沙棘冰酒發(fā)酵工藝研究

夏 霞

（伊犁職業(yè)技術(shù)學(xué)院，新疆 伊犁 835000）

1 沙棘的概況

1.1 沙棘概況及其分布

沙棘是一種落葉灌木或喬木，成年樹(shù)高超過(guò)1.5 m以上，部分亞種的高大喬木可生長(zhǎng)至15 m[1]。沙棘是一種古老的植物，據(jù)稱2 億年前就在地球上出現(xiàn)，在全球均有分布。沙棘根系發(fā)達(dá)，主根粗壯、側(cè)根、須根茂密，根系總長(zhǎng)度往往是主干的幾十倍，沙棘根系含有固氮瘤，可自行富集泥土中的氮肥。另外，沙棘莖葉中含特殊的植物蛋白，不僅可抗超過(guò)50 ℃的高溫，也耐極低的嚴(yán)寒，這些特點(diǎn)確定了沙棘可以在干旱、惡劣的環(huán)境中生長(zhǎng)。新疆是我國(guó)主要的干旱半干旱地區(qū)，這一地區(qū)主要分布有蒙古沙棘和中亞沙棘。中亞沙棘莖葉上有小鱗片，耐旱耐寒、果實(shí)大，干果脆，馴化樹(shù)種的果實(shí)有極高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值[2]。

1.2 沙棘的生物活性

沙棘分雌雄，授粉后的雌樹(shù)可結(jié)果，中亞沙棘8 月即可成熟，果實(shí)含糖8%左右，含酸在4%左右。沙棘果有特殊香味，偏酸，入口有澀味。雖然如此，由于含有大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，沙棘既可以作為新鮮水果直接食用，也有極高的藥用價(jià)值。

1.3 沙棘的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及相關(guān)產(chǎn)業(yè)

沙棘活性成分多，在醫(yī)藥和食療上受到消費(fèi)者熱捧。沙棘果汁中的抗氧化成分多，如維C、維E、抗壞血酸和黃酮類物質(zhì)。這些物質(zhì)可以幫助人體清除血液內(nèi)的自由基、游離的脂肪等，促進(jìn)血液循環(huán)，預(yù)防心血管類疾病。沙棘汁內(nèi)的生物堿和活性酚類物質(zhì)還可以清除血液中的膽固醇、低密度脂蛋白等，從而發(fā)揮軟化血管、降低血壓和提高心臟供血功能等效用[3]?！陡事侗静菝麋R》 《中藥大辭典》等醫(yī)藥書(shū)籍均提到了沙棘活血化瘀、固本培元的功效。

1.4 沙棘冰酒研究的目的和意義

新疆地區(qū)沙棘資源豐富，品種優(yōu)良，為規(guī)?；庸ぬ峁┗A(chǔ)。沙棘果中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)豐富，生物活性物質(zhì)含量高，具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。在古代中國(guó)，藏醫(yī)和蒙醫(yī)就開(kāi)始將沙棘作為藥物為人們治病，藏醫(yī)經(jīng)典著作《四部醫(yī)典》中對(duì)沙棘的藥用價(jià)值進(jìn)行了介紹，《中國(guó)藥典》[4]也在1977年將沙棘收錄其中。

沙棘相關(guān)系列產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)生產(chǎn)具有較高的經(jīng)濟(jì)效益，新鮮的沙棘果4.50 元/ kg，而沙棘冰酒市場(chǎng)價(jià)格達(dá)200 元以上，附加值較大[4-5]，通過(guò)對(duì)沙棘果進(jìn)行開(kāi)發(fā)研究，延長(zhǎng)沙棘產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)鏈，使沙棘原料得到充分利用，擴(kuò)大市場(chǎng)需求，提高種植的積極性，促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展[6]。

目前，在新疆地區(qū)對(duì)沙棘冰酒的研究開(kāi)發(fā)正處于研究階段，研發(fā)沙棘冰酒對(duì)新疆沙棘產(chǎn)業(yè)的拓展具有積極的作用。為了更好地利用沙棘，享受自然的饋贈(zèng)，滿足現(xiàn)代人們健康、快捷的生活需求，期望通過(guò)研究將沙棘果加工成營(yíng)養(yǎng)豐富，易于攜帶、運(yùn)輸和貯藏的沙棘冰酒。

2 沙棘冰酒釀造工藝的研究

以沙棘汁為原料，通過(guò)單因素試驗(yàn)和響應(yīng)面分析，研究料液比、發(fā)酵溫度、初始糖度、酵母添加量對(duì)沙棘冰酒發(fā)酵的影響，并對(duì)冰酒進(jìn)行澄清試驗(yàn)。確定了沙棘冰酒最佳發(fā)酵工藝條件，得到了風(fēng)味獨(dú)特的冰酒。

2.1 材料與儀器

2.1.1 材料與試劑

沙棘原漿（食品級(jí)），新疆阿勒泰提供；白砂糖、安琪酵母（食品級(jí)），市售；碳酸鈣（分析純），德興市明緣化工材料有限責(zé)任公司提供；果膠酶（分析純），肇東日成酶制劑有限公司提供；偏重亞硫酸鉀（分析純）、酒石酸鉀鈉（分析純），天津市大茂化學(xué)試劑廠提供；葡萄糖（食品級(jí)），山東西王糖業(yè)有限公司提供；明膠（食品級(jí)）、亞鐵氰化鉀（分析純），天津市風(fēng)船化學(xué)試劑有限公司提供；殼聚糖（食品級(jí)），天津博迪化工有限公司提供；氫氧化鈉（分析純），天津市光復(fù)科技發(fā)展有限公司提供；鹽酸（分析純），哈爾濱理工化學(xué)試劑有限公司提供；硫酸銅（分析純），天津市天力化學(xué)試劑有限公司提供；次甲基藍(lán)（分析純），天津市天新精細(xì)化工開(kāi)發(fā)中心提供。

2.1.2 儀器與設(shè)備

SPX-250B 型生化培養(yǎng)箱，常州諾基儀器有限公司產(chǎn)品；MC202231 型手持糖度折光儀，成都泰華光學(xué)有限公司產(chǎn)品；MULTIFUGE X1R 型離心機(jī)，常州萬(wàn)合儀器制造有限公司產(chǎn)品；SH21-1 型磁力攪拌器，上海梅穎浦儀器儀表制造有限公司產(chǎn)品；S-3C型pH 計(jì)，上海精密科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品；FA201S 型電子分析天平，上海天平儀器廠產(chǎn)品；DL-1 型電子萬(wàn)用爐，北京市永光明醫(yī)療儀器有限公司產(chǎn)品；LDZX-30KBS 型立式壓力蒸汽滅菌鍋，濟(jì)南思卓醫(yī)療器械有限公司產(chǎn)品；DK-8D 型數(shù)顯恒溫水浴鍋，上海予卓?jī)x器有限公司產(chǎn)品；Uvmini-1240型紫外- 可見(jiàn)分光光度計(jì)，上海元析儀器有限公司產(chǎn)品。

2.2 試驗(yàn)方法

2.2.1 工藝流程

2.2.2 操作要點(diǎn)

（1） 原料處理。冰凍后的沙棘原漿在流動(dòng)水下解凍，用離心機(jī)進(jìn)行去油，下清液貯存?zhèn)溆谩?/p>

（2） 成分調(diào)整。沙棘汁中的糖分含量低，酸度高，適當(dāng)?shù)靥砑影咨疤且越档退岫?，可以提高沙棘冰酒的口感和風(fēng)味，沙棘原漿含糖量約為8%，pH值約為2.98，通過(guò)預(yù)試驗(yàn)將沙棘汁與蒸餾水按2∶1的比例復(fù)合得到發(fā)酵液，然后將發(fā)酵液的糖度調(diào)至24 °Bx，pH 值用碳酸鈣調(diào)至 3.8。

（3） 澄清。向發(fā)酵完成的沙棘冰酒中加入明膠和殼聚糖混合澄清劑，于23 ℃下澄清后過(guò)濾。

2.2.3 沙棘冰酒釀造的單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案

（1） 沙棘冰酒料液比對(duì)沙棘冰酒發(fā)酵的影響。將沙棘果汁與水按比例1∶1，2∶1，3∶1，4∶1，5∶1 進(jìn)行復(fù)合，每瓶裝100 mL，pH 值調(diào)至2.8，將初始糖度調(diào)至24 °Bx，加入0.02%的酵母到發(fā)酵液中，于28 ℃條件下發(fā)酵。

（2） 初始糖度對(duì)沙棘冰酒發(fā)酵的影響。將沙棘果汁與水按2∶1 比例復(fù)合，每瓶裝100 mL，pH 值調(diào)整為3.8，將酵母按0.02%添加到初始糖度水平為20，22，24，26，28 °Bx 的發(fā)酵液中，于 28 ℃條件下發(fā)酵。

（3） 酵母添加量對(duì)沙棘冰酒發(fā)酵的影響。將沙棘果汁與水按2∶1 比例復(fù)合，每瓶裝100 mL，pH值調(diào)至3.8，初始糖度調(diào)至24 °Bx，將活化好的酵母按0.01%，0.02%，0.03%，0.04%，0.05%的添加量分別加入到發(fā)酵液中，于28 ℃條件下發(fā)酵。

（4） 發(fā)酵溫度對(duì)沙棘冰酒發(fā)酵的影響。將沙棘果汁與水按2∶1 比例復(fù)合，每瓶裝100 mL，pH 值調(diào)至3.8，初始糖度調(diào)至24 °Bx，將酵母按0.02%的添加量加入到發(fā)酵液中，分別于20，22，24，26，28 ℃條件下發(fā)酵。

2.2.4 利用響應(yīng)面分析法對(duì)最佳發(fā)酵工藝的確定

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選取4 個(gè)因素即料液比、初始糖度、酵母添加量和發(fā)酵溫度，并以酒精度和感官評(píng)分為響應(yīng)值，采用Design Expert 8.0 軟件中中心組試驗(yàn)[7]，進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)，預(yù)測(cè)最佳工藝參數(shù)。

響應(yīng)面分析試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

表1 響應(yīng)面分析試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)

2.2.5 測(cè)定方法

（1） 理化測(cè)定方法。可溶性固形物測(cè)定采用糖度計(jì)法；總糖測(cè)定采用直接滴定法，參照GB/T 15038—2006；總酸測(cè)定采用電位滴定法，參照GB/T 15038—2006；酒精度測(cè)定采用酒精計(jì)法，參照GB/T 15038—2006；色度測(cè)定采用比色法；細(xì)菌總數(shù)測(cè)定采用稀釋平板計(jì)數(shù)法，參照GB/T 4789—2010；大腸菌群測(cè)定采用多管發(fā)酵法，參照GB/T 4789—2010。

（2） 感官評(píng)定。選擇有果酒品評(píng)經(jīng)驗(yàn)的人員，組成一個(gè)10 人的小組，每人分別對(duì)沙棘冰酒進(jìn)行品評(píng)后打分，結(jié)果取平均值，主要從外觀、色澤、形態(tài)、香氣、口感幾個(gè)方面進(jìn)行評(píng)定。

沙棘冰酒感官評(píng)價(jià)評(píng)審標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2。

表2 沙棘冰酒感官評(píng)價(jià)評(píng)審標(biāo)準(zhǔn)

2.2.6 澄清工藝對(duì)沙棘冰酒的影響

（1） 沙棘冰酒的澄清試驗(yàn)。取50 mL 沙棘冰酒于小燒杯中，加入澄清劑，充分?jǐn)嚢瑁?5 ℃下靜置3 d 后測(cè)定其澄清效果。

（2） 澄清度測(cè)定方法。在波長(zhǎng)420 nm 處用可見(jiàn)分光光度計(jì)測(cè)定待測(cè)樣品的吸光度，平行做3 次，取平均值。分析不同比例澄清劑對(duì)冰酒品質(zhì)的影響，用未加入澄清劑的酒樣和澄清后效果較好的處理酒樣作對(duì)照。

2.3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.3.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果與分析

（1） 料液比對(duì)沙棘冰酒發(fā)酵的影響。

料液比對(duì)冰酒發(fā)酵過(guò)程中酒精度和感官評(píng)分的影響見(jiàn)圖1。

圖1 料液比對(duì)冰酒發(fā)酵過(guò)程中酒精度和感官評(píng)分的影響

由圖1 可知，沙棘和水比例為5∶1 時(shí)，酒精度最低，為10.5%Vol；隨著沙棘和水的比例降低，發(fā)酵液的發(fā)酵速度逐漸提高，冰酒的酒精度也隨之增加，沙棘和水比例為1∶1 時(shí)，酒精度最高，但是果香味和酒香不夠，沙棘的味道不突出。沙棘和水比例為2∶1 時(shí)，色澤金黃色、口感爽口、感官評(píng)分最高，綜合考慮料液比選擇2∶1 為宜。

（2） 酵母添加量對(duì)沙棘冰酒發(fā)酵的影響。

酵母添加量對(duì)冰酒發(fā)酵過(guò)程中酒精度和感官評(píng)分的影響見(jiàn)圖2。

圖2 酵母添加量對(duì)冰酒發(fā)酵過(guò)程中酒精度和感官評(píng)分的影響

由圖2 可知，酵母量為0.01%時(shí)，酒精度為10.5%Vol；酵母添加量增加時(shí)，酒精度也隨之增加，酵母添加量達(dá)到0.05%時(shí)，由于酵母自身的消耗作用及發(fā)酵作用，糖的消耗量加快，酒精度最高。酵母添加量過(guò)高導(dǎo)致酒中產(chǎn)生異味，感官評(píng)分反而不高；在酵母添加量為0.03%時(shí)，感官評(píng)分最高，果香和酒香濃郁，無(wú)雜味，因此確定發(fā)酵過(guò)程中酵母添加量為0.03%。

（3） 初始糖度對(duì)沙棘冰酒發(fā)酵的影響。

初始糖度對(duì)冰酒發(fā)酵過(guò)程中酒精度和感官評(píng)分的影響見(jiàn)圖3。

由圖3 可知，初始糖度為20 °Bx 時(shí)，產(chǎn)生的酒精度為10.3%Vol；初始糖度的增加，酒精度也隨之增加，當(dāng)初始糖度超過(guò)26 °Bx 時(shí)，過(guò)高的濃度使酵母菌的發(fā)酵速度下降，酒精度隨之下降；當(dāng)初始糖度在26 °Bx 時(shí)，酒精度最高，此時(shí)感官評(píng)分也最高，因此初始糖度應(yīng)為26 °Bx。

圖3 初始糖度對(duì)冰酒發(fā)酵過(guò)程中酒精度和感官評(píng)分的影響

（4） 發(fā)酵溫度對(duì)沙棘冰酒發(fā)酵的影響。

發(fā)酵溫度對(duì)冰酒發(fā)酵過(guò)程中酒精度和感官評(píng)分的影響見(jiàn)圖4。

圖4 發(fā)酵溫度對(duì)冰酒發(fā)酵過(guò)程中酒精度和感官評(píng)分的影響

由圖4 可知，在20 ℃下發(fā)酵時(shí)，酒精度最低為10.2%Vol；隨著發(fā)酵溫度的升高，酒精度隨之升高，在28 ℃下發(fā)酵時(shí)，酒精度最高為12%Vol，此時(shí)溫度適合酵母菌的生長(zhǎng)，繁殖速度快，消耗過(guò)多酒液中的營(yíng)養(yǎng)成分，對(duì)沙棘冰酒香氣和風(fēng)味產(chǎn)生不良影響，使感官評(píng)分下降；在22 ℃時(shí)，冰酒的感官評(píng)分達(dá)到最高。因此，發(fā)酵溫度為22 ℃時(shí)發(fā)酵為宜。

2.3.2 最佳工藝驗(yàn)證

按照優(yōu)化發(fā)酵條件進(jìn)行試驗(yàn)，制作沙棘冰酒，測(cè)定酒精度，并讓單因素試驗(yàn)時(shí)的受試者進(jìn)行評(píng)分，進(jìn)行驗(yàn)證，實(shí)際測(cè)得的酒精度為12%Vol 與理論值12.568 5%Vol 相差不顯著，感官評(píng)分為93分，與理論值95.956 6分相差不顯著。

2.3.3 澄清劑試驗(yàn)結(jié)果與分析

明膠、殼聚糖對(duì)沙棘冰酒的澄清效果見(jiàn)圖5。

由圖5 可知，在復(fù)合澄清試驗(yàn)中，透光率呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢(shì)，在明膠添加量為1%，殼聚糖添加量為2%時(shí)，此時(shí)得到最大的透光率為91%。殼聚糖本身也可作為增稠劑也可以作為澄清劑，其作用原理是正負(fù)電荷微粒間的靜電作用，使不穩(wěn)定的膠體顆粒沉淀，濃度過(guò)高，使環(huán)境形成穩(wěn)定的黏稠體系，不利于澄清。

圖5 明膠、殼聚糖對(duì)沙棘冰酒的澄清效果

2.4 試驗(yàn)結(jié)果

沙棘冰酒主要成分結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 沙棘冰酒主要成分結(jié)果

以沙棘汁為原料，通過(guò)單因素試驗(yàn)和響應(yīng)面分析，研究料液比、發(fā)酵溫度、初始糖度、酵母添加量對(duì)沙棘冰酒發(fā)酵的影響，并對(duì)冰酒進(jìn)行澄清試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果顯示，冰酒發(fā)酵優(yōu)化參數(shù)為料液比2∶1，發(fā)酵溫度24 ℃，初始糖度27%，酵母添加量0.03%，在此工藝條件下，發(fā)酵成的冰酒酒精度為12.5%Vol，感官評(píng)分為96分。采用最佳發(fā)酵參數(shù)發(fā)酵出的酒，酒體呈現(xiàn)出金黃色的外觀特征，沙棘果香突出，酒香濃郁，口感甘洌。

在冰酒發(fā)酵完成后，進(jìn)行復(fù)合澄清試驗(yàn)，分析復(fù)合澄清劑澄清劑對(duì)沙棘冰酒穩(wěn)定性影響，結(jié)果表明，在25 ℃下，澄清劑最佳添加條件為明膠添加量1%，殼聚糖添加量2%，此時(shí)沙棘冰酒的澄清度和穩(wěn)定性最好。

3 結(jié)論

在發(fā)酵過(guò)程中，用沙棘汁與水復(fù)合，與純沙棘汁對(duì)比，復(fù)合沙棘汁更容易發(fā)酵，通過(guò)對(duì)不同復(fù)合發(fā)酵液發(fā)酵后的酒精度、感官評(píng)分進(jìn)行分析，確定比例為2∶1 是各項(xiàng)指標(biāo)最好。馬寧安[7]的研究表明，糖度調(diào)整為 28 °Bx 接入 30 mg/L 的發(fā)酵酵母，在 15～18 ℃下發(fā)酵20～30 d，產(chǎn)生酒精度9%～12%Vol[63]。研究結(jié)果顯示，沙棘冰酒最佳發(fā)酵工藝為料液比2∶1，發(fā)酵溫度24 ℃，初始糖度27°Bx，酵母添加量0.03%，在該配比方案下沙棘冰酒酒精度為12.5%Vol，感官評(píng)分96分。

澄清效果直接影響果酒品質(zhì)。果酒的澄清方法有添加澄清劑、自然澄清法、冷凍澄清法和加酶澄清法等，以殼聚糖和明膠為澄清劑。在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，沙棘冰酒最佳澄清條件為明膠添加量1%和殼聚糖添加量2%，在25 ℃條件下，透光率達(dá)到91%。

沙棘的開(kāi)發(fā)利用目前取得一些成就，但還是一個(gè)涉及面廣、內(nèi)容很豐富的課題。沙棘含有豐富的維生素、氨基酸、有機(jī)酸和礦物質(zhì)等，具有豐富的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，可以發(fā)展為營(yíng)養(yǎng)的冰酒，可以滿足人們對(duì)無(wú)公害、安全和營(yíng)養(yǎng)型食品的需求，因此發(fā)展沙棘冰酒市場(chǎng)前景十分廣闊。