紫薯酒發(fā)酵工藝研究

周蘇果，付湘晉

（1.浙江工商大學(xué)食品生物與工程學(xué)院，浙江杭州310012；2.糧油深加工與品質(zhì)控制湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中南林業(yè)科技大學(xué)，湖南長(zhǎng)沙410004）

紫薯，學(xué)名為川山紫，是我國(guó)科技人員從日本川崎農(nóng)場(chǎng)引進(jìn)繁育成功的甘薯新品種，其薯皮紫紅近黑色，薯肉紫紅色。近年來(lái)，我國(guó)不斷開發(fā)出新的紫薯品種，紫薯的產(chǎn)量日益提高，但是利用率仍很低，鮮食占到60%～80%[1]。紫薯營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高于普通甘薯。據(jù)日本農(nóng)產(chǎn)品檢測(cè)中心分析，川山紫紅薯淀粉含量為18%，出干率25%，其賴氨酸、銅、錳、鉀、鋅的含量高于一般紅薯3 倍～8 倍[2]，紫薯含有多種氨基酸，含量均較高，含有除色氨酸外的8 種必需氨基酸[3]。紫薯除具有普通甘薯的營(yíng)養(yǎng)成分和具有軟化血管、降低血壓、潤(rùn)腸、通便等功能外，還富含增強(qiáng)人體免疫功能的硒元素、花色素等。紫薯天然紅色素色澤鮮艷、耐熱性、耐光性能好，穩(wěn)定性較好，具有良好的自由基清除能力[4]。紫薯花色素以C6-C3-C6 為基本骨架，屬黃酮類化合物，其受溶液酸堿度的影響發(fā)生相應(yīng)的變化，隨著堿度的增加，花色素的色澤由紅變紫、變藍(lán)，在pH≤5 時(shí)，呈穩(wěn)定的紅色，而在pH＞5 時(shí)則由紅變紫再變藍(lán)[2，5-6]。

紫薯原料來(lái)源廣，價(jià)格低廉，色素色澤鮮艷且兼具一定的保健功能[7]，因此紫薯是良好的釀酒原料。本研究以市售的紫薯為原料，采用單因素試驗(yàn)，以酒精度、紅色素保留量、原酒質(zhì)量等為指標(biāo)研究紫薯酒發(fā)酵的工藝條件，研制出的紫薯酒色澤鮮艷，酒香突出，酸味柔和，為紫薯的開發(fā)利用提供了一條途徑。

1 材料與方法

1.1 材料

市售紫薯：新鮮、無(wú)蟲害、無(wú)損傷、無(wú)霉變；安琪高活性酒精干酵母：安琪酵母股份有限公司；a-淀粉酶（0.33×10-3Kat）：湖南津市鴻鷹祥生物工程有限公司；糖化酶（0.83×10-3Kat）：上海瑞豐生物有限公司；檸檬酸（分析純）：天津市大茂化學(xué)試劑廠；蔗糖（分析純）：廣東省光華化學(xué)廠有限公司；莧菜紅（分析純）：天津多福源實(shí)業(yè)有限公司。

1.2 主要儀器設(shè)備

500 mL 酒精蒸餾裝置：上海標(biāo)儀儀器有限公司；UV1600 紫外分光光度計(jì)：北京瑞利分析儀器公司；阿貝折光儀：上海虹益儀器有限公司；DH-360 型電熱恒溫培養(yǎng)箱：北京中興偉業(yè)儀器有限公司。

1.3 工藝流程

新鮮紫薯→洗凈、切丁→加水蒸煮→搗碎→冷卻至室溫→液化→糖化→調(diào)整糖度→添加活化后活性干酵母發(fā)酵→過濾去渣→成品

1.4 操作要點(diǎn)

蒸煮：將新鮮紫薯充分洗凈去除泥沙等雜質(zhì)，切丁，取1 200 g 加入3 600 mL 水于100 ℃下蒸煮30 min，蒸煮過程中不斷攪拌使受熱均勻。

液化：加入а-淀粉酶液化，調(diào)節(jié)pH 至6.0 水浴溫度70 ℃，添加量0.1%，液化時(shí)間40 min。

糖化：液化后的紫薯漿降溫后，加入糖化酶，調(diào)節(jié)pH 至4.4 水浴溫度65 ℃，添加量0.1 %，糖化時(shí)間60 min。

活性干酵母活化：準(zhǔn)確稱取10 g 安琪高活性酒精干酵母加入200 mL 2 %蔗糖溶液中，35 ℃下活化20 min，溫度降至室溫繼續(xù)活化2 h。

糖度調(diào)整：用阿貝折光儀測(cè)量酶解后醪液糖度，添加一定量的蔗糖，調(diào)整糖度為22 波美度。

發(fā)酵：定時(shí)觀察發(fā)酵情況并測(cè)量各組發(fā)酵液中的糖度，殘余糖度為3～5 波美度時(shí)停止發(fā)酵。

1.5 發(fā)酵工藝

發(fā)酵工藝參數(shù)的單因素試驗(yàn)：分別對(duì)影響紫薯發(fā)酵的3 個(gè)主要因素，酵母接種量、發(fā)酵醪液pH、發(fā)酵溫度進(jìn)行單因素試驗(yàn)。

活性干酵母添加量的影響：醪液[料液比=1 ∶3（g/mL），pH 為3.6]分別以1%、3%、5%、7%（體積分?jǐn)?shù)）的接種量接入安琪高活性酒精干酵母，置于20 ℃下發(fā)酵。

醪液pH 的影響：調(diào)整醪液[料液比=1∶3（g/mL）]pH為3.2、3.6、4.0、4.4；然后按3%接種量接入安琪高活性酒精干酵母，在20 ℃下進(jìn)行發(fā)酵。

溫度的影響：醪液[料液比=1∶3（g/mL），活性干酵母接入量為3 %，醪液pH 為3.6]分別在14、20、26、32 ℃恒溫培養(yǎng)箱中發(fā)酵。

1.6 質(zhì)量檢測(cè)方法

1.6.1 紫薯紅色素含量

莧菜紅標(biāo)準(zhǔn)曲線：根據(jù)國(guó)內(nèi)外[8-10]常用作法，以合成莧菜紅為標(biāo)準(zhǔn)品（紫薯紅色素和莧菜紅的最大吸收波長(zhǎng)都是522 nm），制作莧菜紅標(biāo)準(zhǔn)曲線。

酶解前的紫甘薯液用蒸餾水做參比，發(fā)酵后的發(fā)酵液用0.1%（體積分?jǐn)?shù)）的a-淀粉酶溶液做參比，再與標(biāo)準(zhǔn)曲線對(duì)比得出其含量。

1.6.2 酒度測(cè)量

酒精計(jì)法[11]，乙醇濃度以體積分?jǐn)?shù)計(jì)，且均校正為20 ℃下酒精度。

1.6.3 糖度測(cè)量

阿貝折光儀法[12]。

1.6.4 感官評(píng)價(jià)指標(biāo)

主要從紫薯酒的色澤、香味和口感等方面評(píng)價(jià)。色澤：紫紅色，均一有光澤；香氣：有紫薯特有風(fēng)味，酒香突出；口感：酸味柔和，酒味醇厚，無(wú)澀味、異味。

2 結(jié)果與分析

2.1 莧菜紅標(biāo)準(zhǔn)曲線

以合成莧菜紅為基準(zhǔn)物（紫甘薯紅色素和莧菜紅的最大吸收波長(zhǎng)都是522 nm），制作莧菜紅標(biāo)準(zhǔn)曲線，如圖1 所示。

圖1 莧菜紅標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.1 Amaranth standard curve

由圖1 可知，在所選莧菜紅濃度范圍內(nèi)，莧菜紅含量與吸光度值成正比，且紫薯紅色素和莧菜紅顏色類似，在522 nm 處均有最大吸收波長(zhǎng)，故可由莧菜紅標(biāo)準(zhǔn)曲線得到紫薯液和紫薯酒中紅色素含量。

紫薯液A 值為3.472 5，得其含量為0.131 3 mg/mL。

2.2 紫薯發(fā)酵酒活性干酵母添加量的選擇

發(fā)酵過程酵母添加量對(duì)紫薯發(fā)酵酒質(zhì)量影響較大，添加量過大，發(fā)酵醪液中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)主要消耗在酵母菌的生長(zhǎng)繁殖上，用于發(fā)酵的底物量就相對(duì)減少[13]，降低了發(fā)酵后紫薯酒質(zhì)量?；钚愿山湍柑砑恿窟^小時(shí)，底物發(fā)酵不完全，降低底物利用度。由表1 可見，活性干酵母添加量為1%、3%、5%時(shí)紫薯酒酒精度相差不大，但1%添加量下，發(fā)酵時(shí)間長(zhǎng)。比較不同活性干酵母添加量下紅色素的保留量，3%添加量下紅色素保留量最高，達(dá)75.17%。對(duì)不同活性干酵母添加量下紅色素保留量進(jìn)行方差分析，得到不同活性干酵母添加量下紅色素保留量有所差異，但差異不顯著。說明活性干酵母添加量對(duì)紫薯酒紅色素有一定影響，但影響不顯著。綜合比較不同活性干酵母添加量下酒精度、紅色素保留量和原酒質(zhì)量，得出3%添加量下紫薯酒品質(zhì)較好。

表1 活性干酵母添加量對(duì)紫薯發(fā)酵酒的影響Table 1 Effect of active dry yeast on the quality of purple sweet potato wine

2.3 紫薯發(fā)酵酒發(fā)酵醪液pH 的選擇

不同pH 條件下酵母菌的發(fā)酵情況不同，酸性條件下酵母菌的代謝活動(dòng)會(huì)受到一定程度的抑制。微酸性環(huán)境（3≤pH≤4）有利于甘油和高級(jí)醇的形成，且對(duì)雜菌的生長(zhǎng)也有一定的抑制作用[13]。選擇合適的pH 能提高紫薯酒質(zhì)量。

表2 pH 對(duì)紫薯發(fā)酵酒影響Table 2 Effect of pH on the quality of purple sweet potato wine

由表2 可見，pH 為3.6 時(shí)紫薯發(fā)酵酒的酒精度為9.8%，遠(yuǎn)大于pH 為3.2 時(shí)的酒精度8.9%，但和pH 為4.0 時(shí)差別不是很大，紅色素保留量在幾個(gè)pH 中相差也不是很大，對(duì)不同pH 下紅色素保留量進(jìn)行方差分析，得到不同pH 下紅色素保留量有所差異，但差異不明顯。pH 為3.6 時(shí)，紫薯酒酒精度為9.8%，紅色素保留量為75.19%，紫薯發(fā)酵酒整體質(zhì)量相對(duì)較好，故選擇發(fā)酵pH 為3.6。

2.4 紫薯發(fā)酵酒發(fā)酵溫度的選擇

表3 可見，不同發(fā)酵溫度下，紫薯發(fā)酵酒酒精度差異比較明顯。

表3 發(fā)酵溫度對(duì)紫薯發(fā)酵酒影響Table 3 Effect of fermentation temperature on the quality of purple sweet potato wine

14 ℃和32 ℃溫度下得到的紫薯酒酒精度低、酒味淡薄，且14 ℃低溫下發(fā)酵時(shí)間長(zhǎng)，說明高溫和低溫都不利于紫薯酒的發(fā)酵。對(duì)不同發(fā)酵溫度下紅色素保留量進(jìn)行方差分析，得到紅色素保留量有所差異，差異比較顯著，說明發(fā)酵溫度發(fā)酵紫薯酒質(zhì)量影響較大。20 ℃下得到紫薯酒品質(zhì)較好，酒精度為9.8%（體積分?jǐn)?shù)），紅色素保留量為75.20%。

3 結(jié)論

研究溫度、pH 和活性干酵母添加量對(duì)紫薯酒的影響。溫度對(duì)紫薯酒釀制影響最大，不同溫度下釀制的紫薯酒酒精度差別相對(duì)較大，低溫和高溫得到的紫薯酒酒味淡薄。紅色素保留量受溫度影響相對(duì)也較大，發(fā)酵pH 和活性干酵母添加量對(duì)紫薯紅色素影響較小。不同發(fā)酵條件下得到紫薯酒紅色素含量保留量相差不大，均高于74%，最高為75.20%。

研究獲得的紫薯酒釀制最佳工藝是：pH3.6，活性干酵母添加3%（體積分?jǐn)?shù)），發(fā)酵溫度20 ℃，釀制的紫薯酒色澤鮮艷，酒香突出，酸味柔和，酒精度為9.8%（體積分?jǐn)?shù)），紅色素保留量為75.20%。紫薯酒特有的色澤和風(fēng)味及紅色素特有的保健功效，賦予了紫薯特有的釀酒價(jià)值，增加了紫薯的利用途徑。

[1] 賈登三,李成青.紫薯市場(chǎng)潛力大依據(jù)用途選良種[J].北京農(nóng)業(yè),2004(6):38

[2] 張明晶.紫心甘薯的研究進(jìn)展與綜合開發(fā)利用[J].中國(guó)食物與營(yíng)養(yǎng),2006(4):51-53

[3] 明興加,李坤培,張明,等.紫色甘薯的開發(fā)前景[J].重慶中草藥研究,2006(1):55-59

[4] 楊賢松,楊占苗,高峰.紫色甘薯色素的研究進(jìn)展[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào),2006,22(4):94-97

[5] 高彥祥,許正虹.紫甘薯色素研究進(jìn)展[J].中國(guó)食品添加劑,2005(1):1-6.

[6] 明興加, 李坤培.紫色甘薯的生理活性及開發(fā)應(yīng)用研究進(jìn)展[J].食品研究與開發(fā),2007,28(7):144-147

[7] 岳靜,方宏筠,黃紅光.紫甘薯紅色素的研究進(jìn)展[J].遼寧農(nóng)業(yè)科學(xué),2003(5):22-25

[8] 陸國(guó)權(quán),藍(lán)小明,樓小波,等.紫心甘薯紅色素的理化性質(zhì)研究[J].浙江農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),1996,22(3):308-311

[9] 陸國(guó)權(quán),史鋒,鄔建敏,等.紫心甘薯花青苷的提取和純化及其組分分析[J].天然產(chǎn)物研究與開發(fā),1997,9(3):48-51

[10] 陸國(guó)權(quán). 紫心甘薯的理化品質(zhì)及加工適應(yīng)性研究[J].中國(guó)糧油學(xué)報(bào),2000,15(1):45-62

[11] 王福榮.釀酒與分析檢測(cè)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版,2005:102

[12] 杜金華,金玉紅.果酒生產(chǎn)技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2010:216-217

[13] 楚文靖,滕建文.紫甘薯酒發(fā)酵工藝條件研究[J].資源開發(fā)與市場(chǎng),2010,26(8):686-688