响应面法优化红树莓果醋的醋酸发酵条件张强1，辛秀兰2，*，杨富民1，陈亮2，张雪2，胡江薇2

（1. 甘肃农业大学 食品科学学院，甘肃 兰州 730070；2. 北京电子科技职业学院 生物工程学院，

北京 100029）

摘 要：以红树莓为原料，采取酒精发酵和醋酸发酵两步发酵法，研制红树莓果醋。在醋酸菌接种量、发酵温度、发酵时

间、装液量 4 个因素的单因素试验基础上，采用 Box-Behnken 试验设计，通过响应面分析，对红树莓果醋醋酸发酵工艺

条件进行优化。结果表明：红树莓果醋的最佳发酵工艺条件为：醋酸菌接种量为 11 %、发酵时间为 9 d、发酵温度为

31 ℃、装液量为 14 %，在此条件下发酵所得红树莓果醋的醋酸产量为 4.76 g/100 mL，果香浓郁，酸味柔和。关键词：红树莓果醋；醋酸发酵；响应面；工艺参数

Optimization of Fermentation Conditions for Red Raspberry Vinegar by Response SurfaceMethodology

ZHANG Qiang1，XIN Xiu-lan2，*，YANG Fu-min1，CHEN Liang2，ZHANG Xue2，HU Jiang-wei2

（1. College of Food Science and Technology，Gansu Agricultural University，Lanzhou 730070，Gansu，China；

2. College of Bioengineering，Beijing Polytechnic，Beijing 100029，China）Abstract：The alcoholic fermentation and acetic fermentation were used to produce red raspberry vinegar.Based on the results of single factor experiments，acetic acid bacteria inoculation amount，fermentation temper－ature，fermentation time and ratio of medium volume to flask volume were optimized by Box-Behnken experi－ment design. The optimal fermentation conditions were determined as follows：acetic acid bacteria inoculumamount of 11 %，fermentation temperature of 31 ℃，fermentation time of 9 d and ratio of medium volume toshake flask volume of 14 %. The further validation experiment showed that the yield rate of acetic acid was4.76 g/100 mL under the optimal conditions. The red raspberry vinegar obtained had strong fruity aroma andpleasant soft sour taste.Key words：red raspberry vinegar；acetic acid fermentation；response surface methodology；process parameters

食品研究与开发Food Research And Development

2016 年 3 月第 37 卷第 6 期

DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2016.06.023

基金项目：国家自然科学基金青年科学基金项目（21306002）；公益性

行业（农业）科研专项（201103037）；北京市教委科技计划面上项目

（KM201510858001）；北京电子科技职业学院科技类博士资助课题

（YZKB2014005）

作者简介：张强（1988—），男（汉），硕士研究生，主要从事小浆果深加

工研究。

* 通信作者：辛秀兰（1968—），女，教授，博士，研究方向：小浆果资源

研究及产品推广。

红树莓是山莓的一种，又被称为木莓、马林、覆盘

子等，是蔷薇科悬钩子属植物，属于空心莓亚属。红树

莓果实为聚合浆果，柔软多汁，色泽诱人、风味独特，在

国际上树莓有“世界水果之王”之美誉[1-2]。红树莓含有

很多生物活性物质，包括具有抗氧化作用的黄酮、类黄酮、白藜芦醇以及高含量的 VE、超氧化物歧化酶

（superoxide orgotein dismutase，SOD）、鞣花酸、氨基丁

酸等。果醋是以水果或果品加工下脚料为主要原料，经

酒精发酵、醋酸发酵酿制而成的营养丰富、风味优良

的酸性饮品，它兼有水果和食醋的营养保健功能，是

集营养、保健、食疗等功能为一体的新型饮料[3-4]。红树

莓在我国东北地区已有大面积种植，但红树莓果实不

耐贮运，采摘后不及时进行销售或深加工，就会造成

大量鲜果积压和腐烂，酿制红树莓果醋不仅可以解决

此问题，还保留了红树莓原有的营养物质，增加红树

莓的附加值[5-7]。

工艺技术96

1.3.2 操作要点

1.3.2.1 原料处理

挑选成熟、饱满、色泽鲜艳、无虫害，无霉烂变质的

红树莓，用流动水稍漂洗，去除附带枝叶，污泥。1.3.2.2 破碎，酶解

将清洗好的红树莓果实打浆，为提高出汁率，按

50 mg/L 添加果胶酶，45℃保温酶解 3.0 h。1.3.2.3 成分调整

添加白砂糖调整糖度为 18 %，使其满足酵母发酵

的需求。1.3.2.4 灭酶，灭菌

酶解后的红树莓果汁在 90℃保温 10 min，达到灭

酶灭菌的目的。1.3.2.5 酒精发酵

将在红树莓果汁中驯化三代的果酒酵母 1969 按

照果汁量 3 %接种，30℃，发酵 5 d 左右。1.3.3 红树莓果醋的醋酸发酵条件优化

1.3.3.1 单因素试验

在前期预实验基础上，以原料装液量、发酵温度、发酵时间、醋酸菌接种量 4 个影响因素进行单因素试

验。以选出影响较大的水平进行响应面试验，以多酚、黄酮、花色苷、色度值为次要指标，醋酸产量为主要测

定指标，所有试验均重复 3 次。1.3.3.2 响应面试验设计

在单因素试验分析结果的基础上，采用四因素三

水平的 Box-Behnken 响应面设计方法，以原料装液

量、发酵温度、发酵时间、醋酸菌接种量这 4 个影响较

大的因素进行响应面试验，以醋酸产量为指标进行

优化。

1.3.5 测定指标及方法

1.3.5.1 基础指标测定

醋酸产量测定，参考王颖的方法[8]；色度值采用精

密色差仪；酒精度采用酒度计。1.3.5.2 总多酚的测定

本实验采用福林酚比色法测定总多酚的含量。参考赵金梅的方法 [9]略有改动，精确称取没食子

酸 25 mg 溶解于 100 mL 水中，即得没食子酸标准母

液，分别取 0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 mL 于 5 支比色管中，

对应含量为 0.025、0.0、0.075、0.1、0.125 mg/mL，分别加

入 10 %的福林酚试剂 2.5 mL 和 7.5 %Na2CO3 溶液

2 mL，加水定容至 10 mL，在 45 ℃水浴中反应 15 min，

取出样品混合 10 s 后，在波长 765 nm 处测定其吸光

度值。以没食子酸的浓度 x 为横坐标，以吸光度值 y 为

纵坐标绘制标准曲线，拟合的回归方程曲线为 y =8.112 0x-0.055 8，相关系数 R2=0.999 4。

样品测定：取红树莓液体样品，稀释 10 倍，按上诉

步骤操作，用水定容至 25 mL，在 45 ℃水浴中反应

15 min，取出样品混合 10 秒后在波长 765 nm 处测定

其吸光度值。总多酚含量（mg/100 mL）＝ 回归浓度×稀释倍数×

采用响应面法对红树莓果醋醋酸发酵过程的接

种量、发酵温度、发酵时间、装液量 4 因素的最佳工艺

参数进行了探讨，旨在为红树莓工厂化生产提供理论

依据，提高红树莓的利用率，为红树莓深加工产品的

开发利用开辟新途径。

1 材料与方法

1.1 菌种、试剂

果酒酵母 1969、醋酸杆菌 20056：中国发酵工业研

究所（CICC）；红树莓：中国汇源果汁有限公司提供；酵

母浸粉、葡萄糖、琼脂：天津市华东试剂厂；其他试剂均

为分析纯。1.2 仪器与设备

豪威斯 AR5120 型电子天平：北京天平医用厂；

DK-98-I 电子恒温水浴锅：余姚市东方电子仪器厂；九

阳 JYZ-E6 榨汁机：九阳股份有限公司；UV-1800 紫外

可见分光 光 度 计 ：北 京 彭 曼 科 技 有 限 责 任 公 司 ；

J0050024 生化培养箱：上海福玛试验设备有限公司；

WF32 精密色差仪：深圳威孚光电科技有限公司；SW-LJ-2FD 超净工作台：上海博迅实业有限公司。1.3 试验方法

1.3.1 红树莓果醋制作工艺流程

果酒酵母 1399 醋酸杆菌 20056↓ ↓

原料挑选→清洗→破碎→酶解→成分调整→灭酶、灭菌→酒精发酵→巴氏灭菌→醋酸发酵→巴氏灭菌→陈酿→澄清→过滤→灌装灭菌→成品

表 1 因素水平设计表

Table 1 The factors and levels of Box-Behnken experiments

design

水平因素

X1 接种量/% X2 发酵时间/d X3 发酵温度/℃ X4 装液量/%

-1 8 8 28 10

0 10 9 30 15

+1 12 10 32 20

张强，等：响应面法优化红树莓果醋的醋酸发酵条件工艺技术97

随着接种量的升高，果醋中的醋酸含量逐渐升高

趋于平衡。当醋酸菌接种量为 12 %时，醋酸含量最高。在营养物质一定的条件下，接种量过大时，发酵液内

醋酸菌含量较大，其消耗的营养也越多，用于生成醋

酸的底物较少，从而使得产酸量也相对较低[13]。此外，

随着醋酸菌接种量的升高，由于酶促反应以及微生物

的细胞壁对花色苷的有一定的吸附效果[14]，多酚、黄酮、

花色苷含量逐渐降低，且多酚减少幅度最大，花色苷

减少幅度最小，发酵液的亮度变高，红度值及黄度值

降低。2.1.2 发酵时间对红树莓果醋醋酸发酵的影响

取红树莓酒精发酵后的样品 100 mL 置于 500 mL三角瓶，接种醋酸菌量为 10 %，在 30℃下分别静置发

酵 6、7、8、9、10 d，测定果醋中的醋酸，结果如表 3 所示。

接种量/% 多酚/（mg/100 mL） 黄酮/（mg/100 mL） 花色苷/（mg/100 mL） 醋酸/（g/100 mL） L* a* b*

6 145.40±2.52 35.31±0.17 4.85 ±0.03 1.94 ±0.07 2.67 4.35 2.74

8 139.96±2.93 30.22±0.12 4.72 ±0.01 3.22 ±0.11 2.9 4.48 2.8

10 126.60±5.04 27.28±0.17 4.68 ±0.01 4.23 ±0.04 2.72 4.23 2.63

12 124.55±6.30 23.38±0.13 4.60 ±0.02 4.33 ±0.26 2.02 4.11 2.31

14 96.81±1.98 21.74±0.31 4.47 ±0.02 4.21 ±0.25 1.95 4.02 1.98

100×2.51.3.5.3 总黄酮的测定

本实验采用亚硝酸钠-硝酸铝比色法测定总黄酮

的含量。参考白立敏的方法[10]略有改动，精确称取芦丁标

品 28mg 溶于 30%乙醇溶液，定容至 50mL，分别取0.6、1.2、1.8、2.4、3.0 mL 于比色管中，分别加入 5 % NaNO2

0.4 mL，摇匀，静置 6 min，再加入 10%AL（NO3）3 0.4 mL，

摇匀，静置 6 min，再加入 1 mol/L NaOH 4 mL，用 30 %乙醇定容至 10 mL，静置 15 min，在波长 510 nm 处测

定其吸光度值。以芦丁的浓度 x 为横坐标，以吸光度值

y 为纵坐标绘制标准曲线，拟合的回归方程曲线为 y=1.818 5x+0.030 1，相关系数 R2=0.998 4。

样品测定：取红树莓液体样品 1 mL，按上诉步骤

操作，用 30 %乙醇定容至 10 mL，静置 15 min，在波长

510 nm 处测定其吸光度值。总黄酮含量（mg/100 mL）＝ 回归浓度 × 100

1.3.5.4 花色苷的测定

本文采用 pH 示差法测定花色苷的含量。参考肖军霞的方法[11]。分别移取 2 份 0.4 mL 花色

苷提取液，分别用 pH1.0 和 pH4.5 的缓冲溶液定容至

10 mL，在所选择的测定波长下测定吸光值，每隔 10 min测定一次吸光值，直至稳定。

花色苷含量/（mg/100 mL）=A×MW×DF×V×1 000×0.1/εLWt

式中：A 为吸光度；ε 为矢车菊-3-葡萄糖苷消光

系数，26900；L 为比色皿光程，1 cm；MW 为矢车菊-3-葡萄糖苷分子量，449.2；DF 为稀释因子；V 为最终体

积，mL；Wt 为产品重量，g。A=（A520-A700）pH1.0-（A520-A700）pH4.5

1.4 数据处理

利用 Excel2007 处理软件对单因素试验数据进行

处理和分析。采用 Design-Expert8.0.6 软件对响应面试

验得到的数据进行回归分析和方差分析[12]。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 醋酸菌接种量对红树莓果醋醋酸发酵的影响

取红树莓酒精发酵后的样品 100 mL 置于 500 mL三角瓶，分别接种醋酸菌量为 6 %、8 %、10 %、12 %、14 %，在 30℃下静置发酵 8 d，测定果醋中的醋酸，结

果如表 2 所示。

表 2 醋酸菌接种量单因素试验分析

Table 2 The single factor experimental results of acetic acid bacteria inoculation amounts

发酵时间/d 多酚/（mg/100 mL） 黄酮/（mg/100 mL） 花色苷/（mg/100 mL） 醋酸/（g/100 mL） L* a* b*

6 165.94±1.11 44.44±0.35 4.79 ±0.03 3.34 ±0.03 1.67 3.56 2.22

7 158.55±2.53 38.32±0.31 4.60 ±0.20 3.55 ±0.03 1.94 3.87 2.43

8 147.76±1.93 32.27±0.38 4.53 ±0.03 4.27 ±0.02 2.08 3.68 2.39

9 136.87±2.00 32.38±0.15 4.31 ±0.02 4.33 ±0.31 2.23 3.81 2.23

10 133.69±2.87 30.09±0.22 4.22 ±0.04 4.23 ±0.05 2.63 3.76 2.34

表 3 发酵时间单因素试验分析

Table 3 The single factor experimental results of fermentation times

张强，等：响应面法优化红树莓果醋的醋酸发酵条件 工艺技术98

表 6 响应面试验设计及结果

Table 6 The design and test results of response surface analysis且降低效果明显，当装液量为 10 %时，醋酸含量最高。醋酸菌是好氧菌，装液量越多，与空气的接触面积就

越小，醋酸菌生殖代谢得不到足够的氧气使醋酸发酵

缓慢，产酸量减少。此外，随着发酵液装液量的升高，

多酚、黄酮、含量逐渐升高，花色苷含量逐渐降低，发酵

液的亮度值降低，红度值、黄度值略有升高。装液量较

少时，溶解氧过高会导致还原性物质多酚、黄酮的

降解。2.2 红树莓果醋醋酸发酵工艺条件的响应面优化实

验研究

2.3.1 响应面试验设计及结果

通过二次多项拟合，获得醋酸含量对接种量、发酵温度、发酵时间、装液量的多元回归方程：Y=4.66+0.37X1 +0.26X2 +0.094X3 -0.21X4 +0.19X1X2 +0.45X1X3 -0.28X1X4+0.18X2X3-0.12X2X4+0.34X3X4-0.83X1

2-0.68X22-

后降低，当发酵温度为 30℃时，醋酸含量最高。当发酵

温度过低时，醋酸菌生长代谢缓慢，产酸过低，当温度

过高时会造成菌体老化，代谢性能降低。此外，随着醋

酸菌接种量的升高，多酚、黄酮、花色苷含量逐渐降低，

且多酚减少幅度最大，花色苷减少幅度最小，发酵液

的亮度值、红度值、黄度值均略有升高。

2.1.4 装液量对红树莓果醋醋酸发酵的影响

取红树莓酒精发酵后的样品在装液量为 10 %、20 %、30 %、40 %、50 %分别置于 500 mL 三角瓶，接种

醋酸菌量为 10 %，30℃下静置发酵 8 d，测定果醋中的

醋酸，结果如表 5 所示。随着装液量的升高，果醋中的醋酸含量逐渐降低

随着发酵时间的延长，果醋中的醋酸含量逐渐升

高趋于平衡，在发酵第 10 天时醋酸含量略有降低。当

发酵时间为 9 天时，醋酸含量最高。此外，随着发酵时

间的延长，多酚、黄酮、花色苷含量逐渐降低，且多酚减

少幅度最大，花色苷减少幅度最小，发酵液的亮度变

低，红度值略有升高，发酵液整体颜色变暗。随着发酵

的进行糖含量的减少促进了花色苷的降解[15]，进而导

致发酵液整体颜色变暗。2.1.3 发酵温度对红树莓果醋醋酸发酵的影响

取红树莓酒精发酵后的样品 100 mL 置于 500 mL三角瓶，接种醋酸菌量为 10 %，分别在 26、28、30、32、34 ℃下静置发酵 8d，测定果醋中的醋酸，结果如表 4所示。

随着发酵温度的升高，果醋中的醋酸含量先升高

发酵温度/℃ 多酚/（mg/100 mL） 黄酮/（mg/100 mL） 花色苷/（mg/100 mL） 醋酸/（g/100 mL） L* a* b*

26 144.38±1.55 27.98±0.25 4.73 ±0.02 3.75 ±0.18 1.54 3.2 1.59

28 143.04±0.77 27.47±0.12 4.78 ±0.02 3.34 ±0.03 1.56 3.27 1.71

30 103.69±0.99 25.82±0.08 4.46 ±0.08 4.40 ±0.26 1.6 3.46 1.87

32 120.75±2.16 26.85±0.66 4.49 ±0.02 4.49 ±0.15 1.63 3.48 1.88

34 134.92±2.94 26.81±0.53 4.65 ±0.04 4.58 ±0.29 1.75 3.49 2.03

表 4 发酵温度单因素试验分析

Table 4 The single factor experimental results of fermentation temperatures

装液量/% 多酚/（mg/100 mL） 黄酮/（mg/100 mL） 花色苷/（mg/100 mL） 醋酸/（g/100 mL） L* a* b*

10 120.44±2.02 25.29±0.2 4.78 ±0.02 4.24 ±0.02 1.68 2.96 1.56

20 132.36±2.69 27.52±0.2 4.65 ±0.06 4.01 ±0.10 1.67 3.08 1.68

30 154.23±3.5 28.11±0.25 4.53 ±0.03 3.76 ±0.05 1.57 3.14 1.77

40 162.15±5 30.16±0.14 4.50 ±0.03 2.66 ±0.04 1.59 3.28 1.81

50 165.23±1.96 31.56±0.4 4.42 ±0.03 2.26 ±0.26 1.59 3.41 1.86

表 5 装液量单因素试验分析

Table 5 The single factor experimental results of the ratios of medium volume to flask volume

试验号 X1 接种量 X2 发酵时间 X3 发酵温度 X4 装液量Y 醋酸/

（g/100 mL）

1 -1 -1 0 0 2.67

2 1 -1 0 0 3.15

3 -1 1 0 0 2.83

4 1 1 0 0 4.06

5 0 0 -1 -1 4.34

6 0 0 1 -1 3.93

7 0 0 -1 1 3.18

8 0 0 1 1 4.11

9 -1 0 0 -1 2.76

10 1 0 0 -1 4.14

11 -1 0 0 1 3.03

12 1 0 0 1 3.27

13 0 -1 -1 0 3.52

张强，等：响应面法优化红树莓果醋的醋酸发酵条件工艺技术99

图 1 Y=f（A，D）的响应面图

Fig.1 Responsive surface plot Y = f（A，D）

图 2 Y=f（A，B）的响应面图

Fig.2 Responsive surface plot Y = f（A，B）

续表 6 响应面试验设计及结果

Continue table 6 The design and test results of response surface

analysis

试验号 X1 接种量 X2 发酵时间 X3 发酵温度 X4 装液量Y 醋酸/

（g/100 mL）

14 0 1 -1 0 3.73

15 0 -1 1 0 3.31

16 0 1 1 0 4.23

17 -1 0 -1 0 3.61

18 1 0 -1 0 3.26

19 -1 0 1 0 2.87

20 1 0 1 0 4.32

21 0 -1 0 -1 3.31

22 0 1 0 -1 4.02

23 0 -1 0 1 3.08

24 0 1 0 1 3.29

25 0 0 0 0 4.73

26 0 0 0 0 4.7

27 0 0 0 0 4.74

28 0 0 0 0 4.52

29 0 0 0 0 4.6

0.28X32-0.52X4

2。对回归方程进行分析，其显著性结果

见表 7。

2.3.2 回归模型方差分析

F 检验反映的是回归模型的有效性，包括失拟性

检验和回归方程显著性检验。由方差分析表 7 可见，

该模型的 P<0.000 1，表明该模型极显著；失拟项在 α=0.05 水平上不显著（P=0.471>0.05）。模型的决定系数

R2=0.998 1，表明酸度的实测值与预测值之间具有很好

的拟合度，可以用此模型分析和预测果醋工艺。2.3.3 交互效应分析

图 1～图 6 反映了醋酸菌接种量、发酵时间、发酵

方差来源 平方和 自由度 均方 F P模型 11.89 14 0.85 83.08 <0.000 1

A-接种量 1.64 1 1.64 159.96 <0.000 1B-发酵时间 0.81 1 0.81 79.34 <0.000 1C-发酵温度 0.11 1 0.11 10.41 0.006 1D-装液量 0.54 1 0.54 52.58 <0.000 1

AB 0.14 1 0.14 13.75 0.002 3AC 0.81 1 0.81 79.22 <0.000 1AD 0.32 1 0.32 31.78 <0.000 1BC 0.13 1 0.13 12.33 0.003 5BD 0.062 1 0.062 6.11 0.026 9CD 0.45 1 0.45 43.91 <0.000 1A2 4.51 1 4.51 440.84 <0.000 1B2 3 1 3 293.22 <0.000 1C2 0.5 1 0.5 49.24 <0.000 1D2 1.77 1 1.77 173.09 <0.000 1

残差 0.14 14 0.01失拟项 0.11 10 0.011 1.19 0.471纯误差 0.036 4 9.02×10-3

总和 12.04 28

表 7 醋酸产量回归模型方差分析

Table 7 Analysis of variance for the fitted regression equation

1.000.50

0.00-0.50

-1.00

2.5

3

3.5

4

4.5

5

醋酸

1.000.50

0.00-0.50

-1.00

D：装液量A：接种量

1.000.50

0.00-0.50

-1.00

2.5

3

3.5

4

4.5

5

醋酸

1.000.50

0.00-0.50

-1.00

A：接种量B：发酵时间

1.00

0.50

0.00

-0.50

-1.00

D：装

液量

-1.00 -0.50 1.00A：接种量

0.00 0.50

4.53

3.5

4

5

醋酸3.5

1.00

0.50

0.00

-0.50

-1.00

B：发

酵时

间

-1.00 -0.50 1.00A：接种量

0.00 0.50

4.5

3

3.5

4

5

醋酸

3.5

张强，等：响应面法优化红树莓果醋的醋酸发酵条件 工艺技术100

图 3 Y=f（A，C）的响应面图

Fig.3 Responsive surface plot Y = f（A，C）

图 4 Y=f（C，D）的响应面图

Fig.4 Responsive surface plot Y = f（C，D）

图 5 Y=f（D，B）的响应面图

Fig.5 Responsive surface plot Y = f（D，B）

图 6 Y=f（C，B）的响应面图

Fig.6 Responsive surface plot Y = f（C，B）

温度、装液量之间的交互作用，从图中的曲面形状可

以看出影响因素的显著水平，曲面较陡说明交互作用

的显著情况。由图所示只有发酵时间与装液量一组无

显著性交互作用，从等高线可以看出各因素对醋酸含

1.000.50

0.00-0.50

-1.00

2.5

3

3.5

4

4.5

5

醋酸

1.000.50

0.00-0.50

-1.00

A：接种量C：发酵温度

1.000.50

0.00-0.50

-1.00

2.5

3

3.5

4

4.5

5

醋酸

1.000.50

0.00-0.50

-1.00

D：装液量C：发酵温度

1.000.500.00

-0.50-1.00

2.5

3

3.5

4

4.5

5

醋酸

1.000.50

0.00-0.50

-1.00

C：发酵温度B：发酵时间

1.000.50

0.00-0.50

-1.00

2.5

3

3.5

4

4.5

5

醋酸

1.000.50

0.00-0.50

-1.00

D：装液量B：发酵时间

1.00

0.50

0.00

-0.50

-1.00

C：发

酵温

度

-1.00 -0.50 1.00A：接种量

0.00 0.50

4.5

3

3.5

4

5

醋酸

3.5

4

1.00

0.50

0.00

-0.50

-1.00

D：装

液量

-1.00 -0.50 1.00C：发酵温度

0.00 0.50

4.4

4.23.6

4

5

醋酸

4.2

4.4

4.6

3.8 4

1.00

0.50

0.00

-0.50

-1.00

C：发

酵温

度

-1.00 -0.50 1.00B：发酵时间

0.00 0.50

4.4

4.2

3.6

4

5

醋酸

4.2

3.8

4.6

3.8

4

1.00

0.50

0.00

-0.50

-1.00D：

装液

量-1.00 -0.50 1.00

B：发酵时间

0.00 0.50

3.5

3.5

5

醋酸

4.5

4

张强，等：响应面法优化红树莓果醋的醋酸发酵条件工艺技术101

量的影响次序为发酵温度>装液量>发酵时间>接种

量。结合响应图和回归模型的数学分析，确定红树莓

果醋醋酸发酵的最佳工艺条件为：接种量为 10.86 %、发酵时间为 9.34 d、发酵温度为 31.04 ℃、装液量为

14.01 %，醋酸产量为 4.83 g/100 mL。2.3.4 验证试验

为检验实验的的可靠性，由于实际试验条件的影

响，采用上述最佳近似发酵条件发酵即接种量为 11 %、发酵时间为 9 d、发酵温度为 31 ℃、装液量为 14 %，经

过 3 次重复试验验证，醋酸产量为 4.76±0.12 g/100 mL，

与理论预测值相对误差小于 5 %，说明回归方程与实

际情况拟合良好响应面分析所得到的优化模型是可

靠的，表明该数学模型对优化红树莓果醋发酵工艺条

件是可行的，具有实用价值。

3 结论

通过单因素和 Box-Behnken 响应面试验，利用统

计学的方法建立了红树莓醋发酵条件的二次多项式

模型：Y = 4.66 + 0.37X1 + 0.26X2 + 0.094X3 - 0.21X4 +0.19X1X2 + 0.45X1X3 - 0.28X1X4 + 0.18X2X3 - 0.12X2X4 +0.34X3X4-0.83X1

2-0.68X22-0.28X3

2-0.52X42。最佳发酵工

艺条件为：接种量为 11 %、发酵时间为 9 d、发酵温度

为 31℃、装液量为 14 %。在本试验范围内建立的模型

准确有效，可用来预测红树莓果醋发酵工艺参数。在

此条件下发酵所得红树莓果醋的醋酸产量为 4.76 g/100 mL，醋香浓郁，有红树莓的典型香气，酸爽柔和，养

成分丰富，具有很好的开发前景。

参考文献：[1] 王彦辉,张清华.树莓优良品种与栽培技术[M].北京:金盾出版社,

2003: 1-2

[2] 刘建华,张志军.树莓产业化开发的现状与展望[J].天津农业科

学,2004, 10(3): 45-47

[3] Seyram K Sossou, Yaovi Ameyapoh, Simplice D Karou, et al. Study

of Pineapple Peelings Processing into Vinegar by Biotechnology[J].

Pakistan Journal of Biological Sciences, 2009,12(11):859-865

[4] Beheshti Maal K, Shafiee R. Isolation and Identification of an Ace－

tobacter Strain from Iranian White -Red Cherry with High Acetic

Acid Productivity as a Potential Strain for Cherry Vinegar Produc －

tion in Food and Agriculture Biotechnology [J]. World Academy of

Science, 2009,6(3):162-165

[5] 房玉林,赵现华,张昂,等.不同酿造工艺对树莓干酒香气成分的

影响[J].西北农林科技大学学报:自然科学版, 2008(11): 3-4

[6] 王家利,辛秀兰,陈亮,等.气相色谱-质谱法分析比较不同酵母发

酵红树莓果酒的香气成分[J]. 食品科学, 2014,35(6):107-112

[7] Larsen M, Poll L. Odor thresholds of some important aroma com－

pounds in raspberries[J]. Z Lebensm Unters Forsch, 1990, 191 (2) :

129-131

[8] 王颖,阚建全,余义筠,等. 薏苡仁醋的醋酸发酵工艺条件响应面

法优化[J]. 食品科学, 2013, 34(21):292-296

[9] 赵金梅, 高贵田, 薛敏,等.不同品种猕猴桃果实的品质及抗氧化

活性[J].食品科学, 2014, 35(9):118-112

[10] 白立敏,王晓杰,辛秀兰,等.红树莓总黄酮的提取纯化及含量测

定[J].湖北农业科学, 2008, 47(11):1328-1330

[11] 肖军霞,黄国清,仇宏伟,等.红树莓花色苷的提取及抗氧化活性

研究[J].食品科学, 2011, 32(8):15-18

[12] KHAJEHM. Optimization of microwave -assisted extraction proce－

dure for zinc and copper determination in food samples by Box -

Behnken design[J]. Journal of Food Composition and Analysis,2009,

22(4):343-346

[13] 宋慧,马丽华,陈学红,等. 山楂复合果醋发酵工艺的研究[J]. 食品

工业科技,2014, 35(23):95-99

[14] MORATA A, GOMEZ-CORDOVES M C, SUBERVIOLA J, et al.

Adsorption of anthocyanins by yeast cell walls during the fermenta－

tion of red wines[J]. J Agr Food Chem, 2003, 51(14):4084-4088

[15] MORATA A, GOMEZ- CORDOVES M C, COLOMO B, et al. Pyru－

vi-cacid and acetaldehyde production by different strains of Sac－

cha-romyces cerevisae:Relationship with vitisin A and B formation

in red wines[J]. Food Chemistry, 2003, 51(25):7402-7409

收稿日期：2015-04-02

张强，等：响应面法优化红树莓果醋的醋酸发酵条件 工艺技术102