藍莓果渣白蘭地釀造工藝研究

吳廣輝，畢韜韜，陳 浪，喻仕瑞

（茅臺學院 食品科學與工程系，貴州 遵義 564507）

藍莓屬于杜鵑花科（Ericaceae）越橘屬（Vacciniumspp.），是世界上稀有的藍色小漿果，全世界有400多個品種[1-3]。藍莓果肉細軟皮薄，略帶澀感，水分充足，沒有果核，種子細小，可以直接食用[4]。藍莓果實除了含有豐富的食用纖維以及維生素C、維生素A、維生素B族、維生素E等外，還有豐富的礦物質(zhì)元素以及熊果苷、花青苷和超氧化歧化酶（superoxide dismutase，SOD）[5-6]等。根據(jù)相關(guān)的研究發(fā)現(xiàn)，定期食用藍莓鮮果具有保護視力、增強機體免疫和延緩人體記憶力衰退等功效[7-8]。我國藍莓種植面積及產(chǎn)量總體呈逐年增長態(tài)勢，2020年貴州地區(qū)產(chǎn)量為8.50萬t，占全國總產(chǎn)量的24%，位居全國第一[9]。藍莓果渣作為一種藍莓相關(guān)產(chǎn)品加工過程中的副產(chǎn)品，仍然保持著較豐富的營養(yǎng)成分，且果渣中保留著香味成分[10]。

白蘭地是水果經(jīng)過發(fā)酵釀造、蒸餾、陳釀而得到的水果蒸餾酒，酒精度通常在36%vol以上[11-12]。白蘭地通常指的是葡萄白蘭地，也有一些其他白蘭地是以不同水果為原料釀制而成的，在白蘭地前冠以該水果名稱，如杏白蘭地和山楂白蘭地等[13-15]。目前富含營養(yǎng)成分的果渣大多未得到有效利用，僅有少部分作為提取功能成分的原料，另外還有部分作為飼料，但大部分作為廢棄物拋棄，不僅污染環(huán)境，還極大浪費了可以綜合利用的資源。為了充分利用水果的副產(chǎn)物果渣，已有學者開展了獼猴桃皮渣及威代爾皮渣生產(chǎn)白蘭地的研究[16-17]，近年來隨著貴州省藍莓種植面積的增大，藍莓加工產(chǎn)生的果渣也不斷增加，由于藍莓果渣保持著豐富的營養(yǎng)成分，且果渣中保留著香味成分。為了實現(xiàn)對藍莓果渣的綜合利用[18-19]，有必要開展藍莓果渣釀造白蘭地的研究，對延伸產(chǎn)業(yè)鏈、推動藍莓產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有一定的現(xiàn)實意義。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

藍莓果渣：貴州茅臺（集團）生態(tài)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司；白砂糖：山東星光糖業(yè)有限公司；葡萄酒活性干酵母：安琪酵母股份有限公司；果膠酶（2.25×104U/g）：法國SASSOFRALAB公司；偏重亞硫酸鉀（分析純）：天津天利化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

LY05-100恒溫恒濕箱：上海龍躍儀器設(shè)備有限公司；BSG-24電熱恒溫水浴鍋：上海一恒科學儀器有限公司；DK-98-Ⅱ電子調(diào)溫萬用電爐：天津市泰勒斯特儀器有限公司；DGG-9240B電熱恒溫鼓風干燥箱：上海森信實驗儀器有限公司；WYT-15糖度計：山東辰信機械設(shè)備有限公司；CJM-2630酒精計：宿遷宇之婷電子商務(wù)有限公司；FA2204電子天平：上海菁海儀器有限公司；STARTER-3100酸度計：奧豪斯儀器（上海）有限公司。

1.3 方法

1.3.1 藍莓果渣白蘭地發(fā)酵工藝流程及操作要點

原料處理：藍莓果渣經(jīng)剔除異物，100 ℃、滅菌30 min后，冷卻攤涼。

酶解：將滅菌后的藍莓果渣與水按照質(zhì)量比1∶2混合，并添加0.25%的果膠酶，在酶解溫度60 ℃條件下酶解2.5 h。

添加SO2：加入0.25 g/L的偏重亞硫酸鉀，以達到殺菌防腐、抗氧化的作用。

調(diào)整糖度、pH值：添加白砂糖調(diào)整初始糖度，用檸檬酸調(diào)節(jié)發(fā)酵液pH為3.5[20]。

接種酵母：以藍莓果渣酶解液為基準，加入0.8%葡萄酒活性干酵母（在加入前要先將酵母加入10倍體積的10 g/L蔗糖水，攪拌搖勻36 ℃恒溫條件下靜置20 min，使酵母充分活化）。

發(fā)酵：發(fā)酵容器密封并在28 ℃的恒溫恒濕培養(yǎng)箱里進行發(fā)酵，在發(fā)酵前3 d內(nèi)，定時充分攪拌，以保證酵母正常發(fā)酵所需的氧氣。

蒸餾：將發(fā)酵液進行壓榨得到過濾酒液，采用蒸餾裝置進行第一次蒸餾和第二次蒸餾，在蒸餾過程中要去掉前10mL酒頭和部分酒尾，防止甲醇超標。第一次蒸餾的酒液為原酒。

人工陳釀：向第二次蒸餾的白蘭地中放入酒液質(zhì)量2%的重度烘焙的橡木片，將陳釀容器密封放入55 ℃的烘箱中加熱0.5 h使其酒液溫度達到55 ℃，密封保存2周以上[21]，在加熱時將陳釀容器密封，防止加熱過程中酒中易揮發(fā)的芳香物質(zhì)損失及乙醇蒸發(fā)導(dǎo)致口感變化和酒精度降低[22]。

過濾：陳釀完成后用紗布濾去橡木片，再于200目的過濾機上過濾，即得藍莓果渣白蘭地。

1.3.2 藍莓果渣白蘭地發(fā)酵工藝優(yōu)化單因素試驗

發(fā)酵時間：在發(fā)酵溫度為28 ℃，酵母添加量為0.8%，初始糖度為26 °Bx的條件下，設(shè)置發(fā)酵時間分別為10 d、11 d、12 d、13 d、14 d。然后將發(fā)酵酒液過濾蒸餾得到白蘭地原酒，分析發(fā)酵時間對其酒精度、總酸、感官評分的影響。

酵母添加量：在發(fā)酵溫度為28 ℃，發(fā)酵時間為12 d，初始糖度為26°Bx的條件下，設(shè)置酵母添加量分別為0.50%、0.65%、0.80%、0.95%、1.10%。然后將發(fā)酵酒液過濾蒸餾得到白蘭地原酒，分析酵母添加量對其酒精度、總酸、感官評分的影響。

初始糖度：在發(fā)酵溫度為28 ℃，酵母添加量為0.8%，發(fā)酵時間為12 d的條件下，設(shè)置初始糖度分別為22 °Bx、24°Bx、26°Bx、28°Bx、30°Bx。然后將發(fā)酵酒液過濾蒸餾得到白蘭地原酒，分析初始糖度對其酒精度、總酸、感官評分的影響。

1.3.3 藍莓果渣白蘭地發(fā)酵工藝優(yōu)化響應(yīng)面試驗

以單因素試驗結(jié)果為基礎(chǔ)，采用3因素3水平的響應(yīng)面試驗對藍莓果渣白蘭地發(fā)酵工藝進行優(yōu)化，響應(yīng)面試驗因素與水平見表1。

表1 藍莓果渣白蘭地發(fā)酵工藝優(yōu)化響應(yīng)面試驗因素與水平Table 1 Factors and levels of response surface experiments for blueberry pomace brandy fermentation process optimization

1.3.4 藍莓果渣白蘭地原酒的感官評價

參照GB/T11856—2008《白蘭地》設(shè)計感官評分標準，選擇10名專業(yè)人員為參評人員，根據(jù)感官評分標準對藍莓果渣白蘭地進行感官評分，采用百分制，結(jié)果取平均值，藍莓果渣白蘭地的感官評分標準見表2。

表2 藍莓果渣白蘭地感官評分標準Table 2 Sensory evaluation standard of blueberry pomace brandy

續(xù)表

1.3.5 理化指標檢測方法

總酸含量的測定：參考GB 12456—2021《食品中總酸的測定》中的方法；酒精度的測定：參考GB 5009.225—2016《酒中乙醇濃度的測定》中的方法；總糖、總酯含量測定：參考GB/T 11856—2008《白蘭地》中的方法；固形物含量的測定：參考GB/T 10345—2007《白酒分析方法》中的方法；甲醇含量的測定：參考GB/T15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》中的方法。

1.3.6 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2016軟件進行數(shù)據(jù)分析和作圖，采用Design-Expert11.1.2軟件進行響應(yīng)面試驗設(shè)計和結(jié)果分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 發(fā)酵條件優(yōu)化單因素試驗

2.1.1 發(fā)酵時間對藍莓果渣白蘭地品質(zhì)的影響

在發(fā)酵溫度為28 ℃，酵母添加量為0.8%，初始糖度為26°Bx的條件下，考察不同發(fā)酵時間對白蘭地原酒酒精度、總酸、感官評分的影響見圖1。

圖1 發(fā)酵時間對藍莓果渣白蘭地品質(zhì)的影響Fig.1 Effect of fermentation time on the quality of blueberry pomace brandy

果酒發(fā)酵最主要環(huán)節(jié)是在酵母作用下，葡萄糖通過糖酵解途徑生成丙酮酸，并在無氧條件下生成乙醛，乙醛再由乙醛脫氫酶還原成乙醇的過程[23]。由圖1可知，隨著發(fā)酵時間的延長，糖轉(zhuǎn)化為酒精，藍莓果渣白蘭地的酒精度逐漸升高，但是隨著時間的延長糖逐漸被消耗，酒精度的升高趨勢逐漸變得平緩，可能是發(fā)酵末期酵母活力下降。當發(fā)酵時間為13 d時，酒精度為9.0%vol，總酸含量為3.6 g/L，感官評分最高為82.2分。隨著發(fā)酵的進行，酒精發(fā)酵和蘋果酸-乳酸發(fā)酵同時進行，糖除了被乳酸菌利用產(chǎn)生蘋果酸外，還有可能形成乳酸、醋酸，導(dǎo)致酸度呈現(xiàn)不斷升高的趨勢，另外藍莓果渣中的單寧等物質(zhì)進入酒中，從而致使藍莓果渣白蘭地的口感失調(diào)，破壞了白蘭地的風味，感官評分下降。綜合考慮，選擇最適發(fā)酵時間為13 d。

2.1.2 酵母添加量對藍莓果渣白蘭地品質(zhì)的影響

在發(fā)酵溫度為28 ℃，發(fā)酵時間為12 d，初始糖度為26 °Bx的條件下，考察不同酵母添加量對白蘭地原酒酒精度、總酸、感官評分的影響見圖2。

圖2 酵母添加量對藍莓果渣白蘭地品質(zhì)的影響Fig.2 Effect of yeast addition on the quality of blueberry fruit residue brandy

由圖2可知，隨著酵母添加量的增加，藍莓果渣白蘭地的酒精度先緩慢上升，當酵母添加量達到0.80%之后，酒精度逐漸下降，由于酵母添加量影響著發(fā)酵周期和發(fā)酵進程，酵母添加量過少，無法保證酒精積累；當酵母添加量過多，酵母大量繁殖，一方面自身養(yǎng)分需求消耗大量營養(yǎng)物質(zhì)，導(dǎo)致生成酒精底物減少，酒精產(chǎn)量降低；感官評分和酒精度的變化相似?？偹嵋搽S著酒精度的變化而變化，進而影響其感官評分。另一方面，代謝的大量副產(chǎn)物影響發(fā)酵過程，增強“酵母”味，并且還會存在過量添加導(dǎo)致發(fā)酵提前終止及不利風味物質(zhì)的形成[24]。酵母添加量為0.80%時，藍莓果渣白蘭地一次蒸餾的酒精度為9.1%vol，此時的白蘭地口感最好，感官評分最高為85.4分、總酸含量為3.24 g/L。當酵母添加量達到發(fā)酵液質(zhì)量的1.10%時，酒精度會大幅度降低，為5.9%vol。綜合考慮，選擇最佳酵母添加量為0.80%。

2.1.3 不同初始糖度對藍莓果渣白蘭地品質(zhì)的影響

在發(fā)酵溫度為28 ℃，酵母添加量為0.8%，發(fā)酵時間為12 d的條件下，考察不同的初始糖度對白蘭地原酒酒精度、總酸、感官評分影響見圖3。

由圖3可知，初始糖度是藍莓果渣白蘭地發(fā)酵中影響酒精度的關(guān)鍵因素。隨著初始糖度的增加，酒精度和感官評分相應(yīng)的上升，初始糖度較低時酒精度和感官評分較低，可能是由于發(fā)酵周期較短，當糖度增加酒精度也在增加，但總酸也在增加，對藍莓果渣白蘭地的品質(zhì)產(chǎn)生一定的影響。糖是酒精發(fā)酵和酯類物質(zhì)的基質(zhì)原料，也是酵母存活的能源物質(zhì)，初始糖含量過低達不到預(yù)期酒精度，也會造成酒體過于單薄。初始糖含量過高，會抑制酵母的繁殖代謝，導(dǎo)致殘?zhí)橇枯^高，出現(xiàn)以膠體形式存在于酒體中的營養(yǎng)組分，產(chǎn)生酒體渾濁和沉底的現(xiàn)象；初始糖含量過高也會因發(fā)酵醪黏度較高出現(xiàn)CO2和熱量釋放緩慢，造成醋酸菌的大量繁殖，使揮發(fā)酸增加，酸化酒體[24]。當初始糖度達到28 °Bx時，藍莓果渣白蘭地的口感最好，感官評分達到了86.5分，酒精度為10.4%vol，總酸含量為3.56 g/L。綜合考慮，選擇最佳初始糖度為28°Bx。

圖3 初始糖度對藍莓果渣白蘭地品質(zhì)的影響Fig.3 Effect of initial sugar content on the quality of blueberry pomace brandy

2.2 發(fā)酵工藝優(yōu)化響應(yīng)面試驗

2.2.1 試驗設(shè)計與結(jié)果

在單因素試驗結(jié)果的基礎(chǔ)上，通過軟件Design-Expert 11.1.2設(shè)計3因素3水平響應(yīng)面優(yōu)化試驗，選擇發(fā)酵時間（A）、酵母添加量（B）和初始糖度（C）為影響因子，由于總酸變化相對較小，選擇酒精度（Y1）和感官評分（Y2）為響應(yīng)值，對藍莓果渣白蘭地發(fā)酵工藝參數(shù)進行優(yōu)化[25-26]，試驗設(shè)計及結(jié)果見表3。

表3 藍莓果渣白蘭地發(fā)酵工藝優(yōu)化Box-Behnken試驗設(shè)計結(jié)果Table 3 Design and results of Box-Behnken experiments for blueberry pomace brandy fermentation process optimization

續(xù)表

2.2.2 回歸模型的建立及方差分析

使用Design-Expert11.1.2軟件對表3中的17組數(shù)據(jù)進行回歸分析，建立藍莓果渣白蘭地酒精度（Y1）和感官評分（Y2）對發(fā)酵工藝參數(shù)的多元二次回歸擬合方程：

對回歸模型進行方差分析，結(jié)果見表4和表5。

表4 以酒精度為評價指標的回歸模型方差分析Table 4 Variance analysis of regression model with alcohol content as evaluation index

表5 以感官評分為評價指標的回歸模型方差分析Table 5 Variance analysis of regression model with sensory score as evaluation index

由表4可知，模型P值＜0.000 1，該回歸模型極顯著。失擬項的P值=0.959 3，說明不顯著，證明該模型的擬合效果良好。根據(jù)回歸系數(shù)的顯著性表明，交互項AB、AC、BC和二次項A2、C2對酒精度影響不顯著（P＞0.05）；一次項A和二次項B2對酒精度的影響極顯著（P＜0.01）。一次項B和C對酒精度的影響顯著（P＜0.05）。通過分析可知發(fā)酵時間、酵母接種量、初始糖度對酒精度的影響程度由大到小依次為A＞B＞C。校正決定系數(shù)R2adj=0.944 5，說明94.45%的響應(yīng)值都可通過該模型解釋。綜上，該模型擬合度高，試驗誤差較小，可以用于對藍莓果渣白蘭地酒精度進行分析和預(yù)測。

由表5可知，模型P值＜0.000 1，表明該模型極顯著；失擬項P值=0.247＞0.05，不顯著，說明該模型擬合效果良好。因此可以利用該回歸方程進行分析。一次項A、B、C，二次項A2、B2、C2以及交互項AC、BC對感官評分影響極顯著（P＜0.01），說明發(fā)酵時間、酵母接種量、初始糖度對藍莓果渣白蘭地釀造過程中的感官評分影響較大。交互項AB對感官評分影響不顯著（P＞0.05）。3種因素對感官評分的影響大小排序依次為A＞C＞B。校正決定系數(shù)R2adj=0.971 3，說明該模型能解釋97.13%的感官評分響應(yīng)值的變化，說明該回歸模型的擬合度較高，試驗誤差較小，可以用于對藍莓果渣白蘭地感官評分的影響進行分析和預(yù)測。

2.2.3 響應(yīng)面分析及優(yōu)化

通過Design-Expert11.1.2軟件對回歸模型進行響應(yīng)面優(yōu)化，得到發(fā)酵時間、酵母接種量、初始糖度3個因素交互影響對藍莓果渣白蘭地酒精度和感官評分的響應(yīng)曲面及等高線，結(jié)果見圖4。

圖4 各因素間交互作用對藍莓果渣白蘭地感官評分和酒精度影響的響應(yīng)面及等高線Fig.4 Response surface plots and contour lines of effects of interaction between each factor on sensory score and alcohol content

由圖4可知，在感官評分模型中，AC和AB交互形成的曲面坡度較大，說明對感官評分的影響較大。與方差分析結(jié)果一致。通過Design-Expert11.1.2軟件對試驗得到的數(shù)據(jù)進行分析處理，綜合考慮酒精度和感官評分兩個響應(yīng)值，優(yōu)化出藍莓果渣白蘭地發(fā)酵的工藝參數(shù)為發(fā)酵時間12.129 d，酵母添加量0.701%，初始糖度26.441°Bx，在此條件下發(fā)酵藍莓果渣白蘭地原酒的酒精度預(yù)測值為8.732%vol，感官評分預(yù)測值為76.266分。

2.3 響應(yīng)面驗證試驗

考慮到實際操作，將發(fā)酵工藝調(diào)整為發(fā)酵時間12 d，酵母添加量0.7%，初始糖度26°Bx。在該條件下進行驗證試驗，得到藍莓果渣白蘭地原酒的酒精度為9.2%vol，感官評分為79.5分，與回歸模型預(yù)測值接近，表明該模型是可靠的。通過采用響應(yīng)面分析方法來優(yōu)化藍莓果渣白蘭地發(fā)酵工藝參數(shù)是可行的，具有一定的參考價值。

2.4 藍莓果渣白蘭地產(chǎn)品的理化指標

取藍莓果渣白蘭地進行理化指標測定，結(jié)果表明，藍莓果渣白蘭地的酒精度為38%vol、總酸含量為1.53 g/L、總酯含量為3.03 g/L、固形物含量為0.22 g/L、總糖含量為1.52 g/L、甲醇含量為1.20 g/L（≤2.0 g/L），其理化指標符合GB/T 11856—2008《白蘭地》的要求。

3 結(jié)論

通過單因素和Box-Behnken響應(yīng)面試驗對藍莓果渣白蘭地發(fā)酵工藝進行優(yōu)化。結(jié)果表明，藍莓果渣白蘭地的最佳發(fā)酵工藝為發(fā)酵時間12 d，酵母添加量0.7%，初始糖度26°Bx。在此條件下得到成品藍莓果渣白蘭地酒體金黃透亮、口感醇厚、入口甘冽，具有藍莓果渣白蘭地明顯的風格。其產(chǎn)品的酒精度為38%vol、總酸含量為1.53 g/L、總酯含量為3.03 g/L、固形物含量為0.22 g/L、總糖含量為1.52 g/L、甲醇含量為1.20 g/L（≤2.0 g/L），其理化指標符合國家標準GB/T 11856—2008《白蘭地》的要求。