苦水玫瑰冬棗酒發(fā)酵工藝的研究

何坤穎，劉兆墉，劉 磊，魏 月，馬晶軍*

（河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 理工學(xué)院，河北 滄州 061100）

苦水玫瑰產(chǎn)自甘肅苦水，花色較深，香型獨(dú)特[1]，富含多酚類物質(zhì)[2]，通常用于提煉玫瑰油，但對(duì)苦水玫瑰深加工研究尚少[3-4]。玫瑰酒的歷史可上溯至明代，直至21世紀(jì)，科研人員對(duì)玫瑰酒的研究仍在繼續(xù)[5-6]。如彭濤等[7]從苦水玫瑰花瓣中分離優(yōu)質(zhì)菌種，篩選得到了發(fā)酵能力強(qiáng)的酵母菌，于倩等[8]通過比較分析苦水玫瑰和霞多麗玫瑰酒的香氣成分，結(jié)果表明，苦水玫瑰有利于提高酒的花香品質(zhì)。

冬棗別名蘋果棗、雁來紅、冰糖棗等，并富含多酚類物質(zhì)、維生素C和鈣、鎂等多種礦物質(zhì)，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較高[9]。但冬棗含糖量高，不耐儲(chǔ)藏，因此適宜發(fā)酵制酒。張陳云等[10]利用冬棗清汁釀制冬棗酒，顏色翠綠，果香濃郁；楊啟賢[11]則用冬棗皮渣混合釀酒，雖制得營(yíng)養(yǎng)豐富的冬棗果酒，但口感青澀，略失醇厚。因此，對(duì)冬棗酒發(fā)酵工藝的研究仍在繼續(xù)。隨著消費(fèi)觀念的轉(zhuǎn)變和健康食品的發(fā)展，人們對(duì)混合果酒的需求不斷增加。以苦水玫瑰和冬棗為原料混合發(fā)酵制酒，不僅在顏色和香氣上形成互補(bǔ)，而且有利于提高果酒營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[12]。

本研究擬以果酒酒精度和感官評(píng)分為評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)酵母接種量、蔗糖用量、苦水玫瑰用量和發(fā)酵時(shí)間等進(jìn)行單因素試驗(yàn)，并設(shè)計(jì)4因素3水平的正交試驗(yàn)，以此進(jìn)一步完善苦水玫瑰冬棗酒的發(fā)酵工藝?？嗨倒宥瑮椌频难兄撇坏S富了果酒的種類，滿足了人們對(duì)果酒營(yíng)養(yǎng)和口感日益增加的需要，而且還為促進(jìn)苦水玫瑰深加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了一種新的思路。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

冬棗：采購(gòu)于黃驊市棗園；苦水玫瑰（干制花蕾）、蔗糖：市售；安琪果酒專用酵母：安琪酵母股份有限公司。

果膠酶（100 000 U/g）、α-淀粉酶（20 000 U/g）、糖化酶（50 000 U/g）：河北格貝達(dá)生物科技有限公司；殼聚糖、檸檬酸（食品級(jí)）：河南萬邦實(shí)業(yè)有限公司；其他試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 苦水玫瑰冬棗酒的工藝流程[13-18]

冬棗洗凈，破碎，加入4倍質(zhì)量的水，用料理機(jī)破碎榨汁。加入適量苦水玫瑰、0.45‰果膠酶和0.45‰淀粉酶，45℃酶解1 h，加入0.45‰糖化酶，60℃酶解2 h。過濾，冷卻至30℃時(shí)，根據(jù)液體的總量接入一定比例的已活化的酵母，25℃恒溫發(fā)酵。發(fā)酵24 h后，加入適量蔗糖。在試驗(yàn)過程中，根據(jù)發(fā)酵情況排氣。發(fā)酵結(jié)束后，60℃加熱30min進(jìn)行滅菌，過濾后加入殼聚糖進(jìn)行澄清。再次過濾后放置15 d進(jìn)行陳釀，得產(chǎn)品。

1.3.2 發(fā)酵工藝優(yōu)化單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

（1）優(yōu)化酵母接種量

蔗糖用量150g/L、苦水玫瑰用量15g/L、25℃發(fā)酵144h，其他工藝按1.3.1操作，分別接種0.05‰、0.15‰、0.25‰、0.35‰、0.45‰的酵母，以酒精度和感官評(píng)分為評(píng)價(jià)指標(biāo)，確定酵母接種量。

采用光學(xué)顯微鏡和掃描電子顯微鏡分析了PFI打漿預(yù)處理對(duì)玉米芯殘?jiān)砻嫘蚊驳挠绊?，結(jié)果如圖1所示。從圖1可以看出，空白樣(a1和b1)的表面較為平整，受損情況較弱，輪廓邊界規(guī)整，有明顯顆粒狀外形；而經(jīng)過PFI打漿后(a2和b2)，玉米芯殘?jiān)谋砻孀兊么植冢砻娣纸z起毛，并產(chǎn)生少量細(xì)小碎片，輪廓邊界變得不規(guī)則，無明顯顆粒狀外形；當(dāng)打漿轉(zhuǎn)數(shù)達(dá)到20000轉(zhuǎn)時(shí)，玉米芯殘?jiān)?a3和b3)的表面破損情況嚴(yán)重，幾乎完全壓潰變形，并產(chǎn)生了大量的細(xì)小碎片。

（2）優(yōu)化蔗糖用量

酵母接種量0.15‰時(shí)，分別添加50g/L、100g/L、150g/L、200 g/L、250 g/L的蔗糖，其他按（1）操作，確定蔗糖用量。

（3）優(yōu)化苦水玫瑰用量

酵母接種量0.15‰時(shí)，分別添加10 g/L、15 g/L、20 g/L、25 g/L、30 g/L的苦水玫瑰，其他按（1）操作，確定苦水玫瑰用量。

（4）優(yōu)化發(fā)酵時(shí)間

酵母接種量0.15‰時(shí)，分別發(fā)酵48 h、72 h、96 h、120 h和144 h，其他按（1）操作，確定發(fā)酵時(shí)間。

1.3.3 發(fā)酵工藝優(yōu)化正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，以酒精度和感官評(píng)分為評(píng)價(jià)指標(biāo)，進(jìn)行4因素3水平正交試驗(yàn)，確定最佳的發(fā)酵條件。正交試驗(yàn)因素與水平見表1。

表1 發(fā)酵工藝優(yōu)化正交試驗(yàn)因素與水平Table 1 Factors and levels of orthogonal experiments for fermentation technology optimization

1.3.4 苦水玫瑰冬棗酒的澄清試驗(yàn)

分別向果酒中加入0.1～1.2g/L的殼聚糖進(jìn)行澄清[19-20]，攪拌后靜置24 h，離心10 min（3500 r/min），取上清液，測(cè)定透光率。

1.3.5 理化指標(biāo)測(cè)定

酒精度采用GB5009.225—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)酒中乙醇濃度的測(cè)定》中的酒精計(jì)法[21]；糖濃度采用手持糖度計(jì)法[22]；透光率采用分光光度計(jì)法[19]，以蒸餾水為對(duì)照，用紫外分光光度計(jì)測(cè)定；總酚采用Folin-Ciocalteu酚法[23-25]。以沒食子酸為標(biāo)準(zhǔn)品，建立標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到的標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程為：y=0.096 8x-0.0178，y為吸光度值，x為沒食子酸質(zhì)量濃度（μg/mL），相關(guān)系數(shù)R2=0.996 2。

1.3.6 感官指標(biāo)評(píng)價(jià)方法

依據(jù)NY/T 1508—2017《綠色食品果酒》、GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》和相關(guān)研究[26]確定苦水玫瑰冬棗酒感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，滿分100分。選擇10名經(jīng)過感官評(píng)定培訓(xùn)的食品專業(yè)人員，進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。

表2 苦水玫瑰冬棗酒感官品評(píng)標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Sensory evaluation standard of Kushui rose and winter jujube wine

1.3.7 微生物指標(biāo)測(cè)定

依據(jù)GB 4789.2—2016《菌落總數(shù)測(cè)定》和GB 4789.3—2016《大腸菌群計(jì)數(shù)》對(duì)果酒進(jìn)行微生物檢測(cè)。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1.1 酵母接種量的優(yōu)化

酵母菌接種量對(duì)果酒的酒精度和感官評(píng)分的影響結(jié)果見圖1。從圖1可知，隨著酵母接種量的增加，果酒的酒精度呈先上升后下降至平緩的趨勢(shì)。酵母的接種量在0.05‰～0.15‰范圍內(nèi)時(shí)，接入的酵母越多，利用糖類產(chǎn)生酒精的能力越強(qiáng)，酒精度越高。當(dāng)酵母接種量超過0.15‰時(shí)，更多的糖類被用于生長(zhǎng)繁殖，酒精度下降。從圖中還可以發(fā)現(xiàn)果酒的感官評(píng)分雖有差異，但差異不大，所以酵母接種量的變化對(duì)果酒感官的影響較小。綜合考慮酒精度和感官評(píng)分，當(dāng)酵母接種量為0.15‰時(shí)，果酒的品質(zhì)最佳。

圖1 酵母接種量對(duì)果酒的酒精度和感官評(píng)分的影響Fig.1 Effect of yeast inoculum on alcohol content and sensory score of fruit wine

2.1.2蔗糖用量的優(yōu)化

蔗糖用量對(duì)果酒酒精度和感官評(píng)分的影響結(jié)果見圖2。如圖2所示，在一定范圍內(nèi)蔗糖對(duì)酵母有抑制作用。隨著蔗糖用量的增加，果酒的酒精度不斷下降，這很可能是因?yàn)闈B透壓的不斷增加，影響了細(xì)胞水分活度及細(xì)胞質(zhì)組成，從而抑制了酵母的活力[27-29]。當(dāng)蔗糖用量超過150 g/L時(shí)，蔗糖對(duì)酵母的抑制作用加強(qiáng)，果酒的酒精度大幅下降。蔗糖用量對(duì)果酒的感官評(píng)分影響很大，隨著蔗糖用量的增加，果酒的感官評(píng)分不斷上升，這是因?yàn)楣浦械目酀督档?，口感更適宜。但當(dāng)蔗糖用量超過200g/L時(shí)，果酒中的酒精度過低而殘留的糖濃度過高，影響了果酒的感官評(píng)分。綜合考慮酒精度和感官評(píng)分，蔗糖的用量選擇150 g/L較理想，此時(shí)果酒的酒體協(xié)調(diào)而且酒精度較高。

圖2 蔗糖用量對(duì)果酒的酒精度和感官評(píng)分的影響Fig.2 Effect of sucrose addition on alcohol content and sensory score of fruit wine

2.1.3苦水玫瑰用量的優(yōu)化

苦水玫瑰用量對(duì)果酒酒精度和感官評(píng)分的影響結(jié)果見圖3。由圖3可知，當(dāng)苦水玫瑰的用量在10～20 g/L范圍內(nèi)時(shí)，果酒的酒精度不斷升高。當(dāng)苦水玫瑰用量超過25g/L時(shí)，果酒的酒精度反而大幅度降低。試驗(yàn)過程中，隨著苦水玫瑰用量的不斷增加，果酒的顏色逐漸加深，苦水玫瑰獨(dú)特的香氣愈加明顯，感官評(píng)分不斷增加。綜合考慮酒精度和感官評(píng)分，苦水玫瑰的用量選擇25 g/L為宜。

圖3 苦水玫瑰用量對(duì)果酒的酒精度和感官評(píng)分的影響Fig.3 Effect of Kushui rose addition on alcohol content and sensory score of fruit wine

2.1.4 發(fā)酵時(shí)間的優(yōu)化

發(fā)酵時(shí)間對(duì)果酒酒精度和感官評(píng)分的影響結(jié)果見圖4。如圖4可知，當(dāng)發(fā)酵時(shí)間在48～96 h時(shí)，發(fā)酵時(shí)間越長(zhǎng)，感官評(píng)分越高，這是因?yàn)樵诖诉^程中，酒精和風(fēng)味物質(zhì)的含量不斷上升。當(dāng)發(fā)酵時(shí)間超過96 h，酒精度趨于穩(wěn)定，發(fā)酵過程基本結(jié)束。隨著發(fā)酵時(shí)間的進(jìn)一步延長(zhǎng)，感官評(píng)分下降，這是因?yàn)楫a(chǎn)生了不良?xì)馕?，果酒的澄清度也降低了。因此，最佳發(fā)酵時(shí)間為96 h。

圖4 發(fā)酵時(shí)間對(duì)果酒的酒精度和感官評(píng)分的影響Fig.4 Effect of fermentation time on alcohol content and sensory score of fruit wine

2.2 正交試驗(yàn)發(fā)酵工藝優(yōu)化

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)行4因素3水平正交試驗(yàn)，綜合考察酵母接種量、蔗糖用量、苦水玫瑰用量、發(fā)酵時(shí)間對(duì)果酒酒精度和感官評(píng)分的影響?？嗨倒宥瑮椌频恼辉囼?yàn)結(jié)果見表3，評(píng)價(jià)指標(biāo)的極差分析見表4，方差分析見表5。

由表4、表5可知，B、D對(duì)酒精度和感官評(píng)分均有顯著影響（P＜0.05）。各因素對(duì)兩個(gè)指標(biāo)影響的大小順序相同，其順序?yàn)锽＞D＞C＞A。以酒精度為評(píng)價(jià)指標(biāo)，最優(yōu)條件組合為A1B1C3D3；以感官評(píng)分為評(píng)價(jià)指標(biāo)，最優(yōu)條件組合為A1B3C3D2或A2B3C3D2。按照上述三組條件釀造果酒，并測(cè)定酒精度和感官評(píng)分。A1B1C3D3果酒的酒精度為12.5%vol，感官評(píng)分為87分；A1B3C3D2果酒的酒精度為10.8%vol，感官評(píng)分為93分；A2B3C3D2果酒的酒精度為10.4%vol，感官評(píng)分為91分。所以選擇的最優(yōu)條件組合為A1B3C3D2，此時(shí)感官評(píng)分最高，且酒精度符合NY/T 1508—2017《綠色食品果酒》的要求。

表3 發(fā)酵工藝優(yōu)化正交試驗(yàn)結(jié)果Table 3 Results and analysis of orthogonal experiments for fermentation technology optimization

表4 正交試驗(yàn)結(jié)果極差分析Table 4 Range analysis of orthogonal experiment results

表5 正交試驗(yàn)結(jié)果方差分析Table 5 Variance analysis of orthogonal experiment results

2.3 苦水玫瑰冬棗酒的質(zhì)量指標(biāo)檢測(cè)

感官指標(biāo)：酒液清亮，香氣協(xié)調(diào)，有獨(dú)特的風(fēng)格，感官評(píng)分為93分。

理化指標(biāo)：酒精度為10.6%vol；總酚質(zhì)量濃度為2.20 mg/mL，透光率92%，糖度為8.9°Bx。

微生物指標(biāo)：菌落總數(shù)＜50CFU/mL，大腸桿菌未檢出。

2.4 澄清試驗(yàn)結(jié)果與分析

圖5 殼聚糖澄清試驗(yàn)結(jié)果Fig.5 Results of chitosan clarification experiments

由圖5可知，隨著殼聚糖用量的增加，苦水玫瑰冬棗酒的透光率先上升后下降。當(dāng)殼聚糖的用量在0.2～0.6 g/L范圍內(nèi)時(shí)，澄清效果最好。殼聚糖的用量繼續(xù)增加時(shí)，果酒的透光率下降?？紤]到澄清效果及成本，殼聚糖的最佳用量為0.2 g/L。

3 結(jié)論

本試驗(yàn)對(duì)苦水玫瑰冬棗酒的發(fā)酵工藝進(jìn)行了研究，通過單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)最終確定最佳工藝條件為酵母接種量0.05‰，蔗糖用量200 g/L，苦水玫瑰用量25 g/L，發(fā)酵時(shí)間96 h，殼聚糖用量0.2 g/L。在此優(yōu)化條件下，得到的苦水玫瑰冬棗酒酒液清亮，色澤誘人，果香酒香協(xié)調(diào)。本研究對(duì)苦水玫瑰及冬棗的深加工進(jìn)行了有益的探索，為后續(xù)的研究提供一定的依據(jù)。