甜酒曲發(fā)酵馬鈴薯飲料漿液制備工藝

劉媛 ，王健 *，宋萌萌，張璇，高清海，任叢濤

1. 河北北方學(xué)院，河北省農(nóng)產(chǎn)品食品質(zhì)量安全分析檢測重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（張家口 075000）；

2. 河北省馬鈴薯加工技術(shù)創(chuàng)新中心，張家口弘基農(nóng)業(yè)科技開發(fā)有限責(zé)任公司（張家口 076576）；

3. 河北省農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所有限公司（石家莊 050051）

馬鈴薯又名“土豆”、“洋芋”、“山藥蛋”[1]，是僅次于小麥、玉米和水稻的第四個(gè)主要糧食產(chǎn)物[2-3]。因其營養(yǎng)豐富[4]，素有“地下蘋果”[5]和“第二面包”[6]之稱。

除鮮食外，我國馬鈴薯制品多見粗淀粉、粉條等粗加工產(chǎn)品[7]，且生產(chǎn)規(guī)模有限、技術(shù)不足，且每年由于發(fā)芽失水腐爛等原因，造成的貯藏?fù)p失為15%~25%，嚴(yán)重時(shí)超過40%[8]。

馬鈴薯全粉[9-10]是新鮮馬鈴薯的脫水制品，是馬鈴薯深加工產(chǎn)品中的重要一員，因其不僅僅可以有效保留鮮薯的營養(yǎng)和風(fēng)味[11-12]，還能延長馬鈴薯的保質(zhì)期，便于運(yùn)輸和儲(chǔ)藏，故在國際上得到了快速應(yīng)用和發(fā)展[13]。但主要作為薯片、薯?xiàng)l的原料，進(jìn)行工廠化使用，存在加工利用途徑單一的問題，缺乏可直接用于大眾消費(fèi)的新型衍生產(chǎn)品。

飲料酒是指酒精度在0.5%vol以上的酒精飲料，包括發(fā)酵酒（啤酒、葡萄酒、黃酒等）、蒸餾酒（白酒、白蘭地、威士忌、伏特加等）、配制酒（植物類露酒、浸泡型果酒等）[14]。中國是飲料酒生產(chǎn)與消費(fèi)的大國，隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，飲料酒的飲用舒適度和飲用健康均得到了消費(fèi)者的關(guān)注和重視[15]。

為此，研究以馬鈴薯全粉為原料，經(jīng)糊化、糖化等處理后，接種甜酒曲進(jìn)行發(fā)酵，制備馬鈴薯全粉發(fā)酵飲料。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

馬鈴薯全粉：張家口弘基農(nóng)業(yè)科技開發(fā)有限責(zé)任公司；α-淀粉酶（酶活力：≥3 700 U/g）：北京奧博星生物技術(shù)有限責(zé)任公司；糖化酶（酶活力：10萬U/g）：博立生物制品有限公司；甜酒曲：安琪酵母股份有限公司；食品級檸檬酸：河南萬邦實(shí)業(yè)有限公司；蜂蜜：市售；硫酸銅、次甲基藍(lán)、酒石酸鉀鈉、氫氧化鈉、亞鐵氰化鉀、葡萄糖、鹽酸、乙醇（均為分析純）：天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司。

FA1004N多功能電子天平，上海精密儀器有限公司；WY060型手持糖量儀，長春市第四光學(xué)儀器廠；ZNW0933型酒精計(jì)，武強(qiáng)縣儀都玻璃儀器廠；HH-S2型智能數(shù)顯恒溫水浴鍋，鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司；DNP-9082型電熱恒溫培養(yǎng)箱，寧波江南儀器廠；LDZX-75KB立式自動(dòng)型壓力蒸汽滅菌鍋，上海申安醫(yī)療器械廠。

1.2 工藝流程

馬鈴薯全粉→加水成泥→糊化→液化→糖化→降溫→接種甜酒曲→發(fā)酵→調(diào)配→滅菌→成品

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法

1.3.1.1 底物料液比篩選試驗(yàn)

分別取30 g馬鈴薯全粉于5個(gè)燒杯中，每份分別按底物料液比1∶10，1∶12，1∶14，1∶16和1∶18（g/mL）加入蒸餾水，用玻璃棒攪拌成馬鈴薯泥漿，加入70 U/g的α-淀粉酶，在60 ℃水浴中液化60 min，再加入160 U/g的糖化酶，在55 ℃水浴中糖化90 min，將馬鈴薯泥漿降溫至30 ℃，最后加入0.45%的甜酒曲，在30 ℃的恒溫培養(yǎng)箱中發(fā)酵72 h，過濾，經(jīng)酒精度、感官評分后，篩選適宜的底物料液比。

1.3.1.2α-淀粉酶添加量篩選試驗(yàn)

分別取30 g馬鈴薯全粉于5個(gè)燒杯中，按1.3.1.1中篩選的適宜底物料液比，用玻璃棒攪拌成馬鈴薯泥漿，再分別加入50，60，70，80和90 U/g的α-淀粉酶，在60 ℃水浴中液化60 min，再加入160 U/g的糖化酶，在55 ℃水浴中糖化90 min，將馬鈴薯泥漿降溫至30 ℃，最后加入0.45%的甜酒曲，在30 ℃的恒溫培養(yǎng)箱中發(fā)酵72 h，過濾，經(jīng)酒精度、感官評分后，篩選適宜的α-淀粉酶添加量。

1.3.1.3 糖化酶添加量篩選試驗(yàn)

分別取30 g馬鈴薯全粉于5個(gè)燒杯中，按1.3.1.1中篩選的適宜底物料液比，用玻璃棒攪拌成馬鈴薯泥漿，分別加入1.3.1.2選取的適宜α- 淀粉酶添加量，在60 ℃水浴中液化60 min，再分別加入80，120，160，200和240 U/g的糖化酶，在55 ℃水浴中糖化90 min，將馬鈴薯泥漿降溫至30 ℃，最后加入0.45%的甜酒曲，在30 ℃的恒溫培養(yǎng)箱中發(fā)酵72 h，過濾，經(jīng)酒精度、感官評分后，篩選適宜的糖化酶添加量。

1.3.2 正交優(yōu)化試驗(yàn)方法

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，以底物料液比、α- 淀粉酶和糖化酶添加量為考察因素，選取包含較優(yōu)參數(shù)水平在內(nèi)的三個(gè)水平，進(jìn)行L9(33)正交試驗(yàn)，其因素水平表見表1。

表1 正交試驗(yàn)因素水平表

1.3.3 驗(yàn)證試驗(yàn)方法

保持其他條件不變，以正交優(yōu)化試驗(yàn)所得結(jié)果進(jìn)行3次重復(fù)試驗(yàn)，并對制得馬鈴薯發(fā)酵飲料。請10位品評員按照感官評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（見表2），對飲料的色澤、香味、滋味和組織狀態(tài)4方面的感官品質(zhì)進(jìn)行評分。

表2 馬鈴薯發(fā)酵飲料的感官評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

1.3.4 理化指標(biāo)測定方法

還原糖含量：GB 5009.7—2016直接滴定法；可溶性固形物：NY/T 2637—2014折光儀法；酒精度：GB 5009.225—2016酒精計(jì)法。

2 結(jié)果與分析

2.1 馬鈴薯發(fā)酵飲料的單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 底物料液比篩選試驗(yàn)

底物料液比對甜酒曲發(fā)酵馬鈴薯飲料的影響結(jié)果如圖1所示。

圖1 底物料液比對馬鈴薯發(fā)酵飲料感官評分及酒精度的影響

由圖1可知，在1∶10~1∶18（g/mL）范圍內(nèi)，隨著底物料液比的增大，成品感官評分和酒精度呈先持續(xù)升高又降低的趨勢。當(dāng)?shù)孜锪弦罕葹?∶16（g/mL）時(shí)，馬鈴薯發(fā)酵飲料的感官評分和酒精度均達(dá)到峰值分別為8.0分和8.1%vol。因?yàn)?，底物料液比的大小，直接影響?淀粉酶、糖化酶和酒曲作用于底物的濃度，進(jìn)而影響成品的感官品質(zhì)及酒精度。當(dāng)?shù)孜锪弦罕冗^小時(shí)，漿液顆粒感較重，降低酶和酒曲作用于底物的面積，從而不利于馬鈴薯飲料的發(fā)酵，產(chǎn)品感官評分和酒精度均會(huì)降低；當(dāng)?shù)孜锪弦罕冗^大時(shí)，又因底物有效濃度的過低，造成產(chǎn)品中馬鈴薯發(fā)酵飲料的特有風(fēng)味過淡。因此，綜合產(chǎn)品的感官評分及酒精度，選取適宜底物料液比為1∶16（g/mL）。

2.1.2α- 淀粉酶添加量篩選試驗(yàn)

α-淀粉酶添加量對甜酒曲發(fā)酵馬鈴薯飲料的影響結(jié)果如圖2所示。

由圖2可知，在50~90 U/g范圍內(nèi)，隨著α- 淀粉酶添加量的增大，成品感官評分和酒精度均呈先急劇升高又緩慢降低的趨勢。當(dāng)α-淀粉酶添加量為70 U/g時(shí)，馬鈴薯發(fā)酵飲料有光澤，口感細(xì)膩，無沉淀，其感官評分和酒精度均達(dá)到峰值分別為8.1分和8.3%vol。因在原料料液比固定的基礎(chǔ)上，當(dāng)α-淀粉酶添加量過小時(shí)，原料中的淀粉未能全部轉(zhuǎn)化為單糖，影響后續(xù)酒曲發(fā)酵底物的供應(yīng)，造成發(fā)酵飲料感官品質(zhì)下降，出現(xiàn)無光澤，馬鈴薯味過重，且顆粒感較重的問題；當(dāng)α- 淀粉酶添加量過大時(shí)，因原料中的淀粉已全部降解為單糖，過剩的α-淀粉酶，造成成品有少量沉淀，且有異味產(chǎn)生。因此，適宜α-淀粉酶添加量選取70 U/g。

2.1.3 糖化酶添加量篩選試驗(yàn)

糖化酶添加量對甜酒曲發(fā)酵馬鈴薯飲料的影響結(jié)果如圖3所示。

由圖3可知，在80~-240 U/g范圍內(nèi)，隨著逐漸增大糖化酶添加量，成品感官評分和酒精度呈先升高后保持平穩(wěn)的趨勢。當(dāng)糖化酶添加量為120 U/g時(shí)，馬鈴薯發(fā)酵飲料的感官評分和酒精度均達(dá)到峰值分別為8.2分和8.4%vol。當(dāng)糖化酶添加量過低時(shí)，馬鈴薯全粉中的淀粉質(zhì)未完全酶解成葡萄糖，因此酒曲發(fā)酵底物供應(yīng)不足，產(chǎn)品醇香較淡，感官評分及酒精度較低；當(dāng)糖化酶添加量過高時(shí)，因糖化酶添加量的過剩，又使得產(chǎn)品無光澤，有異味。所以，糖化酶添加量過高或過低都影響馬鈴薯發(fā)酵飲料的品質(zhì)。因此，綜合感官評分及酒精度，適宜的糖化酶添加量選取120 U/g。

2.2 正交優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果

按照L9(33)進(jìn)行正交試驗(yàn)，以感官評分為考查指標(biāo)，結(jié)果如表3所示。

表3 馬鈴薯發(fā)酵飲料正交優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果

由極差分析結(jié)果可知，A、B、C三個(gè)因素的水平變化對成品感官品質(zhì)的影響程度從強(qiáng)到弱為C＞A＞B，即糖化酶添加量＞底物料液比＞α- 淀粉酶添加量；且該三個(gè)因素的極差值均大于空列的極差值，說明各因素的效應(yīng)可靠存在。進(jìn)而獲得漿液制備的最優(yōu)工藝組合A2B2C3，即底物料液比為1∶16（g/mL），α-淀粉酶添加量為70 U/g，糖化酶添加量為140 U/g。

2.3 驗(yàn)證試驗(yàn)及成品理化指標(biāo)測定結(jié)果

采用以上正交優(yōu)化試驗(yàn)所獲得的最優(yōu)工藝組合制備漿液，并保持其他條件不變，進(jìn)行甜酒曲發(fā)酵馬鈴薯飲料的制備，并請10位品評員按照感官評定標(biāo)準(zhǔn)對成品進(jìn)行評分。重復(fù)3次平行試驗(yàn)，其平均值為9.2分，且測得成品還原糖含量為4.16 g/100 g，可溶性固形物含量為5.27%，酒精度為8.6%vol。

3 結(jié)論與討論

試驗(yàn)以30 g馬鈴薯全粉為原料，在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，對制備甜酒曲發(fā)酵馬鈴薯飲料漿液的工藝條件進(jìn)行了正交優(yōu)化。結(jié)果表明，對成品品質(zhì)影響程度從強(qiáng)到弱的順序?yàn)樘腔柑砑恿浚镜孜锪弦罕龋睛?淀粉酶添加量；最終確定優(yōu)化工藝參數(shù)為：底物料液比1∶16（g/mL）、α-淀粉酶添加量70 U/g、糖化酶添加量140 U/g，所得成品色澤良好，有適宜的香味，組織均勻，感官品質(zhì)最佳，平均評分可達(dá)9.2分。此時(shí)，成品還原糖含量為4.16 g/100 g，可溶性固形物含量為5.27%，酒精度為8.6%vol。

目前，對馬鈴薯發(fā)酵飲料的研究較多，但多以新鮮馬鈴薯為原料，接種菌種多為乳酸菌或酵母等，如劉聰慧[16]、檀子貞等[17]、陳健初等[18]和吳雪敏[19]均以新鮮馬鈴薯為原料，采用乳酸菌對馬鈴薯發(fā)酵飲料的工藝進(jìn)行了研究。孫文[20]以馬鈴薯雪花全粉為原料，接種活性干酵母與庫德里阿茲維薩畢赤酵母混菌，對馬鈴薯酒發(fā)酵工藝及鮮馬鈴薯制酒工藝和蒸餾酒勾調(diào)進(jìn)行了研究。而本研究以馬鈴薯全粉為原料，研究了適宜甜酒曲發(fā)酵馬鈴薯飲料的漿液制備工藝條件，為新型馬鈴薯全粉衍生產(chǎn)品的開發(fā)提供了一定理論參考。