仙人掌果黑枸杞復(fù)合果酒的發(fā)酵工藝研究

史曉華,于磊娟,邱 磊*

(1.山東職業(yè)學(xué)院 生物工程系,山東 濟(jì)南 250104;2.齊魯工業(yè)大學(xué) 生物工程學(xué)院,山東 濟(jì)南 250353)

仙人掌果黑枸杞復(fù)合果酒的發(fā)酵工藝研究

史曉華1,于磊娟1,邱 磊2*

(1.山東職業(yè)學(xué)院 生物工程系,山東 濟(jì)南 250104;2.齊魯工業(yè)大學(xué) 生物工程學(xué)院,山東 濟(jì)南 250353)

以仙人掌果、黑枸杞為原料制作復(fù)合果酒并研究其發(fā)酵工藝。以黑枸杞處理溫度、糖度、酵母菌添加比例為3個(gè)因素進(jìn)行單因素試驗(yàn),并以酒精度及感官評(píng)分為評(píng)價(jià)指標(biāo),通過(guò)正交試驗(yàn)確定仙人掌果黑枸杞復(fù)合果酒的最佳發(fā)酵工藝。結(jié)果表明,當(dāng)黑枸杞處理溫度為30℃,糖度為22%,安琪葡萄酒果酒酵母RW、LAFFORTF33酵母、釀酒酵母SC1230添加比例為1∶1∶2的條件下,得到果酒的黃酮含量為4.49 mg/g,花青素含量為10.53 mg/g,酒精度為12.0%vol,感官評(píng)分為94分。產(chǎn)品鮮艷透亮,果香濃郁,風(fēng)味獨(dú)特。

仙人掌果;黑枸杞;果酒;發(fā)酵工藝

仙人掌果(Opuntia ficus-indica)為仙人掌屬植物的果實(shí),果皮呈青紫色,外有小絨毛刺,果肉呈紫紅色[1]。仙人掌果果肉中含有豐富的微量元素、蛋白質(zhì)、氨基酸、多糖類、黃酮類和果膠,具有抗衰老、降血壓、降血脂、調(diào)節(jié)腸胃功能、提高免疫力等作用[2]。長(zhǎng)期食用可以調(diào)理機(jī)體、輔助治療糖尿病、促進(jìn)傷口愈合,是適合亞健康人群食用的純天然綠色食品[3]。

黑枸杞(Lycium ruthenicumMurr.)為茄科枸杞屬植物,味甘、性平,富含蛋白質(zhì)、枸杞多糖、氨基酸、維生素、礦物質(zhì)元素等多種營(yíng)養(yǎng)成分[4]。還有豐富的花青素,其含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)藍(lán)莓[5]。研究表明,黑枸杞具有抗衰老、抗病毒、改善睡眠、改善循環(huán)、護(hù)肝明目、增強(qiáng)體質(zhì)等功能[6]。

由于仙人掌果和黑枸杞生長(zhǎng)環(huán)境及鮮果的貯藏條件有限,為滿足人們對(duì)于其產(chǎn)品口感及營(yíng)養(yǎng)的需求,仙人掌果和黑枸杞產(chǎn)品精深加工技術(shù)的開(kāi)發(fā)及相關(guān)產(chǎn)品的推廣已受到市場(chǎng)的追捧。目前以仙人掌果和黑枸杞為單一原料,開(kāi)發(fā)不同飲料及相關(guān)酒的案例較少。在目前已有發(fā)明中,存在的普遍問(wèn)題是采用單一的黑枸杞為原料制作果酒,并且采用仙人掌果為原料釀酒的研究較少。因此,仙人掌果黑枸杞復(fù)合果酒將會(huì)吸引更多的消費(fèi)者,從而有更廣闊的發(fā)展前景。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

仙人掌果:海南三亞水果市場(chǎng);黑枸杞:青海西寧干果批發(fā)市場(chǎng);亞硫酸氫鈉:山東凱龍化工科技發(fā)展有限公司;果膠酶(500 000 U/g):山東巨榮生物工程有限公司;白砂糖:青島日昇昌食品配料有限公司;殼聚糖:濟(jì)南天本生物科技有限公司;皂土:煙臺(tái)華頤釀酒技術(shù)有限公司;安琪葡萄酒果酒酵母RW:安琪酵母食品專營(yíng)店;LAFFORTF33酵母:煙臺(tái)華頤釀酒技術(shù)有限公司;釀酒酵母SC1230:齊魯工業(yè)大學(xué)現(xiàn)代釀酒裝置與技術(shù)研究所菌種保藏室。

1.2 儀器與設(shè)備

SW-CJ-2D超凈工作臺(tái):上海蘇凈實(shí)業(yè)有限公司;AUW120D分析天平:日本島津公司;毛輥清洗機(jī):山東田元機(jī)械制造有限公司;HX-PB956攪拌機(jī):諸城鴻達(dá)機(jī)械有限公司;HH-WO智能數(shù)顯恒溫水浴鍋:上海坦?jié)蓛x器設(shè)備有限公司;SD-JD-030L01發(fā)酵罐:齊魯工業(yè)大學(xué)現(xiàn)代釀酒裝置與技術(shù)研究所;板框式氣膜壓濾機(jī):杭州強(qiáng)源過(guò)濾設(shè)備有限公司;硅藻土過(guò)濾機(jī):上海立先機(jī)械工業(yè)有限公司;0-100酒精度計(jì):武強(qiáng)縣億達(dá)儀表廠。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程

1.3.2 操作要點(diǎn)

(1)黑枸杞原料的處理

選擇顆粒較大,顏色均勻的黑枸杞果干。將500 g黑枸杞果干用冷水清洗后瀝干;添加5 L純凈水,恒溫浸泡24 h。

(2)仙人掌果的預(yù)處理

選擇大小均勻(約6.5～7.5 cm)、果實(shí)飽滿、無(wú)霉斑、無(wú)蟲(chóng)蛀的新鮮仙人掌果2 kg。將挑選好的仙人掌果,放入仙人掌果毛輥清洗設(shè)備中,將其果皮上的毛絨刺除去并洗凈瀝干,將仙人掌果切開(kāi),去除綠色果皮和果實(shí)頂部的八角刺,使其實(shí)現(xiàn)果刺分離,僅保留紫紅色的仙人掌果果實(shí)。

(3)破碎攪拌

將處理后的仙人掌果放入經(jīng)清洗消毒后的攪拌機(jī)中,并向其中加入純凈水4 L,1 000 r/min攪拌1 min,打至均勻。

(4)抑菌和酶解處理

向攪拌后的仙人掌果果漿中立即添加亞硫酸氫鈉0.2%,攪拌均勻。放置6h后,再加入果膠酶0.5%,攪拌均勻,靜置1 h。

(5)原料混合

將所得仙人掌果果漿與浸泡后的黑枸杞及浸泡液按質(zhì)量比1∶1進(jìn)行混合,制得發(fā)酵液。

(6)初發(fā)酵

將發(fā)酵液倒入洗凈消毒的發(fā)酵罐內(nèi),檢測(cè)仙人掌果以及黑枸杞的糖分,添加1.8kg白砂糖,調(diào)整糖度為20～25°Bx,并加入0.35g/L混合酵母(混合酵母為安琪葡萄酒果酒酵母RW、LAFFORTF33酵母和釀酒酵母SC1230),在20～25℃條件下控溫發(fā)酵,發(fā)酵15～21 d,當(dāng)發(fā)酵液中殘?zhí)呛繛?.0～2.2 g/L,酒精度為9.0%vol～11.5%vol時(shí),初發(fā)酵結(jié)束。

(7)后發(fā)酵

初發(fā)酵結(jié)束后,置于室溫中進(jìn)行后發(fā)酵,時(shí)間為15～25 d,當(dāng)酒精度達(dá)到10%vol～13%vol,后發(fā)酵完成。

(8)壓榨和澄清

發(fā)酵結(jié)束后,用板框式氣膜壓濾機(jī)對(duì)果酒進(jìn)行固液分離,向發(fā)酵罐內(nèi)添加2.0 g的澄清劑(皂土和殼聚糖的質(zhì)量比為3∶2),在2℃條件下靜置4 d,去除罐底的沉淀和雜質(zhì),得到原酒上清液。

(9)陳釀

澄清結(jié)束后,調(diào)整發(fā)酵罐內(nèi)溫度至3～6℃,使酒體靜置30～90 d。除去罐底的沉淀,用硅藻土過(guò)濾機(jī)對(duì)酒液進(jìn)行過(guò)濾處理,即得成品仙人掌果黑枸杞復(fù)合果酒。

(10)貯藏

置于常溫、干燥、通風(fēng)環(huán)境下貯藏。

1.3.3 單因素試驗(yàn)

分別設(shè)置黑枸杞處理溫度為15℃、20℃、25℃、30℃、35℃;初始糖度為16%、18%、20%、22%、24%;三種酵母添加比例(安琪葡萄酒果酒酵母RW∶LAFFORTF33酵母∶釀酒酵母SC1230,即a∶l∶n)為1∶1∶1、1∶2∶1、1∶2∶2、1∶1∶2、2∶1∶1。采用單一變量法進(jìn)行單因素試驗(yàn),對(duì)發(fā)酵完成后的仙人掌果黑枸杞復(fù)合果酒的黃酮、花青素和酒精度進(jìn)行測(cè)定。

1.3.4 正交試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,選取黑枸杞處理溫度(A)、初始糖度(B)、三種酵母添加比例(安琪葡萄酒果酒酵母RW∶LAFFORTF33酵母∶釀酒酵母SC1230,以a∶l∶n表示)(C)為評(píng)價(jià)因素,以黃酮、花青素和酒精度為評(píng)價(jià)指標(biāo),進(jìn)行正交試驗(yàn)設(shè)計(jì),正交試驗(yàn)因素水平設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

表1 復(fù)合果酒發(fā)酵工藝正交試驗(yàn)因素與水平Table 1 Factors and levels of orthogonal tests for compound fruit wine fermentation process

1.3.5 測(cè)定方法

表2 復(fù)合果酒感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Sensory evaluation standard of compound fruit wine

酒精度的測(cè)定:GB/15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》中酒精計(jì)法[7];總酸含量的測(cè)定:參照GB/T 12456—2008《食品中總酸的測(cè)定》中方法進(jìn)行測(cè)定;總糖含量的測(cè)定:采用斐林試劑滴定法[8];蛋白質(zhì)含量的測(cè)定:參照GB/T 5009.5—2010《食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》中凱氏定氮的方法進(jìn)行測(cè)定;灰分:參照GB 5009.4—2010《食品中灰分的測(cè)定》;氨基酸、花青素、黃酮、VC含量的測(cè)定:采用紫外分光光度法[9]。

感官評(píng)價(jià):請(qǐng)專業(yè)的10位品酒師對(duì)復(fù)合果酒從外觀(20分)、香氣(20分)、滋味(40分)和典型性(20分)四個(gè)方面進(jìn)行品評(píng),評(píng)分采用百分制,最終得分取其平均分[10]。

2 結(jié)果與分析

2.1 仙人掌果、黑枸杞的基本成分及含量[11]

復(fù)合果酒發(fā)酵前,對(duì)原料仙人掌果和黑枸杞中氨基酸、蛋白質(zhì)、總糖、總酸、花青素、黃酮類物質(zhì)、維生素C進(jìn)行檢測(cè)[12],結(jié)果見(jiàn)表3。

由表3可知,仙人掌果、黑枸杞中含有豐富的黃酮、花青素及維生素C,具有清除自由基、抗氧化的作用、保護(hù)視力、抗疲勞、保護(hù)心腦血管等作用[13]。采用仙人掌果、黑枸杞為原料發(fā)酵果酒,促進(jìn)了仙人掌果、黑枸杞的綜合利用,又提高了果酒的營(yíng)養(yǎng)成分及含量。

表3 仙人掌果、黑枸杞基本成分及含量Table 3 Basic ingredients and contents ofOpuntia ficus-indicaandLycium ruthenicum

2.2 黑枸杞處理溫度對(duì)仙人掌果黑枸杞復(fù)合果酒發(fā)酵的影響

采用不同溫度的水對(duì)黑枸杞果干進(jìn)行浸泡處理,使浸泡后的黑枸杞可以充分發(fā)酵,使制得的復(fù)合果酒營(yíng)養(yǎng)豐富、口感協(xié)調(diào)[14]。黑枸杞處理溫度對(duì)復(fù)合果酒的影響見(jiàn)表4。

表4 黑枸杞處理溫度對(duì)復(fù)合果酒發(fā)酵的影響Table 4 Effect of treatment temperature ofLycium ruthenicumon fermentation of the compound fruit wine

由表4可知,黑枸杞處理溫度對(duì)黃酮、花青素的含量及酒精度均有一定影響,差異較明顯。處理溫度為15℃時(shí),由于溫度過(guò)低,浸泡的黑枸杞果干內(nèi)營(yíng)養(yǎng)成分無(wú)法充分溶出;隨著溫度的升高,黑枸杞果干內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)溶出,使其含量逐漸增多;當(dāng)處理溫度為35℃時(shí),各物質(zhì)充分溶出。因此,35℃為最適處理溫度,此條件下獲得復(fù)合果酒的黃酮含量為4.65 mg/g,花青素含量為12.45 mg/g,酒精度為12.1%vol。

2.3 初始糖度對(duì)仙人掌果黑枸杞復(fù)合果酒發(fā)酵的影響

由表5可知,初始糖度對(duì)黃酮及花青素含量的影響差異不明顯,對(duì)酒精度的影響較明顯。當(dāng)發(fā)酵料液初始糖度＜20%時(shí),其糖度不能滿足酵母菌的生長(zhǎng)需求,發(fā)酵中可溶性固形物的消耗量高,并且產(chǎn)生酒精抑制酵母生長(zhǎng),導(dǎo)致酵母菌數(shù)菌落數(shù)降低,故而發(fā)酵所得果酒酒精度也過(guò)低;當(dāng)初始糖度＞24%時(shí),糖度高會(huì)對(duì)酵母菌的生長(zhǎng)起到一定抑制作用,不利于果酒的徹底發(fā)酵,并影響果酒內(nèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的溶出。因此,最適糖度為22%,此條件下獲得復(fù)合果酒的黃酮含量為4.48 mg/g,花青素含量為12.40 mg/g,酒精度為12.3%vol。

表5 初始糖度對(duì)復(fù)合果酒發(fā)酵的影響Table 5 Effect of initial sugar content on fermentation of the compound fruit wine

2.4 酵母菌添加比例對(duì)仙人掌果黑枸杞復(fù)合果酒的影響

安琪葡萄酒果酒酵母RW、LAFFORTF33酵母、釀酒酵母SC1230添加比例對(duì)仙人掌果黑枸杞復(fù)合果酒發(fā)酵的影響結(jié)果見(jiàn)表6[15]。

由表6可知,酵母菌添加比例對(duì)黃酮及花青素含量無(wú)明顯影響,對(duì)酒精度、果酒的口感風(fēng)味有一定影響。LAFFORTF33酵母、釀酒酵母SC1230比例增多會(huì)使發(fā)酵周期變短、發(fā)酵效率提高,抑制雜菌生長(zhǎng),提高果酒的營(yíng)養(yǎng)成分,使制得的果酒酸甜適口、協(xié)調(diào);當(dāng)安琪葡萄酒果酒酵母RW的添加量多時(shí),酒精度偏低,口感略酸。因此,最適酵母菌添加比例為1∶2∶2,此條件下獲得復(fù)合果酒的黃酮含量為4.62 mg/g,花青素含量為12.39 mg/g,酒精度為12.2%vol。

表6 酵母菌添加比例對(duì)復(fù)合果酒發(fā)酵的影響Table 6 Effect of yeast addition ratio on fermentation of the compound fruit wine

2.5 正交試驗(yàn)結(jié)果分析

以黑枸杞處理溫度、初始糖度、三種酵母添加比例(安琪葡萄酒果酒酵母RW∶LAFFORTF33酵母∶釀酒酵母SC1230)為3個(gè)影響因素,設(shè)計(jì)3因素3水平正交試驗(yàn),確定仙人掌果黑枸杞復(fù)合果酒的優(yōu)化發(fā)酵工藝,正交試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7,方差分析見(jiàn)表8。

表7 復(fù)合果酒發(fā)酵工藝優(yōu)化正交試驗(yàn)結(jié)果與分析Table 7 Results and analysis of orthogonal tests for compound fruit wine fermentation process optimization

由表7R值大小可知,3個(gè)因素對(duì)仙人掌果黑枸杞復(fù)合果酒中酒精度的影響順序?yàn)槌跏继嵌龋竞阼坭教幚頊囟龋窘湍妇砑颖壤?最佳組合為A2B2C3,即黑枸杞處理溫度為30℃,初始糖度為22%,安琪葡萄酒果酒酵母RW、LAFFORTF33酵母、釀酒酵母SC1230添加比例為1∶1∶2;3個(gè)因素對(duì)仙人掌果黑枸杞復(fù)合果酒中感官評(píng)分的影響順序?yàn)榻湍妇砑颖壤竞阼坭教幚頊囟龋境跏继嵌?最佳組合為A2B2C3,在此條件下,黃酮含量為4.49 mg/g,花青素含量為10.53 mg/g,酒精度為12.0%vol,感官評(píng)分為94分。

表8 以酒精度為評(píng)價(jià)指標(biāo)的正交試驗(yàn)方差分析Table 8 Variance analysis of orthogonal experiments using alcohol content as evaluation inde

表9 以感官評(píng)分為評(píng)價(jià)指標(biāo)的正交試驗(yàn)方差分析Table 9 Variance analysis of orthogonal experiments using sensory score as evaluation index

酒精度方差分析可知,初始糖度對(duì)原酒發(fā)酵的酒精度有顯著的影響;感官評(píng)分方差分析可知,黑枸杞處理溫度、酵母菌添加比例對(duì)復(fù)合果酒的感官評(píng)分具有顯著的影響(P＜0.05)。根據(jù)感官評(píng)分的分值及酒精度,確定仙人掌果黑枸杞復(fù)合果酒發(fā)酵工藝條件最佳組合為A2B2C3。此工藝條件下,獲得的復(fù)合果酒顏色鮮艷、透亮,果香酒香濃郁、協(xié)調(diào),風(fēng)味獨(dú)特。

2.6 產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)分析

2.6.1 感官品評(píng)

外觀:呈紫鮮艷紅色,澄清、透明、色澤均勻;香氣:果香酒香濃郁、協(xié)調(diào);滋味:酒體醇厚、爽口;組織狀態(tài):液體均勻、無(wú)懸浮物。

2.6.2 理化指標(biāo)

酒精度12.0%vol,黃酮含量4.49 mg/g,花青素含量10.53mg/g,維生素C含量60mg/100mL,總酸含量0.55g/100mL,干浸出物:3.5 g/100 mL,殘?zhí)呛?2.25 mg/L。

2.6.3 微生物指標(biāo)

微生物指標(biāo)的測(cè)定采用GB 4789.2—2010《食品微生物學(xué)檢驗(yàn)菌落總數(shù)測(cè)定》中的方法,測(cè)定細(xì)菌菌落總數(shù)、大腸桿菌、致病菌[16],結(jié)果見(jiàn)表10。

表10 仙人掌果黑枸杞復(fù)合果酒的微生物指標(biāo)Table 10 Microbiological indexes ofOpuntia ficus-indicaand Lycium ruthenicum compound fruit wine

3 結(jié)論

通過(guò)單因素試驗(yàn)及正交試驗(yàn)分析,仙人掌果黑枸杞復(fù)合果酒的最佳工藝為:黑枸杞處理溫度為30℃,初始糖度為22%,安琪葡萄酒果酒酵母RW、LAFFORTF33酵母、釀酒酵母SC1230添加比例為1∶1∶2。此工藝下發(fā)酵得到的復(fù)合果酒酒精度為12.0%vol,酒體澄清透明、果香純正、口感醇厚、風(fēng)格獨(dú)特,感官評(píng)分可達(dá)94分。

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SHI Xiaohua1,YU Leijuan1,QIU Lei2*
(1.Department of Bioengineering,Shandong Polytechnic Institute,Jinan 250104,China;2.College of Bioengineering,Qilu Polytechnic University,Jinan 250535,China)

TS262.7

0254-5071(2017)11-0175-05

10.11882/j.issn.0254-5071.2017.11.038

2017-07-01

濟(jì)南市科技創(chuàng)新企業(yè)支持計(jì)劃項(xiàng)目(201502109)

史曉華(1962-),女,教授,本科,主要從事生物工程專業(yè)教學(xué)與研究工作。

*通訊作者:邱 磊(1987-),男,講師,博士,主要從事生物工程專業(yè)教學(xué)與研究工作。