紫薯酒發酵工藝研究

周蘇果，付湘晉

（1.浙江工商大學食品生物與工程學院，浙江杭州310012；2.糧油深加工與品質控制湖南省重點實驗室，中南林業科技大學，湖南長沙410004）

紫薯，學名為川山紫，是我國科技人員從日本川崎農場引進繁育成功的甘薯新品種，其薯皮紫紅近黑色，薯肉紫紅色。近年來，我國不斷開發出新的紫薯品種，紫薯的產量日益提高，但是利用率仍很低，鮮食占到60%～80%[1]。紫薯營養價值高于普通甘薯。據日本農產品檢測中心分析，川山紫紅薯淀粉含量為18%，出干率25%，其賴氨酸、銅、錳、鉀、鋅的含量高于一般紅薯3 倍～8 倍[2]，紫薯含有多種氨基酸，含量均較高，含有除色氨酸外的8 種必需氨基酸[3]。紫薯除具有普通甘薯的營養成分和具有軟化血管、降低血壓、潤腸、通便等功能外，還富含增強人體免疫功能的硒元素、花色素等。紫薯天然紅色素色澤鮮艷、耐熱性、耐光性能好，穩定性較好，具有良好的自由基清除能力[4]。紫薯花色素以C6-C3-C6 為基本骨架，屬黃酮類化合物，其受溶液酸堿度的影響發生相應的變化，隨著堿度的增加，花色素的色澤由紅變紫、變藍，在pH≤5 時，呈穩定的紅色，而在pH＞5 時則由紅變紫再變藍[2，5-6]。

紫薯原料來源廣，價格低廉，色素色澤鮮艷且兼具一定的保健功能[7]，因此紫薯是良好的釀酒原料。本研究以市售的紫薯為原料，采用單因素試驗，以酒精度、紅色素保留量、原酒質量等為指標研究紫薯酒發酵的工藝條件，研制出的紫薯酒色澤鮮艷，酒香突出，酸味柔和，為紫薯的開發利用提供了一條途徑。

1 材料與方法

1.1 材料

市售紫薯：新鮮、無蟲害、無損傷、無霉變；安琪高活性酒精干酵母：安琪酵母股份有限公司；a-淀粉酶（0.33×10-3Kat）：湖南津市鴻鷹祥生物工程有限公司；糖化酶（0.83×10-3Kat）：上海瑞豐生物有限公司；檸檬酸（分析純）：天津市大茂化學試劑廠；蔗糖（分析純）：廣東省光華化學廠有限公司；莧菜紅（分析純）：天津多福源實業有限公司。

1.2 主要儀器設備

500 mL 酒精蒸餾裝置：上海標儀儀器有限公司；UV1600 紫外分光光度計：北京瑞利分析儀器公司；阿貝折光儀：上海虹益儀器有限公司；DH-360 型電熱恒溫培養箱：北京中興偉業儀器有限公司。

1.3 工藝流程

新鮮紫薯→洗凈、切丁→加水蒸煮→搗碎→冷卻至室溫→液化→糖化→調整糖度→添加活化后活性干酵母發酵→過濾去渣→成品

1.4 操作要點

蒸煮：將新鮮紫薯充分洗凈去除泥沙等雜質，切丁，取1 200 g 加入3 600 mL 水于100 ℃下蒸煮30 min，蒸煮過程中不斷攪拌使受熱均勻。

液化：加入а-淀粉酶液化，調節pH 至6.0 水浴溫度70 ℃，添加量0.1%，液化時間40 min。

糖化：液化后的紫薯漿降溫后，加入糖化酶，調節pH 至4.4 水浴溫度65 ℃，添加量0.1 %，糖化時間60 min。

活性干酵母活化：準確稱取10 g 安琪高活性酒精干酵母加入200 mL 2 %蔗糖溶液中，35 ℃下活化20 min，溫度降至室溫繼續活化2 h。

糖度調整：用阿貝折光儀測量酶解后醪液糖度，添加一定量的蔗糖，調整糖度為22 波美度。

發酵：定時觀察發酵情況并測量各組發酵液中的糖度，殘余糖度為3～5 波美度時停止發酵。

1.5 發酵工藝

發酵工藝參數的單因素試驗：分別對影響紫薯發酵的3 個主要因素，酵母接種量、發酵醪液pH、發酵溫度進行單因素試驗。

活性干酵母添加量的影響：醪液[料液比=1 ∶3（g/mL），pH 為3.6]分別以1%、3%、5%、7%（體積分數）的接種量接入安琪高活性酒精干酵母，置于20 ℃下發酵。

醪液pH 的影響：調整醪液[料液比=1∶3（g/mL）]pH為3.2、3.6、4.0、4.4；然后按3%接種量接入安琪高活性酒精干酵母，在20 ℃下進行發酵。

溫度的影響：醪液[料液比=1∶3（g/mL），活性干酵母接入量為3 %，醪液pH 為3.6]分別在14、20、26、32 ℃恒溫培養箱中發酵。

1.6 質量檢測方法

1.6.1 紫薯紅色素含量

莧菜紅標準曲線：根據國內外[8-10]常用作法，以合成莧菜紅為標準品（紫薯紅色素和莧菜紅的最大吸收波長都是522 nm），制作莧菜紅標準曲線。

酶解前的紫甘薯液用蒸餾水做參比，發酵后的發酵液用0.1%（體積分數）的a-淀粉酶溶液做參比，再與標準曲線對比得出其含量。

1.6.2 酒度測量

酒精計法[11]，乙醇濃度以體積分數計，且均校正為20 ℃下酒精度。

1.6.3 糖度測量

阿貝折光儀法[12]。

1.6.4 感官評價指標

主要從紫薯酒的色澤、香味和口感等方面評價。色澤：紫紅色，均一有光澤；香氣：有紫薯特有風味，酒香突出；口感：酸味柔和，酒味醇厚，無澀味、異味。

2 結果與分析

2.1 莧菜紅標準曲線

以合成莧菜紅為基準物（紫甘薯紅色素和莧菜紅的最大吸收波長都是522 nm），制作莧菜紅標準曲線，如圖1 所示。

圖1 莧菜紅標準曲線Fig.1 Amaranth standard curve

由圖1 可知，在所選莧菜紅濃度范圍內，莧菜紅含量與吸光度值成正比，且紫薯紅色素和莧菜紅顏色類似，在522 nm 處均有最大吸收波長，故可由莧菜紅標準曲線得到紫薯液和紫薯酒中紅色素含量。

紫薯液A 值為3.472 5，得其含量為0.131 3 mg/mL。

2.2 紫薯發酵酒活性干酵母添加量的選擇

發酵過程酵母添加量對紫薯發酵酒質量影響較大，添加量過大，發酵醪液中的營養物質主要消耗在酵母菌的生長繁殖上，用于發酵的底物量就相對減少[13]，降低了發酵后紫薯酒質量。活性干酵母添加量過小時，底物發酵不完全，降低底物利用度。由表1 可見，活性干酵母添加量為1%、3%、5%時紫薯酒酒精度相差不大，但1%添加量下，發酵時間長。比較不同活性干酵母添加量下紅色素的保留量，3%添加量下紅色素保留量最高，達75.17%。對不同活性干酵母添加量下紅色素保留量進行方差分析，得到不同活性干酵母添加量下紅色素保留量有所差異，但差異不顯著。說明活性干酵母添加量對紫薯酒紅色素有一定影響，但影響不顯著。綜合比較不同活性干酵母添加量下酒精度、紅色素保留量和原酒質量，得出3%添加量下紫薯酒品質較好。

表1 活性干酵母添加量對紫薯發酵酒的影響Table 1 Effect of active dry yeast on the quality of purple sweet potato wine

2.3 紫薯發酵酒發酵醪液pH 的選擇

不同pH 條件下酵母菌的發酵情況不同，酸性條件下酵母菌的代謝活動會受到一定程度的抑制。微酸性環境（3≤pH≤4）有利于甘油和高級醇的形成，且對雜菌的生長也有一定的抑制作用[13]。選擇合適的pH 能提高紫薯酒質量。

表2 pH 對紫薯發酵酒影響Table 2 Effect of pH on the quality of purple sweet potato wine

由表2 可見，pH 為3.6 時紫薯發酵酒的酒精度為9.8%，遠大于pH 為3.2 時的酒精度8.9%，但和pH 為4.0 時差別不是很大，紅色素保留量在幾個pH 中相差也不是很大，對不同pH 下紅色素保留量進行方差分析，得到不同pH 下紅色素保留量有所差異，但差異不明顯。pH 為3.6 時，紫薯酒酒精度為9.8%，紅色素保留量為75.19%，紫薯發酵酒整體質量相對較好，故選擇發酵pH 為3.6。

2.4 紫薯發酵酒發酵溫度的選擇

表3 可見，不同發酵溫度下，紫薯發酵酒酒精度差異比較明顯。

表3 發酵溫度對紫薯發酵酒影響Table 3 Effect of fermentation temperature on the quality of purple sweet potato wine

14 ℃和32 ℃溫度下得到的紫薯酒酒精度低、酒味淡薄，且14 ℃低溫下發酵時間長，說明高溫和低溫都不利于紫薯酒的發酵。對不同發酵溫度下紅色素保留量進行方差分析，得到紅色素保留量有所差異，差異比較顯著，說明發酵溫度發酵紫薯酒質量影響較大。20 ℃下得到紫薯酒品質較好，酒精度為9.8%（體積分數），紅色素保留量為75.20%。

3 結論

研究溫度、pH 和活性干酵母添加量對紫薯酒的影響。溫度對紫薯酒釀制影響最大，不同溫度下釀制的紫薯酒酒精度差別相對較大，低溫和高溫得到的紫薯酒酒味淡薄。紅色素保留量受溫度影響相對也較大，發酵pH 和活性干酵母添加量對紫薯紅色素影響較小。不同發酵條件下得到紫薯酒紅色素含量保留量相差不大，均高于74%，最高為75.20%。

研究獲得的紫薯酒釀制最佳工藝是：pH3.6，活性干酵母添加3%（體積分數），發酵溫度20 ℃，釀制的紫薯酒色澤鮮艷，酒香突出，酸味柔和，酒精度為9.8%（體積分數），紅色素保留量為75.20%。紫薯酒特有的色澤和風味及紅色素特有的保健功效，賦予了紫薯特有的釀酒價值，增加了紫薯的利用途徑。

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