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軟棗獼猴桃全漿發(fā)酵酒工藝優(yōu)化及成分分析

2017-07-31 20:47:26張寶香秦紅艷劉迎雪楊義明范書(shū)田王振興
釀酒科技 2017年7期
關(guān)鍵詞:酵母菌

張寶香,秦紅艷,劉迎雪,楊義明,范書(shū)田,王振興,趙 瀅,艾 軍

(中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院特產(chǎn)研究所,吉林長(zhǎng)春130122)

軟棗獼猴桃全漿發(fā)酵酒工藝優(yōu)化及成分分析

張寶香,秦紅艷,劉迎雪,楊義明,范書(shū)田,王振興,趙 瀅,艾 軍

(中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院特產(chǎn)研究所,吉林長(zhǎng)春130122)

以軟棗獼猴桃品種“豐綠”為原料,進(jìn)行發(fā)酵原酒,通過(guò)單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)對(duì)軟棗獼猴桃全漿發(fā)酵條件進(jìn)行優(yōu)化,確定軟棗獼猴桃全漿發(fā)酵最佳工藝條件,并對(duì)發(fā)酵酒總酸、維生素C、氨基酸、總黃酮及8種無(wú)機(jī)元素進(jìn)行檢測(cè)分析,結(jié)果表明,適宜菌種為“左山一”酵母菌株,最佳發(fā)酵工藝參數(shù)為醪液初始糖度為20%,酵母菌液接種量4.0%,發(fā)酵溫度27℃;軟棗獼猴桃全漿發(fā)酵酒中含有較高的Vc和黃酮類(lèi)成分,以及配比較合理的微量元素和氨基酸,保持了產(chǎn)品營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的利用率。

軟棗獼猴桃; 全漿; 發(fā)酵; 工藝; 成分

軟棗獼猴桃〔Actinidia arguta(Sieb.et Zuce.)Plance ex miq.〕,別名軟棗子,屬大藤本植物。軟棗獼猴桃樹(shù)種抗病蟲(chóng)害能力強(qiáng),果實(shí)無(wú)任何污染,是理想的綠色營(yíng)養(yǎng)保健食品,成熟果實(shí)可帶皮食用,是當(dāng)今新興水果之一[1]。

軟棗獼猴桃是具有高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的水果,富含蛋白質(zhì)、脂肪、維生素C、維生素B、維生素D、碳水化合物及18種氨基酸;此外,還含有鈣、磷、鐵、鉀、鎂、硫、鈉、碘、鋅等多種礦物質(zhì)元素,同時(shí)含有蛋白質(zhì)水解酶、超氧化物歧化酶、單寧、類(lèi)脂、粗纖維、果膠及類(lèi)胡蘿卜素等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[2]。近年研究表明[3]:軟棗獼猴桃具有抗腫瘤、抗病毒、抗脂質(zhì)過(guò)氧化、抗突變、降血脂及提高免疫力等多種藥理作用,同時(shí)具有防治白內(nèi)障、心血管疾病、陽(yáng)痿,解除緊張疲勞、促進(jìn)胎兒發(fā)育等生理功能。另?yè)?jù)報(bào)道[4]:水和乙醇等低級(jí)醇有機(jī)溶劑混合物的獼猴桃粗提物用于預(yù)防、治療和改善脫發(fā)癥和脂溢性皮膚病,效果顯著。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑及儀器

軟棗獼猴桃鮮果:采自中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院特產(chǎn)研究所軟棗獼猴桃資源圃園,品種“豐綠”,充分成熟;酵母菌:來(lái)自中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院特產(chǎn)研究所野生果樹(shù)研究室特產(chǎn)品加工研究課題組分離純化培養(yǎng)的“左山一”優(yōu)勢(shì)酵母菌株(簡(jiǎn)稱(chēng)“左山一”酵母菌株);安琪酵母菌RV171、CEC01、BV818、ADT、OFD。

耗材:白砂糖(市售一級(jí));果膠酶(食品級(jí));焦亞硫酸鉀(食品級(jí));氫氧化鈉(AR級(jí));維生素C標(biāo)品;2,6-二氯靛酚(AR級(jí));草酸(AR級(jí));17種L-氨基酸混合標(biāo)準(zhǔn)品,日本W(wǎng)ako公司制造;濃硝酸(GR級(jí),北京化學(xué)試劑研究所);K、Na、Ca、Mg、Zn、Fe、Mn、Cu標(biāo)準(zhǔn)溶液(1000 mg/L,國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心)。

儀器設(shè)備:ZHJH-C2109B超凈工作臺(tái),上海智城儀器設(shè)備公司;PAL-1數(shù)顯糖度計(jì),日本ATAGO公司;MS204S電子分析天平,瑞士梅特勒-托利多公司;L-8900型氨基酸自動(dòng)分析儀,日本日立公司;Milli-Q Advantage A1超純水器;ZEEnit700型原子吸收光譜儀 德國(guó)耶拿公司;微波消解儀,美國(guó)利曼公司;紫外可見(jiàn)分光光度計(jì),Modeesoo SSI公司。

1.2 全漿發(fā)酵酒工藝優(yōu)化

1.2.1 工藝流程

實(shí)驗(yàn)采用工藝流程如下:

軟棗獼猴桃成熟鮮果→挑選→破碎(加入焦亞硫酸鉀)→稱(chēng)重→下膠(加入果膠酶)→一次發(fā)酵(加入果酒酵母)→榨酒除渣→糖度調(diào)整(加入白砂糖)→二次發(fā)酵→下膠澄清(加入皂土)→陳釀→冷凍→過(guò)濾→原酒

1.2.2 操作要點(diǎn)

鮮果挑選:制酒的軟棗獼猴桃鮮果采收前2~3 d未經(jīng)雨淋,并保證采收時(shí)果實(shí)充分成熟、多汁、含糖量高、皮薄,總酸、果膠和單寧含量均較低;多數(shù)軟棗獼猴桃果實(shí)成熟期不一致,成熟后易脫落,給加工帶來(lái)不便。中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院特產(chǎn)研究所培育審定的品種“豐綠”[5]具有掛果時(shí)間長(zhǎng),成熟度基本保持一致,無(wú)病蟲(chóng)果,爛果和變質(zhì)果少,適于作加工原料,也是本次實(shí)驗(yàn)研究的主要試材。

破碎、稱(chēng)重:用破碎機(jī)或人工破碎,使汁液充分滲出,并測(cè)定此時(shí)汁液中含糖量(折光儀測(cè)定值)和果漿重量,此時(shí)果漿含糖量均在15%以上,同時(shí)按30 mg/L(約0.03 mL/L加入亞硫酸)。

下膠:果膠酶添加量0.1%~1.0%(酶活力為1330 U/g),pH4.0~6.0,溫度20~30 ℃。

一次發(fā)酵:果漿加入發(fā)酵罐,加入量不超過(guò)發(fā)酵罐容積的70%,加入活化后的果酒酵母,攪拌均勻,發(fā)酵溫度在20℃左右,2~4 d時(shí)處于發(fā)酵旺盛期,產(chǎn)生大量CO2,醪液翻騰,使果皮、果渣等不溶性物質(zhì)上浮,每天需攪拌1~2次,一方面降低發(fā)酵溫度,另一方面防止發(fā)酵旺盛時(shí)醪液溢出;發(fā)酵至第7天時(shí)1次發(fā)酵基本結(jié)束。

榨酒除渣:用機(jī)械壓榨或人工除渣法除去發(fā)酵醪液中的果渣,得到發(fā)酵汁液,按終止發(fā)酵酒精度15%vol添加白砂糖,充分融化繼續(xù)二次發(fā)酵,經(jīng)12~15 d發(fā)酵殘?zhí)遣辉俳档?,發(fā)酵終止,進(jìn)入陳釀期。

下膠澄清:按5 g/L量使用皂土將發(fā)酵原酒下膠澄清,首先需用70~80℃水將皂土充分?jǐn)嚢柚羷驖{狀,溫度降至20℃以下時(shí)加入發(fā)酵原酒中,并充分?jǐn)嚢杈鶆颍埔撼吻搴笞鞯咕铺幚?,除去罐底殘?jiān)?/p>

陳釀:經(jīng)下膠澄清的原酒置于15℃以下溫度下密閉放置60 d左右進(jìn)行陳釀。

冷凍:經(jīng)陳釀的原酒最好經(jīng)-10℃以下低溫冷凍,以除去部分大分子顆粒物質(zhì),同時(shí)殺死殘活的酵母菌,使酒質(zhì)柔和。

過(guò)濾:采用硅藻土過(guò)濾器過(guò)濾,進(jìn)一步除去殘存的大顆粒果膠、淀粉等物質(zhì)使發(fā)酵原酒更加澄清,提高酒質(zhì)。

2 結(jié)果與分析

2.1 優(yōu)勢(shì)酵母菌菌種選擇

釀酒酵母菌種的選用是酒釀造工藝的核心要素,發(fā)酵過(guò)程中,將原料中各種潛在的優(yōu)良品質(zhì)在發(fā)酵酒中充分體現(xiàn)出來(lái),對(duì)發(fā)酵酒的酒體風(fēng)味和酒質(zhì)有直接影響。研究表明[6],對(duì)于相同發(fā)酵基質(zhì),不同酵母菌種,對(duì)糖、酸、溫度等耐受能力不同,發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的次級(jí)代謝物的種類(lèi)和比例也各不相同,使得酒體風(fēng)味和香氣差異很大。李景明等[7]研究了不同酵母發(fā)酵的赤霞珠干紅葡萄酒香氣成分,發(fā)現(xiàn)不同酵母發(fā)酵葡萄酒中的香氣成分種類(lèi)差別微小,而含量差別明顯。

本試驗(yàn)從“左山一”酵母菌株、安琪酵母菌RV171、CEC01、BV818、ADT、OFD共6種酵母菌種中選擇軟棗獼猴桃全漿發(fā)酵的優(yōu)勢(shì)菌種。

酵母菌株篩選試驗(yàn)采用小容器發(fā)酵,發(fā)酵容器為5 L的玻璃三角瓶,果實(shí)破碎,測(cè)定醪液可溶性固形物含量,稱(chēng)取蔗糖加至可溶性固形物為20.0%,加入食品級(jí)亞硫酸(濃度為6.0%),按照50 mg/L的濃度添加,攪勻,分別量取3.0 L醪液于6個(gè)玻璃發(fā)酵瓶中,“左山一”菌株活化液按4%添加,其余5種安琪酵母菌分別按RV171、CEC01、BV818、ADT、OFD順序稱(chēng)取酵母菌干粉各0.90 g(以300 mg/L的濃度添加),30℃溫水活化30 min,轉(zhuǎn)入各發(fā)酵瓶中,維持發(fā)酵溫度在20~25℃范圍內(nèi)。發(fā)酵過(guò)程中,每24 h測(cè)定發(fā)酵醪液的殘?zhí)?,至?天檢測(cè)酒精度和殘?zhí)?。?記錄3 d、5 d和7 d取樣測(cè)得固形物含量及第7天酒精含量。優(yōu)勢(shì)菌種的選擇見(jiàn)表1。

表1 優(yōu)勢(shì)菌種選擇

由表1可知,各酵母菌株對(duì)醪液中總糖含量影響有所不同,但總體變化趨勢(shì)一致,糖含量持續(xù)降低直到逐漸趨于穩(wěn)定。發(fā)酵前3 d“左山一”菌株、RV171、BV818酵母菌啟動(dòng)發(fā)酵時(shí)間較短,糖含量減少較快;CEC01酵母菌前期發(fā)酵緩慢,3 d后糖含量直線(xiàn)下降,ADT酵母菌在整個(gè)發(fā)酵過(guò)程中發(fā)酵速率較慢,醪液糖含量最高。發(fā)酵結(jié)束時(shí),各酵母菌醪液總糖含量差異較小,“左山一”、RV171、CEC01、BV818、ADT、OFD酵母菌釀造的原酒含糖量分別為4.9%、7.6%、5.1%、8.1%、6.8%、6.5%、6.8%,“左山一”和安琪CEC01酵母菌酒精發(fā)酵最徹底,原酒含糖量最低,可作為優(yōu)質(zhì)釀酒酵母。

2.2 初始糖度對(duì)酒精發(fā)酵的影響

在軟棗獼猴桃漿液中加入一定量的白砂糖,使醪液含糖量分別為15%、20%、25%、30%,向其中加入4%已活化的“左山一”酵母菌液,在25℃下培養(yǎng),每24 h測(cè)定發(fā)酵液的酒精度。初始糖度對(duì)酒精發(fā)酵的影響見(jiàn)表2。

表2 初始糖度對(duì)酒精發(fā)酵的影響 (%vol)

24 h內(nèi)屬發(fā)酵前期,酵母細(xì)胞在發(fā)酵醪中主要進(jìn)行繁殖,發(fā)酵作用不強(qiáng),只產(chǎn)生少量的酒精和二氧化碳,24 h后進(jìn)入主發(fā)酵期,酵母細(xì)胞大量形成并基本停止繁殖,酒精含量逐漸增加,是酒精的主要生成期;發(fā)酵后期(7 d以后)酒精生成比較平緩;發(fā)酵前期酒精度隨糖度增加而上升,主發(fā)酵期糖度超過(guò)25%時(shí),發(fā)酵比較緩慢,并且后期酒精度明顯低于20%含糖量,發(fā)酵不徹底,殘?zhí)呛枯^高。

2.3 酵母菌接種量對(duì)酒精發(fā)酵的影響

在含糖量20%的軟棗獼猴桃醪液中,添加3%~5%的“左山一”酵母液,在25℃下發(fā)酵培養(yǎng),每24 h檢測(cè)酒精度含量。酵母接種量對(duì)酒精發(fā)酵的影響見(jiàn)表3。

表3 酵母接種量對(duì)酒精發(fā)酵的影響 (%vol)

由表3可以看出,在其他條件相同情況下,酵母菌接種量越大,發(fā)酵越快,產(chǎn)酒率越高,但綜合考慮發(fā)酵過(guò)程中發(fā)酵速度太快影響產(chǎn)品品質(zhì),確定適合的酵母接種量為4%。

2.4 溫度對(duì)酒精發(fā)酵的影響

在初始糖度20%的軟棗獼猴桃醪液中接入4%的“左山一”酵母發(fā)酵液,分別在20℃、25℃、30℃下培養(yǎng),每隔24 h測(cè)定發(fā)酵液的酒精含量。溫度對(duì)酒精發(fā)酵的影響見(jiàn)表4。

表4 溫度對(duì)酒精發(fā)酵的影響 (%vol)

由表4可看出,發(fā)酵溫度在25℃時(shí),酵母菌發(fā)酵速度和產(chǎn)酒量較快,發(fā)酵徹底終產(chǎn)物殘?zhí)勤吔诹恪?/p>

2.5 酒精發(fā)酵條件的正交試驗(yàn)優(yōu)化

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上,設(shè)定軟棗獼猴桃醪液初始糖度、酵母菌接種量、發(fā)酵溫度3個(gè)因素,每個(gè)因素各選取3個(gè)水平,按L9(33)正交試驗(yàn),發(fā)酵時(shí)間為192 h。以發(fā)酵酒精度作為參考指標(biāo),因素水平表見(jiàn)表5,正交試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。

表5 酒精發(fā)酵條件優(yōu)化正交試驗(yàn)因素水平

由表6可知,影響CEC01酵母菌對(duì)軟棗獼猴桃醪液酒精發(fā)酵的各因素主次關(guān)系為C>A>B,理論最優(yōu)發(fā)酵條件組合為A2B2C3,因此確定酒精發(fā)酵條件為:醪液初始糖度為20%,酵母菌液接種量4.0%,發(fā)酵溫度27℃。實(shí)際生產(chǎn)中軟棗獼猴桃全漿發(fā)酵基質(zhì)中有香氣成分浸出情況,可以適當(dāng)降低發(fā)酵溫度。

3 鮮果和全漿發(fā)酵酒成分分析

3.1 分析方法

表6 酒精發(fā)酵條件優(yōu)化正交試驗(yàn)結(jié)果

采用滴定法測(cè)定果實(shí)和原酒中總酸含量;采用2,6-二氯靛酚滴定法測(cè)定果實(shí)和原酒中維生素C含量;采用氨基酸全自動(dòng)分析儀測(cè)定果實(shí)和原酒中氨基酸含量;采用原子吸收分光光度法測(cè)定果實(shí)和原酒中無(wú)機(jī)元素含量;采用紫外分光光度法測(cè)定軟棗獼猴桃鮮果及其發(fā)酵酒中總黃酮含量。

3.2 結(jié)果與分析

3.2.1 總酸、Vc及無(wú)機(jī)元素含量(見(jiàn)表7)

由表7可以看出,軟棗獼猴桃全漿發(fā)酵酒中總酸由原果的1.38 mg/kg降至1.20 mg/L,降低了13%,主要是由于軟棗獼猴桃中的酸類(lèi)物質(zhì)主要是蘋(píng)果酸和檸檬酸,在酒精發(fā)酵過(guò)程中經(jīng)歷蘋(píng)果酸-乳酸發(fā)酵轉(zhuǎn)化,以及在陳釀期的酯類(lèi)物質(zhì)生成,使得軟棗獼猴桃酒總酸含量降低,提高獼猴桃酒的適口性;軟棗獼猴桃全漿發(fā)酵酒中Vc占鮮果中含量的40%,Vc是軟棗獼猴桃主要有效成分,結(jié)果表明,采用此發(fā)酵工藝,能夠一定程度控制Vc被氧化,使得軟棗獼猴桃酒仍保持較高的Vc含量,進(jìn)而起到抗氧化、提高機(jī)體免疫力、預(yù)防貧血和防癌等營(yíng)養(yǎng)保健作用[3,8];軟棗獼猴桃鮮果和發(fā)酵原酒中均有較高含量的人體所需的常量元素(日食量在100 mg以上)K、Ca、Mg和Na,其中K、Mg在鮮果經(jīng)酒精發(fā)酵后的原酒浸出率較高;同時(shí)含有較高含量的微量元素Zn、Fe、Mn 、Cu,其中前3種元素浸出率均在45%以上。軟棗獼猴桃發(fā)酵酒具有與鮮果一樣的維持人體正常生理機(jī)能和補(bǔ)充人體微量元素的作用,屬新一代綠色營(yíng)養(yǎng)保健食品。

表7 總酸、VC及無(wú)機(jī)元素含量

3.2.2 軟棗獼猴桃鮮果與全漿發(fā)酵酒總黃酮含量比較

黃酮類(lèi)化合物是軟棗獼猴桃中主要活性成分之一,軟棗獼猴桃黃酮類(lèi)化合物具有抗氧化、抗腫瘤、抗病毒、預(yù)防心腦血管疾病、保肝護(hù)肝以及提高機(jī)體免疫力等生理功能[9]和清除DPPH自由基的能力[10]??傸S酮含量分析測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表8。

表8 總黃酮含量分析

測(cè)定結(jié)果:由于軟棗獼猴桃鮮果中具有較高含量的黃酮活性成分,提高了其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,同時(shí)提高了全漿發(fā)酵酒中總黃酮的含量,明顯高于同類(lèi)型葡萄酒張?jiān)|S金冰谷(威代爾)1320.03 mg/L。

3.2.3 軟棗獼猴桃鮮果與發(fā)酵原酒氨基酸含量比較

氨基酸是組成蛋白質(zhì)的基本單位,蛋白質(zhì)在機(jī)體內(nèi)的消化和吸收是通過(guò)氨基酸來(lái)完成的。此外,氨基酸在人體內(nèi)起到平衡氮的作用;氨基酸分解代謝所產(chǎn)生的α-酮酸,隨著不同特性,循糖或脂的代謝途徑進(jìn)行代謝。α-酮酸可再合成新的氨基酸,或轉(zhuǎn)變?yōu)樘腔蛑荆蜻M(jìn)入三羧循環(huán)氧化分解成CO2和H2O,并放出能量。氨基酸具有維持人體正常生理機(jī)能,提高人體免疫力。

采用日立L-8900全自動(dòng)氨基酸分析儀對(duì)軟棗獼猴桃鮮果和原酒進(jìn)行氨基酸含量檢測(cè),結(jié)果見(jiàn)表9。

由表9可以看出,軟棗獼猴桃鮮果及全漿發(fā)酵酒中含有18種氨基酸,其中有8種為人體必需的氨基酸,分別為蘇氨酸、纈氨酸、蛋氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、賴(lài)氨酸和色氨酸。賴(lài)氨酸屬禾谷類(lèi)第一限制性氨基酸,在軟棗獼猴桃鮮果中含量和全漿發(fā)酵酒中轉(zhuǎn)化率均較高,能夠補(bǔ)充人體中賴(lài)氨酸的不足,提高機(jī)體免疫力和提高中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能;組氨酸和精氨酸是8種必需氨基酸之外的兒童必需氨基酸,而且精氨酸含量較高;蛋氨酸+色氨酸是軟棗獼猴桃中第一限制性氨基酸;軟棗獼猴桃鮮果E/N=0.40,E/T=0.28,軟棗獼猴桃全漿發(fā)酵酒各種氨基酸得率在50%以下,總氨基酸得率在20%~25%,但是E/N=0.50,E/T=0.33,與WHO/FAO提出的參考蛋白模式E/N=0.6,E/T=0.4比較接近,氨基酸配比更加合理化,提高產(chǎn)品營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的利用率。

表9 氨基酸含量分析

4 結(jié)論

4.1 軟棗獼猴桃全漿發(fā)酵適宜菌種為“左山一”酵母菌株和CEC01酵母菌,最佳發(fā)酵工藝參數(shù)為醪液初始糖度為20%,酵母菌液接種量4.0%,發(fā)酵溫度27℃。

4.2 通過(guò)對(duì)軟棗獼猴桃發(fā)酵原酒和鮮果中酸度、維生素C含量、總黃酮、氨基酸及10種人體所需常量和微量元素含量測(cè)定分析比較,軟棗獼猴桃鮮果經(jīng)酒精發(fā)酵后能較大程度保留其中營(yíng)養(yǎng)成分,營(yíng)養(yǎng)成分流失較少,可作為新興純綠色營(yíng)養(yǎng)食品進(jìn)行推廣。

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Optimization of the Production Technology of Whole-Pulp Hardy Kiwi Wine and Analysis of Its Components

ZHANG Baoxiang,QIN Hongyan,LIU Yingxue,YANG Yiming,FAN Shutian,WANG Zhenxing,ZHAO Ying and AI Jun
(Institute of Special Animal and Plant Sciences,Chinese Academy of Agricultural Sciences,Changchun,Jilin 130122,China)

In this study,Fenglü hardy kiwi was used as raw materials to produce wine.The whole-pulp fermentation conditions of hardy kiwi were optimized by single factor test and orthogonal test as follows:yeast strain Zuoshanyi was used,the initial sugar content of mash was 20%,the inoculating quantity of yeast liquid was 4.0%,and fermentation temperature was at27℃.Besides,total acids,vitamin C,amino acids,total flavonoids and 8 kinds of inorganic elements in the fermented wine were detected and analyzed.The results showed that,the fermented wine had high content of vitamin C and total flavonoids and rational proportioning of trace elements and amino acids,and the utilization rate of nutrients was well maintained.

hardy kiwi;whole pulp;fermentation;technology;components

TS262.7;TS261.4;TS261.7

A

1001-9286(2017)07-0065-05

10.13746/j.njkj2017072

吉林省科技發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目(20140204034NY)。

2017-03-31

張寶香(1968-),女,吉林梨樹(shù)人,副研究員,本科,主要從事特產(chǎn)品貯藏與加工研究,E-mail:zbx0319@126.com。

艾軍,E-mail:aijun1005@163.com。

優(yōu)先數(shù)字出版時(shí)間:2017-05-25;地址:http://kns.cnki.net/kcms/detail/52.1051.TS.20170525.1043.001.html。

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