發酵型草莓蜂蜜酒的工藝優化研究

余森艷，程 帆，李志紅，姚 曉

（湖北工程學院新技術學院，湖北孝感432000）

草莓屬薔薇科，多年生宿根性草本植物，果實鮮嫩多汁、色澤紅艷、郁香酸甜且營養豐富。草莓果還具有清熱解毒、健胃潤脾、美容健身等功效，被譽為“水果皇后”[1]。但草莓季節性強，收獲期短，且不耐運輸，給鮮銷草莓帶來很大困難，因此，將草莓制汁作為食品工業原料不失為解決問題的一個重要途徑。但由于草莓屬于漿果類，含有大量的纖維素、半纖維素、果膠等物質，直接榨汁粘度較大，汁液不易流出[2]，故采用酶制劑來提高草莓的出汁率，且酶解工藝條件溫和，能最大限度地保存草莓的營養價值。蜂蜜是人類古老而傳統的醫療保健品，具有抗菌消炎、解毒保肝、改善睡眠、護膚美容等功效，素有“人類健康之友”、“老人牛奶”的美稱[3]，但因其含糖量過高，肥胖癥和糖尿病患者不宜食用，消費人群有限。故在此基礎上，對以草莓和蜂蜜為原料的低度酒進行了開發研究。所得產品集草莓、蜂蜜的營養保健和實用功效于一體，不僅可滿足保健意識日益提高的消費者的需求，且能豐富低度果酒的品種內容，同時為草莓和蜂蜜的深加工開辟一條新途徑，并為其工業化生產提供理論基礎和依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

草莓 市售；果膠酶（酶活力10000U/g） 上海藍季科技發展有限公司；纖維素酶（酶活力8000U/g）

山東棗莊杰諾生物酶有限公司；蜂蜜 汪氏蜜蜂園；釀酒高活性干酵母 湖北安琪酵母股份有限公司；

XW-25C-03型榨汁機 九陽股份有限公司；JA1203型電子天平 臺秤；HH-4型數顯恒溫水浴鍋，PHS-3C型數顯酸度計，WYT手持糖量計，酒精計等。

1.2 分析測定方法

所涉及的分析項目均按GB/T 15038-2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》進行檢測；菌落總數等衛生理化指標采用GB/T 4789.2-2008《食品衛生微生物學檢驗菌落總數測定》中的檢測方法。

1.3 工藝流程

1.4 實驗方法

1.4.1 草莓的預處理 挑選無霉爛、新鮮成熟、色澤鮮艷的草莓，去除果梗、萼片，清洗切片打漿。

1.4.2 草莓汁最佳酶解工藝條件的確定 研究了果膠酶、纖維素酶復合作用對草莓出汁率的影響。先確定復合酶的最佳配比，再采用正交實驗確定復合酶法提取草莓汁的最佳酶解工藝條件。

1.4.2.1 復合酶配比的確定 由于果膠酶與纖維素酶活力存在差異，分別取果膠酶與纖維素酶配比1∶0、0∶1、1∶1、1∶2、2∶1、1∶3、3∶1、1∶4、4∶1、1∶5、5∶1進行實驗，復合酶添加量0.1%，pH控制為4.0，酶解溫度設定為50℃，酶解時間為2.0h。每次實驗重復3次，取平均值。相同條件下測一組不加任何酶空白樣的出汁率作為對照，空白樣出汁率為65.7%。出汁率計算公式如下：

出汁率（%）=（汁液重/原料重）×100

4.1.2判定規則相關檢驗合格，判定該產品合格。檢驗識別中有一項指標不合格，將對該批產品進行復檢，復檢結果再有一項指標不符合標準，將判定該批產品為不合格產品。

1.4.2.2 最佳酶解工藝條件的確定 以出汁率為指標，在參考相關文獻[4-5]的基礎上，選擇復合酶（果膠酶∶纖維素酶=1∶4）添加量、酶解溫度、pH、酶解時間4個因素進行正交實驗，每次實驗重復3次，取平均值。因素水平見表1。

表1 酶解工藝正交實驗因素水平表Table 1 Factors and levels of orthogonal experiment for enzymolysis

1.4.3 草莓蜂蜜酒發酵工藝條件優化

1.4.3.1 發酵前草莓汁糖度的調整 將酶解后的草莓汁過濾，在100℃條件下加熱3min除去雜菌，然后冷卻至常溫，用蜂蜜將草莓汁中的糖度調整為適宜于酵母菌酒精發酵的糖度范圍12%～20%。

1.4.3.2 酵母菌添加方式的確定 通過查閱大量資料[6-8]得知，在果酒生產中一般均對活性干酵母進行活化后再進行酒精發酵，通常耗時約1～2h。在本實驗中，采取初始糖度12%，酵母菌添加量0.2%，發酵溫度30℃，時間4d，對酵母菌直投與活化兩種添加方式進行對比實驗。每次實驗重復3次，取平均值。

1.4.3.3 酒精發酵單因素實驗及正交實驗 分別研究初始糖度、酵母菌添加量、發酵溫度對酒精發酵的影響，在此單因素實驗的基礎上，選用L9（34）進行正交實驗，對草莓蜂蜜酒的發酵工藝條件進行優化研究。每次實驗重復3次，取平均值。因素水平見表2。

表2 酒精發酵正交實驗因素水平表Table 2 Factors and levels of orthogonal experiment for alcohol fermentation

2 結果與分析

2.1 復合酶提取草莓汁實驗

2.1.1 復合酶配比對草莓出汁率的影響 由圖1可知，復合酶不同添加比例對草莓出汁率的影響比較明顯，果膠酶與纖維素酶比例為1∶4時的出汁率最高，達81.1%。故選擇果膠酶與纖維素酶配比為1∶4進行后續實驗研究。

2.1.2 酶解工藝實驗 從表3可以看出，各因素對復合酶提取草莓汁的影響次序為：酶解時間＞pH＞復合酶添加量＞酶解溫度。由方差分析表4可知，這4個因素對出汁率的影響都較不顯著，但從極差分析上看，酶解時間和pH對出汁率影響較大，最優組合是A2B2C3D3，即復合酶添加量為0.2%，酶解溫度為50℃，pH為4.5，酶解時間4.0h。驗證實驗結果為：在此提取條件下，草莓的出汁率可達90.2%，優于正交實驗所有不同水平組合。

表3 酶解正交實驗結果Table 3 Results of orthogonal test of enzymolysis

表4 酶解正交實驗結果方差分析Table 4 Variance analysis of orthogonal test results of enzymolysis

2.2 草莓蜂蜜酒發酵工藝條件優化

2.2.1 酵母菌添加方式對發酵的影響 由表5可見，兩種酵母菌添加方法在酒精發酵過程中糖度變化基本無差別，但酵母菌直投與活化后再進行酒精發酵相比可節約一定的時間及勞力，且發酵至4d后糖度變化幅度較小，測得酒精度均為5.5%vol，因此在酒精發酵實驗中均采用酵母直投的添加方式。

表5 酵母菌直投與活化在酒精發酵中的糖度變化Table 5 Changes of sugar degree on yeast direct and activated in alcohol fermentation

2.2.2 酒精發酵單因素實驗

2.2.2.1 初始糖度的選擇 以草莓蜂蜜液中酵母菌量0.2%，發酵溫度30℃為考察對象，研究不同初始糖度對酒精發酵的影響，結果見圖2。

如圖2所示，隨糖度的增加，酒精度也增加，但糖分過高會影響酵母細胞的生長和代謝，延長發酵時間，增加生產成本。因此選擇12%、14%、16%這三個初始糖度用于正交實驗。

2.2.2.2 酵母菌添加量的選擇 以草莓蜂蜜液初始糖度12%，發酵溫度30℃為考察對象，研究不同酵母菌添加量對酒精發酵的影響，結果見圖3。

由圖3可見，在一定范圍內，酒精度隨酵母菌添加量的增加而增加。當酵母菌添加量達到0.4%時，酒精度達到最大，發酵4d即達5.7%。但當酵母添加量增加到0.5%時，發酵速度雖然快，但酒精度反而略有下降，這可能是因為酵母菌添加量增加時其繁殖量也會加大，呼吸旺盛，醪液中的糖分被酵母旺盛的呼吸作用所消耗，且酵母菌添加量過大還會造成生產成本的提高，制得的產品酵母味也較重。若酵母菌添加量過小，則發酵速度慢，發酵液發酵不充分，產酒精量自然偏低。因此選擇0.2%、0.3%、0.4%這三個酵母菌添加量用于正交實驗。

2.2.2.3 發酵溫度的選擇 以蜂蜜液初始糖度12%，酵母菌添加量0.2%為考察對象，以酒精度為指標確定酒精發酵的適宜溫度，結果見圖4。

由圖4可見，酒精度隨發酵溫度的升高而增加，當溫度為32℃時，酒精度最高，發酵4d即達6.2%。這主要是由于酵母菌的活性與溫度有關，若發酵溫度過低，酵母菌活性受到抑制，酒精發酵過慢；若發酵溫度過高，易使酵母菌過早衰老，酒精度反而會減少。Loureiro等也認為發酵過程中溫度過高會使酵母熱致死[9]，生成副產物，不但使產品風味變差，而且最終生成的酒精量也會降低。因此選擇30、32、34℃用于酒精發酵正交實驗。

2.2.3 草莓蜂蜜酒發酵工藝條件優化 從表6實驗結果來看，各因素對酒精度影響的主次順序依次為：B＞A＞C，可見酵母菌添加量對產品的酒精度影響最大，其次是初始糖度，而發酵溫度對實驗結果的影響不大，這可能是由于所選用的酵母菌為耐高溫活性干酵母，對溫度適應性較強，受溫度影響小。由正交實驗表得出酒精發酵的最佳工藝條件為A3B3C1，即初始糖度16%，酵母菌添加量0.4%，發酵溫度30℃。

由表7方差分析結果可知，A因素（初始糖度）、B因素（酵母菌添加量）達極顯著水平。為了確保酒精發酵工藝條件最優，對正交實驗所得酒精發酵最佳條件A3B3C1進行驗證。驗證實驗結果為：在發酵第4d產品酒精度高達8.4%vol，比正交實驗表中各組酒精度都高，達到了正交實驗優化工藝條件的目的。

2.3 質量指標

表6 酒精發酵正交實驗結果Table 6 Results of the orthogonal test of alcohol fermentation

表7 酒精發酵正交實驗結果方差分析Table 7 Variance analysis of orthogonal test results of alcohol fermentation

2.3.1 感官指標 色澤：淡紅色，光亮；澄清度：清澈透明，無沉淀及懸浮物；香氣：特殊的草莓清香及純正的醇香，無異味；滋味：口感愉悅，后味綿長。

2.3.2 理化指標 總糖（以葡萄糖計）32g/L；可溶性固形物7.2g/L；酒精度8.4%vol；總酸（以檸檬酸計）4.0g/L；揮發酸（以醋酸計）0.29g/L。

2.3.3 微生物指標 細菌總數≤30cfu/mL；大腸菌群：未檢出；致病菌：未檢出。

3 結論

3.1 復合酶提取草莓汁的最佳酶解工藝條件為：復合酶添加量0.2%（果膠酶與纖維素酶添加量比例為1∶4），酶解溫度50℃，pH4.5，酶解時間4.0h，草莓出汁率可達90.2%，比空白樣的出汁率65.7%多出了24.5%。

3.2 草莓蜂蜜酒的發酵工藝條件為：酵母菌添加采用直投方式，發酵初始糖度16%，酵母菌用量0.4%，發酵溫度30℃，發酵時間4d，酒精度可達8.4%vol。

3.3 以草莓與蜂蜜混合發酵而成的低度果酒兼具草莓獨特的果香和蜂蜜的清甜，營養豐富，醇和適口，色澤誘人，能較好地滿足現代食療養生的健康需求，對開發新型保健果酒具有一定的參考價值，并能為草莓、蜂蜜的深加工開辟一條新途徑。

[1]隋冬杰，阮美娟.草莓汁護色效果研究[J].食品研究與開發，2010，31（5）：168-171.

[2]Plamen Mollov，Kiril Mihalev.Colour stability improvement ofstrawberry beverage by fortification with polyphenolic copigments naturally occurring in rose petals[J].Innovative Food Science ＆ Emerging Technologies，2007，8（3）：318-321.

[3]葛鳳晨.蜂產品治百病：蜂蜜療法[M].長春：吉林科學技術出版社，2000：6.

[4]劉姍娜，韓燁，周志江.澄清草莓汁制作工藝的研究[J].食品工業科技，2008，29（5）：241-242.

[5]鐘慧慧，馬海樂.草莓澄清汁的加工工藝研究[J].食品工業，2006（2）：10-12.

[6]姜英杰，戚海濱.響應面法優化草莓醋發酵工藝研究[J].中國釀造，2011，234（9）：112-114.

[7]王天陸.芒果果酒釀造工藝研究[J].食品科技，2009，208（2）：56-58.

[8]熊俐，明紅梅.梨姜復合果酒制作工藝的研究[J].江蘇農業科學，2009（4）：289-291.

[9]Loureiro V，N Van Uden.Effects of ethanol on the maximum temperature for growth of Saccharomyces cerevisiae：A model.Biotechnol[J].Bioeng，1996，24：1881-1884.