發(fā)酵型草莓蜂蜜酒的工藝優(yōu)化研究

余森艷，程 帆，李志紅，姚 曉

（湖北工程學(xué)院新技術(shù)學(xué)院，湖北孝感432000）

草莓屬薔薇科，多年生宿根性草本植物，果實鮮嫩多汁、色澤紅艷、郁香酸甜且營養(yǎng)豐富。草莓果還具有清熱解毒、健胃潤脾、美容健身等功效，被譽為“水果皇后”[1]。但草莓季節(jié)性強，收獲期短，且不耐運輸，給鮮銷草莓帶來很大困難，因此，將草莓制汁作為食品工業(yè)原料不失為解決問題的一個重要途徑。但由于草莓屬于漿果類，含有大量的纖維素、半纖維素、果膠等物質(zhì)，直接榨汁粘度較大，汁液不易流出[2]，故采用酶制劑來提高草莓的出汁率，且酶解工藝條件溫和，能最大限度地保存草莓的營養(yǎng)價值。蜂蜜是人類古老而傳統(tǒng)的醫(yī)療保健品，具有抗菌消炎、解毒保肝、改善睡眠、護膚美容等功效，素有“人類健康之友”、“老人牛奶”的美稱[3]，但因其含糖量過高，肥胖癥和糖尿病患者不宜食用，消費人群有限。故在此基礎(chǔ)上，對以草莓和蜂蜜為原料的低度酒進行了開發(fā)研究。所得產(chǎn)品集草莓、蜂蜜的營養(yǎng)保健和實用功效于一體，不僅可滿足保健意識日益提高的消費者的需求，且能豐富低度果酒的品種內(nèi)容，同時為草莓和蜂蜜的深加工開辟一條新途徑，并為其工業(yè)化生產(chǎn)提供理論基礎(chǔ)和依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

草莓 市售；果膠酶（酶活力10000U/g） 上海藍季科技發(fā)展有限公司；纖維素酶（酶活力8000U/g）

山東棗莊杰諾生物酶有限公司；蜂蜜 汪氏蜜蜂園；釀酒高活性干酵母 湖北安琪酵母股份有限公司；

XW-25C-03型榨汁機 九陽股份有限公司；JA1203型電子天平 臺秤；HH-4型數(shù)顯恒溫水浴鍋，PHS-3C型數(shù)顯酸度計，WYT手持糖量計，酒精計等。

1.2 分析測定方法

所涉及的分析項目均按GB/T 15038-2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》進行檢測；菌落總數(shù)等衛(wèi)生理化指標(biāo)采用GB/T 4789.2-2008《食品衛(wèi)生微生物學(xué)檢驗菌落總數(shù)測定》中的檢測方法。

1.3 工藝流程

1.4 實驗方法

1.4.1 草莓的預(yù)處理 挑選無霉?fàn)€、新鮮成熟、色澤鮮艷的草莓，去除果梗、萼片，清洗切片打漿。

1.4.2 草莓汁最佳酶解工藝條件的確定 研究了果膠酶、纖維素酶復(fù)合作用對草莓出汁率的影響。先確定復(fù)合酶的最佳配比，再采用正交實驗確定復(fù)合酶法提取草莓汁的最佳酶解工藝條件。

1.4.2.1 復(fù)合酶配比的確定 由于果膠酶與纖維素酶活力存在差異，分別取果膠酶與纖維素酶配比1∶0、0∶1、1∶1、1∶2、2∶1、1∶3、3∶1、1∶4、4∶1、1∶5、5∶1進行實驗，復(fù)合酶添加量0.1%，pH控制為4.0，酶解溫度設(shè)定為50℃，酶解時間為2.0h。每次實驗重復(fù)3次，取平均值。相同條件下測一組不加任何酶空白樣的出汁率作為對照，空白樣出汁率為65.7%。出汁率計算公式如下：

出汁率（%）=（汁液重/原料重）×100

4.1.2判定規(guī)則相關(guān)檢驗合格，判定該產(chǎn)品合格。檢驗識別中有一項指標(biāo)不合格，將對該批產(chǎn)品進行復(fù)檢，復(fù)檢結(jié)果再有一項指標(biāo)不符合標(biāo)準(zhǔn)，將判定該批產(chǎn)品為不合格產(chǎn)品。

1.4.2.2 最佳酶解工藝條件的確定 以出汁率為指標(biāo)，在參考相關(guān)文獻[4-5]的基礎(chǔ)上，選擇復(fù)合酶（果膠酶∶纖維素酶=1∶4）添加量、酶解溫度、pH、酶解時間4個因素進行正交實驗，每次實驗重復(fù)3次，取平均值。因素水平見表1。

表1 酶解工藝正交實驗因素水平表Table 1 Factors and levels of orthogonal experiment for enzymolysis

1.4.3 草莓蜂蜜酒發(fā)酵工藝條件優(yōu)化

1.4.3.1 發(fā)酵前草莓汁糖度的調(diào)整 將酶解后的草莓汁過濾，在100℃條件下加熱3min除去雜菌，然后冷卻至常溫，用蜂蜜將草莓汁中的糖度調(diào)整為適宜于酵母菌酒精發(fā)酵的糖度范圍12%～20%。

1.4.3.2 酵母菌添加方式的確定 通過查閱大量資料[6-8]得知，在果酒生產(chǎn)中一般均對活性干酵母進行活化后再進行酒精發(fā)酵，通常耗時約1～2h。在本實驗中，采取初始糖度12%，酵母菌添加量0.2%，發(fā)酵溫度30℃，時間4d，對酵母菌直投與活化兩種添加方式進行對比實驗。每次實驗重復(fù)3次，取平均值。

1.4.3.3 酒精發(fā)酵單因素實驗及正交實驗 分別研究初始糖度、酵母菌添加量、發(fā)酵溫度對酒精發(fā)酵的影響，在此單因素實驗的基礎(chǔ)上，選用L9（34）進行正交實驗，對草莓蜂蜜酒的發(fā)酵工藝條件進行優(yōu)化研究。每次實驗重復(fù)3次，取平均值。因素水平見表2。

表2 酒精發(fā)酵正交實驗因素水平表Table 2 Factors and levels of orthogonal experiment for alcohol fermentation

2 結(jié)果與分析

2.1 復(fù)合酶提取草莓汁實驗

2.1.1 復(fù)合酶配比對草莓出汁率的影響 由圖1可知，復(fù)合酶不同添加比例對草莓出汁率的影響比較明顯，果膠酶與纖維素酶比例為1∶4時的出汁率最高，達81.1%。故選擇果膠酶與纖維素酶配比為1∶4進行后續(xù)實驗研究。

2.1.2 酶解工藝實驗 從表3可以看出，各因素對復(fù)合酶提取草莓汁的影響次序為：酶解時間＞pH＞復(fù)合酶添加量＞酶解溫度。由方差分析表4可知，這4個因素對出汁率的影響都較不顯著，但從極差分析上看，酶解時間和pH對出汁率影響較大，最優(yōu)組合是A2B2C3D3，即復(fù)合酶添加量為0.2%，酶解溫度為50℃，pH為4.5，酶解時間4.0h。驗證實驗結(jié)果為：在此提取條件下，草莓的出汁率可達90.2%，優(yōu)于正交實驗所有不同水平組合。

表3 酶解正交實驗結(jié)果Table 3 Results of orthogonal test of enzymolysis

表4 酶解正交實驗結(jié)果方差分析Table 4 Variance analysis of orthogonal test results of enzymolysis

2.2 草莓蜂蜜酒發(fā)酵工藝條件優(yōu)化

2.2.1 酵母菌添加方式對發(fā)酵的影響 由表5可見，兩種酵母菌添加方法在酒精發(fā)酵過程中糖度變化基本無差別，但酵母菌直投與活化后再進行酒精發(fā)酵相比可節(jié)約一定的時間及勞力，且發(fā)酵至4d后糖度變化幅度較小，測得酒精度均為5.5%vol，因此在酒精發(fā)酵實驗中均采用酵母直投的添加方式。

表5 酵母菌直投與活化在酒精發(fā)酵中的糖度變化Table 5 Changes of sugar degree on yeast direct and activated in alcohol fermentation

2.2.2 酒精發(fā)酵單因素實驗

2.2.2.1 初始糖度的選擇 以草莓蜂蜜液中酵母菌量0.2%，發(fā)酵溫度30℃為考察對象，研究不同初始糖度對酒精發(fā)酵的影響，結(jié)果見圖2。

如圖2所示，隨糖度的增加，酒精度也增加，但糖分過高會影響酵母細胞的生長和代謝，延長發(fā)酵時間，增加生產(chǎn)成本。因此選擇12%、14%、16%這三個初始糖度用于正交實驗。

2.2.2.2 酵母菌添加量的選擇 以草莓蜂蜜液初始糖度12%，發(fā)酵溫度30℃為考察對象，研究不同酵母菌添加量對酒精發(fā)酵的影響，結(jié)果見圖3。

由圖3可見，在一定范圍內(nèi)，酒精度隨酵母菌添加量的增加而增加。當(dāng)酵母菌添加量達到0.4%時，酒精度達到最大，發(fā)酵4d即達5.7%。但當(dāng)酵母添加量增加到0.5%時，發(fā)酵速度雖然快，但酒精度反而略有下降，這可能是因為酵母菌添加量增加時其繁殖量也會加大，呼吸旺盛，醪液中的糖分被酵母旺盛的呼吸作用所消耗，且酵母菌添加量過大還會造成生產(chǎn)成本的提高，制得的產(chǎn)品酵母味也較重。若酵母菌添加量過小，則發(fā)酵速度慢，發(fā)酵液發(fā)酵不充分，產(chǎn)酒精量自然偏低。因此選擇0.2%、0.3%、0.4%這三個酵母菌添加量用于正交實驗。

2.2.2.3 發(fā)酵溫度的選擇 以蜂蜜液初始糖度12%，酵母菌添加量0.2%為考察對象，以酒精度為指標(biāo)確定酒精發(fā)酵的適宜溫度，結(jié)果見圖4。

由圖4可見，酒精度隨發(fā)酵溫度的升高而增加，當(dāng)溫度為32℃時，酒精度最高，發(fā)酵4d即達6.2%。這主要是由于酵母菌的活性與溫度有關(guān)，若發(fā)酵溫度過低，酵母菌活性受到抑制，酒精發(fā)酵過慢；若發(fā)酵溫度過高，易使酵母菌過早衰老，酒精度反而會減少。Loureiro等也認(rèn)為發(fā)酵過程中溫度過高會使酵母熱致死[9]，生成副產(chǎn)物，不但使產(chǎn)品風(fēng)味變差，而且最終生成的酒精量也會降低。因此選擇30、32、34℃用于酒精發(fā)酵正交實驗。

2.2.3 草莓蜂蜜酒發(fā)酵工藝條件優(yōu)化 從表6實驗結(jié)果來看，各因素對酒精度影響的主次順序依次為：B＞A＞C，可見酵母菌添加量對產(chǎn)品的酒精度影響最大，其次是初始糖度，而發(fā)酵溫度對實驗結(jié)果的影響不大，這可能是由于所選用的酵母菌為耐高溫活性干酵母，對溫度適應(yīng)性較強，受溫度影響小。由正交實驗表得出酒精發(fā)酵的最佳工藝條件為A3B3C1，即初始糖度16%，酵母菌添加量0.4%，發(fā)酵溫度30℃。

由表7方差分析結(jié)果可知，A因素（初始糖度）、B因素（酵母菌添加量）達極顯著水平。為了確保酒精發(fā)酵工藝條件最優(yōu)，對正交實驗所得酒精發(fā)酵最佳條件A3B3C1進行驗證。驗證實驗結(jié)果為：在發(fā)酵第4d產(chǎn)品酒精度高達8.4%vol，比正交實驗表中各組酒精度都高，達到了正交實驗優(yōu)化工藝條件的目的。

2.3 質(zhì)量指標(biāo)

表6 酒精發(fā)酵正交實驗結(jié)果Table 6 Results of the orthogonal test of alcohol fermentation

表7 酒精發(fā)酵正交實驗結(jié)果方差分析Table 7 Variance analysis of orthogonal test results of alcohol fermentation

2.3.1 感官指標(biāo) 色澤：淡紅色，光亮；澄清度：清澈透明，無沉淀及懸浮物；香氣：特殊的草莓清香及純正的醇香，無異味；滋味：口感愉悅，后味綿長。

2.3.2 理化指標(biāo) 總糖（以葡萄糖計）32g/L；可溶性固形物7.2g/L；酒精度8.4%vol；總酸（以檸檬酸計）4.0g/L；揮發(fā)酸（以醋酸計）0.29g/L。

2.3.3 微生物指標(biāo) 細菌總數(shù)≤30cfu/mL；大腸菌群：未檢出；致病菌：未檢出。

3 結(jié)論

3.1 復(fù)合酶提取草莓汁的最佳酶解工藝條件為：復(fù)合酶添加量0.2%（果膠酶與纖維素酶添加量比例為1∶4），酶解溫度50℃，pH4.5，酶解時間4.0h，草莓出汁率可達90.2%，比空白樣的出汁率65.7%多出了24.5%。

3.2 草莓蜂蜜酒的發(fā)酵工藝條件為：酵母菌添加采用直投方式，發(fā)酵初始糖度16%，酵母菌用量0.4%，發(fā)酵溫度30℃，發(fā)酵時間4d，酒精度可達8.4%vol。

3.3 以草莓與蜂蜜混合發(fā)酵而成的低度果酒兼具草莓獨特的果香和蜂蜜的清甜，營養(yǎng)豐富，醇和適口，色澤誘人，能較好地滿足現(xiàn)代食療養(yǎng)生的健康需求，對開發(fā)新型保健果酒具有一定的參考價值，并能為草莓、蜂蜜的深加工開辟一條新途徑。

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