石榴精釀啤酒釀造工藝的研究

熊 婧， 陳 軍

（宿州學(xué)院 生物與食品工程學(xué)院，安徽 宿州 234000）

石榴 （Pomegranate） 為石榴科植物，原產(chǎn)中國西域，漢代傳出中原，又叫金罌、沃丹、天漿等，性溫、味甘酸澀，石榴皮具有抑菌、收斂功效，石榴籽具有澀腸、止痢等功效[1]。石榴果實(shí)富含豐富的水果糖類、維生素、有機(jī)酸、易吸收脂肪及鈣、磷、鉀等礦物質(zhì)，可補(bǔ)充人體熱量，但不增加身體負(fù)擔(dān)。其中，豐富的石榴多酚、維 C、維 E，這 3 種成分結(jié)合在一塊有驚人的抗氧化作用，比紅酒和綠茶高出 3 倍，可以清除體內(nèi)自由基，改善暗黃膚色，淡化 色 斑 、 抗 衰 老 ， 對(duì) 于 冠 心 病 、 癌 癥 、 心 血 管 疾病[2-3]等有很好的治療作用。研究報(bào)告顯示，石榴汁在小鼠體內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)研究時(shí)，發(fā)現(xiàn)能夠抵制癌細(xì)胞，其中富含大量活性物質(zhì)抵制癌癥。此外，石榴還具有良好的抗菌、抗寄生蟲、抗病毒作用[2]。

我國水果資源穩(wěn)居世界首位，是世界上最大的水果產(chǎn)出國，但大部分以鮮食為主，水果原材料綜合利用率[4]依舊有待提高，隨著果酒[5]行業(yè)的不斷發(fā)展，果酒釀造[6]推動(dòng)一波新浪潮，不僅可以避免鮮果成熟期的堆積，還豐富了我國低度健康酒的產(chǎn)品種類，增加了原有水果的經(jīng)濟(jì)價(jià)值[7-9]。我國工業(yè)啤酒市場相對(duì)飽和，精釀啤酒作為市場的補(bǔ)充，帶來了強(qiáng)大的市場競爭力，即將成為新的發(fā)展趨勢。對(duì)于我國盛產(chǎn)水果各個(gè)分區(qū)而言，果類啤酒[10]的研究可以作為水果深加工的一個(gè)探究方向，拓寬果酒釀造[11]的研究開發(fā)渠道，提高其產(chǎn)品附加值和經(jīng)濟(jì)效益[12]。

以大麥芽和新疆石榴為原料，對(duì) 石榴精釀啤酒釀造工藝進(jìn)行優(yōu)化，得到一款理想的石榴精釀啤酒，拓寬石榴深加工領(lǐng)域的開發(fā)市場，為果類精釀啤酒的釀造工藝提供試驗(yàn)基礎(chǔ)，提高水果的綜合利用率和社會(huì)效益[13]。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新疆石榴，市售，新鮮無病蟲害；大麥芽、啤酒花、啤酒酵母，市售；其他化學(xué)試劑，實(shí)驗(yàn)室自備。

1.2 儀器與設(shè)備

小型發(fā)酵罐、紫外可見分光光度計(jì)、數(shù)顯恒溫水浴鍋、手持式糖度計(jì)、超級(jí)恒溫水浴鍋、SHB-3型循環(huán)式多用真空泵、RE-5203 型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器、高速冷凍離心機(jī)等。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 工藝流程

原料分選→粉碎→糖化→過濾→煮沸加啤酒花→去沉淀→冷卻→入罐→接種→前發(fā)酵 （加入處理好的石榴汁） →后發(fā)酵 （溫貯、冷貯） →澄清過濾→滅菌→灌裝→成品。

1.3.2 操作要點(diǎn)

（1） 石榴汁的制備。選擇新鮮完好、無病蟲害的石榴，經(jīng)清洗、去皮及籽粒等其他雜質(zhì)的處理后，添加 SO2、果膠酶進(jìn)行破碎，過濾掉果渣及沉淀，獲得石榴汁。

（2） 啤酒花的添加。按照 1 kg 大麥芽中加入 1 g啤酒花的比例配制，共分 3 次加入。麥芽汁煮沸90 min，煮沸結(jié)束前 60 min 加入 0.4 g 啤酒花，結(jié)束前 30 min 再加入 0.6 g，最終煮沸結(jié)束后加入 0.5 g。

（3） 澄清過濾。對(duì)發(fā)酵好的果酒過濾，澄清酒液。

1.3.3 石榴精釀啤酒的感官評(píng)定

邀請(qǐng)啤酒廠專業(yè)技術(shù)人員 10 名，進(jìn)行感官品質(zhì)評(píng)定。

感官品質(zhì)評(píng)定見表 1。

表1 感官品質(zhì)評(píng)定

1.3.4 工藝優(yōu)化單因素試驗(yàn)

依 次 考 查 石 榴 汁 添 加 量 （5% ， 10% ， 15% ，20% ，25% ，30%）、 原 麥汁 濃 度 （6， 8， 10， 12，14 °P）、初始糖度 （20，22，24，26 °Bx） 對(duì)石榴精釀啤酒發(fā)酵的影響。

1.3.5 響應(yīng)面分析試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)響應(yīng)面中心組合設(shè)計(jì)理論，用響應(yīng)面法探討了石榴汁添加量添加量 （A）、初始糖度 （B）、原麥汁濃度 （C） 對(duì)石榴啤酒產(chǎn)品的影響，采用感官評(píng)分 （Y） 為響應(yīng)值，對(duì)釀造工藝參數(shù)進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 石榴汁添加量對(duì)石榴精釀啤酒釀造的影響

石榴汁添加量對(duì)石榴精釀啤酒釀造的影響見表 2。

表2 石榴汁添加量對(duì)石榴精釀啤酒釀造的影響

由表 2 可知，石榴精釀啤酒中酒精度因石榴汁添加量的增加而降低，而真正發(fā)酵度與此相反，在石榴汁添加量為 10%時(shí)，石榴精釀啤酒的感官評(píng)分最高。其原因主要是由于石榴汁添加太多，會(huì)導(dǎo)致酸甜不協(xié)調(diào)，果味比較濃重，而掩蓋了啤酒發(fā)酵自身的醇厚感。

2.2 原麥汁濃度對(duì)石榴精釀啤酒釀造的影響

原麥汁濃度對(duì)石榴精釀啤酒酒精度、真正發(fā)酵度及感官評(píng)分的影響見表 3。

表3 原麥汁濃度對(duì)石榴精釀啤酒酒精度、真正發(fā)酵度及感官評(píng)分的影響

由表 3 可知，石榴精釀啤酒的酒精度、真正發(fā)酵度隨原麥汁濃度的升高而升高，感官評(píng)分則與其相反，在原麥汁濃度為 10 °P 時(shí)表示口感最佳。當(dāng)原麥汁濃度偏低時(shí)，缺乏啤酒自身風(fēng)味；濃度偏高時(shí)，酒精度得到提高，但掩蓋了石榴汁的味道。

2.3 初始糖度對(duì)石榴精釀啤酒的影響

初始糖度對(duì)石榴精釀啤酒 pH 值、殘?zhí)羌熬凭鹊挠绊懸姳?4。

表4 初始糖度對(duì)石榴精釀啤酒 pH 值、殘?zhí)羌熬凭鹊挠绊?/p>

初始糖度的大小對(duì)酵母的生長代謝有重要影響，影響精釀啤酒的品質(zhì)。由表 4 可知，初始糖度提高，殘?zhí)窍葴p少后增多，酒精度先提高后下降，其主要原因是高糖抑制了酵母生長。當(dāng)初始糖度較低時(shí)，可供發(fā)酵的糖分含量偏低，沒有達(dá)到酵母菌適宜的生長環(huán)境條件，酒體輕盈。然而當(dāng)初始糖度偏高時(shí)，酒精度逐漸增加，發(fā)酵基質(zhì)滲透壓逐漸升高，其條件不適于酵母菌發(fā)酵生長，容易導(dǎo)致其老化凝結(jié)，細(xì)菌失活。多余糖分得不到利用造成殘?zhí)恰⑺岫绕?，酒精度下降。因此，初始糖?24 °Bx 時(shí)石榴精釀啤酒風(fēng)味達(dá)到最佳。

2.4 石榴精釀啤酒釀造工藝參數(shù)響應(yīng)面優(yōu)化

2.4.1 中心組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果和回歸分析

以石榴汁添加量 （A），初始糖度 （B），原麥汁濃度 （C） 作為響應(yīng)因素，感官評(píng)分 （Y） 為響應(yīng)值，采取響應(yīng)面試驗(yàn)對(duì)其進(jìn)行釀造工藝參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)。

響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果及分析見表 5。

表 5 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果及分析

對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合得到二次回歸方程：

響應(yīng)面試驗(yàn)及其方差分析結(jié)果見表 6。

表 6 響應(yīng)面試驗(yàn)及其方差分析結(jié)果

由表 6 可知，該模型F值為 10.06，p<0.01，獲得 極 顯 著 水 平；模 型 的 失 擬 項(xiàng) 為 0.081 1，p>0.05，表明失擬項(xiàng)不顯著；決定系數(shù)R2=0.928 2，校正決定系數(shù)R2Adj=0.835 9，顯示擬合程度良好、方程的顯著性高。3 個(gè)因素對(duì)響應(yīng)值的影響大小為X3>X2>X1，交互項(xiàng)初始糖度和原麥汁濃度 （BC） 的交互作用大于石榴汁添加量和原麥汁濃度 （AC），而石榴汁添加量和初始糖度 （AB） 的交互作用最小。

2.4.2 響應(yīng)面優(yōu)化分析

石榴汁添加量與初始糖度交互作用對(duì)感官評(píng)分影響見圖 1，石榴汁添加量與原麥汁濃度交互作用對(duì)感官評(píng)分影響見圖 2，初始糖度與原麥汁濃度對(duì)感官評(píng)分影響見圖 3。

圖1 石榴汁添加量與初始糖度交互作用對(duì)感官評(píng)分影響

圖2 石榴汁添加量與原麥汁濃度交互作用對(duì)感官評(píng)分影響

圖3 初始糖度與原麥汁濃度對(duì)感官評(píng)分影響

利用 Design Expert 軟件，制作石榴汁添加量、初始糖度與原麥汁濃度 3 個(gè)因素交互項(xiàng)的三維響應(yīng)面圖。

2.4.3 石榴精釀啤酒最佳釀造條件的驗(yàn)證試驗(yàn)

經(jīng)過 Design Expert 軟件計(jì)算分析可得，石榴精釀啤酒最優(yōu)釀造工藝參數(shù)為初始糖度 23.8 °Bx，原麥汁濃度 10.2 °P，石榴汁添加量 10.8%，石榴汁添加時(shí)間為主發(fā)酵第 5 天，在該條件下進(jìn)行發(fā)酵釀造，石榴精釀啤酒的感官評(píng)分最佳，且符合國家食品安全指標(biāo)。

3 結(jié)論

以石榴精釀啤酒的感官評(píng)分為響應(yīng)值，對(duì)其釀造工藝參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)優(yōu)化，結(jié)合單因素和響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)，建立了多元回歸模型，獲得石榴精釀啤酒的最優(yōu)釀造工藝參數(shù)為以 50 mg/L 偏重亞硫酸鉀對(duì)石榴汁進(jìn)行預(yù)處理，初始糖度 23.8 °Bx，原麥汁濃度10.2 °P，石榴汁添加量 10.8%，添加時(shí)間為主發(fā)酵第5 天，精釀啤酒主發(fā)酵溫度為 20 ℃，在該條件參數(shù)下所得產(chǎn)品的感官評(píng)分最佳，口感平順甘醇、酸甜可口、酒體清醇、泡沫細(xì)膩持久，理化指標(biāo)和衛(wèi)生指標(biāo)均符合標(biāo)準(zhǔn)，是一款優(yōu)良的石榴精釀啤酒。