紅皮土豆純生清酒釀造工藝研究

劉林明，王 燕，楊平平，張海濤，孫自頂（齊魯工業(yè)大學(xué) 食品與生物工程學(xué)院，山東 濟(jì)南 250300）

紅皮土豆純生清酒釀造工藝研究

劉林明，王 燕，楊平平，張海濤，孫自頂
（齊魯工業(yè)大學(xué) 食品與生物工程學(xué)院，山東 濟(jì)南 250300）

以西藏紅皮土豆為原料，通過單因素實(shí)驗(yàn)和正交試驗(yàn)，釀制純生清酒，以膜過濾濾除菌體，得出土豆純生清酒最佳釀造工藝條件為：酵母添加量0.2%，主發(fā)酵溫度28℃，主發(fā)酵時(shí)間4 d，后發(fā)酵溫度11～15℃，后發(fā)酵時(shí)間14 d。實(shí)驗(yàn)結(jié)果為紅皮土豆進(jìn)一步工業(yè)化生產(chǎn)提供了理論依據(jù)。

紅皮土豆；純生清酒；發(fā)酵工藝

隨著健康消費(fèi)觀念的提高，低度酒在酒市場所占的份額逐年提高，開發(fā)研制新型低度保健酒成為釀酒行業(yè)的一個(gè)研究熱點(diǎn)［1］。紅皮土豆含淀粉和花青素，且富含多種微量元素，具有抗氧化作用，防癌抗癌、美容養(yǎng)顏、護(hù)心降血壓、食療效果極佳。西藏獨(dú)特的氣候地質(zhì)條件，適合紅皮土豆生長，每年產(chǎn)量很高，且紅皮土豆鈣、鐵含量高，對人體補(bǔ)充鈣、鐵元素有很好的作用。目前國內(nèi)外尚沒有關(guān)于用紅皮土豆做飲料酒的研究報(bào)道。本研究以西藏紅皮土豆為原料，采用新型清酒工藝釀造紅皮土豆清酒，研制的土豆清酒具有保健功能，營養(yǎng)豐富、色澤鮮亮、酒性醇和。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料

紅皮土豆：西藏合作企業(yè)提供；釀酒酵母 Y1、Y2、Y3：實(shí)驗(yàn)室保藏；耐高溫 α-淀粉酶：諾維信公司；糖化酶：諾維信公司；其他試劑均為分析純。

1.1.2 儀器

QUINTIX124-1CN電子天平：賽多利斯科學(xué)儀器（北京）有限公司；DZKW-C電子恒溫水浴鍋：黃驊市卸甲綜合電器廠；SHP-150生化培養(yǎng)箱：上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；LDZX-50KBS立式高壓蒸汽滅菌鍋：上海申安醫(yī)療器械廠；PB-10標(biāo)準(zhǔn)型 pH計(jì)：德國賽多利斯集團(tuán)；TR501VATC酒精濃度計(jì)：深圳市同奧科技有限公司；SW-CJ-1FD潔凈工作臺(tái)：蘇州安泰空氣技術(shù)有限公司；L1523發(fā)酵罐：瑞士比歐生物工程公司；UV-5100B紫外可見分光光度計(jì)：上海精密儀器有限公司。

1.2 工藝流程及操作要點(diǎn)

1.2.1 工藝流程

土豆清酒釀造工藝流程見圖1。

圖1 發(fā)酵工藝流程

1.2.2 操作要點(diǎn)

蒸煮、液化：土豆和水的比例為1∶3，煮熟，采用邊煮邊液化方式，蒸煮 10 min后，調(diào)節(jié)pH值到6.0，加入耐高溫 α-淀粉酶，繼續(xù)蒸煮同時(shí)注意攪拌打碎成漿。

糖化：漿液冷卻到60℃，調(diào)節(jié)pH值至4～5，加入糖化酶，每克土豆添加 100 U酶，60℃恒溫處理2 h。

滅酶：漿液加熱沸騰，維持10 min。

發(fā)酵：發(fā)酵分為主發(fā)酵和后發(fā)酵。

粗濾：6層紗布過濾除渣。

穩(wěn)定性處理：混合添加單寧、明膠去除蛋白質(zhì)，添加PVPP（交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮）和硅藻土吸附酒中多酚物質(zhì)［2］。

精濾：濾膜孔徑0.8 μm。

膜過濾：濾膜的孔徑最大不超過0.45 μm。

1.3 分析方法

土豆淀粉含量的測定參照國家標(biāo)準(zhǔn)GB／T 5514—2008《糧油檢驗(yàn) 糧食、油料中淀粉含量測定》［3］；發(fā)酵過程中定期取樣檢測，理化指標(biāo)測定參照國家標(biāo)準(zhǔn) GB／T 13662—2008［4］；成品酒中甲醇含量測定參照國家標(biāo)準(zhǔn) GB／T 5009.48—2003［5］。

2 結(jié)果與討論

2.1 紅皮土豆淀粉含量的測定

按照國標(biāo)方法測定土豆淀粉含量X，平行測定4次，得到的數(shù)值分別為33.20%、33.61%、33.27%、33.51%，依次取兩組數(shù)據(jù) Xa和 Xb。 Xa－Xb／［（X1＋X2）／2］×100%＜5%數(shù)據(jù)有效，所以所測土豆淀粉含量：X＝（X1＋X2＋X3＋X4）／4≈33.40%。

2.2 液化工藝參數(shù)的確定

由于 α-淀粉酶添加量（每克土豆添加量）、液化時(shí)間、溫度和 pH值四個(gè)因素共同影響土豆液化，實(shí)驗(yàn)本著節(jié)約能源、縮短周期的原則，采用邊糊化邊液化的方式，所用的酶為耐高溫 α-淀粉酶，因此溫度不在優(yōu)化考慮范圍，為全面考慮其他三個(gè)因素的影響，在預(yù)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，以酸堿調(diào)節(jié) pH值，以水解度為指標(biāo)設(shè)計(jì) L9（33）正交試驗(yàn)，正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)見表1，正交試驗(yàn)分析結(jié)果見表2。

由極差分析可知，各因素對液化效果的影響程度順序?yàn)椋簆H值 ＞α-淀粉酶添加量 ＞溫度，糖化的最優(yōu)方案是 A2B3C2，即每克土豆原料添加 α-淀粉酶8 U，pH值控制在6，酶作用時(shí)間為0.5 h。

表1 α-淀粉酶液化條件正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

表2 α-淀粉酶液化條件正交試驗(yàn)結(jié)果

2.3 糖化工藝參數(shù)的確定

用糖化酶將液化充分的土豆?jié){液糖化，以糖化酶添加量、時(shí)間、pH值、溫度為影響因素，3次實(shí)驗(yàn)取平均值作為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，還原糖含量作為指標(biāo)設(shè)計(jì)L9（34）正交試驗(yàn)，正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案及結(jié)果見表3。

表3 糖化酶糖化條件的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果

由表3中極差 R分析可知，糖化酶添加量對糖化影響效果最大，其次是溫度和pH值，影響最小的是酶作用時(shí)間。比較 k值可以得出最優(yōu)的組合方式是A3B2C2D2，在此條件下實(shí)驗(yàn)測得還原糖含量為13.25%，高于其他所有組次，所以最優(yōu)的糖化條件為：每克土豆添加糖化酶量100 U，pH值4.5，60℃保溫處理2 h。

2.4 發(fā)酵工藝參數(shù)的確定

發(fā)酵是整個(gè)生產(chǎn)過程中最重要的一環(huán)，直接影響成品酒的質(zhì)量［6］。在研究中，將對發(fā)酵結(jié)果可能產(chǎn)生較大影響的酵母菌種類、接種量、初始 pH值、溫度、發(fā)酵時(shí)間作為考察因子，以成品酒的理化指標(biāo)作為指標(biāo)設(shè)計(jì)單因素實(shí)驗(yàn)和正交試驗(yàn)，最終確定最優(yōu)的發(fā)酵工藝參數(shù)。

2.4.1 單因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

2.4.1.1 酵母菌的選擇對酒的影響

將糖化好的土豆?jié){液分別接種釀酒酵母 Y1、Y2、Y3，接種量均為0.2%，28℃發(fā)酵 4 d，后轉(zhuǎn)移到11～15℃下發(fā)酵14 d，比較成品酒的感官特性和理化特性。比較三種酵母發(fā)酵的成品酒：均為清亮透明的淡黃色，有特有的土豆香氣。Y1條件下的酒口感略酸，酒味重，口感較單一，其余兩種條件下的酒口感柔和，酸甜適口。比較酒度和 pH值，結(jié)果如圖2所示。

圖2 不同酵母菌對酒度和 pH值的影響

由圖 2可知，Y1和 Y3條件的清酒酒度高，Y2條件的酒度偏低，殘?zhí)歉?，結(jié)合感官特性結(jié)果，Y3條件下釀造的紅皮土豆清酒最好。

2.4.1.2 酵母菌接種量對酒的影響

接種酵母 Y3，改變接種量，28℃發(fā)酵4 d，后轉(zhuǎn)移到11～15℃下發(fā)酵14 d，比較成品酒的感官特性和理化特性，結(jié)果見表4。

表4 酵母菌接種量對酒的影響

從表4可以看出，當(dāng)接種量小于0.15%時(shí)，發(fā)酵緩慢，酒度較低；當(dāng)接種量大于0.25%時(shí)，酒體發(fā)酸，原因可能是過高的接種量導(dǎo)致發(fā)酵過快，發(fā)酵后期殘?zhí)禽^少，酵母開始大量死亡；當(dāng)接種量控制在0.15%～0.25%時(shí)，酒的品質(zhì)較高，其中接種量為0.2%時(shí)最好。

2.4.1.3 初始pH值對酒的影響

接種酵母 Y3，改變 pH值，28℃發(fā)酵4 d，后轉(zhuǎn)移到11～15℃下發(fā)酵14 d，比較成品酒的品質(zhì)發(fā)現(xiàn)pH值在3.5～6.5時(shí)，酒的感官特性和理化指標(biāo)變化不大，這個(gè)范圍內(nèi)的初始 pH值對成品酒的影響不大，按照簡化原則，初始 pH值不再調(diào)整。

2.4.1.4 主發(fā)酵溫度對酒的影響

主發(fā)酵溫度分別為22、24、26、28、30、32、34℃，其他條件均按前面優(yōu)化后條件，28℃發(fā)酵4 d，后轉(zhuǎn)移到11～15℃下發(fā)酵14 d，比較酒度和酸度，結(jié)果見圖3。

圖3 主發(fā)酵溫度對酒度和酸度的影響

從圖3可以看出，主發(fā)酵溫度控制在28～30℃時(shí)，發(fā)酵徹底，酒度較高，但溫度超過28℃時(shí)酸度開始明顯上升，對28℃和30℃發(fā)酵條件下的酒品評比較，30℃發(fā)酵的酒酸味明顯重，且有更濃的苦味；28℃發(fā)酵的酒酒味醇厚，酒體協(xié)調(diào)，酸度適中，因此選用28℃為主發(fā)酵溫度較適宜。為增加酒體協(xié)調(diào)感，進(jìn)一步豐富酒的口感，主發(fā)酵完全后把醪液放置于11～15℃的低溫下后再發(fā)酵14 d，這樣經(jīng)過后酵的酒口感豐富，酒體更協(xié)調(diào)，酒味也更醇厚。

2.4.1.5 主發(fā)酵時(shí)間對酒的影響

按照上述優(yōu)化的條件發(fā)酵，從發(fā)酵第二天開始，每隔1天進(jìn)行一次檢測，直到酒度變化不大后繼續(xù)發(fā)酵2 d，檢測結(jié)果如圖4所示。

圖4 主發(fā)酵時(shí)間對酒度和酸度的影響

從圖4可知，當(dāng)發(fā)酵進(jìn)行到第四天時(shí)，主發(fā)酵基本結(jié)束，此后酒度變化不大，酸度有較明顯上升。對這些批次的酒進(jìn)行感官比較后，發(fā)現(xiàn)發(fā)酵 4 d的酒口感明顯優(yōu)于其他發(fā)酵時(shí)間的酒。因此主發(fā)酵時(shí)間控制在4 d最好。

2.4.2 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

參考單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果，以酵母菌種類、接種量、溫度、主發(fā)酵時(shí)間作為考察因子，3次實(shí)驗(yàn)取平均值作為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，品評結(jié)果作為指標(biāo)設(shè)計(jì) L9（34）正交試驗(yàn)，品評結(jié)果參照黃酒評定標(biāo)準(zhǔn)采用打分制，正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案及結(jié)果見表5。

表5 發(fā)酵工藝正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果

續(xù)表5

由表5可知，酵母菌種類對發(fā)酵影響最大，其次是主發(fā)酵時(shí)間和接種量。比較k值可以得出最優(yōu)的組合方式是 A3B2C2D2，在此條件下進(jìn)行試驗(yàn)，品評打分成績96.2，高于其他所有組次，所以最優(yōu)的發(fā)酵條件為：選用酵母 Y3作為菌種，接種量為 0.2%，28℃下發(fā)酵4 d后，轉(zhuǎn)移到 11～15℃條件下發(fā)酵14 d。

2.5 甲醇含量的測定

參照國家標(biāo)準(zhǔn) GB／T 5009.48—2003，分光光度法測定成品酒中甲醇含量，配制甲醇標(biāo)準(zhǔn)溶液，用2 mL比色皿，在590 nm處測定吸光度，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖5所示。

圖5 甲醇標(biāo)準(zhǔn)曲線的測定

依次取2 mL酒樣置于3個(gè)比色皿中，按照國標(biāo)法測定各自吸光度，測得數(shù)值依次為 0.98、0.96、0.95，代入回歸方程求得甲醇含量依次為1.82、1.78、1.76 mg。將求得的甲醇數(shù)值代入如下公式測定樣品酒中甲醇的含量：X＝m／（V×1000）×100，計(jì)算得出 X1、X2、X3分別為 0.091、0.089、0.088，平均數(shù)為0.089，即每100 mL酒中甲醇含量為0.089 mg，遠(yuǎn)低于每100 mL酒中甲醇含量不得超過0.2 mg的標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到釀造酒國家標(biāo)準(zhǔn)。

2.6 花青素含量的測定

配制不同濃度錦葵色素標(biāo)準(zhǔn)溶液，濃度依次為0、3、6、9、12、15、18、21、24 μg／mL，在546 nm處測定吸光度，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖6所示。

圖6 花青素標(biāo)準(zhǔn)曲線的測定

平行三組測定待測酒樣的吸光度，代入回歸方程求得濃度，三數(shù)值求平均值得出酒樣中花青素的濃度為4.3 μg／mL。

2.7 穩(wěn)定性處理

提高清酒穩(wěn)定性一直是清酒生產(chǎn)中一項(xiàng)重要的課題，清酒出現(xiàn)不同程度的渾濁、沉淀現(xiàn)象嚴(yán)重影響產(chǎn)品的感官品質(zhì)和銷售。渾濁分為生物渾濁和非生物渾濁，前者是由微生物污染引起的，可通過徹底滅菌和預(yù)防雜菌污染來解決；后者則是由蛋白質(zhì)、多酚等引起的，實(shí)驗(yàn)采用混合添加單寧、明膠去除蛋白質(zhì)，添加 PVPP（交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮）和硅藻土吸附酒中多酚物質(zhì)，經(jīng)過穩(wěn)定性處理的酒樣室溫密封存放3個(gè)月，酒樣澄清，口感更佳，適宜存儲(chǔ)后飲用。

3 結(jié)論

本研究采用邊蒸煮邊液化操作的方法，液化充分，且有效縮短了工藝流程，提高了能源利用率，節(jié)能省時(shí)。研究結(jié)果表明，采用酵母菌 Y3發(fā)酵，接種量為0.2%，28℃下發(fā)酵4 d后，轉(zhuǎn)移到11～15℃下后發(fā)酵14 d左右，可得到較高品質(zhì)的土豆清酒，生產(chǎn)出來的酒清亮透明，呈淡黃色，酒體協(xié)調(diào)，清雅醇香，具有獨(dú)特的紅皮土豆風(fēng)味。本研究中未經(jīng)巴氏滅菌或瞬時(shí)高溫滅菌，而采用物理方法除菌，保證了純生清酒的“生”，口感新鮮，酒香清醇，口味柔和，營養(yǎng)豐富。終濾膜過濾前，必須經(jīng)過粗濾和精濾，之所以這樣做是為了減輕終過濾膜的壓力，防止濾膜超負(fù)荷引起損壞。終過濾膜的孔徑最大不超過0.45 μm。

［1］楊瑞，蘇慧，張偉.低度紫薯酒及其發(fā)酵規(guī)律的研究［J］.釀酒科技，2008，（9）：55－57.

［2］喇錄忠，李善文.青稞清酒混濁的防止措施［J］.釀酒，2013，（4）：64－65.

［3］GB／T 5514—2008糧油檢驗(yàn) 糧食、油料中淀粉含量測定［S］.

［4］GB／T 13662—2008黃酒［S］.

［5］GB／T 5009.48—2003蒸餾酒與配制酒衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的分析方法［S］.

［6］胡普信.純生黃酒工藝的研究［J］.食品與發(fā)酵工業(yè)，2010，（8）：93－96.

［責(zé)任編輯：王東霞］

Study on Brewing Technology of Red Potatoes Draft Sake

LIU Lin-ming，WANG Yan，YANG Ping-ping，ZHANG Hai-tao，SUN Zi-ding
（School of Food and Biological Engineering，Qilu University of Technology，Jinan 250300，Shandong，China）

With red potatoes from Tibet as raw material，the optimization of fermentation conditions was investigated by single factor experiments and orthogonal experiments.The optimum conditions for the brewing process were as following：yeast of 0.2%，main fermentation temperature of 28℃，main fermentation time of 4 d，later fermentation temperature of 11～15℃，later fermentation time of 14 d.The results provide theoretical support for the further industrialized production of red potatoes.

red potatoes；draft sake；fermentation condition

TS262.4

：A

：1006－8481（2015）02－0018－05

2014－07－16

劉林明（1988—），男，齊魯工業(yè)大學(xué)食品與生物工程學(xué)院在讀碩士研究生；王燕（1961—），女，齊魯工業(yè)大學(xué)食品與生物工程學(xué)院教授，博士。