仙人掌果白蘭地優(yōu)化工藝的研究

蔡海燕，劉義會(huì)，余 航，郭 杰，李 覓，張 穎，常少健，張 磊

（1.四川省食品發(fā)酵工業(yè)研究設(shè)計(jì)院，四川成都611130；2.釀酒生物技術(shù)及應(yīng)用四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川成都611130；3.國家固態(tài)釀造工程技術(shù)研究中心，四川瀘州646000）

仙人掌果原名蕨麻，為仙人掌屬植物的果實(shí)。果肉含有豐富的微量元素、蛋白質(zhì)、氨基酸、維生素、多糖類、黃酮類和果膠等，具有極高的營養(yǎng)價(jià)值。據(jù)《中藥大辭典》記載，仙人掌果具有行氣活血、祛濕退熱、抗氧化、生肌養(yǎng)顏等藥用價(jià)值，是集營養(yǎng)和保健于一體的優(yōu)質(zhì)滋補(bǔ)果品。仙人掌果多糖具有一定的降血糖、降血脂、降血壓和抗腫瘤的作用，其機(jī)制可能與改善免疫功能、清除自由基、增強(qiáng)機(jī)體抗氧化功能和誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡有關(guān)[1-5]。我國仙人掌果資源豐富，但仙人掌果及其深加工產(chǎn)品市場(chǎng)占有率不高，其經(jīng)濟(jì)價(jià)值得不到良好的體現(xiàn)。

以仙人掌果為原料，釀制而成的仙人掌果白蘭地產(chǎn)品，具有酒體澄清透明、香氣極其濃郁、經(jīng)久不散、空杯留香，入口綿柔清爽、甘甜適口的特征[6-7]。適量的高級(jí)醇不僅能使酒體醇甜，還能與酸生成酯類物質(zhì)，使酒體豐滿；但含量過高時(shí)，除了飲用時(shí)感覺會(huì)有明顯異雜味外，還會(huì)導(dǎo)致頭暈、頭痛，即俗稱“上頭”。高級(jí)醇是酵母代謝的產(chǎn)物，在酵母酒精發(fā)酵過程中產(chǎn)生，發(fā)酵因素影響高級(jí)醇的含量，發(fā)酵工藝決定著高級(jí)醇含量的高低[8-9]。采用傳統(tǒng)帶皮發(fā)酵工藝釀造的仙人掌果白蘭地中高級(jí)醇含量一般較高，以單因素變量實(shí)驗(yàn)及正交試驗(yàn)，研究了一種以破碎、酶解、壓榨、蒸煮的處理方式再發(fā)酵的工藝。該工藝不但降低了成品酒中高級(jí)醇含量，同時(shí)保留了仙人掌果特有香氣風(fēng)格。

1 材料與方法

1.1 材料

原料：四川甘孜州所產(chǎn)仙人掌果。

輔料：白砂糖，檸檬酸，偏重亞硫酸鉀，酵母活化劑GoFerm?，Lalvin D80酵母，Lalvin QA23酵母，復(fù)合果膠酶EX-V（多聚半乳糖醛酸酶、果膠酯酶、果膠裂解酶復(fù)合制劑）。

儀器設(shè)備：50 L不銹鋼發(fā)酵罐，0～50℃恒溫培養(yǎng)箱，手持折光糖度計(jì)，20 L蒸餾器，小型硅藻土抽濾機(jī)，pH計(jì)，20 L夏朗德蒸餾機(jī)組，氣相色譜儀Agilent 682。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 工藝流程

1.2.2 操作要點(diǎn)

1.2.2.1 破碎處理

將成熟的仙人掌果實(shí)進(jìn)行分選，剔除生青果和腐爛果后洗凈、破碎并打漿，制得仙人掌果漿；在打漿過程中加入偏重亞硫酸鉀，其中偏重亞硫酸鉀添加量為50 mg/L。

1.2.2.2 酶解

在仙人掌果漿中加入果膠酶EX-V進(jìn)行酶解處理。

1.2.2.3 壓榨

將酶解后的仙人掌果漿經(jīng)螺桿壓榨機(jī)壓榨，分離果汁并棄渣。

1.2.2.4 煮沸

將壓榨后的仙人掌果汁加熱至沸騰，再冷卻至室溫。

1.2.2.5 澄清

將冷卻后的仙人掌果汁與皂土混合后進(jìn)行澄清處理并倒罐去除酒泥，再進(jìn)行第一次固液分離，制得仙人掌果清汁，棄渣；計(jì)算出汁率，并檢測(cè)清汁pH值、總酸及可溶性固形物含量。

1.2.2.6 糖酸度調(diào)整

根據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)，在仙人掌果清汁中加入一定量白砂糖和檸檬酸，使其總糖濃度約為225 g/L，總酸含量約為4 g/L。

1.2.2.7 發(fā)酵

對(duì)酵母進(jìn)行活化處理，把活化保護(hù)劑溶解于20倍重量的溫度為40～45℃的純水中，制得活化培養(yǎng)液，然后向降溫至35～40℃的活化培養(yǎng)液中加入果酒酵母并靜置，靜置時(shí)間為15～30 min，制得酵母活化液；將所得酵母活化液加入混合汁中進(jìn)行發(fā)酵，制得發(fā)酵原酒；果酒酵母Lalvin D80與果酒酵母Lalvin QA23混合接種，接種總計(jì)量為300 mg/L。每隔8 h檢測(cè)比重糖度，并在全程發(fā)酵過程以升高或降低溫度控制發(fā)酵速率，使每天比重糖度降低2°Bx左右。

1.2.2.8 終止發(fā)酵

發(fā)酵經(jīng)10～14 d結(jié)束。向發(fā)酵原酒中加入皂土進(jìn)行澄清處理，并倒罐去除酒泥，進(jìn)行第二次固液分離，制得發(fā)酵清酒，棄渣；發(fā)酵結(jié)束后檢測(cè)酒精度及總糖指標(biāo)。

1.2.2.9 后發(fā)酵

主發(fā)酵結(jié)束后，密閉發(fā)酵容器，靜置放置在15～25℃環(huán)境內(nèi)靜置60 d，之后檢測(cè)總糖指標(biāo)，如總糖含量高于4 g/L則繼續(xù)放置30 d。

1.2.2.10 蒸餾

一次蒸餾：測(cè)量所得果酒的酒精度，添加軟化水調(diào)節(jié)果酒酒精度至9%vol，轉(zhuǎn)入夏朗德蒸餾機(jī)組的底鍋中進(jìn)行一次蒸餾，制得一次蒸餾酒液，預(yù)計(jì)所得蒸餾酒液酒精度為55%vol～65%vol；根據(jù)蒸餾前果酒的酒精度及體積計(jì)算出所述蒸餾酒液的預(yù)計(jì)體積并去除酒頭，所述酒頭的體積為所述蒸餾酒液預(yù)計(jì)體積的1%～3%，去除酒頭后，繼續(xù)接取蒸餾酒液，當(dāng)蒸餾酒液達(dá)到預(yù)計(jì)體積時(shí)，停止接取，得到一次蒸餾酒液。

二次蒸餾：向一次蒸餾酒液中添加軟化水調(diào)節(jié)酒精度，所述軟化水體積為一次蒸餾酒液體積的30%，所得酒液轉(zhuǎn)入夏朗德蒸餾機(jī)組的底鍋中進(jìn)行二次蒸餾，制得二次蒸餾酒液，預(yù)計(jì)所得蒸餾酒液的酒精度為70%vol～85%vol；按照一次蒸餾時(shí)計(jì)算蒸餾酒液預(yù)計(jì)體積及酒頭量的方法，計(jì)算出二次蒸餾酒液的預(yù)計(jì)體積并去除酒頭，接取二次蒸餾酒液預(yù)計(jì)體積的蒸餾酒，完成二次蒸餾，得到二次蒸餾酒液。

1.2.2.11 陳釀及調(diào)配

所得蒸餾酒經(jīng)密封存放，陳釀過后制得基酒，經(jīng)調(diào)配降度后得成品。

1.2.3 酶解條件優(yōu)化實(shí)驗(yàn)

果膠酶的使用對(duì)增加果汁可溶性固形物（TSS）有直接影響，其中主要影響因素包括：酶計(jì)量、酶解時(shí)間、酶解溫度及酶解pH值。以此4個(gè)因素進(jìn)行正交試驗(yàn)，以壓榨澄清后的仙人掌果果汁可溶性固形物含量為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行酶解條件優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，正交試驗(yàn)因素水平見表1。

表1 酶解條件正交優(yōu)化試驗(yàn)因素水平

1.2.4 菌種選擇實(shí)驗(yàn)

選定Lalvin D80酵母（浸提型）與Lalvin QA23酵母（產(chǎn)香型），酵母添加比例分別以4∶0、3∶1、2∶2、1∶3、0∶4進(jìn)行單因素變量試驗(yàn)，統(tǒng)一由蒸餾水降度至40%vol，并對(duì)成品酒進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。感官評(píng)價(jià)由10名品評(píng)小組成員對(duì)各樣品分別進(jìn)行隨機(jī)編號(hào)品評(píng)，并完成品評(píng)表。品評(píng)表參照國際烈酒品嘗評(píng)分表[10]，經(jīng)品評(píng)員品評(píng)后，各項(xiàng)取平均分記錄。結(jié)果見表2。

表2 成品酒品評(píng)打分表(空表)

1.2.5 高級(jí)醇優(yōu)化實(shí)驗(yàn)

以常規(guī)破碎帶渣發(fā)酵法為對(duì)照實(shí)驗(yàn)組（實(shí)驗(yàn)過程跳過步驟1.2.2.2—1.2.2.5，破碎后直接帶渣發(fā)酵），并以成品酒中異戊醇、正丙醇、異丁醇及總高級(jí)醇含量為標(biāo)準(zhǔn)，檢驗(yàn)對(duì)比本實(shí)驗(yàn)方法對(duì)降低成品酒中高級(jí)醇含量的作用。高級(jí)醇檢驗(yàn)方法參照GB/T 11856—2008白蘭地[11]，其中色譜條件：氫焰檢測(cè)，檢測(cè)器溫度為250℃，H2流速40 mL/min，空氣流速400 mL/min，載氣N21.8 kg/cm2，流速0.89 mL/min，分流比29∶1，尾吹26.5 mL/min；用叔戊醇、乙酸正戊酯、2-乙基正丁酸作內(nèi)標(biāo)。并對(duì)對(duì)照組及實(shí)驗(yàn)組進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)方法參照1.2.4。

2 結(jié)果與分析

2.1 酶解條件優(yōu)化實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

酶解條件正交優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果如表3所示，影響酶解效果的因素為酶解溫度＞酶解時(shí)間＞酶添加量＞pH值。最適工藝條件為：酶添加量20 mg/L，酶解時(shí)間36 h，酶解溫度20 ℃及pH3.6（A2B3C3D1），在該條件下的TSS值為14.0°Bx，為實(shí)驗(yàn)中的最優(yōu)結(jié)果。4個(gè)因素中，酶解時(shí)間、酶解溫度及pH值都為三水平中的極限值，因考慮到果酒發(fā)酵條件，其酶解時(shí)間、酶解溫度及pH值都不建議超過本實(shí)驗(yàn)的極限值，因此，實(shí)驗(yàn)中的酶解最優(yōu)條件可作為優(yōu)化結(jié)果使用。

表3 酶解條件正交優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果

2.2 菌種選擇實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

經(jīng)不同比例酵母接種實(shí)驗(yàn)，如圖1所示，混合酵母接種所得樣品比兩個(gè)純種酵母發(fā)酵所得樣品的感官評(píng)價(jià)高，且影響較為明顯。其中，以純種Lalvin D80酵母發(fā)酵所得樣品感官評(píng)分最低（74.7分）；Lalvin D80與Lalvin QA23酵母比例為1∶3時(shí)，感官評(píng)價(jià)總分最高（87.3分），為最佳接種比例。

圖1 不同比例Lalvin D80酵母及Lalvin QA23酵母的感官評(píng)價(jià)結(jié)果

2.3 高級(jí)醇優(yōu)化實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

經(jīng)對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，按照實(shí)驗(yàn)方案中破碎—酶解—壓榨—澄清—發(fā)酵的清汁發(fā)酵工藝，較以往的帶渣發(fā)酵工藝在異戊醇、正丙醇、異丁醇及總高級(jí)醇含量上均明顯下降，其中異丁醇含量下降最為明顯，下降率達(dá)97.29%（見表4）。整體出酒率變化并不明顯，出酒率下降僅為2.85%。其他理化指標(biāo)變化相對(duì)較明顯，如3-羥基-2-丁酮、丁酸、β-苯乙醇等物質(zhì)含量均增加100%以上，各類物質(zhì)變化情況有待進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)研究。

表4 帶渣發(fā)酵與清汁發(fā)酵主要色譜數(shù)據(jù)及出酒率對(duì)比

如圖2所示，實(shí)驗(yàn)組各數(shù)據(jù)指標(biāo)明顯優(yōu)于對(duì)照組，尤其是香氣方面評(píng)分。根據(jù)感官記錄顯示，對(duì)照組較實(shí)驗(yàn)組有更明顯的青草味香氣，實(shí)驗(yàn)組整體香氣更和諧舒適，且花香、果香更明顯，特征性突出。

圖2 不同前處理方式的感官評(píng)價(jià)結(jié)果

3 結(jié)論

在用復(fù)合果膠酶對(duì)仙人掌果汁進(jìn)行酶解處理的流程中，酶解條件為酶添加量20 mg/L、酶解時(shí)間36 h，酶解溫度20℃及pH3.6時(shí)，所得果汁可溶性固形物（TSS）含量最高；所接種的Lalvin D80酵母與Lalvin QA23酵母用量比為1∶3時(shí)，感官評(píng)價(jià)最優(yōu)；經(jīng)過破碎、酶解、壓榨、澄清的清汁發(fā)酵工藝較傳統(tǒng)帶渣發(fā)酵工藝在異戊醇、正丙醇、異丁醇及總高級(jí)醇含量上有明顯下降。采用本試驗(yàn)優(yōu)化工藝后所制得的仙人掌果白蘭地酒液色澤澄清透明，果香幽雅濃郁，入口綿柔甘洌，空杯留香持久，具有仙人掌果特有的香氣風(fēng)格。