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1、分类号学 号20092274硕士学位论文 模拟太阳能催陈山西老陈醋技术研究李 敏导 师：王如福 教授 学科专业：农产品加工与贮藏工程研究方向：答辩日期：二一二年六月中国 山西 太谷目录摘 要11 前 言21.1 山西老陈醋介绍21.1.1食醋的基本概况21.1.2 山西老陈醋介绍31.2 食醋的陈酿和人工催陈51.2.1 食醋的陈酿61.2.3 食醋的人工催陈71.2.4 太阳能催陈食醋111.3 立体依据和研究目的及内容132 模拟太阳能对山西老陈醋感官品质和理化指标的影响142.1 材料与方法142.1.1 试验材料142.1.2 仪器与试剂142.1.3 试验方法152.2 结果与分析1
2、92.2.1 不同条件处理对醋液感官品质的影响192.2.2 不同处理对醋液质量变化的影响242.2.3 不同处理对醋液理化指标的影响252.3 小结313 模拟太阳能催陈山西老陈醋最佳条件的优化323.1 材料与方法323.1.1 试验材料323.1.2 仪器与试剂323.1.3 试验方法323.2 结果与讨论343.2.1 模拟太阳能对山西老陈醋催陈效果的验证343.2.2 模拟太阳能催陈山西老陈醋最佳条件的优化363.2.3 模拟太阳能催陈对山西老陈醋整体品质的影响383.3. 小结394 全文结论及展望404.1 全文结论404.2 展望40参考文献42模拟太阳能催陈山西老陈醋技术研究
3、摘 要山西老陈醋是我国的四大名醋之一，其品质优良、风味独特、历史悠久，享誉中外，是中华民族祖先留给我们的一块酿造艺术瑰宝。山西老陈醋采用传统方法酿造，需经过“蒸、酵、熏、淋、陈”五个工艺，其中“陈”即老陈醋“夏伏晒、冬捞冰”，至少长达一年的陈酿过程。由于老陈醋陈酿时间长，使其很难很好的满足市场的需求。本试验以新酿制的食醋为试材，通过设定不同的条件模拟太阳能，研究模拟太阳能催陈对山西老陈醋感官品质和理化指标的影响，然后对模拟太阳能的催陈效果进行验证，综合考虑催陈后醋液感官品质和理化指标的变化，筛选模拟太阳能催陈山西老陈醋的最佳条件。研究结果如下：1. 新酿制的食醋经不同条件的模拟太阳能催陈处理后
4、，随着处理时间的延长，醋液质量不断减少，总酸、总酯、氨基酸态氮和还原糖含量呈现不断上升的趋势，方差分析发现，采用不同条件模拟太阳能对醋液质量变化、总酸、总酯、氨基酸态氮和还原糖含量有显著影响（P0.05），其中温度的影响达到极显著水平（P0.01），紫外灯功率和密闭空间环境的相对湿度的影响均无显著差异（P0.05）。2. 采用模糊综合评判法对催陈处理后醋液的感官品质进行评判，得到醋液感官品质最优的处理条件为：紫外功率20 W、醋液温度35 、密闭空间相对湿度为80%。3. 对模拟太阳能催陈效果的验证试验表明：不管是第五天加水验证还是第十天加水验证，新醋样的总酯含量比新醋有所提高，总酸、氨基酸态
5、氮和还原糖略有下降，且第十天验证与第五天验证相比，总酯增加，总酸、氨基酸态氮和还原糖下降，说明随着处理时间的延长，尽管水分蒸发对这些含量有影响，但催陈的效果也在不断提高。4. 以催陈处理后第十天醋液的总酯含量作为考察指标，对模拟太阳能的最佳条件进行优化，结果表明：模拟太阳能处理因素对山西老陈醋催陈效果影响主次顺序为醋液温度密闭空间相对湿度紫外功率，结合处理后醋液的感官品质的变化，确定最佳的模拟太阳能处理条件为紫外灯功率20 W、醋液温度35 ，密闭空间的相对湿度为80 %。此条件处理后醋液总酯含量达2.974 g/100ml，比自然陈酿三个月醋的高出0.776 g/100ml，但对醋液总酸、氨
6、基酸态氮和还原糖的影响较小，并能使醋液酸甜协调，口感柔和、香气浓郁，色泽加深，达到自然陈酿3个月醋的品质。关键词：山西老陈醋；模拟太阳能；催陈1 前 言1.1 山西老陈醋介绍1.1.1食醋的基本概况食醋是人们生活中不可缺少的生活用品，是一种国际性的酸性调味品，通常情况下将食醋分为东洋醋和西洋醋两大类，在国际上习惯将中国和日本的醋称为东洋醋，将欧美国家的醋称为西洋醋。东洋醋以谷物原料为主，而西洋醋以果实（果汁）原料为主。在中国，自古以来就有酿醋和食醋的传统，在长期的酿醋生产中各地人们根据本地的历史、地理、物产和生活习惯，创造了多种富有特色的制醋工艺，也打造了众多不同风味的品牌食醋，目前公认的四大
7、名醋是山西老陈醋、镇江香醋、四川保宁麸醋和福建红曲老醋1。酿造醋含有丰富的营养成分，具有独特的药理作用，其医疗保健作用主要表现在以下几个方面：（1）抗菌、杀菌作用 食醋具有相当强大的杀菌、抑菌能力，有杀死白喉杆菌和流行性脑脊髓膜炎、麻疹、腮腺炎病毒的效力，醋酸含量为35 g/L的食醋对沙门菌属细菌具有抑制作用，可作为生凉菜的食用消毒剂。（2）缓解疲劳 医学研究表明：食醋具有改善新陈代谢，防止和减轻疲劳的作用。（3）食醋对血糖的作用 有研究表明，食醋能延缓胃的排空率，使葡萄糖在胃中滞留的时间延长，缓和摄取葡萄糖后血糖的急剧变化，因此食醋可以控制餐后的高血糖。（4）食醋对脂质代谢的影响及降血压作用
8、 食醋能促进体内钠的排泄，改善其异常代谢，抑制体内由于盐分过剩而引起的血压升高；另外，食醋可以抑制肠管吸收脂质，抑制脂肪动员及肝脏脂质的合成以及末梢组织对脂质的利用，从而具有限制肥胖的作用。（5）抗氧化、抗衰老、美容 不同品种酿造食醋均具有一定的抗氧化性，食醋的抗氧化性是酚类、黄酮类、氨基酸以及美拉德反应产物的综合作用，其抗氧化性的主要差异也在于醋中所含有的总酚和总黄酮类结构化合物含量的不同。（6）抗癌、防癌 科学研究发现，陈醋能强烈地破坏和分解人体内由硝酸盐代谢转化而形成的亚硝酸盐，并能抑制嗜碱性细菌的生长和繁殖，是有效的抗癌防癌剂。（7）促进食欲、护胃 食醋能促使胃液和唾液分泌旺盛，促进食
9、物的消化，从而使人增进食欲。（8）预防骨质疏松症 食醋能够增加钙的生物转化率，改善钙的溶解性和醋酸的营养效应，促进小肠对钙的吸收，从而有助于预防骨质疏松症2-5。1.1.2 山西老陈醋介绍山西老陈醋是我国北方最著名的食醋，是四大名醋之首, 有着300多年的悠久历史，长期以来凭着“选料上乘、工艺独特、营养丰富、养身健体、风味独特、品质优良、色香味俱佳”而被誉为“天下第一醋”6。山西老陈醋的发祥地是太原市清徐县，有史料记载晋中介休的王来福于清初顺治年间，在清徐开办了一个“美和居”醋坊，又在白醋的基础上增加了熏醋工艺，大胆地改革、创新，“夏伏晒、冬捞冰”，因为整个生产过程需要时间长且产出的醋醇厚如陈
10、酒，于是创出了山西老陈醋名牌，使老陈醋一举名列中国四大名醋之首7。上个世纪30年代，中国的微生物鼻祖方心芳老先生到清徐实地考察后，著书称老陈醋为中国最好的醋。中华人民共和国国家标准GB 19777-2005原产地域标准 山西老陈醋中对山西老陈醋的定义是：以高粱麸皮为主要原料，以稻壳和谷壳为辅料，以大麦、豌豆为原料制作的大曲作为糖化发酵剂，经酒精发酵后采用固态醋酸发酵，再经熏醅、陈酿等工艺酿造而成的食醋统称为山西老陈醋8、9。食醋酿造主要包括淀粉水解、酒精发酵和醋酸发酵三个过程，这三个过程都需要不同种类的微生物酶的作用。淀粉水解是淀粉在相关酶的协同作用下水解成可发酵性糖类的过程，主要利用的是曲霉
11、等微生物产生的糖化型淀粉酶；所谓酒精发酵，是指淀粉水解后形成的糖类物质在无氧条件下，受到酵母菌分泌的各种酒化酶的作用，分解为酒精的过程；醋酸发酵是指酒精在醋酸菌中的氧化酶作用下氧化成醋酸的过程，整个食醋发酵过程就是这些微生物酶互相协同作用，产生一系列生物化学变化的过程10。此外，食醋的酿造还包括其他一些过程，如陈酿后熟作用等。由于山西老陈醋生产工艺独特，因此形成了自己典型的风味色泽棕红，光泽明显，体态均一，较浓稠；特有的醋香、酯香、熏香、陈香浓郁、协调；食而绵酸，醇厚柔和，酸甜适度，口味绵长，具有山西老陈醋“香、酸、绵、长”的独特风格11。山西老陈醋的传统酿造工艺流程见图1-112。山西老陈醋
12、总的工艺特色是以高粱为主料，以主料62.5 %的大曲为发酵剂，采用“蒸、酵、熏、淋、陈”的工艺酿造而成。山西老陈醋以优质高粱麸皮为主要原料，为谷物醋，颜景宗等人 7研究认为谷物醋具有良好的色泽和风味。陈春旭等人 13研究了高产-氨基丁酸（GABA）谷物醋的发酵工艺，并对其抗氧化能力进行分析，认为谷物醋清除DPPH自由基的能力要优于其它原料生产的食醋。近年来研究发现，高粱、水稻等谷物的外种皮中含有大量的多酚类化合物，包括酚酸、黄酮类化合物和原花青素等，这些多酚类化合物具有很强的抗氧化能力14、15。山西老陈醋以大曲为糖化发酵剂，大曲是由大麦、豌豆为原料经过十多道工序制成的。酿造过程是一个极其复杂
13、的生物化学反应过程，主要取决于大曲中多种微生物的作用，其中以曲霉菌、酵母菌、醋酸菌为主。由于大曲中含有多种菌类，酶系比较全，糖化、液化能力强，代谢产物多，因而在老陈醋酿造过程中，不仅会产生出多种有机酸，而且还会派生出许多有益风味物质，这是形成老陈醋典型风格的物质基础7、16。润 料出缸，拌入麸皮和谷糠粉碎成四六瓣精选除杂高粱糊 化出甑开水闷料冷 却拌 曲入缸酒精发酵醋酸发酵成熟醋醅陈酿浸泡加热浸泡淋醋新醋露晒陈酿过滤灭菌包装水食盐白醋醅50 %60 %熏醋醅40 %50 %水淡醋液香辛料 成品图1-1 山西老陈醋传统酿造工艺流程图Fig.1-1 Shanxi Mature Vinegar tr
14、aditional brewing process flow diagra由于大曲中微生物和酶系复杂，因此使得整个发酵过程变的极为复杂，糖化酒精发酵时间长达18 d，在这个过程中，先是曲酶菌所分泌的淀粉酶将原料中的淀粉转化为糖，同时又由酵母菌所分泌的酒化酶将糖类物质转变为酒精，同时还有蛋白质的分解和各种酯化反应的发生。除形成酒精外，还有氨基酸、乳酸、琥珀酸等有机酸和脂肪酸及酯类与醛类等物质形成。发酵终了，缸的表面会有一层褐色澄清液，闻之酒味极浓，尝之有浓郁的酒香、味醇厚，苦涩味大，微酸、甜、鲜17。山西老陈醋上述淀粉糖化和酒精发酵过程是不能完全分开的，边糖化边进行酒精发酵，因此，称为“双边发酵
15、”。酒精发酵完成后，进入醋酸发酵阶段，在这一过程中，要先用谷糠和麸皮将酒醪（亦称拌醋醅）拌匀、使醋醅疏松，以扩大与空气接触面积，满足醋酸菌在发酵过程中对空气（氧气）的需要，以加速发酵进程。醋酸发酵实际上是一种氧化反应，在这个过程中，品温一般要控制在40左右，这样可加快酒精氧化成醋酸的速度，同时又可抑制杂菌的生长。一旦醋酸发酵结束，要及时添加食盐抑制醋酸菌继续繁殖代谢和防止醋醅返火，以保证醋酸发酵顺利进行7。醋酸发酵终了，要进行熏醅工艺，熏醅工艺是山西老陈醋生产工艺中十分重要的生产工序，也是老陈醋传统生产工艺的精髓之一。它不仅可以增加老陈醋产品的色泽，还决定了老陈醋产品的独特风格和风味。熏醅是在
16、特制的熏醅炉上进行的，每行炉炕上都安放着6个小缸，炉炕的一端生有明火，火力均匀地分布在缸的四周，熏烤着缸中的醋醅。醋酸发酵终了的一半醋醅置于熏醅缸内，用文火加热，温度为7080，缸口盖上瓦盆，每天按顺序换缸，经6d出醅，颜色逐渐变深，最后变成黑褐色，称其为“黑醅”18。另外一半的醋醅不经过熏醅阶段直接进入淋醋阶段，称之为“白醅”。所熏的醅子要既闻不到焦糊味，而且色泽又黑又亮。熏醅工艺主要有两步反应，一是醋醅中的残余淀粉、半纤维素、蛋白质、菌体等物质在弱酸性热环境中，缓慢水解成还原糖及氨基酸，称为水解反应，水解反应产生的还原糖与氨基酸聚合生成类黑色素，称为羰氨反应，又称美拉德反应。熏醅的主要作用
17、在于增加醋的色泽和醋的熏香味，这是山西老陈醋色、香、味、体的主要来源19。山西老陈醋的精粹在于突出一个“陈”字，是指原醋的陈酿，新醋在自然状态中陈放三个月到半年的醋称为陈醋；陈放一年以上才能称为“老陈醋”20，传统工艺称为“夏伏晒，冬捞冰”。通过陈酿过程，日晒使醋液不断蒸发，捞冰而又使水分不断减少，同时香味成分得以逐渐在代谢物质转化过程中突显，不溶物得以沉淀而使醋液澄清，最后获得陈化老熟的成品。山西老陈醋至少要陈酿912个月以上，经过陈酿的山西老陈醋，其浓度、酸度、香气等方面都会有大幅度提高21、22。1.2 食醋的陈酿和人工催陈刚发酵完的新醋口感生硬、醋味刺激、香气淡薄, 同时还有杂味，为了
18、提高食醋的风味，增加香气，使食醋味道协调，必须对新鲜食醋进行陈酿处理23。1.2.1 食醋的陈酿1.2.1.1 陈酿的目的陈酿是指在醋酸发酵结束后，延长发酵时间，增加食醋风味物质的过程24。通过陈酿，可进一步完成食醋色泽、色香、滋味和体态的形成，从而提高食醋的品质。山西老陈醋发酵成熟淋出的醋液风味一般，而只有经过“夏伏晒、冬捞冰”的长期陈酿后，山西老陈醋才会具有“色泽黑紫、味清香、质浓稠、酸味醇厚、回味绵长”的特点。一般来说，食醋在陈酿之后色泽变深，香气浓郁，滋味柔和醇厚，浓度增大，质量有所提高。陈酿的方法主要有三种：（1）醋醅陈酿 即将成熟的醋醅加盐，然后移入缸内砸实，再封闭放置；（2）生醋
19、陈酿 即将新酿制的生醋经一段时间的日晒，制得成品，如山西老陈醋工艺制得的醋液要经“夏日晒、冬捞冰”，陈酿9 -12个月，方能制得老陈醋；（3）液体陈酿 即将醋液密封装在坛中陈酿，大多数工艺制得的食醋要用此法，从而提高其品质，从这个意义上来讲，把食醋装入罐内贮存一定时间，也可以起到陈酿作用2。1.2.2.2陈酿过程中的变化陈酿过程中要发生一系列的物理、化学变化，主要有：（1）化学变化 化学变化是陈酿的决定因素，主要包括有氧化还原反应、酯化反应、缩合反应和美拉德反应25。 美拉德反应 醋坯或食醋中的糖分与氨基酸结合，产生类黑素等物质，使食醋颜色加深，实际上，在此过程中发生了美拉德反应。一般食醋经过
20、3个月的陈酿，氨基酸态氮下降2.2 %，糖分下降2.1 %。这些成分的减少，与食醋增色有关。食醋色泽的变化程度与基质的成分有关，一般含糖（尤其含戊糖、己糖）、氨基酸和肽等多的醋醅或食醋容易变色。固态发酵法的食醋容易变色，因为固态发酵法生产中需配用大量辅料（如麸皮、米糠等），使得基质成分中糖分与氨基酸含量相对提高，故色泽比液态发酵醋深。另外，陈酿时间长和陈酿温度高，都会加深食醋的色泽2。在陈酿过程中由于容器中的铁锈对醋醅或食醋中酸、醛、醇等物质的作用，反应形成的是红棕色和黄色素，同时原料中的单宁也会被氧化缩合成黑色素2，这些色素不稳定，会产生浑浊现象，而且变暗，严重影响光泽，这对食醋的感官品质是
21、不利的，故不宜用铁质材料做陈酿容器。 氧化反应 陈酿期间部分乙醇氧化成乙醛，乙醛又进一步氧化成醋酸，从而增加食醋的主要成分；未转化成醋酸的少量乙醛可调和食醋的风味，但乙醛含量不宜过高。据试验，成熟的食醋在坛中贮存3个月，乙醛含量可由1.28 mg/100mL上升至1.75 mg/100mL。 酯化反应 陈酿过程中发生的酯化反应是一个重要反应，因为反应生成的酯类物质是构成食醋香气的主要成分之一，名醋中酯的种类和含量较多，而且有的厂家往往把总酯含量作为内控质量标准。食醋中的酯主要有乙酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸异丁酯、丙酸乙酯、己酸异戊酯、乳酸乙酯等，食醋中的酯含量可用气相色谱法作定量分析。食醋的总酯含
22、量与陈酿时间有关，时间长，则总酯含量增加26。各种传统工艺规定一定的陈酿时间，就是为了保证成品中酯的内控标准。但在陈酿过程中，食醋的总酸有所下降，因此生产中不能为了增加总酯含量而无限制地延长陈酿时间。同时，酯的产生还受陈酿温度和前体物质浓度的影响。温度高，成酯速度块；醋中所含醇类物质多，生成的酯也多。固态发酵的醋醅中酯的前体物质较液体醋所含的多，故成品醋中酯的含量也比液体醋多2。（2）物理变化23 低沸点物质的逸散 醋醅或食醋中的低沸点物质（如硫化氢、乙醛、甲醇等）在陈酿过程中会逸散到空气中，使成品醋风味更纯正，另外一些挥发性酸也会逸散，剩余的不挥发酸使食醋酸味更加柔和。 大分子物质沉淀 这是
23、指生醋经陈酿后，杂物沉淀，使得成品更加澄清。 水分蒸发 生醋经陈酿后，部分水分蒸发，食醋浓度增大。 乙醇分子与水分子的缔合作用 乙醇分子使生醋在口感上有不柔和的刺激，在陈酿过程中，水分子与乙醇分子缔合，大大减少了乙醇分子的浓度，口味变得绵软。1.2.3 食醋的人工催陈传统食醋多采用自然陈酿工艺，贮存时间长(16个月或更长)，占用设备容器多，管理困难，卫生条件差，不能很好地满足市场的供应，为加速食醋的陈化，缩短陈酿期，现代加工多采取人工快速催陈技术。所谓人工催陈就是采用人工的方法加速老熟作用27，目前采用比较多的人工催陈方法主要有高压静电场、超声波、红外、微波、臭氧法、激光、紫外线和超高压等。这
24、些主要方法对食醋催陈的机理和研究现状如下：1.2.3.1 高压静电场催陈目前高压静电场催陈食醋机理研究还处于初步阶段。一般认为食醋是一种液体电介质，当高压静电场作用于食醋时，静电场力使食醋中的部分氢键发生断裂，食醋中的极性分子与其他分子，以及水分子之间相互渗透，缔合成大分子群，它们既可以是同分子之间的缔合，不同分子之间的缔合，也可以是同其它醇、醛、水分子之间的缔合，构成错综复杂的缔合现象，这些缔合体系的形成，减少了自由分子的数量，从而减少了食醋的刺激性。同时，极性分子在外电场中获得能量, 为参加化学反应提供了条件，高压静电场加速陈酿过程中的化学反应主要有：氧化反应：RCH2OHRCHO+H2O
25、；RCHORCOOH酯化反应：RCOOH+ROHRCOOR+H2O缩合反应：2ROH+RCHORCH(OR)+H2O尤其是促进了酯化和缩合反应的速度，增加了食醋的香气，实现了催陈的目的28、29。蒋耀庭30-32等研究了不同高压静电场条件催陈新生产的高粱醋，结果表明：经高压静电场处理后，乙醛、乙醇和异丁醇含量均趋于下降，具有柔和香味的乙缩醛含量增加，可提高食醋的香气成分，总酸含量增加，可提高食醋等级；总酯含量增加可提高食醋香气成分；静电处理后氨基酸含量下降，与自然老熟规律相同。1.2.3.2 红外技术催陈红外线是电磁波的一种，介于可见光波和微波之间，当用一定波长的红外线辐射新食醋时，不仅因为温
26、度升高而使分子运动速度加快，增加单位时间的碰撞次数，更主要的是因为温度升高和能量增加，会使一些原来非活化的分子因获得足够的能量而活化，从而增加活化分子的百分数，大大缩短食醋陈酿过程中物理和化学变化的时间，加快了食醋的陈酿速度33-35。红外线催陈，能够大大缩短食醋的陈酿时间，而且该技术设备简单，造价低廉，操作方便，安全无污染，耗能少，不仅适合大型食醋生产企业，也适合中小型食醋生产企业。叶建安36等对红外技术催陈食醋进行了研究，研究表明：红外技术可以较好的催陈食醋，提高食醋的风味和品质。董继林37等采用红外线对食醋的催陈工艺惊醒研究，发现红外线陈酿食醋，具有色泽棕红，体态澄清，气味清香，滋味酸甜
27、适口，绵酸等特点，与老法陈酿食醋相比，还具有焦苦味小，色泽光亮清淡等优点。1.2.3.3 超声波催陈近年来，超声波在有机化学中已成功应用于氧化反应、还原反应、加成反应、缩合反应、水解反应、偶合反应、歧化反应等38。超声波催陈技术的机理是超声波可以增强各类物质的分子活化能，提高分子间的有效碰撞，使酯化、缩合、氧化、还原等反应加速进行39、40-42，有利于形成食醋的香味；超声波还能够促进缔合作用，增强水、醇、醛、酸、酯等极性分子间的亲和力43-45。这样不仅增强了乙醇分子和水分子之间的缔合度，还能够形成更大且更稳固的极性分子缔合群，因此适当的超声波处理能够加速食醋的陈化，改善食醋的品质和口感。林
28、晓姿46等以新酿制的枇杷果醋为原料，采用超声波催陈，并与自然陈酿3个月枇杷醋的品质进行比较。试验结果表明：超声波处理能提高枇杷果醋总酯的含量，对总酸、氨基态氮的影响较小，并能使枇杷果醋的口感柔和、香气浓郁，与自然陈酿3个月的品质相当。郑君晓，麻成金47等以新酿制的湘西河溪香醋为原料，对其超声波催陈工艺进行了研究，得到了超声波催陈湘西河溪香醋的最佳条件，此条件催陈能提高香醋的总酯含量及感官品质，对总酸和氨基氮含量影响较小。1.2.3.4 微波催陈微波催陈技术是近代科技发展的成就之一48，微波是一种指波长在1 mm1 m(其相应的频率为300300000 MHz)的电磁波。微波催陈食醋的机理是：a
29、.从化学角度看，微波可在瞬间使食醋中某些化学键断裂，切成更细碎的单独分子，而当微波功率去掉后，这些单独分子又重新结合成稳定的大分子缔合群，这就相当于在瞬间促进了氧化还原酯化反应过程；b.微波功率的加热作用使食醋中的分子高速运动，使醛类、硫化物易于挥发；同时加速了酯化等反应的进行49、50。王常青51等研究了以活性炭为载体固载的MnAc、FeCl3和MnAcFeCl3 复合催化剂在微波诱导条件下对食醋的催陈作用。试验结果表明：经过活化处理的MnAc 或FeCl3均可使食醋中的酯含量提高，但MnAcFeCl3复合催化剂可以明显提高食醋中的总酯含量，催化稳定性较好，安全性较高，放置40天的总酯水平与
30、自然陈酿45个月的食醋相近。马雅鸽52等用微波对食醋催陈，研究也表明经过微波处理后食醋的气味和滋味得到了很大改善，而且处理时间比较短。1.2.3.5 臭氧催陈臭氧是一种不稳定的气态物质，在水中容易分解为氧气和一个原子的氧，而原子氧是一种强氧化剂，具有很强的氧化作用。臭氧由于其较强的氧化能力和较大的能量，增强极性分子间的亲和力，形成更大更牢固的极性分子间的缔和群；臭氧可增强各类物质的分子活化能力，提高分子间的有效碰撞率，加速酯化、缔和、氧化还原等反应；此外，臭氧还可加速低沸点物质的挥发，从而起到加速陈化的作用53-58。李维新59等以新鲜全汁枇杷果醋为原料，分析了臭氧在枇杷果醋中的溶解特性和稳定
31、性，以果醋总酯含量为催陈效果指标进行实验，结果表明催陈后果醋总酯的含量达6.20 g/L增加了56.6 %，比自然陈酿5个月的产品高0.23 g/L，果醋的口感柔和香气浓郁。臭氧催陈对总酸、氨基酸态氮的影响较小。臭氧法缺点是臭氧半衰期短，所以它不能保存，不易控制。由于其氧化能力极强，所以，如果释放量过大而处理时间设置不当，还会产生副作用，因此, 如何有效地监测和控制臭氧的释放量是一个亟待解决的问题24。1.2.3.6 激光催陈食醋是一种液体电介质，对食醋电介质来讲，当激光照射到食醋上后，组成食醋的原子由于受激光辐照的作用，使原子中的正负电荷被拉开一段距离，使电解质发生极化。激光照射到食醋上,
32、主要还是诱导和催化食醋内部发生反应，即光化学反应。激光催陈食醋，对食醋产生的作用有以下几点60-64：a. 打碎和减弱醋液中的某些化学键，产生的极性分子容易趋向整齐排列并且集合成更大更稳定的分子群，自由醇分子数减少，减少了食醋的刺激性气味，使食醋变得醇和绵柔；b.加快了缔合-分离-再缔合的速度，这种周期性缔合-分离-再缔合，有利于食醋的氧化反应、酯化反应、醇化反应等，食醋中水分子和乙醇分子之间的强度越大，乙醇分子受到的束缚就越大，自由的乙醇分子数就减少；c. 醋液中的乙醛容易挥发，同时乙醛与乙醇发生缩合反应生成乙缩醛，减少了刺激性气味；d. 激光加速了氧化反应，使总酸度增加，酸和醇生成酯，酯是
33、香气的重要成分，有利于增加食醋的香气。蒋耀庭等对激光催陈食醋作了研究，结果表明：经激光处理后总酸有所下降（符合自然老熟规律）、总酯呈上升趋势、细菌总数下降，有利于提高食醋的卫生指标31、32，65。1.2.3.7 超高压催陈超高压处理在食品行业中是一项新兴技术，它属于一种纯物理中低温加工技术，在不破坏食品营养成分的前提下，使食品中的部分成分发生不可逆的生化反应和一些组织结构的变化，从而改善食品的品质、质地以及风味66-69。目前超高压处理技术在酒类陈化老熟方面研究较多，励建荣70等利用高压催陈黄酒，该研究结果表明：黄酒在50-150MPa压力下处理后色泽和风味不变，处理后酒味更加鲜甜、醇和、爽
34、口，醇香更加浓郁，催陈效果达1年以上，赵玉生71等报道了超高压可以保持啤酒微生物稳定性和提高啤酒风味稳定性，梁茂雨72等研究发现超高压处理使葡萄酒中酯类化合物增加，产品风味更柔和，由此可见超高压处理可用于葡萄酒的陈化。江苏大学韦广权73采用超高压对丹阳黄酒进行处理，研究其香气、有机酸和稳定的变化，研究结果表明：合理的超高压处理条件能较好地保留黄酒的香气，并改善黄酒感官品质，使其口感更加鲜美、爽口、醇厚和协调，研究还发现经过超高压处理可提高黄酒稳定性。超高压处理整个过程温度变化较小，因此温度变化所引起的热效应很小,发生不利化学反应的可能性极小。超高压能破坏高分子的氢键、离子键，而对共价键影响小，
35、尤其是对小分子色素、维生素、氨基酸、多肽果酸及香气成分的破坏作用较小，很适合用于酒的催陈处理74、75。关于超高压技术在食醋催陈方面的作用需要进一步研究。1.2.3.8 紫外线催陈紫外线在太阳光谱中的谱区范围是在100-400 nm间，其能量占太阳辐射总量的8.0 %，紫外线按波长的不同，可分为：短波紫外光（UVC），波长100-290 nm，约占太阳辐射总量的0.5 %，可以全部被臭氧层所吸收，不能到达地面；中波紫外光（UVB），波长290-320 nm,，约占太阳辐射总量的1.5 %，可以大部分被吸收，仅有少部分到达地面；长波紫外光（UVA），波长320-400 nm，约占太阳辐射总量的6
36、.0 %，其中大部分都能到达地面76-78。由于紫外光具有较高的光学能量，因此在紫外线作用下，可产生电离能和少量的新生态氧，改变液体内分子的排布，提高分子间的有效碰撞率，使酯化、缩合、氧化还原等反应加速进行，万子玲79等对低度砂糖桔果酒进行人工催陈研究发现：紫外光照射处理酒体10 min后，酒精度明显下降，总糖含量也随时间的延长不断减少，且紫外光几乎不会令酒体升温，故能较好地保持风味，但处理时间也不宜过长，避免出现氧化味。1.2.4 太阳能催陈食醋山西老陈醋采用传统方法陈酿后品质甚佳，但是传统方法生产周期长，占地面积大，卫生条件差，挥发酸损失高，企业资金周转慢，不能满足市场的需要。为了缩短陈酿
37、周期，提高老陈醋产量，满足日益增长的市场需要，1980年起，人们开始研究太阳能陈酿老陈醋，经过多年努力，取得了成功，并通过中试，推广了太阳能陈酿池80。太阳能陈酿是在适当的温度下，利用太阳光的作用，对酿制的食醋，进行脱水浓缩和光化学褐变反应，使醋酸浓度提高，并达到甜、绵、香、酸的理想风味81。太阳能陈酿老陈醋的装置由玻璃温室、浅浅层晒槽和密闭存放池等主要部分组成（如图1-2所示），在楼顶上还装有一组柱形抛物面聚光镜、一组平板集热器和一个高位储醋罐。整个生产流程如图1-3所示，首先用泵将新醋抽到楼顶的高位储醋罐中，新醋有高位储醋罐下部的管道流出。当醋液流经玻璃管道式，受到柱形抛物面聚光镜的照射后
38、，流入浅层晒槽，由于浅层晒槽的温度较高，加速了醋液中水分的蒸发，从而使醋液渐渐变浓。浅层晒槽出口的醋液通过管道流入温室中的醋池，进一步浓缩，同时醋液内部不断发生着复杂的物理化学变化，成为老陈醋。最后用泵将酿成的老陈醋抽到密闭存放池中储存，进一步提高香味。这种陈酿新工艺不仅保持了老陈醋原有的风味特点，而且感官指标和理化指标基本与传统陈醋一样，卫生环境也大为改观82。图1-2 太阳能陈酿装置Fig.1-2 Solar aging unit图1-3 太阳能陈酿的生产流程图Fig.1-3 The process flow chart of solar aging太阳能陈酿的综合效果如下：1. 比传统陈
39、酿周期缩短了近一半，原来老陈醋陈酿需要九到十二个月，现在只需五到六个月；2. 节约生产占地三分之一，设备利用率提高一倍，产量明显增加，减轻了工人劳动强度，加速了企业资金周转；3. 太阳能陈酿工艺采用封闭形式，大大较少了酸的自然挥发，酸的损失率由原来的55 %下降到20 %，而且每年可回收白醋370吨左右，增加产量15 %；4. 改进了传统老工艺卫生质量不合格的问题，使老陈醋的卫生指标显著提高81-83。1.3 立体依据和研究目的及内容山西老陈醋是我国的四大名醋之一，其品质优良、风味独特、历史悠久，享誉中外，经传统工艺生产的正宗老陈醋成品口味醇厚，具有绵、酸、香、甜、鲜的口感特征，是中华民族祖先
40、留给我们的一块酿造艺术瑰宝。传统工艺生产老陈醋从原料到淋出醋要经过21天的时间，加上制曲的21天，需要42天以上，新酿出的醋经过至少一年的陈放和晾晒，新醋就变成颜色黑紫的老陈醋。整个生产过程时间长，占用设备容器多，管理困难，卫生条件差，很难很好的满足市场的需求，所以近年来许多学者集中研究食醋的人工催陈技术。其中太阳能陈酿不仅由于其陈酿效果佳、处理周期短、设备利用率高等优点，而且处理催陈外，还能进行新醋杀菌，而得到广泛研究和应用，但是太阳能陈酿必须依赖于自然环境条件，容易受气候变化和昼夜日照时间以及冬日里低日照和漫射光影响84，因此根据自然条件模拟太阳能，研究模拟太阳能对山西老陈醋的催陈效果具有
41、重要的意义。本文的研究内容主要是设定不同的条件模拟太阳能，并研究其对山西老陈醋的催陈效果，旨在寻找模拟太阳能催陈山西老陈醋的最佳条件，以缩短老陈醋生产周期，避免自然陈酿过程中所造成的不必要浪费，同时，降低成本，为老陈醋生产企业带来更多更高的经济效益。2 模拟太阳能对山西老陈醋感官品质和理化指标的影响2.1 材料与方法2.1.1 试验材料山西老陈醋样品由山西紫林食品有限公司提供，包括新醋、自然陈酿三个月醋，共2个样品。2.1.2 仪器与试剂2.1.2.1 仪器SHAC水浴恒温振荡器：常州市华普达教学仪器有限公司；340nm紫外灯：北京麦思奇高科技有限公司；pHS25型数显pH计：上海精密科学仪器
42、有限公司；电子万用炉：天津市大港区红杉试验设备厂；JA5003N电子天平：上海精密科学仪器有限公司。2.1.2.2 试剂氢氧化钠分析纯天津市进丰化工有限公司硫酸铜亚铁氰化钾硫酸次甲基蓝葡萄糖甲基红指示剂酚酞酒石酸钾钠分析纯天津市光复科技发展有限公司溴甲酚绿指示剂邻苯二甲酸氢钾分析纯天津市东丽区天大化学试剂厂无水碳酸钠分析纯天津市津北精细化工有限公司甲醛分析纯天津市恒兴化学试剂制造有限公司盐酸2.1.3 试验方法2.1.3.1试验设计及处理方法试验主要设定不同的紫外灯功率、醋液温度及密闭空间环境湿度来模拟太阳能，对山西老陈醋进行催陈处理，研究模拟太阳能催陈对山西老陈醋感官品质和理化指标的影响。在
43、一个密闭空间里，将两根相同功率的紫外灯置于水浴恒温振荡器正上方垂直距离40 cm处，形成整个处理装置。取3个3000 mL烧杯，分别装入2000 mL新酿制的食醋，将烧杯置于水浴恒温振荡器水槽中，同时开启振荡器和紫外灯对醋样进行处理。在醋液处理过程中为了减少醋液水分的过快蒸发，需要控制整个密闭空间环境的相对湿度。为了使密闭空间达到稳定的相对湿度，用饱和盐溶液来校正相对湿度。设定紫外灯的功率分别为20 W、30 W和40 W，振荡器加热温度分别为25 、35 和45 ，密闭空间环境的相对湿度分别为65 %、80 %和95 %，以上述三个因素，参照 L9(43)正交表进行三因素三水平正交试验，以新
44、醋和自然陈酿三个月醋做对照。处理期间每天记录醋液质量的变化情况，每2 d取样测定总酸、总酯、氨基酸态氮以及还原糖含量，连续测定5次，处理第十天对醋液进行感官品评。通过上述指标的测定，分析紫外灯功率、温度和湿度对老陈醋陈化的影响。处理结束后将样品置于瓶中在冷库预冷间保存。试验处理方案见表2-1。表2-1 试验方案Table 2-1 Design of treatment试验号A紫外功率（W）B醋液温度（）C相对湿度（%）11（20）1（25）1（65）212（35）2（80）313（45）3（95）42（30）125223623173（40）13832193322.1.3.2测定指标及方法（1）
45、感官品质变化的评定由十名食品专业研究生组成评定小组，对催陈后食醋的色泽、香气、滋味和体态四个因素进行感官品质的评定，并分设四个等级。要求评定人员在评定前12 h内不喝酒、不抽烟、不吃辛辣等刺激性食物，每评定一个样品后都要以清水漱口并间隔10 min后再感官评定下一个样品，全部评定结束后，收集所有评定人员的评定表，进行统计分析85。食醋的感官评定指标见表2-2：表2-2 食醋感官评定指标86、87Table2-2 Grading standards for sensory evalution of vinegar因 素级 别优良中等差色泽棕红色或红褐色，光泽明显棕红色，光泽较明显棕红色，光泽暗淡
46、棕红色，无光泽感香气酯香、醋香浓郁有酯香、醋香有醋香有醋香，带有不良气味滋味入口绵酸，滋味柔和，酸甜适口滋味柔和，酸甜适口酸甜适口具有至酸味，带有异味体态澄清，无悬浮物，无杂质较澄清有少量悬浮物和杂质悬浮物和杂质较多（2）醋液总酸含量的测定总酸的测定参考GB/T 5009.41-2003食醋卫生标准的分析方法中的酸碱滴定法88。精确吸取醋样10.0 mL于100 mL容量瓶中，加蒸馏水至刻度，混匀。吸取20.0 mL，置于200 mL烧杯中，加入蒸馏水60.0 mL，用0.05 mol/L 氢氧化钠标准溶液滴定，以酸度计测定pH 8.2为终点，记录消耗的氢氧化钠标准溶液的毫升数，结果以醋酸表示。计算公式：式中：X样品中总酸的含量（以醋酸表示），g/100mL；V1测定用样品稀释液耗用0.05 mol/L 氢氧化钠标准溶液的体积，mL；V2试剂空白耗用0.05 mol/L 氢氧化钠标准溶液的体积，mL；c NaOH标准溶液的浓度，mol/L；0.06与1.00 mL氢氧化钠标准溶液（c=1.000 mol/L）相当的醋酸的质量，g； V吸取样品稀释样的体积，mL。（3）醋液总酯含量的测定总酯的测定采用GB 1