紫薯黃冠梨復(fù)合果酒釀制工藝研究

儲(chǔ)淵明，李 文，王 陶，高兆建，崔 玨，薛青青,尤建民

(徐州工程學(xué)院，江蘇省食品資源開(kāi)發(fā)與質(zhì)量安全重點(diǎn)建設(shè)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 徐州 221018)

紫薯，本來(lái)稱(chēng)作川山紫，也稱(chēng)紫番薯、紫紅薯、紫甘薯，因?yàn)槠涫砥こ首霞t色甚至接近淡黑色，肉呈紫色甚至深紫色而得名，由于紫薯含有豐富的膳食纖維以及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，并且還含有花青素、碘、硒以及鋅等微量活性元素，具有抗氧化作用，延緩人體衰老，還具有抗癌、抗突變的作用，其應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛[1-6]。我國(guó)的紫薯產(chǎn)量高但是利用率很低，深加工更是不足，因此浪費(fèi)嚴(yán)重。

梨的營(yíng)養(yǎng)豐富，素有百果之宗的美稱(chēng)，在果品中具有重要的地位[7-8]。含有蛋白質(zhì)，脂肪，碳水化合物，粗纖維等營(yíng)養(yǎng)成分，且含有鈣、磷、鐵等礦物質(zhì)，還有一定量的維生素B2族、維生素B1族、胡蘿卜素、蘋(píng)果酸和多種人體必需氨基酸等[9]。雖然我國(guó)是梨的生產(chǎn)大國(guó)，但梨的深加工產(chǎn)品市場(chǎng)占有率卻較低，因而造成了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理、資源浪費(fèi)等現(xiàn)象[10]。

在我國(guó)的果酒產(chǎn)業(yè)中，葡萄酒所占份額比較大，嚴(yán)重影響了復(fù)合型果酒的研制生產(chǎn)與發(fā)展，而且我國(guó)是水果生產(chǎn)大國(guó)，每年都有很大一部分水果得不到完全的使用，大大浪費(fèi)了我國(guó)的資源，同時(shí)在傳統(tǒng)果酒的釀制過(guò)程中，往往是單一一種水果進(jìn)行，色澤單一，營(yíng)養(yǎng)功能缺失。因此，利用水果開(kāi)發(fā)加工新產(chǎn)品特別是以梨、紫薯等水果原料釀造復(fù)合型果酒是消化水果的最好出路，既可利用資源優(yōu)勢(shì)，又可以果代糧釀酒，節(jié)約釀酒用糧，增加果農(nóng)的經(jīng)濟(jì)收入，推動(dòng)中國(guó)酒業(yè)的發(fā)展。目前果酒發(fā)酵工藝一般采取水果榨汁，果汁混合，糖、酸調(diào)整，殺菌，然后進(jìn)行發(fā)酵[11]，也有添加果膠酶增強(qiáng)澄清效果[12]，但沒(méi)有添加淀粉酶、果膠酶、糖化酶等進(jìn)行液化和糖化，水果資源利用程度低，出汁率不高。因此，針對(duì)徐州豐富的紫薯和梨資源，本文以紫薯與黃冠梨混合果汁為釀造原料，將新鮮紫薯洗滌，破碎，打漿，淀粉酶進(jìn)行酶解液化，分離上清液，添加新鮮制備的黃冠梨梨汁，果膠酶和糖化酶進(jìn)行酶解，液化，糖化，利用實(shí)驗(yàn)室篩選得到的庫(kù)德里阿茲威氏畢赤果酒酵母進(jìn)行發(fā)酵工藝優(yōu)化，獲得紫薯黃冠梨復(fù)合果酒。這樣既可以提高農(nóng)產(chǎn)品的附加值，又增加了果農(nóng)收入，同時(shí)為酒類(lèi)市場(chǎng)提供一個(gè)新的品種，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

黃冠梨，紫薯采購(gòu)于徐州超市；果酒酵母(Pichiakudriavzevii)：從四川萬(wàn)源富硒獼猴桃中篩選得到；α-淀粉酶、果膠酶和糖化酶：上海源葉生物科技有限公司；無(wú)水乙醇：分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；其他試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

循環(huán)水式多用真空泵：鄭州長(zhǎng)城科工貿(mào)有限公司；飛利浦?jǐn)嚢铏C(jī)：珠海經(jīng)濟(jì)特區(qū)飛利浦家庭電器有限公司；酸度計(jì)，上海市羲精密儀器有限公司；HH.B11.600-S-Ⅱ型電熱恒溫培養(yǎng)箱上海躍進(jìn)醫(yī)療器械廠；DL-5低速大容量離心機(jī)上海安亭科學(xué)儀器廠。

1.3 工藝過(guò)程

1.4 實(shí)驗(yàn)方法

1.4.1 原材料的選擇和預(yù)處理

選擇優(yōu)質(zhì)的新鮮紫薯，洗凈后先切成塊狀放入1%的檸檬酸亞錫二鈉溶液中浸泡46 min，進(jìn)行護(hù)色；將經(jīng)過(guò)護(hù)色的紫薯塊繼續(xù)切成片狀，放入98 ℃的熱水中漂燙10 min，撈出冷卻，放入打漿機(jī)中粉碎成泥狀，將新鮮黃冠梨清洗完去皮去核后放在榨汁機(jī)里，榨汁，分別得紫薯泥和黃冠梨果汁。

1.4.2 淀粉酶對(duì)紫薯液化過(guò)程的影響

取20 g薯泥，加入100 mL蒸餾水，轉(zhuǎn)到250 mL的錐形瓶中制樣液，正交試驗(yàn)考察酶解溫度、酶解時(shí)間、酶添加量和pH對(duì)紫薯液化的影響。

1.4.3 果膠酶、糖化酶對(duì)紫薯梨混合果汁酶解糖化過(guò)程的影響

取10 g薯泥(液化后的)，加入10 g梨汁，混合，加入100 mL蒸餾水，轉(zhuǎn)到250 mL的錐形瓶中制樣液，正交試驗(yàn)考察酶解溫度、酶解時(shí)間、酶添加量和pH對(duì)紫薯梨混合果汁液化的影響。

1.4.4 果酒酵母種子液的制備

庫(kù)德里阿茲威氏畢赤果酒酵母在YPD培養(yǎng)基(酵母浸膏1%、蛋白胨2%、葡萄糖2%)進(jìn)行活化，活化培養(yǎng)基裝液量為150 mL/250 mL，取庫(kù)德里阿茲威氏畢赤果酒酵母2匙(3 mL)放于液體培養(yǎng)基中，30 ℃，120 r/min培養(yǎng)24 h，控制菌數(shù)在107個(gè)/mL，得果酒酵母一級(jí)培養(yǎng)液；按照3%的接種量將一級(jí)培養(yǎng)液加入到麥芽汁培養(yǎng)基中，30 ℃，120 r/min培養(yǎng)24 h，控制菌數(shù)在107個(gè)/mL左右，即得果酒酵母種子液。

1.4.5 酒精發(fā)酵工藝正交優(yōu)化

對(duì)發(fā)酵時(shí)間、發(fā)酵溫度、酵母添加量、加糖量四個(gè)因素按照L9(34)進(jìn)行正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)以確定紫薯梨混合果汁的最佳酒精發(fā)酵條件。

1.5 分析方法

酒精度測(cè)定：GB/T 15038—2006(葡萄酒、果酒通用分析方法)酒精計(jì)法；總糖、還原糖測(cè)定：GB/T 15038—2006斐林試劑直接測(cè)定法；pH值測(cè)定：pH酸度計(jì)；總酸測(cè)定：GB/T 12456—2008；微生物指標(biāo)檢測(cè)GB/T 4789—2010：細(xì)菌細(xì)落總數(shù)、大腸菌群、致病菌。

2 結(jié)果與分析

2.1 淀粉酶對(duì)紫薯液化過(guò)程的正交優(yōu)化

結(jié)合單因素實(shí)驗(yàn)，選擇酶解溫度、酶解時(shí)間、酶添加量及酶解pH為影響因素，選用L9(34)正交表進(jìn)行試驗(yàn)，因素水平如表1所示，正交試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表1 正交試驗(yàn)因素水平

表2 淀粉酶對(duì)紫薯液化過(guò)程的正交優(yōu)化

由表2可知，各因素對(duì)紫薯液化過(guò)程的影響順序是：因素B(酶解時(shí)間)>因素A(酶解溫度)>因素D(酶解pH)>因素C(酶添加量)。比較均值的大小可以看出，四因素的最佳組合為：A1B2C1D2，即酶解溫度為50 ℃，酶解時(shí)間為30 min，酶添加量為0.10%，酶解pH為6.0。由于最佳組合不在正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)中，需做驗(yàn)證試驗(yàn)。按照正交試驗(yàn)優(yōu)選組合A1B2C1D2和試驗(yàn)設(shè)計(jì)中的最優(yōu)組合A1B2C2D2，平行3次，進(jìn)行驗(yàn)證，正交試驗(yàn)優(yōu)選組合A1B2C1D2的出汁率均值為65.32%，而試驗(yàn)設(shè)計(jì)中的最優(yōu)組合A1B2C2D2的出汁率均值為68.00%，顯著高于正交設(shè)計(jì)優(yōu)選組合的出汁率(P<0.01)。

因此，淀粉酶對(duì)紫薯液化過(guò)程的最佳優(yōu)選組合為A1B2C2D2，即酶解溫度為50 ℃，酶解時(shí)間為30 min，酶添加量為0.12%，酶解pH為6.0，在此最優(yōu)組合下，淀粉酶對(duì)紫薯液化過(guò)程的出汁率為68.00%。

2.2 果膠酶、糖化酶對(duì)混合果汁酶解糖化過(guò)程的正交優(yōu)化

結(jié)合單因素實(shí)驗(yàn)，選擇酶解溫度、酶解時(shí)間、酶添加量(果膠酶、糖化酶按照1:1)及酶解pH為影響因素，選用L9(34)正交表進(jìn)行試驗(yàn)，因素水平表如表3所示，正交試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

表3 正交試驗(yàn)因素水平

表4 果膠酶、糖化酶對(duì)混合果汁酶解過(guò)程的正交優(yōu)化

由表4可知，各因素對(duì)果膠酶、糖化酶混合果汁酶解過(guò)程的影響順序是：因素B(酶解時(shí)間)>因素A(酶解溫度)>因素C(酶添加量)>因素D(酶解pH)。比較均值的大小可以看出，四因素的最佳組合為：A2B3C1D2，即酶解溫度為50 ℃，酶解時(shí)間為90 min，酶添加量為0.10%，酶解pH為4.0。此組合在正交試驗(yàn)的9種組合里面恰好也是出汁率最高的，由此確定果膠酶、糖化酶對(duì)混合果汁酶解過(guò)程的最佳組合方式為：A2B3C1D2，在此條件下，混合果汁的出汁率為70.65%。

2.3 酒精發(fā)酵工藝的正交優(yōu)化

在最佳紫薯梨配比及最佳酶解液化糖化工藝條件下，結(jié)合單因素實(shí)驗(yàn)，選擇發(fā)酵溫度、發(fā)酵時(shí)間、酵母接種量及加糖量為影響因素，選用L9(34)正交表進(jìn)行試驗(yàn)，因素水平如表5所示，正交試驗(yàn)結(jié)果如表6所示。

表5 正交試驗(yàn)因素水平

表6 發(fā)酵條件的正交優(yōu)化

續(xù)表6

編號(hào)ABCD20℃下酒精度/%522318.6623127.27313211.8832139.59332112.7均值110.16711.36719.20010.733均值219.06719.06711.06719.367均值311.33316.13310.30010.467極差12.26612.30011.86711.366因素主次B>A>C>D最優(yōu)方案A3B1C2D1

由表6可知，各因素對(duì)混合果汁的酒精發(fā)酵的影響順序是：因素B(發(fā)酵溫度)>因素A(發(fā)酵時(shí)間)>因素C(酵母添加量)>因素D(加糖量)。比較均值的大小可以看出，四因素的最佳組合為：A3B1C2D1，即發(fā)酵時(shí)間為5 d，發(fā)酵溫度為24 ℃，酵母添加量為4%，加糖量為15%。此組合在正交試驗(yàn)的9種組合里面沒(méi)有出現(xiàn)，需做驗(yàn)證試驗(yàn)。按照正交試驗(yàn)優(yōu)選組合A3B1C2D1和試驗(yàn)設(shè)計(jì)中的最優(yōu)組合A3B3C2D1，平行3次，進(jìn)行驗(yàn)證，正交試驗(yàn)優(yōu)選組合A3B1C2D1的酒精度均值為11.8%，而試驗(yàn)設(shè)計(jì)中的最優(yōu)組合A3B3C2D1的酒精度均值為12.8%，顯著高于正交設(shè)計(jì)優(yōu)選組合的出汁率(P<0.05)。因此，紫薯梨復(fù)合果酒發(fā)酵過(guò)程中的最佳優(yōu)選組合為A3B3C2D1，即發(fā)酵時(shí)間為5 d，發(fā)酵溫度為28 ℃，酵母添加量為4%，加糖量為15%，在此最佳組合下，紫薯梨混合果汁的酒精度為12.8%。

2.4 紫薯梨復(fù)合果酒質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

2.4.1 感官指標(biāo)

色澤：質(zhì)地細(xì)膩、穩(wěn)定，顏色均勻，澄清透明，具有紫薯的酒紅色；香氣：具有紫色紅薯和梨的芳香，酒體豐滿，果香酒香優(yōu)雅；滋味：酸甜適宜，爽口。

2.4.2 理化指標(biāo)

紫薯梨混合果汁發(fā)酵，酒精度(20 ℃，酒精計(jì))：12%～13%；總糖(以葡萄糖計(jì))≤35 g/L；總酸(以檸檬酸計(jì))4 g/L～6 g/L；總SO2濃度≤25 mg/L。

2.4.3 衛(wèi)生指標(biāo)

細(xì)菌總數(shù)35 CFU/mL，大腸菌群<3 mpn/100 mL，致病菌未檢出。

3 結(jié)論

以紫薯、梨為研究對(duì)象，研究紫薯梨復(fù)合果酒的制備工藝。通過(guò)單因素試驗(yàn)，確定淀粉酶對(duì)紫薯液化過(guò)程的影響，以單因素試驗(yàn)為基礎(chǔ)，進(jìn)行正交試驗(yàn)獲得紫薯液化最優(yōu)組合，即酶解溫度為50 ℃；酶解時(shí)間30 min；酶添加量0.12%；酶解pH為6.0，在此最佳酶解組合下，紫薯液化出汁率為68.00%。通過(guò)單因素試驗(yàn)，確定果膠酶、糖化酶對(duì)紫薯梨混合果汁酶解過(guò)程的影響，以單因素試驗(yàn)為基礎(chǔ)，進(jìn)行正交試驗(yàn)獲得紫薯梨混合果汁糖化最優(yōu)組合，即酶解溫度為50 ℃；酶解時(shí)間為90 min；酶添加量為0.10%；酶解pH為4.0，在此最佳酶解組合下，紫薯梨混合果汁糖化出汁率為70.65%。對(duì)酒精發(fā)酵過(guò)程中的各因素(發(fā)酵時(shí)間、發(fā)酵溫度、酵母添加量、加糖量)進(jìn)行優(yōu)化后，得到復(fù)合果酒的最佳發(fā)酵時(shí)間為5 d，發(fā)酵溫度為28 ℃，酵母添加量為4%，加糖量為15%。在最優(yōu)條件下，紫薯梨復(fù)合果酒的酒精度為12.8%。制備的紫薯黃冠梨復(fù)合果酒感官指標(biāo)、理化指標(biāo)和微生物指標(biāo)均達(dá)到國(guó)標(biāo)要求，是一種保健價(jià)值高、應(yīng)用范圍廣的新型低度酒飲品。

[1]葉雪英,劉功德,梁立娟,等.紫薯飲料的研究進(jìn)展,產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀及展望[J].農(nóng)業(yè)研究與應(yīng)用,2013,(6):69-71.

[2]Kinnosuke O,Norihiko T,Norio S.Chemical structures of two anthocyanins from purple sweet potato[J].Phytochem,1992,31(6):2127-2130.

[3]余燕影,王杉,曹樹(shù)穩(wěn),等.川山紫薯色素提取分離及主要組成成分分析[J].食品科學(xué),2004,25(11):167-170.

[4]Ji-Eun Chun,Moo-Yeol Baik,Byung-Yong Kim.Manufacture and quality evaluation of purple sweet potato Makgeolli vinegar using a 2-stage fermentation[J].Food Science and Biotechnology,2014,23(4):1145-1149.

[5]Shu-Mei Wang,Dong-Jin Yu,Kyung Bin Song.Quality characteristics of purple sweet potato (Ipomoea batatas) slices dehydrated by the addition of maltodextrin[J].Horticulture,Environment,and Biotechnology,2011,52(4):435-441.

[6]吳駿,夏道宗,吳曉敏,等.紫薯原花青素復(fù)合功能性飲料的研制[J].現(xiàn)代食品科技,2012,28(12):1739-1742.

[7]趙小峰,王治業(yè),王潔,等.共固定化復(fù)合菌種混合發(fā)酵冬果梨果醋工藝研究[J].食品研究與開(kāi)發(fā),2008,29(4):117-119.

[8]Verzelloni E,Tagliazucchi D,Conte A.Relationship between the antioxidant properties and the phenolic and flavonoid content in traditional balsamic vinegar[J].Food Chemistry,2007,105(2):564-571.

[9]謝定,鐘海雁,崔濤,等.響應(yīng)面法優(yōu)化水晶梨果醋發(fā)酵工藝條件[J].中國(guó)食品學(xué)報(bào),2009,9(2):92-98.

[10]郝瑤,李文,成萌,等.響應(yīng)面優(yōu)化皇冠梨果醋發(fā)酵工藝[J].食品工業(yè),2016,37(5):35-41.

[11]王漢屏. 營(yíng)養(yǎng)型蘋(píng)果棗復(fù)合果酒發(fā)酵工藝的研究[J]. 食品工業(yè)科技, 2009, 30(7): 173-175.

[12]徐安書(shū), 郭健, 汪海英. 楊梅果酒發(fā)酵工藝的研究[J]. 食品研究與開(kāi)發(fā), 2015, 36(3): 67-71.●