食醋固态发酵中丙酸含量变化及生成机理研究

李永丽 潘中乔亚 于 刚 肖 宇 俞洪宝

（1.成都海关技术中心 四川成都 610041；2.南充海关）

1 前言

丙酸对霉菌、需氧芽胞菌和革兰氏阴性杆菌有较好的抑制作用，是一种新型的食品防腐剂。但同其他有机酸一样，丙酸是食醋风味物质之一。因此，研究食醋中丙酸本底及酿造生成机理、变化规律，可以为正确认识食醋中的丙酸提供科学依据，以有效应对技术贸易壁垒。本文以四川麸醋为例，考察了发酵、加工、陈酿过程中丙酸的变化，初步探讨了其生成机理。

2 实验设计

四川麸醋酿造中可能引入丙酸及导致丙酸含量变化的环节主要有：（1）原料：麸皮、次粉、大米等原粮在储存中为了防止变霉，可能会使用丙酸、丙酸钙等防霉剂进行处理。（2）发酵过程：原料糖化成葡萄糖后，在产丙酸菌的作用下经糖酵解（EMP）途径和Wood-Werkman途径代谢生成丙酸，同时乳酸也可为部分丙酸菌利用代谢产生丙酸，2种底物代谢生成丙酸的过程中均会生成乙酸副产物[1-3]。（3）曲药和回糟均可能含有产丙酸菌并生成丙酸。因此，本文抽取原料、曲药、醋母、回糟和发酵酿造过程中醋醅测定丙酸含量，同时对熬醋、膜滤、陈酿、超高温瞬时（UHT）灭菌工序前后丙酸含量进行测定并分析其含量变化。

3 实验与讨论

3.1 检测方法

采用GB 5009.120—2016《食品中丙酸钠、丙酸钙的测定》[4]第一法 液相色谱法，其中，醋母、生醋、熟醋等液体样品采用蒸馏法进行样品处理，麸皮、生粉等原料和醋醅因样品比重轻，蒸馏过程沸腾后黏留瓶壁且易糊，采用直接浸提法对样品进行处理。

3.2 结果分析

3.2.1 酿造原料及曲药、醋母液对丙酸含量的影响

本文对食醋酿造原料大米、次粉、麸皮以及曲药、醋母液中的丙酸进行了含量测定，结果详见表1。

表1 麸醋酿造原辅料中的丙酸含量

由表1中可知，酿造原料麸皮、大米、次粉等均未检出丙酸，而发酵醋母所使用的曲药中检出含有丙酸，曲药是在黄梅季节用小麦、麸皮、中药材粉碎混匀压块后，让自然界各种微生物在上面生长而制成的，此时曲药中检出丙酸则意味着自然环境中存在有产丙酸菌。制作醋母的过程就是让食醋酿造微生物快速增长形成液体曲，其中主要的优势菌群是用于糖化的曲霉、用于酒化的酵母菌和用于醋化的醋酸菌，丙酸杆菌只是作为形成风味物质的杂菌而存在，在微生物大量繁殖阶段被抑制生长直至菌群平衡。

3.2.2 发酵过程中醋醅丙酸含量的变化

四川麸醋酿造中，醋醅发酵前5d为厌氧发酵[5]，从第6 d起开始翻醅混料并补充供氧。对醋醅中丙酸含量测定，结果详见表2。

表2 四川麸醋发酵过程中丙酸含量的变化

由表2可知，发酵前5d丙酸含量增加较快，此时为厌氧发酵阶段，是淀粉开始糖化的阶段，从第6d后丙酸含量增长渐缓，这是因为发酵进入有氧发酵阶段，醋酸菌开始产酸，随着pH的下降和温度的上升（四川麸醋工艺中要求控制醋酸发酵阶段温度不低于38℃）[6]，丙酸杆菌生长和产酸受抑制，醋醅中丙酸含量几乎不再有大的变化，只有微量的平稳增长，在第25 d时达到最高，并从30 d起开始略微下降，这是由于进入后熟阶段，醋醅中糖分消耗不再产生新的丙酸，而已生成的丙酸发生了酯化反应。发酵各阶段丙酸含量的变化也与丙酸杆菌的生化性质相一致。

3.2.3 加工环节对食醋中丙酸含量的影响

醋醅发酵结束后所淋取的醋为生醋，此时还需经过熬醋、膜滤、陈酿及UHT灭菌装瓶等工艺，为了考察熬醋、膜滤、UHT灭菌过程对丙酸含量的影响，本文对熬醋前后、膜滤前后、UHT灭菌前后食醋中丙酸含量进行了测定，结果详见表3。

表3 加工环节对食醋中丙酸含量的影响

由表3可知，熬醋后丙酸含量增加，这是因为熬制中水分蒸发导致丙酸浓度升高，而膜滤和UHT灭菌工序对醋液中丙酸含量几乎无影响。

3.2.4 陈酿过程中丙酸含量的变化

熬制后的熟醋进行陈酿主要是让醋液中的酸、醇、醛、酯、酚、酮类等物质进一步发生各种反应并相互融合以增加和协调其色、香、味，陈酿时间根据醋的等级而不一。本文检测了陈酿过程不同时间的食醋中丙酸含量，结果详见表4。

表4 陈酿对食醋中丙酸含量的影响

由表4可知，随着陈酿的时间延长，丙酸含量缓慢降低。这是由于在熬醋工艺时，醋液中微生物已基本灭活。在食醋的风味后熟阶段，密封陈酿中的丙酸发生酯化反应，导致其含量降低。

4 结论

丙酸本身就是食醋中的一种重要风味物质，在食醋发酵酿造中由丙酸杆菌代谢所产生，丙酸杆菌在自然环境、发酵池中均有存在；在食醋酿造中，采用自然环境接种所制的曲药中即有丙酸杆菌存在，经醋母扩培后接种于醋醅中；曲霉将淀粉转化为葡萄糖后，丙酸杆菌在厌氧环境下，经糖酵解EMP途径和Wood-Werkman途径将葡萄糖代谢为丙酸。随着酿造的进程，在有氧发酵阶段，pH和温度抑制了丙酸杆菌的生长和产酸，发酵后期和陈酿期，丙酸因酯化而略微降低；熬醋工序由于水分蒸发导致丙酸含量升高，膜滤和UHT灭菌工序对醋液中丙酸含量几乎无影响。