸菌接種量9.4%，發(fā)酵時(shí)間6d，發(fā)酵溫度31℃，初始pH4.5，此條件下的總酸含量為54.45g/L，與理論預(yù)測(cè)值53.25g/L誤差較小，說(shuō)明該模型能較好地預(yù)測(cè)秋香梨果醋的醋酸發(fā)酵工藝。2.3abts自由基清除率及dpph自由基清除率及還原力比較由表4可知，發(fā)酵后秋香梨果醋的抗氧化能力顯著提高（P<0.05),ABTS自由基清除率、DPPH自由基清除率和還原力分別較發(fā)酵前提高了23.65%,21.17%,30.23%，與廖良坤等3秋香梨果醋總酸含量測(cè)定結(jié)果秋香梨果醋醋酸發(fā)酵的最佳發(fā)酵工藝參數(shù)為醋酸菌接種量9.4%，發(fā)酵時(shí)間6d，發(fā)酵溫度31℃，初始pH4.5，此條件下秋香梨果醋總酸含量為54.45g/L。秋香梨酒經(jīng)醋酸菌發(fā)酵后，表現(xiàn)出了良好的體外抗氧化能力，其DPPH自由基清除率