固定化復合酵母發酵合水粉葛果酒工藝的優化

劉健南 付博 鄭琳 張華建 黃裕雄

摘要：對固定化酵母生產合水粉葛（Pueraria thomsonii Benth）果酒的生產工藝進行了優化。以酒精度、感官評價、總黃酮含量為考察指標，研究初始糖度、二氧化硫添加量、固定化酵母添加量、發酵溫度對合水粉葛果酒生產工藝的影響。結果表明，最佳工藝條件為初始糖度24%，二氧化硫添加量80 mg/L，固定化復合酵母以0.3%葡萄酒干酵母為主發酵菌種、配合0.04%生香干酵母和0.06%釀酒高活性干酵母，發酵溫度28 ℃，發酵時間7 d。在此條件下，合水粉葛果酒的酒精度為13.3%，感官評分91分，總黃酮含量244.52 mg/L。

關鍵詞：固定化復合酵母；合水粉葛（Pueraria thomsonii Benth）果酒；黃酮

中圖分類號：TS262.7 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2016）05-1231-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.05.036

Optimization of Fermentation Technology of Heshui Pueraria thomsonii

Benth Wine by Immobilized Mulriple Yeast

LIU Jian-nan， FU Bo， ZHENG Lin， ZHANG Hua-jian， HUANG Yu-xiong

（Foshan Polytechnic College， Foshan 528137， Guangdong， China）

Abstract： The production process of Heshui Pueraria thomsonii benth wine produced by immobilized yeast were studied. Using alcohol content，sensory quality and flavonoids content as the inspect indexs， the effects of the initial sugar content， additive amount of SO2，immobilized yeast added quantity，fermentation temperature on the Heshui Pueraria thomsonii Benth wine production process were studied. The results showed that the best technological conditions to produce Heshui Pueraria thomsonii Benth wine were initial sugar content 24%，SO2 80 mg/L，immobilized mulriple yeasts（0.3% grape wine dry yeast used as chief fermentation species coupled with 0.04%aroma-produing dry yeast and 0.06% high active dry yeast），fermentation temperature 28 ℃，fermentation time 7 days. Under this condition， Heshui Pueraria thomsonii Benth wine alcohol content was 13.3%， sensory score was 91， flavonoids content was 244.52 mg/L.

Key words： immobilized mulriple yeast；Heshui Pueraria thomsonii Benth；flavonoids

粉葛（Pueraria thomsonii Benth）又稱干葛藤，與野葛[Pueraia lobata（Willd） Ohwi]一起構成中國分布最廣的2種豆科葛屬植物。葛根是葛的地下塊根，富含葛根素、黃酮類物質、花生酸、維生素以及鈣、鐵、鋅、硒等多種微量元素，具有降低心肌耗氧量、增加冠脈腦血管血流量、緩解心絞痛、抗心律失常、增強機體免疫力等功能[1，2]，屬于國家衛生部公布的藥食同源植物[3]。合水粉葛是廣東省佛山市高明區出產具有獨特優良品質的粉葛，是國家地理標志保護產品[4]。

目前，葛根可廣泛應用于保健食品、生物制藥、日用化工等領域[5，6]。在國內的葛根深加工類食品的研究主要包括葛根粉絲、葛根口服液、葛根軟糖、葛根面包、葛根酸奶、葛根綠茶、葛根啤酒、葛根米酒等[7，8]。但與國外相比，中國的葛根資源豐富，加工環節薄弱，精細加工不足，產品附加值低，有較大的發展潛能[9]。因此，以國家地理性標志產品合水粉葛為原料，開發具有保健功能的果酒，有利于葛根功能食品開發和多元化。本試驗以合水粉葛為原料，通過單因素和正交試驗，探討不同因素對合水粉葛果酒質量的影響，以總黃酮含量為重要指標，為功能性葛根果酒生產提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

合水粉葛，購自廣東佛山市高明區合水粉葛產區；α-淀粉酶（5 000 U/g），糖化酶（50 000 U/g），河南豫中生物科技有限公司生產；酵母菌種A、B、C均為安琪干酵母，其中，A為葡萄酒干酵母，B為生香干酵母，C為釀酒高活性干酵母，湖北安琪酵母公司生產；白砂糖為市售；無水氯化鈣、海藻酸鈉、焦亞硫酸鉀、檸檬酸、硅藻土等均為分析純。

1.2 試驗儀器

膠體磨（溫州膠體磨機器廠，JM50A型）、水浴鍋（金壇市醫療食品廠，HH-S25S型）、酸度計（上海精密科學食品有限公司，PHS-3C型）、手持糖度計（ATAGO，PAL-1型）、滅菌鍋（上海三申儀器有限公司，SYQ-280型）培養箱（廣東醫療器械廠，LRH-250-Ⅱ型）、循環水真空泵（上海亞榮生化儀器廠，SHZ-Ⅲ型）、紫外分光光度計（上海菁華科技儀器公司，756CRT型）、臺式離心機（上海安亭科學儀器廠，TGL-16C型）等。

1.3 工藝流程

合水粉葛果酒制作工藝流程如圖1所示。

1.4 操作要點

1.4.1 預處理 以料水比為1∶1（m∶m，下同），將切成小塊的粉葛和水一起研磨粉碎，在下述條件下對料液進行酶解，α-淀粉酶添加量12 U/g，pH 6.0，液化溫度60 ℃，液化時間180 min；糖化酶添加量200 U/g，pH 4.0，糖化溫度50 ℃，糖化時間90 min。

1.4.2 調整成分 取滅酶后的漿液添加白砂糖、檸檬酸和焦亞硫酸鉀。調整糖度至18%～26%之間，pH調至3.5，有利于酵母繁殖，并對其他雜菌起抑制作用[10]，調整漿液二氧化硫含量為60～100 mg/L。

1.4.3 酵母固定化 酵母菌種在37 ℃環境下用2%的蔗糖溶液活化30 min。配制3.0%海藻酸鈉溶液，滅菌處理冷卻后與酵母活化液混勻，用16#針頭注入4%CaCl2溶液中，形成凝膠小球，交聯固化30 min，用去離子水洗滌3次，于4 ℃下用2.0%硫酸鋁固定化24 h，再用去離子水清洗3次[11]。

1.4.4 發酵條件 考察初始糖度、二氧化硫添加量、固定化酵母添加量、發酵溫度等因素對合水粉葛果酒品質的影響。將制備好的固定化酵母細胞加入到預處理好的粉葛漿液中，將粉葛漿液置于水封式玻璃發酵壇中在不同條件下恒溫發酵，定期取樣進行指標檢測。經過7 d主發酵后進行分離倒罐，轉入后酵過程。

1）初始糖度：將粉葛漿液的pH調至3.5，二氧化硫添加量為80 mg/L，接入固定化復合酵母（0.3%葡萄酒干酵母、0.04%生香干酵母、0.06%釀酒高活性干酵母），糖度分別調整為18%、21%、24%、27%、30%，在25 ℃恒溫條件下發酵7 d，前發酵結束后測定果酒的酒精度，并進行感官評分。

2）二氧化硫添加量：將粉葛漿液的糖度調至24%，pH調至3.5，接入固定化復合酵母，二氧化硫添加量分別為40、60、80、100、120 mg/L，在25 ℃恒溫條件下發酵7 d。前發酵結束后測定果酒的酒精度，并進行感官評分。

3）固定化酵母添加量：將粉葛漿液的糖度調至24%，pH調至3.5，二氧化硫添加量為80 mg/L，分別接入固定化復合酵母菌種（表1），在25 ℃恒溫條件下發酵7 d，前發酵結束后測定果酒的酒精度，并進行感官評分。

4）發酵溫度：將粉葛漿液的糖度調至24%，pH調至3.5，二氧化硫添加量為80 mg/L，接入固定化復合酵母，分別控制發酵溫度為19、22、25、28、31 ℃，恒溫條件下發酵7 d，前發酵結束后測定果酒的酒精度，并進行感官評分。

1.5 固定化酵母發酵工藝正交試驗

根據單因素試驗，為了進一步確定固定化酵母發酵生產合水粉葛的最佳工藝條件，以初始糖度（A）、二氧化硫添加量（B）、固定化酵母添加量（C）、發酵溫度（D）為因素設計L9（34）正交試驗，以感官品質、酒精度、總黃酮含量為指標分別進行試驗，試驗因素和水平見表2。

1.6 測定方法

可溶性固形物采用手持折光儀測定；感官評定參照GB/T 15037，具體指標參照表3；酒精度采用蒸餾法測定，參照GB/T 15038；pH采用pH計測定；總酸采用酸堿滴定法測定，以檸檬酸計；總黃酮含量采用紫外分光光度法測定[12]。

2 結果與分析

2.1 初始糖度對合水粉葛果酒酒精發酵的影響

由表4可知，隨著初始糖度的增加，合水粉葛果酒酒精度逐漸升高。當初始糖度達27%，酒精度基本保持穩定，初始糖度繼續升高時，果酒口感略顯微甜，口感欠佳；當初始糖度小于21%時，酒精度偏低，酒香不足，口感微澀。故初始糖度選擇在21%～27%為宜。

2.2 二氧化硫添加量對合水粉葛果酒酒精發酵的影響

由表5可知，二氧化硫的添加量超過80 mg/L時，合水粉葛果酒酒精度含量開始出現下降，當二氧化硫添加量達到120 mg/L時，酒精度含量為11.2%，酒品風格典型性不夠，感官評分最低。二氧化硫在果酒的發酵過程可以抑制雜菌生長，但也會由于含量過多而影響酵母菌自身的生長，阻止酵母菌將糖轉化酒精[13]。因而，二氧化硫適宜添加量為80 mg/L。

2.3 固定化酵母添加量對合水粉葛果酒酒精發酵的影響

葡萄酒干酵母單菌種發酵的果酒酒色較淡，且由于天然芳香物質的損失，酒香較單薄。生香干酵母具有增酯增香，改善酒質的作用，釀酒高活性干酵母可縮短發酵時間，提高出酒率[14]。由表6可知，通過固定化酵母菌種發酵后的合水粉葛果酒感官評分均較高，較理想的菌種搭配比例為樣品3和樣品4。

2.4 發酵溫度對合水粉葛果酒酒精發酵的影響

溫度是影響酵母菌生長繁殖的重要因素，合適的條件可以有效控制產品發酵時間和品質。由表7可知，適宜的發酵溫度為25 ℃，溫度過高發酵產酒精能力略有下降，風味物質損失，同時會引起揮發酸、醛類副產物增多[15]，感官評分呈下降趨勢。溫度過低時，酵母發酵能力受到一定抑制，酒精度不足，風味過于平淡。

2.5 正交試驗結果

從表8可知，各因素對合水粉葛果酒酒精度影響的大小順序依次是初始糖度（A）、固定化酵母添加量（C）、二氧化硫添加量（B）、發酵溫度（D），最佳組合為A2B3C3D3；各因素對感官評分影響的大小順序依次是固定化酵母添加量（C）、初始糖度（A）、發酵溫度（D）、二氧化硫添加量（B），最佳組合為A2B1C2D3；各因素對總黃酮含量影響的大小順序依次是發酵溫度（D）、二氧化硫添加量（B）、初始糖度（A）、固定化酵母添加量（C），最佳組合為A2B2C3D3。

為進一步驗證以上分析結果，以酒精度為考察對象進行方差分析，結果見表9。由于D因素（發酵溫度）均方值較小，因此將其作為誤差項計算F值。從表9中可以看出，A因素初始溫度為顯著因素，各因素影響順序與正交試驗極差分析結果相吻合。

為進一步驗證以上分析結果，以感官評分為考察對象進行方差分析，結果見表10。由于B因素二氧化硫添加量均方值較小，因此將其作為誤差項計算F值。從表10中可以看出，C因素固定化酵母添加量為顯著因素，各因素影響順序與正交試驗極差分析結果相吻合。

經綜合分析，確定固定化酵母發酵合水粉葛果酒最佳工藝為A2B2C2D3，即初始糖度24%，二氧化硫添加量80 mg/L，固定化復合酵母為0.3%葡萄酒干酵母、0.04%生香酵母、0.06%釀酒高活性干酵母，發酵溫度28 ℃，前發酵時間7 d。在篩選最佳條件下進行3次重復試驗，結果見表11。合水粉葛果酒的酒精度、感官評分、總黃酮含量等指標相對穩定，品質好，口感適宜。

3 小結

本試驗對固定化酵母發酵合水粉葛果酒的生產工藝進行了優化。以酒精度、感官評價和總黃酮含量為指標，采用固定化酵母進行發酵，初始糖度24%，二氧化硫添加量80 mg/L，固定化復合酵母0.3%葡萄酒干酵母、0.04%生香酵母、0.06%釀酒高活性干酵母，在28 ℃下恒溫發酵7 d，可得到酒精含量13.3%，感官評分91分，總黃酮含量244.52 mg/L的合水粉葛果酒。按此工藝生產的合水粉葛果酒呈淺黃色，酒體澄清透明，口味純正，總黃酮含量高，營養豐富，具有廣闊的市場前景。

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