沙棘冰酒發(fā)酵條件的優(yōu)化

李若琳，張琪，朱丹，于佳琪，陳漢，牛廣財*，馬海英

（1.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)食品學(xué)院，黑龍江大慶163319；2.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)生命科技學(xué)院，黑龍江大慶163319）

沙棘冰酒發(fā)酵條件的優(yōu)化

李若琳1，張琪1，朱丹2，于佳琪1，陳漢1，牛廣財1*，馬海英1

（1.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)食品學(xué)院，黑龍江大慶163319；2.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)生命科技學(xué)院，黑龍江大慶163319）

以自然冷凍的沙棘果為原料，研究沙棘冰酒的發(fā)酵工藝。通過單因素試驗和正交試驗探討了發(fā)酵溫度、初始糖度、酵母接種量、發(fā)酵時間對沙棘冰酒酒精度和感官評分的影響。結(jié)果表明，沙棘冰酒的最優(yōu)發(fā)酵工藝為：發(fā)酵溫度15℃、初始糖度22°Bx、酵母接種量3%、發(fā)酵時間20 d。在此工藝條件下制得的沙棘冰酒酒精度為10.65%vol，感官評分為87.20分，產(chǎn)品具有典型的冰酒品質(zhì)。

沙棘冰酒；發(fā)酵條件；正交試驗；優(yōu)化

沙棘是胡頹子科沙棘屬植物，果實富含維生素類、胡蘿卜素類、甾醇類、黃酮類、氨基酸類、脂肪酸類多種天然物質(zhì)。沙棘果有維生素C（vitam in C，VC）之王的美譽，其富含的活性物質(zhì)賦予了產(chǎn)品增強免疫力、保護(hù)血管和肝臟、治療腸胃疾病、抗炎抗輻射等功效。我國的沙棘資源占全球沙棘分布面積的95%以上[1-4]。

冰酒也稱冰果酒，被譽為果酒之精華，具有甜美醇厚、口感滑潤的特點，冷藏后飲用干洌爽口、沁人心脾[5]。目前，還缺少成熟的沙棘冰酒制作工藝，有關(guān)沙棘冰酒的研究尚不多見。李樹志等[6]的研究表明，對沙棘冰酒感官品質(zhì)影響最大的是酵母添加量，影響最小的是發(fā)酵時間，制備沙棘冰酒的最佳發(fā)酵工藝參數(shù)為發(fā)酵時間20 d，酵母添加量3%，發(fā)酵溫度24℃，pH 3.6。葉萬軍等[7]的研究表明，沙棘冰酒最優(yōu)發(fā)酵工藝為酵母添加量500mg/L，發(fā)酵溫度23℃，發(fā)酵時間25 d。上述研究僅僅測定了感官評分，未進(jìn)行其他指標(biāo)的研究，對沙棘冰酒實際生產(chǎn)，這些研究的指導(dǎo)性不強，還有待繼續(xù)完善沙棘冰酒的主發(fā)酵工藝。本試驗以自然條件下凍結(jié)的沙棘果為原料，破碎酶解后發(fā)酵，以酒精度和感官評分為考察指標(biāo)，研究各參數(shù)對沙棘冰酒發(fā)酵的影響，通過正交試驗優(yōu)化沙棘冰酒的主發(fā)酵條件，為其工業(yè)化生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

深秋紅大果沙棘：黑龍江省孫吳縣大果沙棘基地，當(dāng)年11月下旬采收，于-20℃條件下貯藏；白砂糖（食品級）：市售；RV171型安琪葡萄酒用高活性干酵母：安琪酵母有限公司；偏重亞硫酸鉀（分析純）：天津大茂試劑廠；殼聚糖：上海紫一試劑廠；Pectinex BEXXL果膠酶（16 000U/m L）：諾維信（中國）生物技術(shù)有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

DRP-9082電熱恒溫培養(yǎng)箱：上海森信實驗儀器有限公司；EX125ZH電子分析天平：奧豪斯儀器上海有限公司；KMD型可調(diào)控溫電熱套：山東鄄城華魯電熱儀器有限公司；HG7701手持式多功能食物攪拌機：寧波禾高電子科技有限公司；WS108型手持糖度計：上海測維光電技術(shù)有限公司。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程及操作要點

（1）解凍破碎：將冷凍的沙棘（酸度1.5%、固形物含量8%）于10℃條件下解凍，至肉質(zhì)柔軟時進(jìn)行低溫破碎，在破碎過程中，應(yīng)使果肉破碎率＞90%。

（2）酶解：用1μL/m L（以沙棘汁體積計）果膠酶，在50℃時酶解2 h。酶解結(jié)束后，沙棘原汁在4 000 r/m in離心10m in，并迅速冷卻至10℃左右備用。

（3）成分調(diào)整：添加白砂糖調(diào)整沙棘汁至試驗設(shè)計的含糖量，并添加80mg/LSO2溶液。

（4）活化酵母：稱取所需量的活性干酵母，加入10倍體積的蒸餾水，攪拌至完全溶解后放入37℃水浴鍋中活化30min，然后冷卻酵母液，至其溫度與待發(fā)酵沙棘汁溫差在5℃內(nèi)即可接種。

（5）發(fā)酵：將處理后沙棘汁分裝入5 L發(fā)酵瓶中，裝樣量為3.5 L，加入經(jīng)活化后的活性干酵母，控制發(fā)酵溫度為試驗設(shè)計溫度。

（6）倒罐：主發(fā)酵結(jié)束后，采用虹吸法倒罐，分離果油和酒腳。

（7）澄清：選用0.1 g/L殼聚糖對沙棘冰酒進(jìn)行澄清[8]。

（8）殺菌：采用巴氏殺菌的條件為70℃、10m in，巴氏殺菌后迅速降溫至15℃保存。

1.3.2 單因素試驗

（1）溫度對沙棘冰酒發(fā)酵的影響

將沙棘汁初始糖度調(diào)整為22°Bx，將酵母菌按3%比例接種到沙棘汁中，分別在10℃、15℃、20℃、25℃的條件下發(fā)酵20 d，重復(fù)3次，研究溫度對沙棘冰酒發(fā)酵的影響。

（2）初始糖度對沙棘冰酒發(fā)酵的影響

分別將沙棘汁初始糖度調(diào)整為13°Bx、16°Bx、19°Bx、22°Bx、25°Bx，將酵母菌按3%比例接種到沙棘汁中，在15℃的條件下發(fā)酵20 d，重復(fù)3次，研究初始糖度對沙棘冰酒發(fā)酵的影響。

（3）酵母接種量對沙棘冰酒發(fā)酵的影響

將沙棘汁初始糖度調(diào)整為22°Bx，分別將酵母菌按3%、5%、7%、9%、11%比例接種到沙棘汁中，在15℃的條件下發(fā)酵20 d，重復(fù)3次，研究酵母接種量對沙棘冰酒發(fā)酵的影響。

（4）發(fā)酵時間對沙棘冰酒發(fā)酵的影響

將沙棘汁初始糖度調(diào)整為22°Bx，將酵母菌按3%比例接種到沙棘汁中，在15℃的條件下分別發(fā)酵10 d、15 d、20 d、25 d、30 d，重復(fù)3次，研究發(fā)酵時間對沙棘冰酒發(fā)酵的影響。

1.3.3 正交試驗

在單因素試驗的基礎(chǔ)上，選取發(fā)酵溫度（A）、初始糖度（B）、酵母接種量（C）、發(fā)酵時間（D）為考察因素，以酒精度和感官評分為評價指標(biāo)，采用L9（34）正交試驗，確定沙棘冰酒發(fā)酵的最優(yōu)工藝參數(shù)[9]，重復(fù)3次，正交試驗因素水平見表1。

表1 沙棘冰酒發(fā)酵條件優(yōu)化正交試驗因素與水平Table 1 Factors and levels of orthogonalexperim ents for sea buckthorn ice w ine fermentation conditions optim ization

1.3.4 測定方法

（1）理化指標(biāo)測定

可溶性固形物：糖度計法[10]；酒精度：按照國標(biāo)GB 5009.225—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)酒中乙醇濃度的測定》中的方法進(jìn)行測定[11]。

（2）感官評定

由10名具有感官評審經(jīng)驗的人員組成感官評定小組進(jìn)行評定[5]，取其平均值作為產(chǎn)品最終評分，沙棘冰酒感官評分標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 沙棘冰酒感官評分標(biāo)準(zhǔn)Tab le 2 Sensory evaluation standards of sea buckthorn ice w ine

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗

2.1.1 發(fā)酵溫度對沙棘冰酒發(fā)酵的影響

圖1 不同發(fā)酵溫度對沙棘冰酒品質(zhì)的影響Fig.1 Effects o f different fermentation temperature on the quality of sea buckthorn ice wine

由圖1可知，當(dāng)發(fā)酵溫度為10℃時，酒精度和感官評分均較低；發(fā)酵溫度為15～20℃時，15℃條件下發(fā)酵的冰酒酒精度與20℃條件下發(fā)酵的冰酒酒精度相近，但15℃條件下感官評分更高，為85.51分；當(dāng)發(fā)酵溫度為25℃時，酒精度反而降低，這是因為當(dāng)發(fā)酵溫度較高時，酵母會產(chǎn)生一些代謝副產(chǎn)物，糖轉(zhuǎn)化成酒精的效率降低[12]，從而降低冰酒的酒精度。因此選擇發(fā)酵溫度為15℃、20℃、25℃進(jìn)行后續(xù)試驗。

2.1.2 初始糖度對沙棘冰酒發(fā)酵的影響

圖2 不同初始糖度對沙棘冰酒品質(zhì)的影響Fig.2 Effects o f different initialsugar content on the quality of sea buckthorn ice w ine

由圖2可知，在初始糖度為13°Bx時，酒精度最低，只有4.9%vol；隨著初始糖度的增加，酒精度也隨之增加，當(dāng)糖度為25°Bx時，因為發(fā)酵液滲透壓較高，一定程度上抑制酵母菌的活動[13-14]，在發(fā)酵20 d后，其發(fā)酵還未停止，所以在該條件下冰酒酒精度比初始糖度22°Bx的要低。而初始糖度為19°Bx時，雖然酒精度為9.13%vol，但是產(chǎn)品的感官評分較高。因此，確定初始糖度19°Bx、22°Bx和25°Bx進(jìn)行后續(xù)的正交試驗。

2.1.3 酵母接種量對沙棘冰酒發(fā)酵的影響

圖3 不同酵母接種量對沙棘冰酒品質(zhì)的影響Fig.3 Effects of different yeast inoculum on the quality of sea buckthorn ice wine

由圖3可知，當(dāng)酵母接種量為3%、5%、7%、9%、11%時，沙棘冰酒的酒精度比較接近，3%和5%接種量的感官評分較高，9%和11%接種量的沙棘冰酒有酵母異味，掩蓋了沙棘冰酒固有的典型風(fēng)格，同時，接種量過大，發(fā)酵過于迅速，產(chǎn)品的感官評分下降[15]。因此，選擇酵母接種量3%、5%和7%進(jìn)行后續(xù)的試驗。

2.1.4 發(fā)酵時間對沙棘冰酒發(fā)酵的影響

圖4 不同發(fā)酵時間對沙棘冰酒品質(zhì)的影響Fig.4 Effects of different fermentation time on the qua lity of sea buckthorn ice wine

由圖4可知，隨著發(fā)酵時間的延長，酒精度不斷升高。在20 d時主發(fā)酵已經(jīng)結(jié)束，延長發(fā)酵期已不能生成更多的酒精，而20 d后沙棘冰酒的酒精度相差不大，并且20 d的感官評分最高，綜合考慮選擇發(fā)酵時間15 d、20 d和25 d進(jìn)行后續(xù)的正交試驗。

2.2 正交試驗

由表3可知，沙棘冰酒發(fā)酵工藝優(yōu)化中各因素對酒精度的影響程度為B＞C＞A＞D。即初始糖度對酒精度的影響最大，其次是酵母接種量、發(fā)酵溫度和發(fā)酵時間。最優(yōu)組合為A3B3C2D2，即發(fā)酵溫度為25℃、初始糖度25°Bx、酵母接種量5%、發(fā)酵時間為20 d。各因素對感官評分的影響程度為A＞C＞D＞B，即發(fā)酵溫度對感官評分的影響最大，其次是酵母接種量、發(fā)酵時間和初始糖度。最優(yōu)組合為A1B2C1D2，即發(fā)酵溫度為15℃、初始糖度22°Bx、酵母接種量3%、發(fā)酵時間20 d。

表3 沙棘冰酒發(fā)酵條件優(yōu)化的正交試驗結(jié)果與分析Table 3 Results and analysis o f orthogonalexperim ents for sea buckthorn ice wine fermentation conditions optim ization

表4 以酒精度為評價指標(biāo)的正交試驗結(jié)果方差分析Table 4 Variance analysis of orthogonalexperim ents using alcohol content as evaluation index

表5 以感官評分為評價指標(biāo)的正交試驗結(jié)果方差分析Table 5 Variance analysis of orthogonalexperim ents using sensory evaluation score as evaluation index

由表4可知，初始糖度對酒精度的影響最大，達(dá)到顯著程度（P＜0.05），其他因素均不顯著（P＜0.05）。由表5可知，各因素差異均不顯著（P＞0.05）。

對上述2個配方組合分別進(jìn)行3組驗證試驗，證實A1B2C1D2組合發(fā)酵制得的冰酒酒精度為10.65%vol，感官評分為87.20分；A3B3C2D2組合發(fā)酵制得的冰酒酒精度為11.10%vol，感官評分為70.13分。綜合考慮，選擇沙棘冰酒的最優(yōu)工藝為A1B2C1D2。即發(fā)酵溫度15℃、初始糖度22°Bx、酵母添加量3%、發(fā)酵時間20 d。在此工藝條件下制得的沙棘冰酒酒精度為10.65%vol，感官評分為87.20分。

3 結(jié)論

通過單因素試驗和正交試驗探討了發(fā)酵溫度、初始糖度、酵母接種量、發(fā)酵時間對沙棘冰酒酒精度和感官評分的影響，得到了沙棘冰酒制作的最優(yōu)工藝為發(fā)酵溫度15℃、初始糖度22°Bx、酵母接種量3%、發(fā)酵時間20 d。采用此工藝制得的沙棘冰酒酒精度為10.65%vol，感官評分為87.20分。結(jié)果表明，低溫發(fā)酵對提高沙棘冰酒的感官品質(zhì)影響顯著，在此條件下發(fā)酵的的冰酒口感醇厚協(xié)調(diào)、酒香濃郁，具有典型的沙棘冰酒風(fēng)格。

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Optim ization of fermentation condition of sea buckthorn icew ine

LIRuolin1,ZHANGQi1,ZHU Dan2,YU Jiaqi1,CHEN Han1,NIUGuangcai1*,MA Haiying1
(1.College ofFood Science,Heilongjiang BayiAgriculturalUniversity,Daqing 163319,China; 2.College ofLife Science and Technology,Heilongjiang BayiAgriculturalUniversity,Daqing 163319,China)

Using natural frozen sea buckthorn fruitas raw material,the fermentation conditionsof sea buckthorn icew inewere investigated.The effect of fermentation temperature,initial sugar content,yeast inoculums,and fermentation time on alcohol contentand sensory score of sea buckthorn ice winewas investigated by single factor and orthogonalexperiments.The results indicated that theoptimal fermentation condition of sea buckthorn ice w inewere as follows:fermentation temperature 15℃,initialsugar content22°Bx,yeast inoculum 3%and fermentation time 20 d.Under these conditions,thealcoholcontentof seabuckthorn icew ine reached 10.65%voland sensory scorewas87.20,and the producthad typical icew inequality.

seabuckthorn icew ine;fermentation condition;orthogonalexperiments;optimization

TS262.7

0254-5071（2017）08-0173-04

10.11882/j.issn.0254-5071.2017.08.038

2017-05-18

國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目（201510223034）；黑龍江省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目（2015102806）；黑龍江省農(nóng)墾總局重點科技開發(fā)項目（HNK135-05-04）

李若琳（1994-），女，本科生，研究方向為食品科學(xué)與工程。

*通訊作者：牛廣財（1971-），男，教授，博士，研究方向為發(fā)酵食品與園產(chǎn)品貯藏加工。