橘子菠蘿復(fù)合果酒發(fā)酵工藝研究

鄭小善，伍 強，曹 洋，張 云，余菁云，余有貴

(邵陽學(xué)院 食品與化學(xué)工程學(xué)院，湖南 邵陽 422000)

柑橘為蕓香科(Rutaceae)柑橘亞科柑橘屬(Citrus L.)植物，其種類繁多，包括橙、寬皮柑橘、柚、檬及其雜交后代等[1]，其果實富含有機酸、膳食纖維、維生素、蛋白質(zhì)以及多糖等，并且還含有許多功能性物質(zhì)，如類黃酮和酚酸等[2]。用柑橘作為釀酒的原料，不僅能保持其原有的營養(yǎng)成分，其所釀造的果酒口感好、酒香果香濃郁。此外，還具有抗炎、抗癌、抗氧化、抗過敏、防衰抗老、養(yǎng)顏潤肺、補肝安神等效果等重要生理作用[3-6]，益于人體健康。我國作為全球第三大柑桔生產(chǎn)國，因價格實惠、具有特殊的色香味以及較高的營養(yǎng)價值，深受廣大消費者喜愛[7]。橘果類資源比較豐富，目前以銷售鮮果、橘子罐頭為主，因而柑橘貯藏加工技術(shù)的進步, 是柑橘果業(yè)發(fā)展的一個重要影響因素[8]。因此，柑橘為原料釀制果酒對于豐富消費者市場、滿足消費者健康需求具有重要意義。

菠蘿(AnanascomosusL.Merr.) 俗稱鳳梨、草菠蘿等[9]，主要分布在熱帶及亞熱帶地區(qū)，其營養(yǎng)豐富、色澤鮮艷、風(fēng)味芳香、經(jīng)濟價值而聞名，含有豐富的葡萄糖、果糖、氨基酸、有機酸和維生素C等營養(yǎng)成分。菠蘿糖酸含量協(xié)調(diào)、香氣濃郁、風(fēng)味獨特、汁液豐富且營養(yǎng)價值高，含有高級醇、酯、酸、醛和酮類等香氣物質(zhì)，是加工酒類產(chǎn)品的良好原料[10-13]。為提高出酒率，雙酵母混合發(fā)酵技術(shù)廣泛用于果酒釀造[14]。本研究采用安琪活性干酵母、果酒酵母為發(fā)酵劑，以橘子、菠蘿為原料，發(fā)酵制作復(fù)合果酒，既可保留兩者獨特風(fēng)味和營養(yǎng)價值，還可使二者在營養(yǎng)成分和色、香、味方面達到互補。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

橘子：洞口雪峰蜜橘，邵陽市步步高超市市售；菠蘿：產(chǎn)自海南，邵陽市步步高市售；安琪活性干酵母、果酒酵母：購自安琪酵母股份有限公司；無水檸檬酸：河南密丹兒商貿(mào)有限公司；纖維素酶：滄州夏盛酶生物技術(shù)有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

LE204E/02型分析天平：梅特勒-托利多儀器有限公司；HT2109型電磁爐：廣東美的生活電器制造有限公司；JYL-C012型打漿機：九陽股份有限公司；S-3C型pH計：上海理達儀器廠；SW-CJ-1FD(標(biāo)準(zhǔn)型) 單人單面垂直凈化工作臺：上海躍進醫(yī)療器械廠；GH4500型隔水培養(yǎng)箱：天津市泰斯特儀器有限公司；GI54DWS立式自動壓力蒸汽滅菌鍋：濟寧曲阜圣泰機械有限公司。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程

1.3.2 操作要點

橘子去皮、去核：用手對橘子進行去皮，分瓣，挑選出不合格的橘瓣，用純凈水進行清洗，再去核，用0.2%檸檬酸液浸泡30 min護色；

榨汁：將處理好的橘子進行榨汁得到橘子汁；

過濾：用過濾設(shè)備過濾掉雜質(zhì)得到橘子發(fā)酵液；

菠蘿去皮：用清水洗去表皮的泥砂和雜物，然后削皮，去芯；

破碎、榨汁[15]：用打漿機打碎后，在破碎液中以1 g/L 加入纖維素酶，30℃處理24 h使纖維分解后用榨汁機榨汁；

酵母活化：將安琪活性干酵母和果酒酵母分別加入2%的無菌糖水中，先在40℃的水浴中活化20～30 min，然后將溫度降低到35℃以下再活化1～2 h后用于接種，活化過程中每隔10 min攪拌1次；

復(fù)合調(diào)配：依次加入準(zhǔn)備好的橘子汁、菠蘿汁混合均勻，然后進行接種、發(fā)酵。

1.3.3 單因素實驗

1.3.3.1 橘子菠蘿體積比對橘子菠蘿復(fù)合果酒發(fā)酵的影響

取橘子汁和菠蘿汁的體積比分別為1∶1、3∶1、5∶1、7∶1、9∶1，在果汁初始pH值為4.0、酵母接種量為0.3 g/L(安琪活性干酵母和果酒酵母接種量各為0.15 g/L)、白砂糖添加量為5%條件下，于24℃下發(fā)酵以乙醇體積分數(shù)和殘?zhí)橇孔鳛樵u價指標(biāo)，分析橘子菠蘿體積比對橘子菠蘿復(fù)合果酒發(fā)酵的影響。

1.3.3.2 加糖量對橘子菠蘿復(fù)合果酒發(fā)酵的影響

在上述研究較適宜的橘子菠蘿體積比情況下，果汁初始pH值為4.0，酵母接種量為0.3 g/L(安琪活性干酵母和果酒酵母接種量各為0.15 g/L)，分別加入5%、10%、15%、20%、25%白砂糖，于24℃下發(fā)酵4 d，以乙醇體積分數(shù)和殘?zhí)橇繛樵u價指標(biāo)，分析加糖量對橘子菠蘿復(fù)合果酒發(fā)酵的影響。

1.3.3.3 酵母接種量對橘子菠蘿復(fù)合果酒發(fā)酵的影響

在上述研究較適宜的橘子菠蘿體積比、加糖量情況下，果汁初始pH值為4.0，分別接入0.1、0.2、 0.3、0.4、0.5 g/L的酵母菌，其中安琪活性干酵母和果酒酵母比例為1∶1，于24℃下發(fā)酵4 d，以乙醇體積分數(shù)和殘?zhí)橇繛樵u價指標(biāo)，分析酵母接種量對橘子菠蘿復(fù)合果酒發(fā)酵的影響。

1.3.3.4 pH值對橘子菠蘿復(fù)合果酒發(fā)酵的影響

在上述研究較適宜的橘子菠蘿體積比、加糖量、酵母接種量情況下，用檸檬酸調(diào)整果汁初始pH值為3.0、3.5、4.0、4.5、5.0，于24℃下發(fā)酵4 d，以乙醇體積分數(shù)和殘?zhí)橇繛樵u價指標(biāo)，分析pH對橘子菠蘿復(fù)合果酒發(fā)酵的影響。

1.3.4 正交試驗設(shè)計

表1 正交因素水平設(shè)計表L9(33)

在單因素試驗研究的基礎(chǔ)上，分析出橘子菠蘿體積比、初始pH值、酵母菌接種量和加糖量對橘子菠蘿復(fù)合果酒的影響的主次因素，然后選取其中的3因素3水平共9個試驗點進行正交試驗設(shè)計，通過試驗研究確定最優(yōu)的橘子菠蘿復(fù)合果酒發(fā)酵條件，試驗設(shè)計如表1所示。

1.3.5 檢測指標(biāo)和方法

1.3.5.1 感官檢測

由10位食品專業(yè)的人員組成感官評價小組，根據(jù)GB/T15038-2006 葡萄酒、果酒通用分析方法[15]，按照表2中的感官評價標(biāo)準(zhǔn)對酥棗糯米果酒進行感官評定。

表2 橘子菠蘿復(fù)合果酒的感觀評價標(biāo)準(zhǔn)

1.3.5.2 理化指標(biāo)測定

乙醇體積分數(shù)的測定：酒精計法[15]；殘?zhí)橇康臏y定：斐林試劑滴定法[15]；酸度的測定：酸堿滴定法[16]。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗對橘子菠蘿混合果酒品質(zhì)的影響

2.1.1 橘子菠蘿體積比對橘子菠蘿混合果酒品質(zhì)的影響

圖1 橘子菠蘿體積比對橘子菠蘿混合果酒發(fā)酵的影響

從圖1可知，橘子菠蘿體積比低于5∶1時，發(fā)酵液中糖含量較少，酵母菌利用的糖就少，酵母代謝緩慢，所得的復(fù)合果酒酒精度偏低和殘?zhí)橇科?；而橘子菠蘿體積比在7∶1時，酵母菌利用的糖含量就多，酵母代謝最快，所得復(fù)合果酒酒精度最大；因為橘子含糖量高于菠蘿，所以橘子菠蘿體積比的增加，濃度高的糖對酵母有抑制作用，酵母利用的糖剩余過多，導(dǎo)致殘?zhí)橇肯鄳?yīng)的增加和酒精度下降，而且濃度高的酒精度與殘?zhí)橇窟€對雜菌的生長有一定的抑制作用[17]。綜上結(jié)果，較佳的橘子菠蘿體積比應(yīng)為7∶1和9∶1。

2.1.2 加糖量對橘子菠蘿混合果酒品質(zhì)的影響

糖是酵母菌生長和繁殖的碳源，也是酒精發(fā)酵的底物，糖度的高低可直接影響果酒發(fā)酵的酒精度，所以糖度是釀酒工業(yè)中決定工藝和控制生產(chǎn)的重要參數(shù)[18]。從圖2中可以看到，選擇加糖15%時，酵母所利用的糖比較少，酵母代謝緩慢，所得產(chǎn)品酒精度與殘?zhí)橇慷计?；而選擇加糖量20%發(fā)酵條件時，酵母菌利用的糖含量就多，酵母代謝最快，所得產(chǎn)品酒精度偏高。隨著加糖量的增加，酵母利用的糖剩余量增加，導(dǎo)致殘?zhí)橇吭黾?，而且較快上升的酒精度還對雜菌的生長有一定的抑制作用。綜上結(jié)果，較佳的加糖量為20%。

圖2 加糖量對橘子菠蘿混合果酒發(fā)酵的影響

2.1.3 酵母接種量對橘子菠蘿混合果酒品質(zhì)的影響

圖3 酵母接種量對橘子菠蘿混合果酒發(fā)酵的影響

酵母接種量的大小對菠蘿酒的發(fā)酵具有較大的影響，在不同的接種量條件下，酵母將還原糖轉(zhuǎn)化為酒精的量是不同的。接種量少，酵母的生物量不夠，原料轉(zhuǎn)化為酒精速度慢，易污染雜菌；接種量過大，酵母自身生長繁殖會消耗菠蘿汁中大量的糖分，乙醇產(chǎn)量反而降低[19]。從圖3中可以看到，酵母接種量低于0.2 g/L時，酵母繁殖代謝緩慢，復(fù)合果酒殘?zhí)橇科咔揖凭绕?，發(fā)酵不徹底。當(dāng)酵母接種量為0.3 g/L時，殘?zhí)橇亢途凭葎e達到最小值和最大值。由此可見，酵母接種量越大，復(fù)合果酒酒精度越高，糖分解轉(zhuǎn)化率越高，酒精度也越高。但是，過大的接種量會使酵母自身的呼吸和繁殖加快，消耗過多的糖分，發(fā)酵液中用于生成乙醇的糖分便會相應(yīng)減少。并且由于營養(yǎng)成分的消耗以及代謝物的生成，降低了酵母發(fā)酵環(huán)境的質(zhì)量，從而導(dǎo)致酵母的早衰和自溶，使果酒的乙醇體積分數(shù)下降[20-21]。綜上結(jié)果，較佳的干酵母接種量水平應(yīng)為0.3 g/L。

2.1.4 pH值對橘子菠蘿混合果酒品質(zhì)的影響

發(fā)酵液的初始pH值不僅影響酵母菌發(fā)酵產(chǎn)物酒精度的積累，也會影響到果酒酸度，對成品酒的風(fēng)味影響較大[22]。因此，在橘子菠蘿復(fù)合果汁中加入合適的檸檬酸來調(diào)整復(fù)合果汁的pH值，而且可以抑制混合果酒中有害微生物的繁殖，能夠讓發(fā)酵順利進行。由圖4可知，在pH值低于 3.0時，過低的pH值對酵母的代謝有抑制作用，所得的復(fù)合果酒酒精度偏低和殘?zhí)橇窟^剩增加。當(dāng)pH值3.5時，酵母活性大，代謝加快，糖的轉(zhuǎn)化速率加快，所得到復(fù)合果酒酒精度最大。pH值過高又會抑制酵母菌發(fā)酵產(chǎn)生酒精，所以酒精度逐漸降低。綜上結(jié)果，較佳的pH值水平為3.5、4.0、4.5。

圖4 pH值對橘子菠蘿混合果酒發(fā)酵的影響

2.2 正交實驗優(yōu)化橘子菠蘿復(fù)合果酒發(fā)酵的制作工藝

在單因素試驗研究的基礎(chǔ)上，以初始pH值、酵母菌接種量和加糖量為橘子菠蘿復(fù)合果酒發(fā)酵的影響因素，進行3因素3水平正交試驗，通過試驗研究確定最優(yōu)的橘子菠蘿復(fù)合果酒發(fā)酵條件。

表3 發(fā)酵條件優(yōu)化正交試驗結(jié)果

表3(續(xù))

表 4 酒精度正交試驗結(jié)果方差分析

由表3的極差分析結(jié)果可得，橘子菠蘿復(fù)合果酒發(fā)酵工藝條件中影響產(chǎn)品酒精度的主次因素排序為B>C>A，即加糖量>pH值>酵母菌接種量，與表4方差分析結(jié)果一致。另從表3中可以得出以酒精度為指標(biāo)的最佳發(fā)酵條件組合為A3B2C2，即酵母菌接種量為0.4 g/L，加糖量為20%，pH值為4.0。

表5 感官指標(biāo)正交試驗結(jié)果方差分析

由表3的極差分析結(jié)果可得，橘子菠蘿復(fù)合果酒發(fā)酵工藝條件中影響產(chǎn)品感官品質(zhì)的主次因素排序為B>C>A，與影響產(chǎn)品酒精度的主次因素相同，和表5的方差分析結(jié)果一致。另從表3中可以得出以感官品質(zhì)為指標(biāo)的最佳發(fā)酵條件組合為A1B3C1，即酵母菌接種量為0.2 g/L，加糖量為25%，pH值為3.5。

3 結(jié)論

生產(chǎn)橘子菠蘿復(fù)合果酒時，選擇酵母菌接種量為0.4 g/L，加糖量為20%，pH值為4.0時，產(chǎn)品的酒精度相對較高，選擇酵母菌接種量為0.2 g/L，加糖量為25%，pH值為3.5時，產(chǎn)品的口感相對較好。本實驗通過將橘子和菠蘿作為原料研制新型的果酒飲料，通過設(shè)計優(yōu)化發(fā)酵工藝條件，確定最優(yōu)的初始pH值、酵母菌接種量和加糖量，生產(chǎn)出一款具有獨特風(fēng)味的果酒飲料，為我國的果酒飲料的發(fā)展提供理論依據(jù)。