低度鮮地瓜酒生產(chǎn)工藝研究*

張文森

（福建師范大學(xué)福清分校 發(fā)酵食品應(yīng)用技術(shù)研究所，福建 福清 350300）

地瓜又名“紅薯”，是一種非常重要的食材。地瓜耐早、耐瘠、穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)、適應(yīng)性強、容易栽培，在我國主要的食品作物中，僅次于水稻、小麥和玉米[1]，居第4位。地瓜營養(yǎng)豐富，地瓜中含有10%～30%的淀粉，5%左右的糖分及少量蛋白質(zhì)、油脂、纖維素、半纖維素、果膠、灰分等[2]。我國明代著名醫(yī)藥家李時珍在《本草綱目》中記載“白薯蒸、切、曬、收，充作糧食，使人長壽少病”，并指出地瓜性味甘平，有補脾胃、養(yǎng)心神、益力氣[3]、活血化瘀、清熱解毒等功效。地瓜含有一種特殊功能的黏蛋白，能維持人體心血管壁的彈性，抑止動脈硬化發(fā)生，使皮下脂肪減少，防止肝腎中結(jié)締組織萎縮、預(yù)防膠原病發(fā)生，并對呼吸道、消化道、關(guān)節(jié)腔和漿膜腔有很好的潤滑作用[4]?？傊毓蠈Ψ乐褂绊懭祟悏勖钪匾募膊　┌Y和心血管疾病，都有獨到之功效，是真正的綠色保健食品，深受廣大消費者的青昧[5]。

近年來，國內(nèi)外對地瓜的深加工進行了許多研究，如日本薩摩酒造公司開發(fā)的甘薯發(fā)酵啤酒風(fēng)味飲料[6]，韓國的“真釀”低度飲料酒，均采用甘薯加麥芽發(fā)酵而成。國內(nèi)以連城地瓜產(chǎn)業(yè)為例，其地瓜主產(chǎn)品以紅心地瓜干加工為主[7]，但產(chǎn)品深加工程度低，附加值不高，高附加值的地瓜加工新產(chǎn)品及功能性深加工產(chǎn)品未得到有效的開發(fā)生產(chǎn)。尤其是加工過程中產(chǎn)生的邊角料等副產(chǎn)品均以直接扔掉或者喂豬這樣的簡單方式處理，造成資源的浪費，地瓜資源得不到合理的配制和利用[8]。

傳統(tǒng)的地瓜酒工藝采用地瓜干進行釀造，民間特別是東南沿海地區(qū)也有人用鮮地瓜釀造地瓜酒，卻因工藝落后，釀造出來的地瓜酒出現(xiàn)出酒率低，蒸餾時未截頭去尾、未勾兌而導(dǎo)致喝了易上頭等缺點。

本實驗選用餐用型脫水地瓜加工過程產(chǎn)生的邊角料等副產(chǎn)品為原料，并對傳統(tǒng)地瓜酒的工藝進行改進、優(yōu)化。通過單因素試驗和正交試驗確定糖化酶的最佳試驗參數(shù)和最佳發(fā)酵工藝參數(shù)，研制開發(fā)出高附加值的低度鮮地瓜酒，提高了地瓜資源的利用率，實現(xiàn)地瓜資源的高效利用。

1 材料與方法

1.1 主要材料與設(shè)備

1.1.1 材料

鮮地瓜 福清市農(nóng)機協(xié)會

耐高溫α-淀粉酶（酶活力≥2000U/g） 江蘇銳陽生物科技有限公司

糖化酶(酶活力≥5萬U/g) 江蘇銳陽生物科技有限公司

紅曲 福建古田紅曲廠

安琪耐高溫釀酒高活性干酵母 安琪酵母股份有限公司

氫氧化鈉、乙醇等試劑（分析純） 福州申輝化學(xué)試劑有限公司

1.1.2 設(shè)備

酒壇 市售

精宏DK-S24恒溫水浴鍋 上海精宏實驗設(shè)備有限公司

BPH9-9272電熱恒溫培養(yǎng)箱 金壇市信誠實驗儀器有限公司

PHS-3E型pH 計 上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司

打漿機 美的電器有限公司

酒精計 上海科學(xué)儀器有限公司

蒸餾器等玻璃儀器 福州玻璃儀器有限公司

1.2 方法

1.2.1 工藝流程

1.2.2 操作要點

（1）原料選擇

選用餐用型脫水地瓜加工后剩余的地瓜邊角料和等外品。

（2）清洗

將一定量的地瓜邊角料和等外品去霉?fàn)€，去雜質(zhì)，清洗干凈。

（3）混料、打漿

將清洗好的地瓜邊角料與地瓜等外品切塊后混合，加入50%的蒸餾水打漿，加熱至100℃，保溫5min。

（4）液化

在自然pH條件下往地瓜漿中加入8u/g耐高溫α-淀粉酶，液化工藝條件為：(92±2)℃，酶解30min。

（5）糖化

糊化完成后，地瓜漿隔水冷卻至(59±1)℃時，用2mol/L的檸檬酸調(diào) pH(4.25±0.25) 后，加入糖化酶，糖化工藝條件為：(59±1)℃，酶解89min 。

（6）發(fā)酵劑的活化

紅曲：將所需紅曲置于8～10倍水中常溫浸泡活化14～16h。

酵母：將所需干酵母置于25～30倍2%糖液中38～43℃復(fù)水活化2h后備用。

（7）接種

糖化結(jié)束后，冷卻酶解液至28～30℃，接種事先活化好的紅曲和酵母，攪拌均勻，裝料量需≤2/3的酒壇容量，壇口用兩層報紙封住。

（8）發(fā)酵

發(fā)酵溫度控制在25～30℃，落缸后12～14h開頭耙，頭耙后每隔12h開二耙、三耙、四耙。當(dāng)醪液拱起并出現(xiàn)開裂時應(yīng)及時開耙排放二氧化碳，發(fā)酵過程注意控制品溫不可超過32℃，發(fā)酵周期為72h。

（9）蒸餾

發(fā)酵結(jié)束后，將發(fā)酵液并入蒸餾瓶中，加入數(shù)顆沸石，緩慢加熱蒸餾，分別收集酒頭（1%）、基酒（88%～90%）、酒尾（9%～11%）。

（10）勾兌

按配方分別取酒頭，基酒，酒尾混合后經(jīng)錯流膜過濾，備用。

（11）灌裝、殺菌

地瓜酒灌裝封口后，經(jīng)巴氏殺菌（80℃，20min）獲得低度鮮地瓜酒。

1.2.3 分析方法

1.2.3.1 還原糖的測定：按GB/T 5009.7-2008《食品中還原糖的測定》中相關(guān)規(guī)定執(zhí)行。

1.2.3.2 酒精度、總酸、總酯的測定：按GB/T 10345-2007《白酒分析方法》中相關(guān)規(guī)定執(zhí)行。

1.2.3.3 pH的測定：采用GB/T 10345-2007《白酒分析方法》pH計法 。

1.2.3.4 出酒率的計算方法

發(fā)酵醪液采用200目尼龍絹布過濾，測量地瓜酒體積（L），蒸餾后測定其酒精度數(shù)，按公式（1-1）計算出酒率：

式中：X——出酒率（%）；

C——酒液的酒精度%（v/v）；

V——過濾后酒液的體積（L）；

m——地瓜皮邊角料（kg）；

M——地瓜等外品（kg）。

1.2.3.5 感官評定

按GB/T 20821—2007《液態(tài)法白酒》中感官評價的方法，從香氣、外觀、口味、風(fēng)格4個方面進行評價。組織10位對白酒有品評經(jīng)驗的人按表1評分標(biāo)準(zhǔn)進行感官評價，取平均值為最終評分。

1.2.3.6 產(chǎn)品品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)

酒精度（V/V）：4%～12%

其他理化指標(biāo)按GB/T 20821-2007《液態(tài)法白酒》中相關(guān)規(guī)定執(zhí)行。

表1 感官評價表

1.2.4 實驗方法

1.2.4.1 液化工藝的研究

采用淀粉酶添加量為8u/g、液化溫度為90～95℃（廠家提供技術(shù)參數(shù)），選擇酶解時間作為考察因素，以酶解液遇碘液顯色情況作為參考指標(biāo)，確定最佳液化時間。

1.2.4.2 糖化工藝條件的研究

通過單因素實驗分析糖化酶添加量、糖化時間對糖化工藝的影響，在單因素實驗的基礎(chǔ)上，選擇糖化酶添加量和糖化時間作為考察因素，以地瓜酶解液中還原糖含量作為參考指標(biāo)，進行2因素2次回歸正交旋轉(zhuǎn)組合確定糖化最佳工藝條件。

1.2.4.3 發(fā)酵工藝條件的研究

通過單因素實驗分析料水比、酵母添加量、紅曲添加量、發(fā)酵周期對發(fā)酵工藝的影響，在單因素實驗的基礎(chǔ)上，選擇料水比、酵母添加量、紅曲添加量、發(fā)酵周期作為考察因素，以出酒率和感官評價作為考察指標(biāo)，進行正交試驗確定最佳發(fā)酵工藝條件。

1.2.4.4 驗證實驗

采用最佳的糖化和發(fā)酵工藝條件，以500g地瓜投料量進行3批次驗證實驗，對產(chǎn)品進行感官評價和產(chǎn)品理化指標(biāo)的測定，驗證產(chǎn)品的最佳發(fā)酵工藝條件。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計方法

實驗所得數(shù)據(jù)采用SPSS和Excel軟件統(tǒng)計分析

2 結(jié)果與分析

2.1 液化工藝的研究

取200g地瓜邊角料和50g地瓜等外品，洗凈切塊混合后加入50%蒸餾水打漿，煮開后保溫5min。冷卻至(92±2)℃時加入8u/g耐高溫α-淀粉酶。每隔5min用碘液測試酶解液呈色情況，結(jié)果如圖1所示:

由圖1可知，隨著酶解時間的增加，酶解液顯色情況從黑色逐漸變成無色。當(dāng)酶解時間為30min時，酶解液經(jīng)碘液測試呈無色，繼續(xù)增加酶解時間，酶解液顯色變化不明顯。故確定最佳液化時間為30min。即最佳液化工藝條件為：淀粉酶添加量為8u/g在(92±2)℃條件下酶解30min。

圖1 不同液化時間對液化效果的影響

2.2 糖化工藝的研究

2.2.1 不同糖化酶添加量對糖化效果的影響

液化結(jié)束后，地瓜漿隔水冷卻至58～60℃，分別采用糖化酶添加量為50、100、150、200、250、300u/g，在(59±1)℃，pH(4.25±0.25)的條件下糖化180min，加熱滅酶后測定地瓜酶解液中還原糖含量，結(jié)果如圖2、表2所示:

圖2 不同糖化酶添加量對糖化效果的影響

表2 不同糖化酶添加量對糖化影響的差異顯著性

由圖2可知，隨著糖化酶添加量的增加，還原糖含量增加，當(dāng)糖化酶添加量超過150u/g時，還原糖含量增加不顯著。在酶促反應(yīng)中，當(dāng)?shù)孜餄舛葹楣潭ㄖ禃r，隨著酶添加量的增加，生成物越多；當(dāng)?shù)孜锶勘幻阜纸?，酶用量繼續(xù)增加，生成物幾乎不再變化。且經(jīng)LSD多重比較結(jié)果表明：150u/g添加量與100u/g有顯著差異而與200u/g無顯著差異。故確定最佳糖化酶添加量為150u/g。

2.2.2 不同糖化時間對糖化效果的影響

液化結(jié)束后，地瓜漿隔水冷卻至58～60℃，在(59±1)℃，pH(4.25±0.25)的條件下添加糖化酶150u/g，分別糖化30、60、90、120、150、180min，加熱滅酶后測定地瓜酶解液中還原糖含量，結(jié)果如圖3、表3所示:

圖3 不同糖化時間對糖化效果的影響

表3 不同糖化時間對糖化影響的差異顯著性

由圖3可知，隨著糖化時間的增加，還原糖含量增加，當(dāng)糖化時間超過90min時，還原糖含量增加不顯著。在酶促反應(yīng)中，當(dāng)?shù)孜餄舛葹楣潭ㄖ禃r，隨著糖化時間的增加，生成物越多；當(dāng)?shù)孜锶勘幻阜纸夂?，繼續(xù)增加糖化時間，生成物幾乎不再變化。且經(jīng)LSD多重比較結(jié)果表明：90min與60min有顯著差異而與120min無顯著差異。故確定最佳糖化時間為90min。

2.2.3 二因素二次回歸正交旋轉(zhuǎn)組合優(yōu)化糖化工藝

在上述單因素實驗的基礎(chǔ)上，選擇糖化酶添加量和糖化時間作為考察因素，進行2因素2次回歸正交旋轉(zhuǎn)組合實驗，測定地瓜酶解液中還原糖含量，結(jié)果見表4、表5、表6。

表4 試驗因素水平編碼表

表5 2次回歸正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計方案

在α=0.10顯著水平剔除不顯著項后，簡化后的回歸方程為Y=10.75312X1＋0.17065X2－0.52113X1^2最高值各因素組合為X1=0，X2=1.414，Ymax=11.0。故糖化酶添加量為0.75g，糖化時間為89min。即最佳的糖化工藝為：糖化酶添加量為150u/g，在（59±1）℃條件下糖化89min。

表6 糖化工藝方差分析表

2.3 發(fā)酵工藝條件的研究

2.3.1 不同料水比對發(fā)酵結(jié)果的影響

圖4 不同料水比對發(fā)酵結(jié)果的影響

表7 不同料水比對感官評價影響的差異顯著性

取糖化結(jié)束后冷卻至28～30℃的地瓜酶解液加入6%紅曲、0.06%干酵母，料水比（酶解液：水）分別采用1:0.5、1:1、1:1.5、1:2和1:2.5，攪勻后28℃發(fā)酵3d。測定蒸餾酒液酒精度數(shù)，計算出酒率并對其進行感官評價。結(jié)果如圖4、表7所示：由圖4可以看出：隨著料水比的增加，出酒率和感官品質(zhì)也呈上升趨勢，但當(dāng)料水比超過1:1.5時，出酒率和感官品質(zhì)卻呈下降趨勢。系料水比小于1:1.5時底物濃度偏高發(fā)酵不完全導(dǎo)致發(fā)酵醪液中殘?zhí)呛扛哂绊懗鼍坡屎彤a(chǎn)品口感；而料水比高于1:1.5時，產(chǎn)品酒精度呈下降趨勢，酒體單薄。且經(jīng)LSD多重比較結(jié)果表明：料水比1:1與1:0.5、1:1.5有顯著差異，故確定最佳料水比為1:1.5。

2.3.2 不同酵母添加量對發(fā)酵結(jié)果的影響

圖5 不同干酵母添加量對發(fā)酵結(jié)果的影響

表8 不同酵母添加量對感官評價影響的差異顯著性

取糖化結(jié)束后冷卻至28～30℃的地瓜酶解液加入6%紅曲，料水比為1:1.5，分別采用0.02%、0.04%、0.06%、0.08%和0.1%干酵母添加量，攪勻后28℃發(fā)酵3d。測定蒸餾酒液酒精度數(shù)，計算出酒率并對其進行感官評價。結(jié)果如圖5、表8所示：

由圖5可知：隨著干酵母的增加，出酒率和感官品質(zhì)也呈上升趨勢，但當(dāng)干酵母量超過0.04%時出酒率增加不顯著，而感官品質(zhì)卻顯著下降。在底物濃度一定的情況下，由于酵母添加量過大，前發(fā)酵速度過快使得發(fā)酵酒液口感較為粗糙、苦澀味偏重導(dǎo)致感官品質(zhì)下降，且經(jīng)LSD多重比較結(jié)果表明：0.04%添加量與0.02%、0.06%有顯著差異。故確定最佳干酵母添加量為0.04%。

2.3.3 不同紅曲添加量對發(fā)酵結(jié)果的影響

取糖化結(jié)束后冷卻至28～30℃的地瓜酶解液加入0.04%干酵母，料水比為1:1.5，分別采用2%、4%、6%、8%和10%紅曲添加量，攪勻后28℃發(fā)酵3d。測定蒸餾酒液酒精度數(shù)，計算出酒率并對其進行感官評價。結(jié)果如圖6、表9所示：

圖6 不同紅曲添加量對發(fā)酵結(jié)果的影響

表9 不同紅曲添加量對感官評價影響的差異顯著性

由圖6可知：隨著紅曲添加量的增加，出酒率和感官品質(zhì)也呈上升趨勢，但當(dāng)加曲量超過6%時出酒率增加不顯著，而感官品質(zhì)卻下降。隨著紅曲量的增加，受紅曲中多菌種的協(xié)同作用，淀粉水解和發(fā)酵速度加快，酒度逐漸上升，當(dāng)加曲量超過6%，對酒精發(fā)酵影響很小，出酒率幾乎不發(fā)生變化，酸味偏重導(dǎo)致感官品質(zhì)下降。且經(jīng)LSD多重比較結(jié)果表明：6%添加量與4%、8%有顯著差異，故確定最佳紅曲添加量為6%。

2.3.4 不同發(fā)酵周期對發(fā)酵結(jié)果的影響

取糖化結(jié)束后冷卻至28～30℃的地瓜酶解液加入0.04%干酵母、6%紅曲，料水比為1:1.5，攪勻后28℃發(fā)酵2、3、4、5、6、7d。測定蒸餾酒液酒精度數(shù)，計算出酒率并對其進行感官評價。結(jié)果如圖7、表10所示：

表10 不同發(fā)酵周期對感官評價影響的差異顯著性

由圖7可以看出，隨著發(fā)酵周期的增加，出酒率和感官品質(zhì)也呈上升趨勢，但當(dāng)發(fā)酵天數(shù)超過5d時出酒率和感官品質(zhì)卻下降。是由于酒精發(fā)酵的同時受產(chǎn)酸菌影響，酒精轉(zhuǎn)化為有機酸，引起酸度增高，最終導(dǎo)致酒度下降，成品偏酸。因此, 從地瓜酒的感官品質(zhì)和從縮短生產(chǎn)周期考慮，且經(jīng)LSD多重比較結(jié)果表明：發(fā)酵3d與發(fā)酵2d有顯著差異而與4～5d都無顯著差異故確定最佳發(fā)酵周期為3～5d。

2.3.5 發(fā)酵工藝的優(yōu)化

在上述單因素實驗的基礎(chǔ)上，選擇料水比、酵母添加量、紅曲添加量、發(fā)酵周期作為考察因素，以出酒率和感官評價作為考察指標(biāo)，進行正交試驗確定最佳發(fā)酵工藝條件選用L9（34）正交表進行實驗分析，結(jié)果見表11、表12、表13、表14。

通過正交分析，由表12可看出：影響產(chǎn)品出酒率的各因素主次順序為D＞A＞B＞C，且較優(yōu)方案為：A2B2C3D1。影響產(chǎn)品感官品質(zhì)的各因素的主次順序為D＞A＞B＞C且較優(yōu)方案為A2B2C3D1。且在置信度為95%條件下，4個因素對出酒率感觀評價的影響均達到顯著效果。綜合以上分析，較佳工藝為A2B2C3D1，即將糖化結(jié)束后冷卻至28～30℃的地瓜酶解液加入0.04%干酵母、8%紅曲，料水比為1:1.5，攪勻后28℃發(fā)酵3d。

表11 正交試驗因素水平表

表12 正交試驗結(jié)果分析表

表13 發(fā)酵工藝對出酒率影響的方差分析表

表14 發(fā)酵工藝對感官評價影響的方差分析表

表15 驗證實驗感官評定結(jié)果

3 驗證實驗

3.1 采用正交優(yōu)化的發(fā)酵工藝，以500g投料量進行3批次驗證實驗，經(jīng)蒸餾、勾兌、灌裝、殺菌獲得成品后對產(chǎn)品進行感官評價，測定pH值、總酸、總酯并與GB/T 20821-2007《液態(tài)法白酒》中相關(guān)指標(biāo)進行對比，結(jié)果如表15和表16所示：

表16 驗證實驗結(jié)果測定

表15和表16產(chǎn)品質(zhì)量結(jié)果表明：3批次的產(chǎn)品的感官及理化指標(biāo)均符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求。

4 結(jié)論

采用地瓜邊角料和等外品開發(fā)低度鮮地瓜酒工藝合理可行，最佳工藝為：以地瓜邊角料和等外品為主要原料，打漿加熱后加入8u/g淀粉酶在(92±2)℃條件下液化30min，冷卻后加入150u/g糖化酶在(59±1)℃條件下糖化89min，糖化結(jié)束后冷卻至28～30℃，加入0.04%干酵母，8%紅曲，料水比為1:1.5。于25～30℃下混合發(fā)酵72h。發(fā)酵結(jié)束后經(jīng)蒸餾、勾兌、灌裝、殺菌獲得低度鮮地瓜酒。產(chǎn)品呈無色清亮透明，口感爽凈，醇香濃郁、酒體協(xié)調(diào)，產(chǎn)品各項指標(biāo)均符合GB/T 20821-2007標(biāo)準(zhǔn)要求。

[1]吳廣輝,畢韜韜.紅薯營養(yǎng)價值及綜合開發(fā)利用研究過程[J].食品研究與開發(fā),2015,36(20):189-190.

[2]施能浦.甘薯綠色栽培與地瓜干加工新技術(shù)[M].福州:福建科學(xué)技術(shù)出版社,2006.

[3]薛偉,丁燕.抗癌防病“薯”第一[J].上海蔬菜,2005(6):84.

[4]呂美.紅曲固態(tài)發(fā)酵條件的優(yōu)化及紅曲地瓜酒發(fā)酵工藝的研究[D].沈陽:沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué),2006.

[5]Ucfen·P.Recory of insoluble fiber fractions by filtration and centrifugation[J].Animal Feed Science and technology,2006(129):316.

[6]陳偉.國內(nèi)外甘薯飲料的研究現(xiàn)狀探析[J].遼寧經(jīng)濟職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報,2011,(2):68-69.

[7]曹曉紅.連城縣地瓜干產(chǎn)業(yè)發(fā)展對策研究[D].福州:福建農(nóng)林大學(xué),2006.

[8]王金輝.連城紫色甘薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展問題與對策研究[D].福州:福建農(nóng)林大學(xué),2015.