菠蘿酒釀造工藝研究

陳文學(xué)，胡月英，林俊芳*，李從發(fā),3,*

菠蘿酒釀造工藝研究

陳文學(xué)1,2，胡月英2，林俊芳1,*，李從發(fā)2,3,*

(1.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，廣東 廣州 510640；2.海南大學(xué)食品學(xué)院，海南 海口 570028；3.中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院，海南 儋州 571737)

以菠蘿為主要原料，研究菠蘿酒的釀造工藝，測(cè)試活性干酵母D254在菠蘿酒發(fā)酵過(guò)程中酒精體積分?jǐn)?shù)、總糖及密度的變化，并采用二次回歸通用旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)進(jìn)行發(fā)酵工藝的主要參數(shù)優(yōu)化。優(yōu)化結(jié)果表明，D254的最佳發(fā)酵方案為：糖含量219.8g/L、pH3.5、溫度19.8℃，感官評(píng)分為91.5。

菠蘿酒；活性干酵母；性能測(cè)試；二次通用旋轉(zhuǎn)組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)

菠蘿(Ananas comosus [L.] Merr.)學(xué)名鳳梨，又名王梨、黃梨、草菠蘿等，是世界熱帶、亞熱帶特產(chǎn)水果之一。原產(chǎn)于南美洲，后從巴西傳入我國(guó)。我國(guó)菠蘿的種植和生產(chǎn)主要集中在廣東、臺(tái)灣、海南、廣西、福建、云南等地區(qū)，其中臺(tái)灣、廣東和海南己成為我國(guó)最適宜菠蘿生產(chǎn)和種植的地區(qū)，是我國(guó)最大的菠蘿種植、加工和出口商品基地[1-2]。

由于鮮果含水量高達(dá)80%以上，呼吸強(qiáng)度大，且菠蘿大量在夏季上市，氣候炎熱，不耐貯藏，貯藏運(yùn)輸中腐爛率較高。從而嚴(yán)重影響熱帶水果產(chǎn)業(yè)的效益和農(nóng)民增收。因此，菠蘿的加工利用已成為我國(guó)果業(yè)發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急[3-4]。長(zhǎng)期以來(lái)菠蘿加工的主要產(chǎn)品是糖水罐頭，隨著菠蘿加工業(yè)的發(fā)展，出現(xiàn)了許多新的加工方式[5-9]，如天然低度菠蘿酒、全果菠蘿白蘭地、菠蘿皮渣白蘭地、菠蘿皮發(fā)酵乳酸飲料等。酒類消費(fèi)近年來(lái)主要倡導(dǎo)以低度酒取代高度酒，果酒取代糧食酒。在亞熱帶水果中，菠蘿是最適宜制酒以及最具安全性的品種之一。菠蘿糖酸含量適中、香氣濃郁、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，菠蘿果肉氣味芳香，味道清甜，營(yíng)養(yǎng)豐富，富含多種有機(jī)酸、氨基酸、維生素等營(yíng)養(yǎng)成分，其中VC含量可高達(dá)42mg/100g，是釀酒的良好原料。此外，以釀造果酒作為菠蘿深加工方向能大大提高菠蘿的附加值，有利于菠蘿產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[10]。

本研究采用巴厘種菠蘿為主要原料，對(duì)活性干酵母D254釀造菠蘿酒的發(fā)酵性能及發(fā)酵工藝條件進(jìn)行探討，以期為菠蘿酒的生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

菠蘿為巴厘種 市售；杰兔活性干酵母(D254) 上海杰兔工貿(mào)有限公司。

葡萄糖、焦亞硫酸鈉，均為分析純?cè)噭?/p>

1.2 儀器與設(shè)備

HWS-430恒溫恒濕培養(yǎng)箱；PB3002-N分析天平；UV-2450型分光光度計(jì)；DA-130N酒精計(jì)；LH-407220手持式糖度計(jì)。

1.3 方法

1.3.1 發(fā)酵工藝流程

1.3.2 操作要點(diǎn)

原料選擇和處理：挑選八、九成熟的無(wú)病蟲害且無(wú)霉?fàn)€變質(zhì)的新鮮菠蘿果實(shí)，清洗干凈后去皮、破碎和壓榨，并過(guò)濾得到菠蘿汁。果汁處理：向過(guò)濾后的菠蘿汁中加入SO2，以抑制雜菌繁殖和護(hù)色。成分調(diào)整：根據(jù)不同的要求對(duì)菠蘿汁中進(jìn)行糖、酸調(diào)整[11]。菌種活化：稱取商業(yè)干酵母加入到含糖5%、酵母用量10倍的水溶液中，小心混勻，靜置使其復(fù)水、活化，每隔10min輕輕攪拌一次，在38～40℃活化30min。控溫發(fā)酵：在經(jīng)成分調(diào)節(jié)后的果汁中接入0.3g/kg D254活性干酵母活化菌種，控溫條件下進(jìn)行發(fā)酵，每天測(cè)定并記錄糖度及密度等變化。

1.3.3 活性干酵母D254菠蘿酒發(fā)酵性能測(cè)試[12]

在發(fā)酵溫度20℃、糖含量220g/L、接種量0.3g/kg D254活性干酵母的條件下發(fā)酵，定期測(cè)定其總糖、酒精體積分?jǐn)?shù)及密度的變化。

1.3.4 發(fā)酵工藝優(yōu)化試驗(yàn)方案

為優(yōu)化釀造工藝條件，摸索出最佳發(fā)酵工藝方案，采用三元二次通用旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)對(duì)活性干酵母D254進(jìn)行菠蘿酒發(fā)酵工藝優(yōu)化試驗(yàn)。本試驗(yàn)主要考慮發(fā)酵果汁糖含量、發(fā)酵溫度、pH值對(duì)菠蘿酒品質(zhì)的影響。根據(jù)菠蘿酒發(fā)酵的一般條件和預(yù)試驗(yàn)結(jié)果[1,2,4,10]，選定菠蘿果汁糖含量范圍為170～270g/L；溫度范圍為12～28℃；pH值為2.5～3.5。采用三元二次通用旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)試驗(yàn)，共20組，因素水平編碼見(jiàn)表1。發(fā)酵完成后，由10位具有相關(guān)經(jīng)驗(yàn)的專家組成品酒小組，從色澤(20分)、香氣(30分)、滋味(40分)、風(fēng)格(10分)4個(gè)方面進(jìn)行感官評(píng)定。以感官評(píng)分(表2)為指標(biāo)分析確定發(fā)酵工藝條件。

表1 二次通用旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)因子水平表Table 1 Factors and levels in the quadratic general rotary unitized design

表2 菠蘿酒感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)[13-14]Table 2 Sensory evaluation standards for pineapple wine

2 結(jié)果與分析

2.1 活性干酵母D254菠蘿酒發(fā)酵性能測(cè)試

2.1.1 發(fā)酵液酒精體積分?jǐn)?shù)的變化

圖1 發(fā)酵過(guò)程中發(fā)酵液酒精體積分?jǐn)?shù)的變化曲線Fig.1 Changing curve of alcohol concentration during fermentation

由圖1可知，加入了酵母D254的菠蘿發(fā)酵液的酒精體積分?jǐn)?shù)隨發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)而逐步升高，發(fā)酵2d后酒精體積分?jǐn)?shù)迅速上升，第7天后酒精體積分?jǐn)?shù)趨于穩(wěn)定，第11天酒精體積分?jǐn)?shù)達(dá)到了最高值12.5%。

2.1.2 發(fā)酵液總糖含量的變化

圖2 發(fā)酵過(guò)程中發(fā)酵液總糖含量的變化曲線Fig.2 Changing curve of total sugar content during fermentation

酵母菌利用糖分進(jìn)行生長(zhǎng)繁殖，發(fā)酵產(chǎn)生酒精、酯類等物質(zhì)，當(dāng)總糖適宜時(shí)酵母菌繁殖和代謝速度都比較快[15]。由圖2可知，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，加入酵母D254的發(fā)酵液中的總糖含量成下降趨勢(shì)，從發(fā)酵第2天開(kāi)始總糖含量逐漸降低，第7天總糖含量趨于穩(wěn)定。

2.1.3 發(fā)酵液密度的變化

圖3 發(fā)酵過(guò)程中發(fā)酵液密度的變化曲線Fig.3 Changing curve of medium density during fermentation

由圖3可知，在初期第2天發(fā)酵液密度就迅速下降，7d后密度變化趨于平緩，最終從1046kg/m3降低到989kg/m3。

2.2 發(fā)酵工藝參數(shù)優(yōu)化

2.2.1 菠蘿酒發(fā)酵工藝優(yōu)化

按照1.3.4節(jié)發(fā)酵工藝優(yōu)化試驗(yàn)方案做20組發(fā)酵工藝優(yōu)化試驗(yàn)，以感官評(píng)分為指標(biāo)分析確定發(fā)酵工藝條件。三元二次通用旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)實(shí)施方案及結(jié)果見(jiàn)表3。方差分析見(jiàn)表4。

采用SAS 9.0對(duì)發(fā)酵工藝條件進(jìn)行分析得到回歸方程如下：

表3 三元二次通用旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)實(shí)施方案及試驗(yàn)結(jié)果Table 3 Quadratic general rotary unitized design arrangement and experimental results

表4 發(fā)酵工藝優(yōu)化模型的方差分析Table 4 Variance analysis for the established model with sensory score of pineapple wine as a function

對(duì)發(fā)酵工藝優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行方差分析，并對(duì)各因子的偏回歸系數(shù)進(jìn)行檢驗(yàn)，從表3可以看出：回歸模型F值為6.7542，P＜0.01表明回歸模型極顯著，且失擬不顯著，說(shuō)明回歸方程與實(shí)際情況的擬和的較好。該模型一次項(xiàng)中X2的偏回歸系數(shù)極顯著，說(shuō)明pH值對(duì)發(fā)酵工藝有極顯著影響，X3的偏回歸系數(shù)顯著，說(shuō)明發(fā)酵溫度對(duì)發(fā)酵工藝有顯著性影響，其他各項(xiàng)的偏回歸系數(shù)均未達(dá)到顯著水平。

將其回歸方程進(jìn)行優(yōu)化，得到最佳方案為：糖含量219.8g/L、pH3.5、溫度19.8℃。對(duì)最佳方案進(jìn)行驗(yàn)證，感官評(píng)分為91.5，與理論值的91.0相差不大，所以可認(rèn)為其為最佳方案。

2.2.2 雙因素交互作用分析

圖4 糖含量與pH值交互作用的響應(yīng)面圖Fig.4 Response surface plot showing the interactive effects of initial sugar content and pH on sensory score of pineapple wine

圖5 糖含量與溫度交互作用的響應(yīng)面圖Fig.5 Response surface plot showing the interactive effects of initial sugar content and fermentation temperature on sensory score of pineapple wine

圖6 pH值與溫度交互作用的響應(yīng)面圖Fig.6 Response surface plot showing the interactive effects of fermentation temperature and pH on sensory score of pineapple wine

在菠蘿酒發(fā)酵工藝優(yōu)化的試驗(yàn)中，依據(jù)各因素(X1、X2、X3)對(duì)其響應(yīng)值(Y)所構(gòu)成的三維空間的曲面圖，可反映各因素對(duì)其響應(yīng)值的影響。固定一個(gè)因素在零水平上，研究另兩個(gè)因素間的交互作用，分析糖含量與pH值、pH值與溫度、糖含量與溫度交互作用對(duì)菠蘿酒釀造的影響。

由圖4可知，在一定的糖含量下，提高pH值，感官評(píng)分呈逐漸增加趨勢(shì)，先增加后遞減趨勢(shì)。在pH值的各個(gè)水平下，糖含量和pH值呈拋物線關(guān)系，即在一定的pH值下，提高糖含量可以使感官評(píng)分增加，但是若糖含量過(guò)高，感官評(píng)分反而會(huì)降低。由圖5可知，在一定的糖含量下，提高發(fā)酵溫度，感官評(píng)分呈先增后減的趨勢(shì)。在發(fā)酵溫度的各個(gè)水平下，糖含量和發(fā)酵溫度呈拋物線關(guān)系，即在一定的發(fā)酵溫度下，提高糖含量可以使感官評(píng)分加大，但是若糖含量過(guò)高，反而會(huì)降低感官評(píng)分。從圖6可以看出，在一定的pH值的各個(gè)水平下，提高發(fā)酵溫度，感官評(píng)分先增后減，即在一定的pH值下，提高發(fā)酵溫度可以使感官評(píng)分增加，但是若發(fā)酵溫度過(guò)高，反而會(huì)降低感官評(píng)分。在發(fā)酵溫度的各個(gè)水平下，感官評(píng)分隨著pH值提高而增加。

3 結(jié) 論

3.1 對(duì)活性干酵母D254的菠蘿酒發(fā)酵過(guò)程進(jìn)行了一系列性能測(cè)試，結(jié)果表明該酵母菌株發(fā)酵第2天后開(kāi)始產(chǎn)酒精，發(fā)酵性能良好。

3.2 通過(guò)二次通用旋轉(zhuǎn)組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)建立了菠蘿酒發(fā)酵的糖含量、pH值及發(fā)酵溫度3個(gè)主要因素的回歸方程，此模型在試驗(yàn)范圍內(nèi)能較準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)菠蘿酒發(fā)酵的效果。

3.33 個(gè)因素對(duì)菠蘿酒發(fā)酵的影響大小順序?yàn)椋簆H值＞發(fā)酵溫度＞糖含量。通過(guò)二次通用旋轉(zhuǎn)組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)獲得了菠蘿酒發(fā)酵的最佳提取工藝參數(shù)為：糖含量219.8g/L、pH3.5、溫度19.8℃，感官評(píng)分為91.5，與理論值的91.0相差不大，所以可認(rèn)為其為最佳方案。

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Optimizing the Brewing Technology of Pineapple Wine

CHEN Wen-xue1,2，HU Yue-ying2，LIN Jun-fang1,*，LI Cong-fa2,3,*
(1. College of Food Science and Technology, South China Agricultural University, Guangzhou 510640, China；2. College of Food Science and Technology, Hainan University, Haikou 570028, China；3. Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences, Danzhou 571737, China)

The production technology of pineapple wine using active dry yeast D254 as the fermentation starter was optimized by quadratic general rotary unitized design. The changes of alcohol concentration, total sugar content and density were tested during 17-day fermentation. The optimal conditions for the fermentation of active dry yeast D254 were: initial sugar content 219.8 g/L; pH 3.5; and fermentation temperature 19.8 ℃ and that the maximum sensory score of pineapple wine under these conditions was up to 91.5.

pineapple wine；active dry yeast；fermentation performance testing；quadratic general rotary unitized design

TS261.42

A

1002-6630(2010)19-0259-04

2010-06-23

“十一五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2007BAD76B04)

陳文學(xué)(1968—)，男，副教授，博士研究生，主要從事熱帶農(nóng)產(chǎn)品加工研究。E-mail：hnchwx@163.com

*通信作者：林俊芳(1962—)，男，教授，博士，主要從事食品生物技術(shù)研究。E-mail：junfanglin2003@yahoo.com.cn李從發(fā)(1967—)，男，教授，博士，主要從事食品微生物研究。E-mail：congfa@vip.163.com