板栗紅棗復合酒精飲料的加工工藝研究

劉洪星 中國人民大學

板栗屬于殼斗科栗屬的堅果類食品,又名栗子﹑栗果。板栗含有豐富的淀粉、蛋白質、氨基酸等營養物質，口感甜糯芳香、風味獨特;而且還含有胡蘿卜素、核黃素、生育酚等多種維生素以及Ca，Fe，K，Mg，Zn 等礦質元素，因此板栗素有“千果之王”之稱[1]。同時板栗食性溫和，味甘；具有入脾、胃、腎經的效果。同時具有養胃健胃﹑補腎強筋、活血止血等臨床功效[2]。但是，新鮮的板栗不易儲存，容易造成板栗的大量浪費[3]。因此，加大板栗產品的開發力度,開發出更多的產品來提高板栗的應用價值具有重要的意義。紅棗, 又名中華大棗，為鼠李科植物棗屬的果實干燥而成，主產于山東﹑河南[4]，具有藥食同源的作用。紅棗有“天然維生素丸”的美譽，其果肉除了豐富的維生素外還富含蛋白質﹑糖類﹑氨基酸以及Fe、Zn、Ca﹑P等微量元素。 而且，紅棗能補氣益中，滋脾土，潤心肺，調營養，緩陰血，生津液，悅顏色，通九竅，助十二經，和百藥；具有抗癌、抗過敏、防止心血管疾病等很高的藥用價值[5]。因此，加上其獨特的口味以及豐富的營養價值和藥用價值,以紅棗為原料的飲料不僅具有解渴作用,還具有營養保健功能[6]。近些年，雖然關于板栗和紅棗的單獨產品出現在人們的生活中，但是關于板栗和紅棗的復合產品鮮見報道。因此，本文考慮到板栗和紅棗均具有很高的營養價值和藥用價值，對板栗和紅棗深加工為復合酒精飲料進行研究并對其加工工藝進行優化。

一、材料

（一）材料與試劑

板栗，產自山東省泰安市；干酵母，購于齊齊哈爾臺龍食品有限公司；α-淀粉酶（活性≥3700活力單位/克），購自天津市大茂化學試劑廠；β-淀粉酶（活性：10萬單位/克），購自北京奧博星生物技術有限責任公司；糖化酶（活性≥10萬單位/克），購自北京奧博星生物技術有限責任公司；白砂糖，購于萊蕪潤楓糖業有限公司。

（二）儀器與設備

DK-98-1型電熱恒溫水浴鍋，JFSD-70實驗室粉碎磨，DGG-9030A型電熱恒溫鼓風干燥箱，SPX-150型生化培養箱，HR2860型飛利浦攪拌機。

二、方法

（一）工藝流程

圖1 板栗紅棗復合酒精飲料的工藝流程圖

（二）操作要點

1.板栗預處理

（1）栗子粉：選用成熟度高，色澤好，新鮮飽滿的板栗去皮，剔除腐爛、病蟲及霉變果，切成小塊，放入鼓風機充分干燥，用粉碎機粉碎并過40目篩，得到均勻的栗子粉。

（2）糊化：將得到的栗子粉與蒸餾水按著料液比1：4進行充分混合，加入0.2% (占原料量）氯化鈣（Ca2+濃度50～70 ppm）并攪拌均勻成為懸浮液，然后在水浴鍋中90 ℃加熱2 h進行糊化。

（3）液化：隨后加1%（占原栗子粉量)α-淀粉酶進行液化處理，繼續加熱維持30～60 min，不斷補充水分獲得液化醪。

（4）糖化：加入25%（占原栗子粉量）的白砂糖后迅速冷卻至60℃，接著加入0.5%原料的糖化酶和β-葡萄糖淀粉酶糖化4h，得到糖化醪。

2.紅棗預處理

（1）打漿：將紅棗與蒸餾水按1：4混合后打漿。

（2）糖化：將漿液加熱至60 ℃，接著加入0.5%原料的糖化酶和β-葡萄糖淀粉酶糖化4h，得到糖化醪。

3.活化酵母

在100 mL 2%滅菌糖液中加入5 g干酵母，在30～33 ℃條件下活化30～60 min。活性干酵母的添加量為投料量的0.5%～1.2%。

4.單因素實驗

（1）選取時間、溫度和料液比三個因素分別進行單因素實驗分析。

（2）發酵時間單因素實驗：將板栗與紅棗水解液為1:1的發酵基質在30 ℃條件下進行發酵，發酵時間從4 d～8 d分為5組，每組重復三次，確定最佳發酵時間。

（3）發酵溫度單因素實驗：將板栗與紅棗水解液為1:1的發酵基質發酵4 d，溫度取26 ℃、28 ℃、30 ℃、32 ℃、34 ℃五個不同級別，每組重復三次，確定最佳發酵溫度。

（4）板栗與紅棗水解液配比單因素實驗：將板栗與紅棗水解液按1:1、2:1、3:1、4:1、5:1五種不同配比水平在30 ℃條件下發酵4 d，每組重復做三次，確定最佳發酵配比。

（5）由單因素實驗所得結果通過響應面法對發酵工藝進行優化以獲得最佳發酵條件。

（三）感官評價標準

板栗紅棗復合酒精飲料的感官評分標準:參照《葡萄與葡萄酒實驗技術操作規范》和葡萄酒、果酒國家標準GB/T15038-2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》的評測方法。

具體實驗方法：由專業人員組成10人評定小組, 要求評定前12 h不吸煙、不飲酒、不食辛辣等刺激性食物; 評定過程不準相互交談。組織結構具有板栗漿的均勻膠體狀態，無肉眼可見的外來雜質，滿分20分；外觀呈現無脂肪上浮, 無蛋白顆粒, 無沉淀，滿分20分；色澤具有板栗漿特有的亮黃色，澄清透明，滿分30分；味道具有板栗與紅棗固有的芳香滋味和氣味, 無異味，滿分30分。評定標準參照表1, 分數越低，代表距離評價標準越遠。每評完一個產品以清水漱口, 間隔10 min后再評定下一個樣品, 根據表1的評分標準針對實驗樣品進行評分, 最后填好評分表并署名。

表1 板栗紅棗復合酒精飲料的感官評分標準

（四）響應面法實驗

根據單因素實驗結果，可分別得出發酵時間，發酵溫度以及板栗與紅棗水解液配比對發酵效果的影響規律，此處以酒精度為發酵效果評價指標。根據單因素實驗，其它因素不變，發酵時間4天發酵效果最佳，同理可得出最佳發酵溫度為30℃，最佳板栗與紅棗水解液配比為3：1。在單因素實驗的基礎上，確定發酵時間，發酵溫度，發酵基質比的水平，以發酵液的感官指標為響應值，確定復合飲料的最佳工藝條件。復合飲料的因素水平表見表2。

表2 板栗紅棗復合酒精飲料因素水平表

三、結果與分析

（一）單因素實驗結果

經單因素實驗結果分析可知，當發酵時間為4 d，溫度為30 ℃，配比為3:1時所獲得的發酵液口感優良，有較柔和的板栗味道，且色澤清澈透亮。

（二）響應面法優化發酵條件

在單因素的基礎上，根據Box-Behnken中心組合設計原理，本實驗以感官指標為響應值，利用Design Expert 7.1.1軟件設計了三因素三水平的響應面法實驗，共有15個實驗點，其中12個為析因點，3個為零點以估計誤差。

（三）方差分析

根據回歸試驗設計的原理，利用軟件對實驗數據進行統計分析，設置綜合感官指標，包括色澤、組織結構、氣味等，以綜合感官指標為響應值，對實驗結果進行響應面回歸分析。得到的回歸模型方程如下：R1=80.00+9.12A+8.50B+1.13C-6.88A2-5.63B2-24.88C2-2.50A＊B+0.75A＊C-1.00B＊C。

對于二次多項式各項對響應值的影響大小用F檢驗來評價。對回歸模型方程的各項分別進行F檢驗，得到P值，通過P值大小來評估各項的顯著性，按照統計學習慣，P≤0.01,為極顯著,P≤0.05,為顯著,P＞0.05,顯著性為不顯著。在建立的回歸模型方程的各項中，一次項A的F值為62.55，P值為0.0005，B的F值為54.27，P值為0.0007，說明一次項A、B在概率水平99%以上的條件下是顯著的，C項F值為10.13，Prob＞F的值為0.3743，表示影響不顯著。二次項A2的F值為16.39，P值為0.0098、B2的F值為10.97，P值為0.0212，C2的F值為214.52，P值為0.001，三者P值均小于0.05，其中A2、B2項P值小于0.01，可得到二次項A2、B2、C2在概率水平在97%的條件下是極顯著的。同理看交叉項AB、AC、BC，AB的F值為2.35，P值為0.1861、AC的F值為0.21，P值為0.6651，BC的F值為0.38，P值為0.5668，三者P值均大于于0.05，說明交叉項AB、AC、BC對方程影響都不顯著。

用F檢驗對回歸方程進行評價，模型的F值為23.92，其Prob＞F的值為0.0004, 表明回歸模型在概率水平在99%的條件下是顯著的。回歸模型方程的有一個較高的確定系數( R2= 0.9982) ，說明本次的實驗數據可以用這個方程解釋，模型方程與實際情況擬合性較好，較為準確的反映了發酵溫度，發酵時間以及水解液基質比例對感官指標的影響。

（四）板栗紅棗復合酒精飲料的發酵工藝優化

根據回歸方程，固定其中的一個因素在中間水平值，可以分別研究發酵時間（A），發酵溫度（B）以及栗子紅棗水解液基質比(C)對感官指標的作用規律，運用軟件分別作出發酵時間（A）和發酵溫度（B），發酵時間(A)，栗子紅棗水解液基質比(C)以及發酵溫度（B）和水解液比例（C）的響應面圖譜，根據得出的響應面圖譜，尋找得到最佳感官指標的因素水平。可分別得到：當發酵時間為4 d時，水解液比例為3:1時，感官指標最大；在水解液比例為3:1時，隨著發酵溫度的增加，感官指標增長，在31 ℃處達到最大之后略有下降；溫度30 ℃時，隨著發酵時間的延長，感官指標增加，在4.5～5 d達到最大值且趨于穩定。

通過Design Expert軟件對數據優化后的回歸方程進行求解，軟件預測的獲得最佳感官的條件為：發酵時間4.31 d，發酵溫度31.74 ℃，栗子紅棗水解液基質比為3.02。考慮到實驗的可行性，故將最佳條件修正為：發酵時間4 d，發酵溫度31 ℃，栗子紅棗水解液基質比為3。并在此條件下進行三次驗證性試驗，測得感官指標平均值為89，大于理論預測值85.6，說明優化后該操作條件合理可靠，能維持較高的感官指標，對生產實踐具有一定參考價值。

四、結論

以板栗和紅棗為原料，考察發酵溫度、時間以及料液比對板栗紅棗復合酒精飲料的影響。單因素實驗結果表明，當發酵時間為4 d，溫度為30 ℃，配比為3:1時所獲得的發酵液口感優良，有較柔和的板栗味道，且色澤清澈透亮。進而，通過響應曲面法優化板栗紅棗復合酒精飲料的制備工藝，結果表明發酵時間4 d，發酵溫度31 ℃，栗子紅棗水解液基質比為3：1時其感官指標最大，且高于理論值，與單因素實驗結果相對應。因此，該優化后的工藝條件對板栗紅棗復合酒精飲料的研究以及生產奠定一定的基礎。