Re: 식초발효 탐구 ...2023

[문형철]

사카로마이세스, 효모 등은 알콜발효

고초균은 식초로 발효

Front Nutr

. 2023 Mar 16;10:1145862. doi: 10.3389/fnut.2023.1145862

Vinegar: A potential source of healthy and functional food with special reference to sugarcane vinegar

Gan-Lin Chen 1,2,3,*,†, Feng-Jin Zheng 2,3,†, Bo Lin 2,3, Yu-Xia Yang 2,3, Xiao-Chun Fang 2,3, Krishan K Verma 4,5,6, Li-Fang Yang 1,*

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PMCID: PMC10061008  PMID: 37006937

Abstract

Vinegar is one of the most widely used acidic condiments. Recently, rapid advances have been made in the area of vinegar research. Different types of traditional vinegar are available around the globe and have many applications. Vinegar can be made either naturally, through alcoholic and then acetic acid fermentation, or artificially, in laboratories. Vinegar is the product of acetic acid fermentation of dilute alcoholic solutions, manufactured by a two-step process. The first step is the production of ethanol from a carbohydrate source such as glucose, which is carried out by yeasts. The second step is the oxidation of ethanol to acetic acid, which is carried out by acetic acid bacteria. Acetic acid bacteria are not only producers of certain foods and drinks, such as vinegar, but they can also spoil other products such as wine, beer, soft drinks, and fruits. Various renewable substrates are used for the efficient biological production of acetic acid, including agro and food, dairy, and kitchen wastes. Numerous reports on the health advantages associated with vinegar ingredients have been presented. Fresh sugarcane juice was fermented with wine yeast and LB acetate bacteria to develop a high-quality original sugarcane vinegar beverage. To facilitate the current study, the bibliometric analysis method was adopted to visualize the knowledge map of vinegar research based on literature data. The present review article will help scientists discern the dynamic era of vinegar research and highlight areas for future research.

초록

식초는

가장 널리 사용되는 산성 조미료 중 하나입니다.

최근 식초 연구 분야에서는

급속한 발전이 이루어지고 있습니다.

전 세계적으로

다양한 전통 식초가 존재하며

다양한 용도로 사용됩니다.

식초는

자연적으로 알코올 발효를 거쳐

아세트산 발효를 통해 제조되거나,

실험실에서 인공적으로 생산될 수 있습니다.

식초는

희석된 알코올 용액의 아세트산 발효를 통해 제조되는 제품으로,

두 단계 과정으로 생산됩니다.

첫 번째 단계는

포도당과 같은 탄수화물 원료로부터 효모에 의해

에탄올을 생산하는 과정입니다.

두 번째 단계는

아세트산균에 의해

에탄올을 아세트산으로 산화시키는 과정입니다.

아세트산균은

식초와 같은 특정 식품 및 음료의 생산자일 뿐만 아니라

와인, 맥주, 탄산음료, 과일 등 다른 제품의 변질 원인균으로도 작용합니다.

아세트산 생성을 위한 효율적인 생물학적 생산에는

농업 및 식품 폐기물, 유제품 폐기물, 주방 폐기물 등

다양한 재생 가능 원료가 사용됩니다.

식초 성분과 관련된 건강 이점에 대한

수많은 보고서가 발표되었습니다.

신선한 사탕수수 주스를 와인 효모와 LB 아세테이트 세균으로 발효시켜

고품질 원료 사탕수수 식초 음료를 개발했습니다.

본 연구를 위해 문헌 데이터를 기반으로 식초 연구의 지식 지도를 시각화하기 위해 문헌 계량 분석 방법을 채택했습니다. 본 리뷰 논문은 과학자들이 식초 연구의 역동적인 시대를 파악하고 향후 연구 분야를 강조하는 데 도움이 될 것입니다.

Keywords: fatty acid, fermentation processes, health benefits, VOCs, phytochemistry, production approaches, Saccharum spp., vinegar

Introduction

Rapid development in the food supply chain has led to an increased interest in quality in the food sector. Human health and food safety have become essential in the last few decades. Health problems are highly related to diet and nutritional habits. The connection between nutrition and the development of various health problems is even more noticeable when close attention is given to every age group. As regards the chemical composition of foods, a large number of bioactive compounds present in plants, fruits, vegetables, dairy products, meat, and fish are currently known. Bioactive compounds from food play an important role in disease prevention (1, 2). Vinegar has antibacterial properties, antioxidant activity, anti-diabetic and anti-tumor effects, and the ability to prevent cardiovascular disorders. Additionally, due to its medicinal properties, it has long been applied in traditional ancient medicine (3, 4). Every nation or location in the world has varieties of vinegar with distinctive aromas and flavors derived from the raw ingredients, microorganisms, and vinegar manufacturing processes (3, 5, 6). In addition to being used as a flavoring agent, vinegar is a functional food and beverage since it contains some healthy ingredients, particularly in the older varieties (7, 8).

Globalization and the rapid expansion of food production have resulted in new consumer expectations regarding food and balanced diets. However, due to the significant increase in life expectancy, there is an urgent need for specific foods that meet all nutritional requirements and help us maintain a healthy diet, which is essential for maintaining human health (9–11). Therefore, food industries must keep up with consumers' interests and needs while developing novel products. Additionally, health experts, food technologists, biologists, healthcare companies, and consumers tend to highlight a great deal of interest in disease prevention. Functional foods are classified as nutritious foods, medicinal foods, regulatory foods, fortified foods, nutraceuticals, and pharmacological foods. Functional foods contain nutrients that have the potential to improve human life or reduce the risk of certain abnormalities (11–13).

Fruit is a well-known source of nutrients with functional qualities. Fruit contains flavors, colors, and aromas in addition to phytochemicals with antioxidant activities. Due to their capacity to scavenge and suppress free radicals formed during the oxidative metabolism that have detrimental effects on human health, antioxidants found in fruits have already been linked to nutritional advantages (14, 15). As a result, there is great interest in developing approaches for delivering these nutrients, and vinegar represents a promising possibility for establishing an improved functional food. In addition to being used as a food condiment, vinegar is a key component in the formulation of several drinks. Consequently, it was estimated that the market for products related to vinegar and the demand for genuine, high-quality fruit vinegar products will increase (2, 16). Fruit vinegar designation is also valid for products that mix juice with vinegar. However, establishing the types of vinegar made from fruits is crucial to provide a final product with natural fruit properties, given consumers' interest in high-quality and good food products (16).

Vinegar is an acidic condiment produced from various raw materials, including grains, fruits, and vegetables, and is manufactured worldwide. Cider vinegar and regular vinegar are the two varieties. Cider vinegar is made from fruit juices. It is a highly advantageous beverage, as it helps to promote various types of beneficial effects to consumers. Additionally, cider vinegar has been reported to have the potential to balance pH levels in the body if taken regularly. Regular vinegar is manufactured from unprocessed plant materials, i.e., grains, apples, grapes, or sugarcane (17–19). Depending on the ingredients used in their production, the fermentation processes, and the microorganisms participating in the process, different kinds of vinegar exhibit unique characteristics, flavors, and tastes (19). Numerous studies have already shown how effective the production process is concerning the final aroma characteristic of vinegar and its organoleptic properties (20, 21). Other than the production process, other factors affect the proportion of specific compounds, such as volatile and phenolic compounds, which is essential for the determination of vinegar quality (22). Recent studies on fruit vinegar production have focused on the isolation of specific acetic acid bacteria and the vinegars' phenolic and aromatic profiles to manage and improve vinegar quality (23). The ability of various bacterial strains to produce vinegar at high acetic acid concentrations has been tested (24).

Sugarcane is the world's largest source of sugar, and the main crop in many regions, and as a C4 plant with high energy efficiency, it is more important than other crops in terms of renewable energy utilization rate and crop production capacity. It has wide adaptability, stress tolerance, a high net energy ratio, and yield potential. Crop growth characteristics, widely planted in tropical and subtropical regions, not only as the main raw material for the sugar industry but also as a vital energy crop, the average annual biomass production is 180–200 t/ha, the yield as raw material, and ethanol production are significant due to other crops. The use of commercial promoters to initiate acetic fermentation or the implementation of cutting-edge techniques to produce high-quality sugarcane vinegar is an interesting research area discussed in this article with key importance given to the production process of sugarcane vinegar.

소개

식품 공급망의 급속한 발전은 식품 산업에서 품질에 대한 관심을 높였습니다. 인간 건강과 식품 안전은 최근 수십 년간 필수적인 요소로 부상했습니다. 건강 문제는 식습관과 밀접하게 연관되어 있으며, 특히 모든 연령층에 대한 세심한 주의가 필요할 때 영양과 다양한 건강 문제의 연관성은 더욱 명확해집니다. 식품의 화학 성분 측면에서 식물, 과일, 채소, 유제품, 육류, 어류 등에 존재하는 수많은 생물활성 화합물이 현재 알려져 있습니다. 식품에서 유래한 생물활성 화합물은 질병 예방에 중요한 역할을 합니다(1, 2).

식초는

항균성, 항산화 활성, 항당뇨 및 항종양 효과, 심혈관 질환 예방 능력을 갖추고 있습니다.

Vinegar has

antibacterial properties, antioxidant activity, anti-diabetic and anti-tumor effects, and

the ability to prevent cardiovascular disorders

또한 의학적 특성으로 인해

전통 의학에서 오래전부터 활용되어 왔습니다(3, 4).

세계 각국이나 지역마다 원료, 미생물, 식초 제조 과정에 따라

독특한 향과 맛을 지닌 다양한 종류의 식초가 존재합니다(3, 5, 6).

식초는

향신료로 사용되는 것 외에도 건강 성분을 함유해

기능성 식품 및 음료로 활용되며,

특히 오래된 종류에 이러한 성분이 풍부합니다(7, 8).

세계화와 식품 생산의 급속한 확장은 식품과 균형 잡힌 식단에 대한 소비자의 새로운 기대를 초래했습니다. 그러나 기대 수명의 급격한 증가로 인해 모든 영양 요구사항을 충족시키고 건강한 식단을 유지하는 데 필수적인 특정 식품에 대한 긴급한 필요가 생겼습니다(9–11). 따라서 식품 산업은 소비자의 관심과 요구를 반영하여 새로운 제품을 개발해야 합니다. 또한 건강 전문가, 식품 기술자, 생물학자, 의료 기업, 소비자들은 질병 예방에 대한 큰 관심을 보이고 있습니다. 기능성 식품은 영양 식품, 의약 식품, 규제 식품, 강화 식품, 뉴트리션 제품, 약리학적 식품으로 분류됩니다. 기능성 식품은 인간의 삶을 개선하거나 특정 이상 위험을 감소시킬 잠재력을 가진 영양소를 함유합니다(11–13).

과일은 기능적 특성을 갖춘 영양소의 잘 알려진 원천입니다.

과일은 항산화 활동을 가진 식물 화합물 외에도 맛, 색상, 향기를 포함합니다.

과일에 함유된 항산화제는

산화 대사 과정에서 생성되어 인간 건강에 해로운 영향을 미치는 자유 라디칼을 제거하고 억제하는 능력으로 인해

이미 영양학적 이점과 연관되어 있습니다(14, 15).

이에 따라 이러한 영양소를 공급하는 방법 개발에 대한 관심이 높아지고 있으며, 식초는 개선된 기능성 식품을 개발하는 데 유망한 가능성을 제시합니다. 식초는 식품 조미료로 사용되는 것 외에도 여러 음료의 주요 성분으로 사용됩니다. 따라서 식초 관련 제품 시장과 진정성 있고 고품질의 과일 식초 제품에 대한 수요가 증가할 것으로 추정되었습니다(2, 16). 과일 식초의 지정은 과일 주스와 식초를 혼합한 제품에도 적용됩니다. 그러나 소비자의 고품질 및 좋은 식품 제품에 대한 관심 고려 시, 최종 제품에 자연스러운 과일 특성을 제공하기 위해 과일에서 제조된 식초의 유형을 명확히 하는 것이 중요합니다(16).

식초는

곡물, 과일, 채소 등 다양한 원료에서 제조되는

산성 조미료로 전 세계적으로 생산됩니다.

사과 식초와 일반 식초가

두 가지 주요 종류입니다.

사과 식초는 과일 주스로 만들어집니다.

이는 소비자에게 다양한 유익한 효과를 촉진하는 데 도움이 되는 매우 유리한 음료입니다.

또한 사과 식초는

정기적으로 섭취할 경우 체내 pH 수준을 균형 있게 유지하는 데

잠재적 효과가 있다는 보고가 있습니다.

일반 식초는

가공되지 않은 식물 재료(곡물, 사과, 포도, 사탕수수 등)에서 제조됩니다(17–19).

생산에 사용되는 원료, 발효 과정, 과정에 참여하는 미생물에 따라

다양한 종류의 식초는 독특한 특성, 향, 맛을 나타냅니다 (19).

수많은 연구는

식초의 최종 향 특성과 관능적 특성에 대한

생산 과정의 효과성을 이미 입증했습니다 (20, 21).

생산 과정 외에도

특정 화합물(예: 휘발성 화합물 및 페놀 화합물)의 비율은

식초 품질 결정에 필수적이며,

이는 식초 품질 평가에 중요한 요소입니다(22).

최근 과일 식초 생산 연구는

특정 아세트산 박테리아의 분리 및 식초의 페놀 및 향기 프로파일 분석을 통해

식초 품질 관리 및 개선에 초점을 맞추고 있습니다(23).

다양한 박테리아 균주의 고농도 아세트산 조건 하에서

식초 생산 능력도 테스트되었습니다(24).

사탕수수는

세계 최대의 설탕 원천이며,

많은 지역에서 주요 작물로 재배됩니다.

C4 식물로 높은 에너지 효율을 갖추고 있어

재생 에너지 활용률과 작물 생산 능력 측면에서 다른 작물보다 중요합니다.

지구상의 식물은 크게 C3, C4, CAM 이렇게 세 가지 종류.

C3 식물은 벼, 밀, 콩처럼 광합성 과정에서 처음 만들어지는 탄소 화합물이 3개의 탄소로 이루어진 식물,

C4 식물은 옥수수나 사탕수수처럼 4개의 탄소 화합물을 만드는 식물입.

CAM 식물은 밤에 이산화탄소를 흡수하고 낮에 광합성을 하는 독특한 방식으로, 선인장이나 파인애플 같은 식물이 대표적

넓은 적응력, 스트레스 내성, 높은 순 에너지 비율, 높은 수확 잠재력을 갖추고 있습니다. 열대 및 아열대 지역에서 널리 재배되는 작물의 성장 특성은 설탕 산업의 주요 원료로 사용될 뿐만 아니라 중요한 에너지 작물로도 활용됩니다. 연간 평균 생물량 생산량은 180–200 t/ha이며, 원료 수확량과 에탄올 생산량은 다른 작물과 비교해 유의미합니다.

상업용 촉진제를 사용하여 아세트산 발효를 시작하거나 고품질 사탕수수 식초 생산을 위한 최첨단 기술 도입은 본 논문에서 논의되는 흥미로운 연구 분야로, 사탕수수 식초 생산 과정에 중점을 두고 있습니다.

History and current status of vinegar

Vinegar is used as a condiment or preservative in salad dressings, ketchups, and sauces or mixed with water for use as a beverage (22). Interestingly, vinegar was once thought to be a culinary byproduct produced when wine deteriorated from exposure to air. The first known use of vinegar was over 10,000 years ago (25, 26). French chemist Durande succeeded in creating glacial acetic acid by concentrating vinegar in the 18th century. A technique for making vinegar known as the generator process, invented by German scientist Schutzenbach in the 19th century, allowed vinegar to be produced in 7 days. German inventor Hromatka developed submerged acetification, an improved vinegar-making process that uses better aeration and stirring to develop vinegar in a shorter period (25).

In Europe, America, and Africa, fruit vinegar is usually manufactured and used as a spice (3, 5, 6, 8). Fruit vinegar is made from various fruits, including grapes, apples, pineapples, mangoes, jujubes, and bananas (16). There are many well-known traditional fruit vinegarsthroughout the world, including traditional balsamic vinegar (TBV), balsamic vinegar (BV), and sherry vinegar (SV), all of which are PGI products in Europe (27). The ancient Egyptians, Sumerians, and Babylonians are believed to have developed, prepared, and utilized fruit vinegar first, according to historical records (5, 6).

Around 1,000 BC, China produced cereal vinegar, the most widely used vinegar in China, Japan, Korea, and other Asian nations (28). Seaweed salad, sushi, boiled and steamed fish, and other dishes are frequently seasoned with cereal vinegar (3, 5, 6). Sorghum, rice, wheat, corn, barley, and other starch-rich ingredients are the primary raw materials for cereal vinegar (3, 5, 6, 8).

Due to vinegar's nutritional properties directly affecting consumers' health, more than 3.2 million liters of vinegar is consumed daily in China. The quality of vinegar has received significant attention from the Chinese government (19). As regards Chinese sugar crops, i.e., sugarcane and sugar beet, more than 85% of the perennial sugar plantation area is sugarcane, which accounts for more than 90% of the total sugar production capacity. Since 1992, Guangxi, China, has become a sugarcane cultivation and sugar production area with extensive planting and production capacity. Sugarcane planting and sucrose production account for more than 60% of the Guangxi's land use. According to the statistics of the China Sugar Industry Association, the harvest area of sugarcane in the whole region was 729,600 ha, the total sugarcane output was 49,213,200 tons, sugar production was approximately 6,287,800 tons, and total sugar production was 10.67 MMT in the country during the 2020/2021 crushing season. Guangxi has become China's leading province for sugar. It is the second-largest sugar-producing province after São Paulo, Brazil. In addition, Guangxi is also the most prominent fruit-cane-producing area in China, with an annual fruit cane planting area of more than 30,000 ha, a yield of 105–150 t/ha, and a total yearly output of over 3 million tons, most of which are sold to North (29).

The high-quality fermented product processed from sugarcane juice is more significant in promoting the sugarcane industry's development in Guangxi, China, and around the globe. The sugarcane vinegar production and quality standard system in China dramatically promotes the development of China's sugarcane processing and fermented vinegar industries and enhances the influence of sugarcane vinegar standardization. Because of the high cost of raw material processing, long duration fermentation cycle, low efficiency, and unknown product efficacy, the government of the Guangxi region developed measures to promote the secondary entrepreneurship of the sugar industry. Sugarcane raw vinegar was selected as a breakthrough point to conduct technical analysis on non-sugar-diversified products with high economic value and overcome the major bottleneck of the lack of diversified processing technologies and developments in the cane industries.

Sugarcane juice is a common indigenous drink, largely and economically consumed worldwide (14). Sugarcane original vinegar (SOV) developed a complete set of advanced technologies for continuous and efficient processing of original sugarcane vinegar with high efficiency of whole-stem cane juice, developed advanced equipment for different types of automatic intelligent vinegar brewing machines, and built vats for storing sugarcane brewed by immobilized microorganisms. Compared with conventional technology, the fermentation period of raw vinegar takes approximately 13–18 days, efficiency is increased up to 42.5–52.2%, and the cost is reduced by 30%, which solves the problems of the high processing cost of sugarcane raw materials and the long fermentation period. To our knowledge, this is the first time we have shown the effective retention of sugarcane original vinegar's properties and functional components during fermentation, revealing its essential biological functions (Figure 1). Different kinds of organic acids, such as amino acids, sugar, volatile components, and active ingredients of polyphenols, were assessed (Table 1). It has been confirmed that original sugarcane vinegar has the functions of lowering blood fat, improving anti-oxidative stress, reducing body weight, and enlarging organs to developing diversified new products derived from available sugarcane raw vinegar (30, 32).

식초의 역사와 현재 상태

식초는 샐러드 드레싱, 케첩, 소스 등에 양념이나 보존제로 사용되거나 물과 섞어 음료로 사용됩니다 (22). 흥미롭게도 식초는 한때 공기에 노출되어 와인이 변질되면서 발생하는 요리 부산물로 여겨졌습니다. 식초의 첫 번째 알려진 사용은 1만 년 이상 전으로 거슬러 올라갑니다 (25, 26).

프랑스 화학자 두란드는

18세기 초 식초를 농축하여

glacial acetic acid을 제조하는 데 성공했습니다.

French chemist Durande succeeded in creating glacial acetic acid 

by concentrating vinegar in the 18th century

독일 과학자 슈트젠바흐가 19세기 초에 발명한

'제너레이터 공정'은 식초를 7일 만에 생산할 수 있는 기술을 개발했습니다.

독일 발명가 호르마트카는

더 나은 통기 및 교반을 통해

식초를 더 짧은 기간에 제조하는 개선된 공정인

'침지 발효법'을 개발했습니다(25).

유럽, 미국, 아프리카에서는

과일 식초가 주로 제조되어 향신료로 사용됩니다(3, 5, 6, 8).

과일 식초는

포도, 사과, 파인애플, 망고, 대추, 바나나 등

다양한 과일로 만들어집니다(16).

https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC8746612/

과일 식초(FsV)는 생물활성 화합물이 풍부해 다양한 건강 혜택을 제공하는 건강 음료로 최근 인기를 얻고 있습니다. 이 리뷰는 과일 식초를 고부가가치 부가제품으로 활용하기 위해 그 생화학적 구성 성분과 건강 효능에 대한 종합적인 정보를 제공함으로써 그 가치를 평가하기 위해 작성되었습니다. 과일 식초에는 폴리페놀산, 유기산, 테트라메틸페라진, 멜라노이드인 등 다양한 생물활성 성분이 함유되어 있습니다. 아세트산은 가장 풍부한 유기산이며, 사과 식초에서는 클로로겐산이 주요 페놀 성분입니다. 과일 식초의 섭취는 당뇨병, 고콜레스테롤혈증, 산화 스트레스, 암 예방에 도움을 주고 면역력을 강화하며 뛰어난 항산화 능력을 제공합니다. 식초의 생산 기술은 품질에 영향을 미치며, 이는 결국 건강 혜택에도 영향을 미칩니다.

세계적으로 유명한 전통 과일 식초에는

전통 발사믹 식초(TBV), 발사믹 식초(BV), 샤르도네 식초(SV) 등이 있으며,

모두 유럽에서 PGI 제품으로 인정받고 있습니다(27).

traditional balsamic vinegar (TBV),

balsamic vinegar (BV), and

sherry vinegar (SV),

all of which are PGI products in Europe 

역사 기록에 따르면 고대 이집트인, 수메르인, 바빌로니아인이

과일 식초를 최초로 개발하고 제조해 사용한 것으로 알려져 있습니다(5, 6).

기원전 1,000년경 중국에서 곡물 식초가 생산되었으며,

이는 중국, 일본, 한국 및 기타 아시아 국가에서 가장 널리 사용되는 식초입니다(28).

해조류 샐러드, 스시, 삶은 생선, 증기 요리 등

다양한 요리에 곡물 식초가 자주 사용됩니다(3, 5, 6).

곡물 식초의 주요 원료는

수수, 쌀, 밀, 옥수수, 보리 등 전분 함량이 높은 재료입니다(3, 5, 6, 8).

식초의 영양 성분이 소비자의 건강에 직접적인 영향을 미치기 때문에

중국에서는 매일 320만 리터 이상의 식초가 소비됩니다.

식초의 품질은

중국 정부로부터 큰 관심을 받고 있습니다(19).

중국에서 사탕작물인 사탕수수와 사탕무에 대해,

다년생 사탕작물 재배 면적의 85% 이상이 사탕수수로,

이는 전체 사탕 생산량의 90% 이상을 차지합니다.

1992년부터 중국 광시(Guangxi)는

사탕수수 재배와 설탕 생산 지역으로 대규모 재배 및 생산 능력을 갖추게 되었습니다.

사탕수수 재배와 설탕 생산은

광시의 토지 사용량의 60% 이상을 차지합니다.

중국 설탕 산업 협회 통계에 따르면, 2020/2021 설탕 가공 시즌 동안 광시 지역 전체의 사탕수수 수확 면적은 729,600 헥타르, 사탕수수 총 생산량은 49,213,200 톤, 설탕 생산량은 약 6,287,800 톤이며, 전국 총 설탕 생산량은 10.67 MMT였습니다. 광시(廣西)는 중국에서 설탕 생산량 1위 지역으로, 브라질 상파울루 주에 이어 세계 2위의 설탕 생산량 지역입니다. 또한 광시는 중국에서 가장 주요한 과일 사탕수수 생산 지역으로, 연간 과일 사탕수수 재배 면적은 30,000 헥타르를 초과하며, 헥타르당 수확량은 105–150 톤, 연간 총 생산량은 300만 톤을 초과하며, 이 중 대부분은 북부 지역(29)으로 판매됩니다.

사탕수수 주스로 가공된 고품질 발효 제품은 광시 지역 및 전 세계 사탕수수 산업 발전에 중요한 역할을 합니다. 중국 사탕수수 식초 생산 및 품질 기준 체계는 중국의 사탕수수 가공 및 발효 식초 산업 발전을 크게 촉진하며, 사탕수수 식초 표준화의 영향력을 강화합니다. 원료 가공 비용이 높고 발효 주기가 길며 효율이 낮고 제품 효능이 불확실하다는 문제로 인해 광시 지역 정부는 사탕수수 산업의 2차 창업 활성화를 위한 조치를 마련했습니다. 사탕수수 원액 식초는 고부가가치 비당류 다각화 제품에 대한 기술 분석을 수행하고 사탕수수 산업의 다각화 가공 기술 및 개발 부족이라는 주요 병목을 극복하기 위한 돌파구로 선정되었습니다.

사탕수수 주스는 전 세계적으로 널리 소비되는 전통적인 음료입니다 (14).

사탕수수 원액 식초 (SOV)는

전체 줄기 사탕수수 주스의 높은 효율성을 갖춘

연속적이고 효율적인 사탕수수 원액 식초 가공을 위한 고급 기술 체계를 개발했으며,

다양한 유형의 자동화 지능형 식초 발효 기계용 고급 장비와

고정화 미생물로 발효된 사탕수수를 저장하는 발효 탱크를 구축했습니다.

기존 기술과 비교할 때 원액 식초의 발효 기간은

약 13–18일로 단축되었으며,

효율은 42.5–52.2%까지 향상되었고

비용은 30% 감소했습니다.

이는 사탕수수 원료의 높은 가공 비용과 긴 발효 기간 문제를 해결했습니다.

우리의 지식 범위 내에서,

사탕수수 원액 식초의 발효 과정에서 원료의 특성과 기능성 성분을 효과적으로 유지한 것은 이번이 처음이며,

이는 그 필수적인 생물학적 기능을 밝혀냈습니다(그림 1).

아미노산, 당분, 휘발성 성분, 폴리페놀 활성 성분 등

다양한 유기산이 평가되었습니다(표 1).

원료 사탕수수 식초가

혈중 지방 감소, 항산화 스트레스 개선, 체중 감소, 장기 확대 등 기능을 갖추고 있어,

기존 사탕수수 원액 식초를 활용한 다양한 신제품 개발에 활용 가능함이 확인되었습니다(30, 32).

Figure 1.

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Simplified production flow diagram of sugarcane vinegar.

Table 1.

Summarizing aroma compounds, organic and free amino acids in sugarcane vinegar (30, 31).

Volatile compoundsRelative content (%)Volatile compoundsRelative content (%)Volatile compoundsRelative content (%)Volatile compoundsRelative content (%)Amino acids (mg/ 100 ml)Amino acids (mg/100 ml)Phenolic acidsAlcoholic fermentation (mg/L)Acetic acid fermentation (mg/L)

Ethyl acetate

14.163 ± 0.09

3-penten-2-one

0.274 ± 0.013

Ethyl lactate

0.099 ± 0.000

Methyl benzoate

0.0385 ± 0.000

Aspartic acid (Asp)

45.10 ± 0.09

Isoleucine (Ile)

21.60 ± 0.004

Benzoic acid

1.002 ± 0.021

1.027 ± 0.070

Ethyl lactate

43.640 ± 1.263

Isoamyl alcohol

3.703 ± 0.009

N-hexanol

0.018 ± 0.000

Valeric acid

0.217 ± 0.003

Threonine (Thr)

24.30 ± 0.05

Leucine (Leu)

30.20 ± 0.004

Ferulic acid

0.205 ± 0.010

1.124 ± 0.061

Octamethylcyclotetrasiloxane

0.016 ± 0.001

Ethyl caproate

0.0785 ± 0.001

2-acetoxytetradecane

0.020 ± 0.000

Phenylethanol

0.876 ± 0.013

Serine (Ser)

19.90 ± 0.02

Tyrosine (Tyr)

11.70 ± 0.003

Quinic acid

0.074 ± 0.010

0.031 ± 0.01

Isobutyl acetate

0.068 ± 0.009

4-ethoxy-2- pentanone

0.051 ± 0.000

Nonanal

0.157 ± 0.008

N-octanoic acid

0.187 ± 0.009

Glutamic acid (Glu)

38.50 ± 0.011

Phenylalanine (Phe)

20.00 ± 0.005

Chlorogenic acid

1.635 ± 0.059

1.217 ± 0.053

Ethyl Isovalerate

0.017 ± 0.005

Octanal

0.025 ± 0.003

1,3-Di-tert-butylbenzene

0.689 ± 0.09

4-vinyl-2- methoxyphenol

0.005 ± 0.000

Proline (Pro)

9.39 ± 0.001

Lysine (Lys)

35.40 ± 0.003

Apigenin

99200.83 ± 3956

3510.88 ± 44.08

N-hexanal

0.056 ± 0.001

3-hydroxy-2- butanone

0.093 ± 0.001

Ethyl caprylate

0.413 ± 0.10

2-hydroxycinnamic acid

0.014 ± 0.000

Glycine (Gly)

29.60 ± 0.003

Histidine (His)

10.80 ± 0.006

Kaempferol

336133.64 ± 7892

3399.10 ± 104

Decane

0.049 ± 0.001

Trans-2-heptenal

0.0285 ± 0.002

Acetic acid

27.445 ± 0.401

5-hydroxymethyl furfural

0.036 ± 0.003

Alanine (Ala)

24.90 ± 0.009

Arginine (Arg)

15.60 ± 0.002

Caffeic acid

4926.56 ± 120

4715.54 ± 213

Isobutanol

0.575 ± 0.021

2-heptanol

0.013 ± 0.001

Decanal

0.118 ± 0.019

-

-

Cystine (Cys)

1.074 ± 0.001

Total amino acids (TAA)

365.77 ± 0.019

Luteolin

327692.20 ± 12384

5312.13 ± 898

Isoamyl acetate

0.496 ± 0.009

Methylheptenone

0.0065 ± 0.000

Propionic acid

0.0505 ± 0.005

-

-

Valine (Val)

25.40 ± 0.006

Essential amino acid (EAA)

159.21 ± 0.014

p-coumaric acid

15289.45 ± 1018

26600.51 ± 1159

-

-

-

-

-

-

-

-

Methionine (Met)

2.31 ± 0.002

Non-essential amino acids (NAA)

206.56 ± 0.009

-

-

-

Open in a new tab

Data are represented as mean ± SE for three (n = 3) biological replicates.

The chemical variations in the original sugarcane vinegar produce acetic acid with two carbon atoms by the action of Saccharomycetes and acetic acid bacteria (catalytic enzymes) containing 12 carbon atoms of sucrose (Figure 2). The main component of raw sugarcane juice is sucrose, which is a highly suitable source of carbon for the growth of microbial activities and, thus, may be directly involved as a fermentation medium (14, 33).

원료 사탕수수 식초의 화학적 변이는

사카로마이세스(Saccharomycetes)와 아세트산 세균(acetic acid bacteria)의 작용으로

12개의 탄소 원자를 포함한 사카로오스(sucrose)로부터

2개의 탄소 원자를 가진 아세트산(acetic acid)을 생성합니다(그림 2).

원료 사탕수수 주스의 주요 성분은 사카로오스로,

미생물 활동의 성장에 적합한 탄소 원천으로 작용하며,

따라서 발효 매체로 직접 사용될 수 있습니다(14, 33).

Figure 2.

Conversion of sugarcane raw juice to acetic acid reaction.

Research and development on vinegarIdentification of yeast fermentation

The final vinegar depends on the yeast strains applied during the fermentation process. Different yeast strains can produce varying concentrations of volatile substances and alcohol. It implies that other kinds of vinegar will be produced based on the strains employed with reference to the aroma, alcohol level, and acetic acid content. The strain S. cerevisiae r. bayanus and the cider strain S. cerevisiae r. cerevisiae give rise to ciders with similar characteristics. Noteworthy in both strains is the low production of acetic acid and secondary fermentation compounds, as well as the fact that they give rise to ciders with a high concentration of glycerol and succinic acid (34). There are different methods for alcoholic fermentation, including spontaneous fermentation and inoculation with S. cerevisiae yeast. When compared to spontaneous fermentation, it was revealed that alcoholic fermentation with yeast could result in higher alcohol content (35). Yeast is essential in producing wines that contain higher alcohol (36).

In the analysis of wine's fermentation properties, special yeast for the alcohol fermentation of sugarcane vinegar was screened from three dry yeasts, such as wine high-activity dry yeast, high-temperature-resistant high-activity dry yeast, and highly active dry yeast for wine. According to the yeast growth curve, the delay period of three yeasts is 0–4 h, logarithmic growth period is 4–18 h, stable period is 18–28 h, which then declines after 28 h. The growth stability of yeast is determined as wine high-activity dry yeast > high-temperature-resistant high-activity dry yeast > highly active dry yeast for wine. The F coagulation value of the three yeasts was <20%, non-cohesive. Before fermentation (48 h), the CO2 weight loss of the three yeasts changed, indicating that the fermentation speed was fast at this stage, the yeasts were in the vigorous reproductive stage, showed strong fermentation capacity, and displayed specific difference between the fermentation time and the frequency. The acidifying ability values changed during the 3–6 days and gradually rose to a stable level during 6–8 days of fermentation. Observing the acidifying efficiency of the three yeasts in the final fermentation stage, it was determined that wine high-activity dry yeast is superior to high-temperature-resistant high-activity dry yeast (14, 37).

사탕수수 원액에서 아세트산으로의 전환 반응.

식초 연구 및 개발: 효모 발효의 식별

최종 식초는

발효 과정에서 사용된 효모 균주에 따라 달라집니다.

다양한 효모 균주는

휘발성 물질과 알코올의 농도를 다르게 생성할 수 있습니다.

이는 사용된 균주에 따라

향, 알코올 함량, 아세트산 함량에 따라

다른 종류의 식초가 생산될 수 있음을 의미합니다.

S. cerevisiae r. bayanus 균주와

사과주 균주 S. cerevisiae r. cerevisiae는

유사한 특성을 가진 사과주를 생성합니다.

The strain S. cerevisiae r. bayanus and the cider strain S. cerevisiae r. cerevisiae give rise to ciders with similar characteristics. Noteworthy in both strains is the low production of acetic acid and secondary fermentation compounds, as well as the fact that they give rise to ciders with a high concentration of glycerol and succinic acid

Sss의 계통 분류 및 알코올 음료 발효에서의 활용 범위. Saccharomyces bayanus는 다중 교잡 사건에서 유래했음을 표시하기 위해 괄호 안에 기재되었습니다 [42]. S. pastorianus는 S. eubayanus와 S. cerevisiae의 유전적 교잡체로 표시되었습니다 [21]. 발효 음료에서의 사용은 현재 상업적 사용을 나타내는 플러스 기호 (+)로 표시되었으며, S. cerevisiae와 S. pastorianus는 맥주에서 가장 널리 사용되며, 사용이 알려지지 않은 경우 마이너스 기호 (−)로 표시되었습니다. S. cariocanus는 S. paradoxus와 다른 4개의 전위 염색체를 보유하고 있는 것으로 알려져 있습니다 [43]. S. jurei는 최근에 맥주 제조에 대한 잠재력이 입증되었습니다 [44]. Bruner와 Fox가 2020년에 발표한 알코올 음료 발효에 사용되는 효모에 대한 리뷰에서 사용된 그림 [41].

두 균주 모두 아세트산과 2차 발효 화합물의 생산량이 낮으며,

글리세롤과 수산산 농도가 높은 사과주를 생성한다는 점이 특징입니다 (34).

알코올 발효에는

자연 발효와 S. cerevisiae 효모를 접종하는 방법 등이 있습니다.

자연 발효와 비교했을 때,

효모를 사용한 알코올 발효는 더 높은 알코올 함량을 생성할 수 있다는 것이 밝혀졌습니다(35).

효모는

높은 알코올 함량을 가진 와인을 생산하는 데 필수적입니다(36).

와인의 발효 특성을 분석하기 위해

사탕수수 식초의 알코올 발효에 적합한 특수 효모를

세 가지 건조 효모(와인 고활성 건조 효모, 고온 내성 고활성 건조 효모, 와인용 고활성 건조 효모)에서 선별했습니다.

효모 성장 곡선에 따르면,

세 가지 효모의 지연 기간은 0–4시간,

로그 성장 기간은 4–18시간,

안정 기간은 18–28시간이며,

28시간 이후에는 감소합니다.

효모의 성장 안정성은

와인 고활성 건조 효모 > 고온 내성 고활성 건조 효모 > 와인용 고활성 건조 효모 순으로

결정되었습니다.

세 가지 효모의 F 응집 값은 20% 미만으로, 응집성이 없었습니다.

발효 전(48시간)에 세 가지 효모의 이산화탄소 무게 감소가 변화했으며,

이는 이 단계에서 발효 속도가 빠르며 효모가 활발한 번식 단계에 있으며

강한 발효 능력을 보여주었으며,

발효 시간과 빈도 사이에 특이적인 차이를 나타냈습니다.

산화 능력 값은 발효 3~6일 동안 변화했으며,

6~8일 동안 점차 안정된 수준으로 상승했습니다.

최종 발효 단계에서 세 가지 효모의 산화 효율을 관찰한 결과,

와인용 고활성 건조 효모가 고온 내성 고활성 건조 효모보다 우수했습니다(14, 37).

Screening of acetic acid bacteria

This screening method uses sugarcane alcohol mash as raw material, through liquid submerged fermentation, LB-active acetic acid bacteria. LB-active acetic acid bacteria were selected from five acetic acid bacteria, such as bacterium and raw meal acetic acid bacteria, which are more suitable for brewing sugarcane original vinegar. The pH range between 5.5 and 6.3 is suitable for the growth of acetic acid bacteria. While some strains have been isolated from aerated media with a pH as low as 2.0, numerous investigations have demonstrated that acetic acid bacteria can still survive at pH 3.0. Three distinct strain types, known as acetophilic strains (grow at pH 3.5), acetotolerant strains (grow at pH 3.5 to 6.5), and acetophobic strains (grow at pH levels >6.5), can be explored in the production of vinegar (38). The optimal temperature for the growth of acetic acid bacteria ranged between 25 and 30°C. However, according to Raspor and Goravonic (38), acetic acid bacteria are still active at 10°C but develop more slowly.

Acetic acid is the main organic acid present in vinegar and is one of the most important functional ingredients. Acetic acid bacteria mainly produce it during fermentation. Lactic acid, which shows the highest content among nonvolatile organic acids in vinegar, is mainly produced during alcoholic fermentation. Propionic acid, tartaric acid, malic acid, citric acid, and other organic acids in vinegar are produced throughout the whole fermentation process. Moreover, the fermentation conditions also influence the contents of organic acids (7, 39). Five types of acetic acid bacteria were produced under the same situation, the acid production ability of the raw vinegar was relatively normal, and the acid production of the other four types of acetic acid bacteria showed a significant increase in the process of acetic acid fermentation (40).

아세트산 박테리아의 선별

이 선별 방법은

사탕수수 알코올 펄프를 원료로 사용해 액체 침지 발효를 통해

LB 활성 아세트산 세균을 선별했습니다.

사탕수수 원액 식초 제조에 더 적합한 세균과 원료 식초 아세트산 세균 등

5종의 아세트산 세균 중에서

LB 활성 아세트산 세균을 선택했습니다.

아세트산 세균의 성장에 적합한 pH 범위는

5.5~6.3입니다.

일부 균주는 pH 2.0의 산소 공급된 배지에서 분리되었지만,

수많은 연구에서 아세트산균이 pH 3.0에서도 생존할 수 있음을 입증했습니다.

식초 생산에 활용 가능한 세 가지 다른 균주 유형인

아세토필릭 균주(pH 3.5에서 성장),

아세토톨러런트 균주(pH 3.5~6.5에서 성장),

아세토포빅 균주(pH 6.5 이상에서 성장)가 존재합니다(38).

Three distinct strain types, known as

acetophilic strains (grow at pH 3.5),

acetotolerant strains (grow at pH 3.5 to 6.5), and

acetophobic strains (grow at pH levels >6.5),

can be explored in the production of vinegar (38).

아세토필릭 균주에는 아세토박터 아세티, 아세토박터 오일레안스, 아세토박터 파라독서스 등이 있고, 

아세토톨러런트 균주에는 아세토박터 헨세니아이, 아세토박터 말로룸, 아세토박터 시지지이 등.

아세토포빅 균주에는 아세토박터 아세토수브옥시단스, 아세토박터 시클라시코모룸, 아세토박터 스파르티 등

The optimal temperature for the growth of acetic acid bacteria ranged between 25 and 30°C.

However, according to Raspor and Goravonic (38), acetic acid bacteria are still active at 10°C but develop more slowly.

아세트산균의 성장에 최적화된 온도는 25°C에서 30°C 사이입니다.

그러나 Raspor와 Goravonic(38)에 따르면 아세트산균은 10°C에서도 활동하지만 성장 속도가 더 느립니다.

초산은

식초에 존재하는 주요 유기산이며

가장 중요한 기능성 성분 중 하나입니다.

초산균은

발효 과정에서 주로 이를 생산합니다.

식초에서 비휘발성 유기산 중 가장 높은 함량을 보이는 젖산은

알코올 발효 과정에서 주로 생성됩니다.

식초에 존재하는

프로피온산, 타르타르산, 말산, 시트르산 등 기타 유기산은

발효 과정 전반에 걸쳐 생성됩니다.

또한 발효 조건도

유기산 함량에 영향을 미칩니다 (7, 39).

동일한 조건에서 5종의 아세트산 박테리아가 생산되었으며,

원액 식초의 산 생성 능력은 상대적으로 정상적이었고,

다른 4종의 아세트산 박테리아의 산 생성량은 아세트산 발효 과정에서 유의미하게 증가했습니다 (40).

Acid production and sensory quality

Vinegar is notable for its unique aromas and flavors, mainly derived from its raw materials, microbial communities, and process technologies (3, 5, 6, 20). Because some VVOCs can emerge from one of the three sources—raw materials, microbes, and processes—or two or three of them, it is exceedingly challenging to pinpoint exactly where they originate. Additionally, VVOCs alter dynamically throughout the entire production process of vinegar. The fruit vinegar fermented by LB-active acetic acid bacteria has a sweet and sour taste, outstanding aroma, and bright color. It has the highest sensory score, which is significantly higher than those of other strains. Compared with pH, the initial alcohol content, inoculum amount, sucrose addition amount, and temperature significantly affect the acetic acid fermentation process through single-factor experiments.

산 생성 및 감각 품질

식초는 원료, 미생물 군집, 공정 기술에서 주로 유래하는 독특한 향기와 맛으로 유명합니다(3, 5, 6, 20). 일부 VVOC는 원료, 미생물, 공정 중 하나 또는 두 개 이상의 출처에서 발생할 수 있어 정확한 원천을 특정하는 것이 매우 어렵습니다. 또한 VVOC는 식초의 전체 생산 과정 동안 동적으로 변화합니다.

LB 활성 아세트산 박테리아로 발효된 과일 식초는

달콤하고 신맛이 나며, 뛰어난 향기와 밝은 색상을 가지고 있습니다.

이 식초는 다른 균주에 비해 가장 높은 감각 평가 점수를 기록했으며, 이는 유의미하게 높습니다. 단일 요인 실험을 통해 pH, 초기 알코올 함량, 접종량, 설탕 추가량, 온도가 아세트산 발효 과정에 유의미한 영향을 미치는 것으로 확인되었습니다.

Process of alcohol fermentation

Saccharomyces cerevisiae, which is present in all varieties of vinegar, among the numerous microbial strains, was identified during the alcoholic fermentation process (AFP) of vinegar (3). According to Wang et al. (41), S. cerevisiae was the predominant yeast species in the AFP of fruit vinegar. Since S. cerevisiae strains grow better than other yeast species in the high-sugar environment of AFP (42). In addition to S. cerevisiae, LAB frequently appear in AFP and significantly contribute to the synthesis of vinegar volatile organic compounds, as do non-Saccharomyces like Candida spp., Cryptococcus spp., and Debaryomyces spp. (41, 43).

The sucrose in sugarcane raw juice was divided into glycogen for direct microaerobic fermentation. The optimal parameters were 0.1% yeast addition, 20°C fermentation temperature, 280-mL/(kg·d) oxygen flow, and 15 alcohol content of fermented mash. The sugar content of the fermented liquid with the added amount of 0.1% yeast is the highest (18.49 g/100 mL) but with a low alcohol content (14.3% vol); the apparent sugar content of the fermented liquid with the added amount of 0.2% yeast. Yeast additions of 0.15 and 0.2% bring about a faster fermentation rate. After 4 days of fermentation, the utilization rate of apparent sugar content consumption was not high and not conducive to the formation of post-fermentation sugarcane flavor. Considering the time period for fermentation comprehensively, the optimal amount of yeast was added to ferment low-alcohol sugarcane fruit wine (0.1%) (44). The amount of residual sugar in fruit wine is related to the alcohol content and the initial apparent sugar content utilization rate in the early fermentation process. Moderate residual sugar can improve the taste of fruit wine during aging and enrich the flavor of sugarcane fruit wine (14, 44).

알코올 발효 과정

모든 식초 종류에 존재하는 수많은 미생물 균주 중 하나인

Saccharomyces cerevisiae는

식초의 알코올 발효 과정(AFP)에서 식별되었습니다(3).

Wang 등(41)에 따르면, S. cerevisiae는

과일 식초의 AFP에서 주요 효모 종이었습니다.

S. cerevisiae 균주는

AFP의 고당분 환경에서 다른 효모 종보다 더 잘 성장하기 때문입니다(42).

S. cerevisiae 외에도 LAB는 AFP에서 자주 나타나며,

Candida spp., Cryptococcus spp., Debaryomyces spp.와 같은 비-Saccharomyces 균주와 함께

식초 휘발성 유기화합물 합성에 크게 기여합니다(41, 43).

사탕수수 원액의 설탕은 직접 미세호기 발효를 위해 글리코겐으로 분해되었습니다. 최적 조건은 효모 추가량 0.1%, 발효 온도 20°C, 산소 유량 280 mL/(kg·d), 발효 찌꺼기의 알코올 함량 15%였습니다. 0.1% 효모를 추가한 발효액의 당 함량은 가장 높았으나(18.49 g/100 mL) 알코올 함량은 낮았습니다(14.3% vol); 0.2% 효모를 추가한 발효액의 명시적 당 함량은 중간 수준이었습니다. 0.15%와 0.2% 효모 추가 시 발효 속도가 더 빨랐습니다. 발효 4일 후, 명시적 당분 소비율의 이용률은 높지 않았으며, 사후 발효 사탕수수 향미 형성에 유리하지 않았습니다. 발효 기간을 종합적으로 고려할 때, 저알코올 사탕수수 과일 와인 발효에 최적의 효모 첨가량(0.1%)이 추가되었습니다 (44). 과일 와인의 잔류 당분량은 알코올 함량과 초기 명시적 당분 소비율과 관련이 있습니다. 적절한 잔류 당분은 숙성 과정에서 과일 와인의 맛을 개선하고 사탕수수 과일 와인의 풍미를 풍부하게 합니다(14, 44).

Acetic acid fermentation process

Acetobacter spp., Komagataeibacter spp., Gluconobacter spp., and Gluconacetobacter spp. are the dominant microorganisms in the acetic acid fermentation process of vinegar, but other bacteria, mainly Lactobacillus spp., Pediococcus spp., Bacillus spp., Acinetobacter spp., and Staphylococcus (8, 45, 46). These bacteria, can generate aldehydes, ketone VVOCs, and acidic VVOCs. The acidic VVOCs can be utilized as substrates to produce additional VVOCs, such as ester-like VVOCs. The primary AAB strains used to develop fruit and cereal vinegar by liquid-state and solid-state fermentation, respectively, originate from the genera Acetobacter and Komagataeibacter (5, 8).

Using sugarcane, fruit wine is prepared by fermentation of sugarcane juice as raw material through liquid-submerged fermentation. The acetic acid fermentation strains preparing sugarcane fruit vinegar from sugarcane fruit wine were screened out. The acetic acid fermentation process of sugarcane fruit wine was studied using response surface methodology (RSM). Through optimization, the optimal process parameters obtained were as follows: the initial alcohol content (5%) of sugarcane fruit wine, the inoculation amount of LB-active acetic acid bacteria (0.5%), the addition of sucrose (4%), and a fermentation temperature of 26°C. Under these conditions, the acid production of 15.05 g/100 mL was observed.

The optimum process for rapid fermentation of acetic acid bacteria was immobilized in alcoholic mash: LB-active acetic acid bacteria were used as fermentation bacteria to study the effects of initial alcohol content, inoculum size, fermentation temperature, sucrose addition, and initial pH on acetic acid fermentation and determine the most suitable LB. The initial alcohol content of active acetic acid bacteria fermentation was found to be 5% (vol), inoculum size was 0.5%, fermentation temperature was 26°C, the amount of sucrose was 4%, and initial pH was 3.6. Under these conditions, the acid production reaches 15.05 g/100 mL. The sugarcane fruit vinegar fermented by this process is amber in color, crystal clear, clear in sugarcane fragrance, and sweet and sour (40).

The interaction between initial alcohol content and inoculum volume had the most significant effect on acid production. Through regression analysis, combined with the convenience of actual operation, the processing conditions of sugarcane fruit vinegar fermented by LB-active acetic acid bacteria were determined, such as the initial alcohol content of sugarcane fruit wine was 5% vol and the inoculation amount of LB-active acetic acid bacteria was 0.5%. Compared with the predicted value of 15.57 g/100 mL, the theoretical significance and the expected value do not have a big difference, and the test results are promising, which shows that it is feasible to optimize the process conditions of fermented sugarcane fruit vinegar by response surface analysis (40).

초산 발효 과정

식초의 아세트산 발효 과정에서

아세토박터 속(Acetobacter spp.),

코마가타에이버커터 속(Komagataeibacter spp.) -- 셀룰로오스를 분해해서 알코를 만드는 박테리아.

글루코노박터 속(Gluconobacter spp.),

글루코노아세토박터 속(Gluconacetobacter spp.)이 주요 미생물입니다.

그러나 다른 세균,

주로 락토바실러스 속(Lactobacillus spp.),

페디오코커스 속(Pediococcus spp.),

바실러스 속(Bacillus spp.),

아시네토박터 속(Acinetobacter spp.),

스타필로코커스(Staphylococcus)도 존재합니다(8, 45, 46).

이 세균들은 알데히드, 케톤 VVOC, 및 산성 VVOC를 생성할 수 있습니다. 산성 VVOC는 에스터 유사 VVOC와 같은 추가 VVOC를 생산하는 기질로 활용될 수 있습니다. 과일 및 곡물 식초를 액체 상태 및 고체 상태 발효를 통해 개발하는 데 사용된 주요 AAB 균주는 Acetobacter 및 Komagataeibacter 속으로부터 유래되었습니다(5, 8).

사탕수수를 원료로 사탕수수 주스를

액체 침지 발효를 통해

과일 와인을 제조합니다.

사탕수수 과일 와인에서

사탕수수 과일 식초를 제조하는 아세트산 발효 균주는

선별되었습니다.

사탕수수 과일 와인의 아세트산 발효 과정은 응답 표면 방법론(RSM)을 사용하여 연구되었습니다. 최적화 과정을 통해 다음과 같은 최적 공정 파라미터가 얻어졌습니다: 사탕수수 과일 와인의 초기 알코올 함량(5%), LB 활성 아세트산균의 접종량(0.5%), 설탕 추가량(4%), 발효 온도(26°C). 이러한 조건 하에서 100mL당 15.05g의 산 생산량이 관찰되었습니다.

초고속 발효를 위한 최적 공정 조건은 알코올 발효액에 고정화된 LB-활성 아세트산 박테리아를 발효균으로 사용하여 초기 알코올 함량, 접종량, 발효 온도, 설탕 첨가량, 초기 pH가 아세트산 발효에 미치는 영향을 연구하고 가장 적합한 LB를 결정하기 위해 수행되었습니다. 활성 아세트산균 발효의 초기 알코올 농도는 5% (vol), 접종량 0.5%, 발효 온도 26°C, 설탕량 4%, 초기 pH 3.6으로 확인되었습니다. 이러한 조건 하에서 산 생산량은 15.05 g/100 mL에 달했습니다. 이 공정으로 발효된 사탕수수 과일 식초는 암갈색을 띠며 투명하고 사탕수수 향이 뚜렷하며 달콤하고 신맛이 나는 특징을 보였습니다 (40).

초기 알코올 함량과 접종량 사이의 상호작용이 산 생성량에 가장 큰 영향을 미쳤습니다. 회귀 분석을 통해 실제 운영의 편의성을 고려하여 LB 활성 아세트산균으로 발효된 사탕수수 과일 식초의 가공 조건을 결정했습니다. 예를 들어, 사탕수수 과일 와인의 초기 알코올 함량은 5% vol이며, LB 활성 아세트산균의 접종량은 0.5%입니다. 예측 값 15.57 g/100 mL와 비교했을 때 이론적 의미와 예상 값 사이에 큰 차이가 없으며, 시험 결과는 유망하여 반응 표면 분석을 통해 사탕수수 과일 식초 발효 공정 조건을 최적화하는 것이 가능함을 보여줍니다 (40).

Organic acids and volatile compounds of vinegar

The fermentation of acetic acid is primarily responsible for vinegar's distinctive flavor and aroma. Because acetic acid is present, vinegar has a strong aroma and flavor. However, in addition to acetic acid, vinegar fermentation products, such as organic acids, esters, ketones, and aldehydes, give vinegar its unique taste (47) (Table 1). Acetic acid is a precursor for synthesizing these chemicals, produced throughout the fermentation and aging process (48). The initial raw materials utilized, the techniques for making vinegar, and the length of acetification could all impact these volatile compounds (49).

A total of 61 and 38 volatile compounds were identified in the traditional and industrial vinegar samples, according to Ozturk et al. (47), which assessed the volatile compounds present in Turkish traditional homemade vinegar and industrial vinegar. The two most volatile compounds in the conventional vinegar were α-terpineol (25%) and ethyl acetate (15%), among the other identified volatile compounds. It is interesting to note that ethyl acetate predominates in grape vinegar, but α-terpineol is undetectable from all samples of grape vinegar. Octanoic acid (15.6%) and isoamyl acetate (18.6%), or “banana odor”, were determined to be the principal volatile components in grape and pomegranate vinegar in the industrial samples (47).

According to Su and Chien (50), acetic acid (the vinegar odor), 2/3-methylbutanoic acid (sweaty odor), phenethyl acetate (sweet, honey odor), 2-phenyl ethanol (rosy, sweet odor), octanoic acid (sweaty odor), eugenol (clove odor), and phenylacetic acid were the most significant aroma-active compounds in the vinegar produced (overall floral odor). Some substances, including linalool (floral, cut grass odor), 2,3-butanedione (buttery odor), (E,Z)-2,6-nonadienal (cucumber odor), ethyl butanoate (apple, fruity odor), low concentrations or not detected by GC-MS.

A study on the volatile compounds in 56 balsamic vinegar samples, old traditional balsamic vinegar, and regular vinegar from Modena and Reggio Emilia, Italy, was conducted by Del Signore (51). Traditional balsamic vinegar contains less propionic acid and more esters than common balsamic vinegar. 2,3-Butanediol diacetate is found in higher concentrations in traditional balsamic vinegar. Conventional balsamic vinegar had higher concentrations of diacetyl, hexanal, and heptanal than balsamic, common, and other vinegar types (five times smaller in quantity). In terms of alcohol, traditional balsamic vinegar showed higher levels of octanol, whereas balsamic vinegar contained higher levels of 1-propanol, isobutyl alcohol, isoamyl alcohol, and 1-hexanol. 2-propanol and ethanol were more common in regular vinegar (51).

The maturation of the vinegar has a considerable impact on the organic acids (lactic, acetic, and succinic) and volatile substances (2-butanol, 2-propen-1-ol, 4-ethylguaiacol, and eugenol) of vinegar (17). These chemicals were discovered to be more preval‎ent in vinegar with increasing maturation levels. When compared to inoculated fermentation, spontaneous fermentation produces significantly higher amounts of esters during alcoholic fermentation (35).

Using HPLC-DAD technology to analyze the sugarcane original vinegar and its derivative products, sugarcane vinegar beverage is rich in phenolic substances, such as vanillin, coumarin, chlorogenic acid, caffeic acid, ferulic acid, p-coumaric acid, 10 types of luteolin in celery, cinnamic acid, and kaempferol, among which the contents of vanillin, coumarin, chlorogenic acid, and caffeic acid are relatively high (original sugarcane vinegar>5 ppm, sugarcane vinegar drink>2 ppm), the contents of apigenin, luteolin, cinnamic acid, and kaempferol are low (sugarcane original vinegar <33.99 ppm, sugarcane vinegar drink <0.1 ppm), and the total phenolic content of sugarcane vinegar was found to be higher (Table 1). The beverage types and content of polyphenols in sugarcane vinegar beverages were 2.5 times and five times higher than those of commercially available apple cider vinegar beverages and significantly higher than those of similar commercially available vinegar beverage products (52). The main components of organic acids in original sugarcane vinegar were identified by HPLC-UV, i.e., oxalic acid, tartaric acid, acetic acid, and succinic acid.

Sugarcane fruit wine and sugarcane vinegar were fermented with sugarcane mixed juice as raw materials. The automatic amino acid analyzer determined the types and content changes of amino acids in sugarcane juice, sugarcane fruit wine, and sugarcane vinegar. The nutritional and taste intensity values (TAVs) were used to compare fermented sugarcane products. It was found that sugarcane juice, sugarcane fruit wine, and sugarcane vinegar all contained different types of amino acids (such as glycine, leucine, methionine, tyrosine, histidine, threonine, alanine, isoleucine, and tryptophan acids,/lysine, aspartic acid, valine, phenylalanine, proline, serine, glutamic acid, and arginine), total amino acids (TAA), essential amino acids (EAA), and flavor amino acids, which were significantly different. Methionine and cysteine were the first limiting amino acids in sugarcane vinegar (Table 1). The ratio of EAA in sugarcane wine and sugarcane vinegar tended to be more reasonable than in sugarcane juice. Glutamic acid is the main flavor-contributing amino acid of sugarcane juice, sugarcane cider, and sugarcane vinegar, and its TAV was found to be between 1.3 and 2.4. Considering the ratio of essential amino acids, sugarcane fruit wine and sugarcane vinegar tend to be more reasonable, which can be prepared and eaten with other drinks or by developing new products to increase the biological nutritional value of the product (32).

The main sugar components (sucrose, fructose, and glucose) in original sugarcane vinegar identified by HPLC-UV make it clear that sucrose is the leading sugar source for active yeast and acetic acid bacteria to produce original sugarcane vinegar. The aroma components of original sugarcane vinegar were determined by GC-MS, such as 5 alcohols (5.19%), 9 esters (59.01%), 5 aldehydes (0.42%), and 5 acids (27.92%). Four types of ketones (0.43%), 1 type of phenol (0.01%), 3 types of hydrocarbons (0.09%), and 1 type of other heterocycle (0.69%), of which ethyl lactate, iso-acetate, isoamyl alcohol, ethyl n-caproate, ethyl octanoate, acetic acid, n-octanoic acid, etc., are the aroma substances of sugarcane original vinegar (30) (Table 1).

식초의 유기산 및 휘발성 화합물

초산 발효는

식초의 독특한 맛과 향을 주로 담당합니다.

초산이 존재하기 때문에

식초는 강한 향과 맛을 지닙니다.

그러나

초산 외에도 식초 발효 산물인

유기산, 에스터, 케톤, 알데히드 등이 식초의 독특한 맛을 부여합니다 (47) (표 1).

아세트산은

발효 및 숙성 과정 전반에 걸쳐 생성되는 이러한 화합물의 전구체입니다 (48).

초기 원료, 식초 제조 기술, 아세트화 기간은

모두 이러한 휘발성 화합물에 영향을 미칠 수 있습니다 (49).

Ozturk 등(47)은 터키 전통 가정식 식초와 산업용 식초에 존재하는 휘발성 화합물을 분석한 결과,

전통 식초와 산업용 식초에서 각각 61개와 38개의 휘발성 화합물이 식별되었습니다.

전통 식초에서 가장 휘발성이 높은 두 화합물은

α-테르피놀(25%)과 에틸 아세테이트(15%)였습니다.

흥미롭게도 에틸 아세테이트는 포도 식초에서 우세하지만,

포도 식초 모든 시료에서 α-테르피놀은 검출되지 않았습니다.

산업용 시료에서 포도와 석류 식초의 주요 휘발성 성분으로

옥타노산(15.6%)과 이소아밀 아세테이트(18.6%)

또는 “바나나 향”이 확인되었습니다(47).

Su와 Chien(50)에 따르면,

아세트산(식초 냄새),

2/3-메틸부탄산(땀 냄새),

페닐에틸 아세테이트(달콤한 꿀 냄새),

2-페닐 에탄올(장미 향, 달콤한 냄새),

옥타노산(땀 냄새),

유제놀(클로브 냄새),

페닐아세트산이 생산된 식초의 주요 향기 활성 화합물(전체 꽃 향기)로 확인되었습니다.

일부 물질, 예를 들어 리날롤(꽃향기, 잘린 풀 향기), 2,3-부탄디온(버터 향기), (E,Z)-2,6-노나디엔알(오이 향기), 에틸 부타노에이트(사과, 과일 향기)는 GC-MS로 저농도 또는 검출되지 않았습니다.

이탈리아 모데나와 레지오 에밀리아에서 수집된

56개의 발사믹 식초 샘플, 전통 발사믹 식초, 일반 식초의 휘발성 화합물을 분석한 연구가

Del Signore (51)에 의해 수행되었습니다.

전통 발사믹 식초는

일반 발사믹 식초보다

프로피온산이 적고 에스터가 더 많습니다.

2,3-부탄디올 디아세테이트는

전통 발사믹 식초에서 더 높은 농도로 검출되었습니다.

일반 발사믹 식초는

발사믹, 일반, 기타 식초 유형보다

디아세틸, 헥사날, 헤프타날의 농도가 높았으며(양은 5배 적음).

알코올 성분에서는 전통 발사믹 식초가 옥탄올 농도가 높았고,

발사믹 식초는 1-프로판올, 이소부틸 알코올, 이소아밀 알코올, 1-헥산올 농도가 높았습니다.

2-프로판올과 에탄올은 일반 식초에서

더 흔히 발견되었습니다(51).

식초의 숙성 정도는

유기산(젖산, 아세트산, 수산산)과 휘발성 물질(2-부탄올, 2-프로펜-1-올, 4-에틸구아이콜, 유제놀)에

상당한 영향을 미칩니다(17).

이러한 화합물은

숙성 정도가 높아질수록 식초에서 더 많이 발견되었습니다.

접종 발효와 비교할 때 자연 발효는

알코올 발효 과정에서 에스터를 현저히 더 많이 생성합니다(35).

HPLC-DAD 기술을 사용하여 사탕수수 원액 식초와 그 파생 제품을 분석한 결과, 사탕수수 식초 음료는 바닐린, 쿠마린, 클로로겐산, 카페인산, 페룰산, p-쿠마르산, 셀러리에서 발견되는 10종의 루테올린, 시나믹산, 카엠페롤 등 페놀성 물질이 풍부하며, 이 중 바닐린, 쿠마린, 클로로겐산, 카페인산 함량이 상대적으로 높았으며(원료 사탕수수 식초 > 5 ppm, 사탕수수 식초 음료 > 2 ppm), 아피제닌, 루테올린, 시나믹산, 카엠페롤 함량은 낮았으며(원료 사탕수수 식초 < 33.99 ppm, 사탕수수 식초 음료 < 0.1 ppm), 사탕수수 식초의 총 페놀 성분 함량은 더 높게 나타났습니다(표 1). 사탕수수 식초 음료의 음료 유형과 폴리페놀 함량은 상업용 사과 식초 음료보다 각각 2.5배와 5배 높았으며, 유사한 상업용 식초 음료 제품보다 유의미하게 높았습니다(52). 원료 사탕수수 식초의 유기산 주요 성분은 HPLC-UV로 식별되었으며, 옥살산, 타르타르산, 아세트산, 및 수산산이었습니다.

사탕수수 과일 와인과 사탕수수 식초는 사탕수수 혼합 주스를 원료로 발효되었습니다.

자동 아미노산 분석기를 사용하여

사탕수수 주스, 사탕수수 과일 와인, 사탕수수 식초의 아미노산 종류와 함량 변화를 측정했습니다.

발효 사탕수수 제품의 비교를 위해

영양 및 맛 강도 값(TAVs)이 사용되었습니다.

사탕수수 주스, 사탕수수 과일 와인, 사탕수수 식초 모두

다양한 종류의 아미노산(글리신, 류신, 메티오닌, 티로신, 히스티딘, 트레오닌, 알라닌, 이소류신,

트립토판, 라이신, 아스파르트산, 발린, 페닐알라닌, 프로린, 세린, 글루탐산, 아르지닌)을 함유하고 있었습니다.

총 아미노산(TAA), 필수 아미노산(EAA), 향미 아미노산이 유의미하게 달랐습니다.

메티오닌과 시스테인은 사탕수수 식초에서 첫 번째 제한 아미노산으로 확인되었습니다(표 1). 사탕수수 와인과 사탕수수 식초의 EAA 비율은 사탕수수 주스보다 더 합리적인 경향을 보였습니다. 글루탐산은 사탕수수 주스, 사탕수수 시드르, 사탕수수 식초의 주요 향미 기여 아미노산이며, 그 TAV는 1.3에서 2.4 사이로 확인되었습니다.

필수 아미노산 비율을 고려할 때, '

사탕수수 과일 와인과 사탕수수 식초는 더 합리적인 비율을 보이며,

이는 다른 음료와 함께 섭취하거나 새로운 제품을 개발하여 제품의 생물학적 영양 가치를 높이는 데

활용될 수 있습니다 (32).

HPLC-UV로 분석된 원료 사탕수수 식초의 주요 당 성분(설탕, 과당, 포도당)은

활성 효모와 아세트산 박테리아가 원료 사탕수수 식초를 생산하는 데

설탕이 주요 당 원천임을 명확히 보여줍니다.

원료 사탕수수 식초의 향기 성분은

GC-MS를 통해 5종의 알코올(5.19%), 9종의 에스터(59.01%), 5종의 알데히드(0.42%), 5종의 산(27.92%)으로

확인되었습니다.

4종의 케톤(0.43%), 1종의 페놀(0.01%), 3종의 탄화수소(0.09%), 1종의 기타 이환환식 화합물(0.69%)이 확인되었으며,

이 중 에틸 락테이트, 이소아세테이트, 이소아밀 알코올, 에틸 n-카프로에이트, 에틸 옥타노에이트, 아세트산, n-옥타노산 등은

사탕수수 원액 식초의 향기 성분입니다(30) (표 1).

Biological functions

With the help of in vitro and in vivo activity assessment, it was confirmed that the original sugarcane vinegar has biological functions, i.e., lowering blood lipid, improving anti-oxidative stress, reducing body weight, and organ enlargement. Sugarcane fruit wine and raw vinegar had a strong scavenging effect on DPPH and OH, which gradually increased with the increment of sample volume. The scavenging rate was higher than those of the control of Vc and gallic acid, among which was sugarcane raw vinegar. It may be related to the antioxidant components, such as polyphenols in the fermentation product, and the specific mechanism needs further exploration. Sugarcane fruit wine and original sugarcane vinegar have specific scavenging effects on NO2 and strong chelating effects on metal ions, original sugarcane vinegar is better than sugarcane fruit wine. It can be seen that original sugarcane vinegar has good health effects. Using sugarcane juice to ferment and process new products can improve sugarcane utilization value and provide an advanced way to develop diversified high-value-added products (53).

By establishing a high-fat diet-induced hyperlipidemia mouse model, the effects of sugarcane raw vinegar on blood lipids, liver lipids, and redox capacity were studied in high-fat diet-induced lipid metabolism disorders. It was found that compared with the high-fat control group, administration of original sugarcane vinegar can significantly reduce the plasma levels of total cholesterol (TC), triglyceride (TG), and low-density lipoprotein cholesterol (LDL-C) in high-fat mice, increase high-density lipoprotein (HDL-C) level, effectively reduce amylase activity, increase lipase activity, and reduce blood sugar concentration and fat accumulation; sugarcane raw vinegar can also increase the activity of superoxide dismutase (SOD) and glutathione peroxide (GSH-Px) in plasma and the liver and reduce the activity of nitric oxide synthase (NOS), and lipid peroxidation reaction products in liver malondialdehyde (MDA) content can enhance the anti-oxidative stress level (54). The differences in body weight, organ coefficients, and serum biochemical indicators between mice fed high-fat sugarcane vinegar and the model group were analyzed. It was found that the weight gain of mice fed a high-fat diet was significantly higher than that of mice in the control group. Compared with the model group, there were very significant differences. The high-concentration of sugarcane original vinegar could effectively reduce the body weight of high-fat mice; with the exception of the lung being significantly increased, other organs had no significant difference between the sugarcane original vinegar and the other groups. Sugarcane original vinegar can substantially control the body weight of mice fed a high-fat diet. A high concentration of original sugarcane vinegar can effectively reduce body weight and lower blood lipid levels and does not affect the organ index of mice. The recent experimental findings showed that original sugarcane vinegar regulates blood lipids, improves anti-oxidative stress, reduces body weight and organ enlargement, and helps to inhibit the development of hyperlipidemia, obesity, and complications (12, 31, 55).

생물학적 기능

체외 및 체내 활성 평가를 통해 원료 사탕수수 식초가

혈중 지질 감소, 항산화 스트레스 개선, 체중 감소, 장기 비대 감소 등

생물학적 기능을 갖는 것으로 확인되었습니다.

사탕수수 과일 와인과 원료 식초는 DPPH 및 OH에 대한 강력한 소거 효과를 보였으며, 이는 시료 양이 증가함에 따라 점차 증가했습니다. 소거율은 Vc 및 갈산 대비 높았으며, 이 중 사탕수수 원액 식초가 가장 높았습니다. 이는 발효 제품에 함유된 폴리페놀 등 항산화 성분과 관련될 수 있으며, 구체적인 메커니즘은 추가 연구가 필요합니다. 사탕수수 과일 와인과 원액 식초는 NO2에 대한 특정 소거 효과를 보였으며, 금속 이온에 대한 강한 킬레이트 효과를 나타냈으며, 원액 식초가 과일 와인보다 우수했습니다. 원료 사탕수수 식초는 우수한 건강 효과를 갖는 것으로 나타났습니다. 사탕수수 주스를 발효 및 가공하여 새로운 제품을 개발하면 사탕수수의 이용 가치를 향상시키고 다양한 고부가가치 제품 개발의 선진화된 방법을 제공할 수 있습니다 (53).

고지방 식이로 유도된 고지혈증 마우스 모델을 확립하여 고지방 식이로 인한 지질 대사 장애에서 사탕수수 원액 식초의 혈중 지질, 간 지질 및 산화환원 능력에 대한 영향을 연구했습니다. 고지방 대조군과 비교했을 때, 원료 사탕수수 식초를 투여한 고지방 마우스에서 혈장 내 총 콜레스테롤(TC), 트리글리세라이드(TG), 저밀도 지단백 콜레스테롤(LDL-C) 수치가 유의미하게 감소했으며, 고밀도 지단백(HDL-C) 수치는 증가했고, 아밀라아제 활성은 감소했으며, 리파아제 활성은 증가했으며, 혈당 농도와 지방 축적도 감소했습니다;

사탕수수 원액 식초는 혈장과 간에서의 슈퍼옥사이드 디스뮤타제(SOD) 및 글루타티온 과산화효소(GSH-Px) 활성을 증가시키고, 간에서의 일산화질소 합성효소(NOS) 활성을 감소시키며, 간에서의 지질 과산화 반응 산물인 말론디알데히드(MDA) 함량을 감소시켜 항산화 스트레스 수준을 향상시키는 것으로 나타났습니다(54). 고지방 사탕수수 식초를 섭취한 쥐와 모델 그룹 간의 체중, 장기 계수, 혈청 생화학적 지표의 차이를 분석했습니다. 고지방 식이를 섭취한 쥐의 체중 증가가 대조군에 비해 유의미하게 높았으며, 모델 그룹과 비교했을 때 매우 유의미한 차이가 있었습니다. 고농도 사탕수수 원액 식초는 고지방 쥐의 체중을 효과적으로 감소시켰으며, 폐를 제외하고 다른 장기에서는 사탕수수 원액 식초와 다른 그룹 간 유의미한 차이가 없었습니다. 사탕수수 원액 식초는 고지방 식이를 섭취한 쥐의 체중을 크게 조절할 수 있습니다. 고농도 원당 사탕수수 식초는 체중을 효과적으로 감소시키고 혈중 지질 수치를 낮추며, 쥐의 장기 지수에 영향을 미치지 않습니다. 최근 실험 결과는 원당 사탕수수 식초가 혈중 지질을 조절하고 항산화 스트레스를 개선하며 체중과 장기 비대화를 감소시키며, 고지혈증, 비만 및 합병증의 발병을 억제하는 데 도움을 준다는 것을 보여주었습니다 (12, 31, 55).

사회적 및 경제적 혜택

원료 사탕수수 식초는 사탕수수 산업의 전환과 업그레이드를 촉진하는 데 필수적인 역할을 하며, 중국의 ‘사탕수수 바다'와 '사탕수수 수도’ 지역에서 사탕수수 재배 열의를 자극하고 사탕수수 농민의 소득을 두 배로 증가시켰습니다. 동시에 광시 사탕수수 지역에서 관련 산업 근로자의 고용 기회가 증가하면서 사탕수수 산업 체인이 연장되고 지역 사회 및 경제 발전이 촉진되었습니다. 이 프로젝트의 경제적 및 사회적 혜택은 탁월하며, 전통적인 양조 산업을 표준화된 지능형 제조로 발전시키고 전 세계적으로 중국 사탕수수 산업의 업그레이드 및 2차 창업 과정을 크게 촉진했습니다.

Social and economic benefits

Original sugarcane vinegar plays an essential role in promoting the transformation and upgradation of the cane sugar industry, stimulating the enthusiasm for sugarcane planting in China's “sea of sugarcane” and “sugar capital”, and doubling the income of sugarcane farmers. At the same time, increased employment opportunities for related industry workers in Guangxi sugarcane areas extended the sugarcane industry chain and stimulated local social and economic development. The economic and social benefits of the project are remarkable, which has promoted the development of the traditional brewing industry to standardized intelligent manufacturing and significantly promoted the upgradation of the China cane sugar industry and the process of secondary entrepreneurship around the globe.

Conclusion and future directions

Although numerous types of volatile organic compounds (VOCs) in various kinds of vinegar, particularly in the well-known and traditional vinegar products, have been studied, the VOCs can be derived from their primary raw materials, associated microorganisms, heating, aging, or other processes. In addition, the majority of VOCs dynamically change during the vinegar-making process; therefore, it is highly challenging to explain the production processes of VOCs. Future research should at least focus on the following factors to better understand and investigate VOCs. Metagenomics, metaproteomics, and metabolomics are examples of multi-omics technologies that could be used to understand better how microbes make VOCs and how various bacteria contribute to VOC production.

결론 및 미래 방향

다양한 종류의 식초, 특히 유명하고 전통적인 식초 제품에 존재하는 다양한 휘발성 유기 화합물(VOCs)에 대한 연구가 진행되어 왔지만, VOCs는 원료, 관련 미생물, 가열, 숙성 또는 기타 공정에서 유래할 수 있습니다. 또한 대부분의 VOCs는 식초 제조 과정에서 동적으로 변화하기 때문에 VOCs의 생성 과정을 설명하는 것은 매우 어렵습니다. 미래 연구는 VOC를 더 잘 이해하고 조사하기 위해 최소한 다음과 같은 요소에 초점을 맞춰야 합니다. 메타게노믹스, 메타프로테오믹스, 대사체학 등은 미생물이 VOC를 생성하는 방식과 다양한 세균이 VOC 생산에 기여하는 방식을 이해하는 데 활용될 수 있는 다중 오믹스 기술의 예시입니다.

Author contributions

G-LC, F-JZ, and BL contributed to the conceptualization, methodology, investigation, resources, software, writing, and editing of the review, as well as project administration, and funding acquisition. Y-XY, X-CF, KV, and L-FY contributed to the resources, software, and data processing. All authors have read and approved the article for publication.

Acknowledgments

The authors would like to thank the Guangxi Academy of Agricultural Sciences, Nanning, Guangxi, China, for providing the necessary facilities for this study.

Funding Statement

This study received funding from the Guangxi Major Science and Technology Program (Grant no. GK-AA22117002), Xixiangtang Science and Technology Program of Nanning, Guangxi (Grant no. 2020032101), the Project of Guangxi Agricultural Science and Technology Innovation Alliance (Grant no. GNKM202315), and Guangxi Academy of Agricultural Sciences Basic Research Business Project (Grant no. GNK2021YT117).

Conflict of interest

The authors declare that the research was conducted in the absence of any commercial or financial relationships that could be construed as a potential conflict of interest.

Publisher's note

All claims expressed in this article are solely those of the authors and do not necessarily represent those of their affiliated organizations, or those of the publisher, the editors and the reviewers. Any product that may be eval‎uated in this article, or claim that may be made by its manufacturer, is not guaranteed or endorsed by the publisher.

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