仙人掌果黑枸杞復合果酒的發酵工藝研究

史曉華,于磊娟,邱 磊*

(1.山東職業學院 生物工程系,山東 濟南 250104;2.齊魯工業大學 生物工程學院,山東 濟南 250353)

仙人掌果黑枸杞復合果酒的發酵工藝研究

史曉華1,于磊娟1,邱 磊2*

(1.山東職業學院 生物工程系,山東 濟南 250104;2.齊魯工業大學 生物工程學院,山東 濟南 250353)

以仙人掌果、黑枸杞為原料制作復合果酒并研究其發酵工藝。以黑枸杞處理溫度、糖度、酵母菌添加比例為3個因素進行單因素試驗,并以酒精度及感官評分為評價指標,通過正交試驗確定仙人掌果黑枸杞復合果酒的最佳發酵工藝。結果表明,當黑枸杞處理溫度為30℃,糖度為22%,安琪葡萄酒果酒酵母RW、LAFFORTF33酵母、釀酒酵母SC1230添加比例為1∶1∶2的條件下,得到果酒的黃酮含量為4.49 mg/g,花青素含量為10.53 mg/g,酒精度為12.0%vol,感官評分為94分。產品鮮艷透亮,果香濃郁,風味獨特。

仙人掌果;黑枸杞;果酒;發酵工藝

仙人掌果(Opuntia ficus-indica)為仙人掌屬植物的果實,果皮呈青紫色,外有小絨毛刺,果肉呈紫紅色[1]。仙人掌果果肉中含有豐富的微量元素、蛋白質、氨基酸、多糖類、黃酮類和果膠,具有抗衰老、降血壓、降血脂、調節腸胃功能、提高免疫力等作用[2]。長期食用可以調理機體、輔助治療糖尿病、促進傷口愈合,是適合亞健康人群食用的純天然綠色食品[3]。

黑枸杞(Lycium ruthenicumMurr.)為茄科枸杞屬植物,味甘、性平,富含蛋白質、枸杞多糖、氨基酸、維生素、礦物質元素等多種營養成分[4]。還有豐富的花青素,其含量遠遠超過藍莓[5]。研究表明,黑枸杞具有抗衰老、抗病毒、改善睡眠、改善循環、護肝明目、增強體質等功能[6]。

由于仙人掌果和黑枸杞生長環境及鮮果的貯藏條件有限,為滿足人們對于其產品口感及營養的需求,仙人掌果和黑枸杞產品精深加工技術的開發及相關產品的推廣已受到市場的追捧。目前以仙人掌果和黑枸杞為單一原料,開發不同飲料及相關酒的案例較少。在目前已有發明中,存在的普遍問題是采用單一的黑枸杞為原料制作果酒,并且采用仙人掌果為原料釀酒的研究較少。因此,仙人掌果黑枸杞復合果酒將會吸引更多的消費者,從而有更廣闊的發展前景。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

仙人掌果:海南三亞水果市場;黑枸杞:青海西寧干果批發市場;亞硫酸氫鈉:山東凱龍化工科技發展有限公司;果膠酶(500 000 U/g):山東巨榮生物工程有限公司;白砂糖:青島日昇昌食品配料有限公司;殼聚糖:濟南天本生物科技有限公司;皂土:煙臺華頤釀酒技術有限公司;安琪葡萄酒果酒酵母RW:安琪酵母食品專營店;LAFFORTF33酵母:煙臺華頤釀酒技術有限公司;釀酒酵母SC1230:齊魯工業大學現代釀酒裝置與技術研究所菌種保藏室。

1.2 儀器與設備

SW-CJ-2D超凈工作臺:上海蘇凈實業有限公司;AUW120D分析天平:日本島津公司;毛輥清洗機:山東田元機械制造有限公司;HX-PB956攪拌機:諸城鴻達機械有限公司;HH-WO智能數顯恒溫水浴鍋:上海坦澤儀器設備有限公司;SD-JD-030L01發酵罐:齊魯工業大學現代釀酒裝置與技術研究所;板框式氣膜壓濾機:杭州強源過濾設備有限公司;硅藻土過濾機:上海立先機械工業有限公司;0-100酒精度計:武強縣億達儀表廠。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程

1.3.2 操作要點

(1)黑枸杞原料的處理

選擇顆粒較大,顏色均勻的黑枸杞果干。將500 g黑枸杞果干用冷水清洗后瀝干;添加5 L純凈水,恒溫浸泡24 h。

(2)仙人掌果的預處理

選擇大小均勻(約6.5～7.5 cm)、果實飽滿、無霉斑、無蟲蛀的新鮮仙人掌果2 kg。將挑選好的仙人掌果,放入仙人掌果毛輥清洗設備中,將其果皮上的毛絨刺除去并洗凈瀝干,將仙人掌果切開,去除綠色果皮和果實頂部的八角刺,使其實現果刺分離,僅保留紫紅色的仙人掌果果實。

(3)破碎攪拌

將處理后的仙人掌果放入經清洗消毒后的攪拌機中,并向其中加入純凈水4 L,1 000 r/min攪拌1 min,打至均勻。

(4)抑菌和酶解處理

向攪拌后的仙人掌果果漿中立即添加亞硫酸氫鈉0.2%,攪拌均勻。放置6h后,再加入果膠酶0.5%,攪拌均勻,靜置1 h。

(5)原料混合

將所得仙人掌果果漿與浸泡后的黑枸杞及浸泡液按質量比1∶1進行混合,制得發酵液。

(6)初發酵

將發酵液倒入洗凈消毒的發酵罐內,檢測仙人掌果以及黑枸杞的糖分,添加1.8kg白砂糖,調整糖度為20～25°Bx,并加入0.35g/L混合酵母(混合酵母為安琪葡萄酒果酒酵母RW、LAFFORTF33酵母和釀酒酵母SC1230),在20～25℃條件下控溫發酵,發酵15～21 d,當發酵液中殘糖含量為2.0～2.2 g/L,酒精度為9.0%vol～11.5%vol時,初發酵結束。

(7)后發酵

初發酵結束后,置于室溫中進行后發酵,時間為15～25 d,當酒精度達到10%vol～13%vol,后發酵完成。

(8)壓榨和澄清

發酵結束后,用板框式氣膜壓濾機對果酒進行固液分離,向發酵罐內添加2.0 g的澄清劑(皂土和殼聚糖的質量比為3∶2),在2℃條件下靜置4 d,去除罐底的沉淀和雜質,得到原酒上清液。

(9)陳釀

澄清結束后,調整發酵罐內溫度至3～6℃,使酒體靜置30～90 d。除去罐底的沉淀,用硅藻土過濾機對酒液進行過濾處理,即得成品仙人掌果黑枸杞復合果酒。

(10)貯藏

置于常溫、干燥、通風環境下貯藏。

1.3.3 單因素試驗

分別設置黑枸杞處理溫度為15℃、20℃、25℃、30℃、35℃;初始糖度為16%、18%、20%、22%、24%;三種酵母添加比例(安琪葡萄酒果酒酵母RW∶LAFFORTF33酵母∶釀酒酵母SC1230,即a∶l∶n)為1∶1∶1、1∶2∶1、1∶2∶2、1∶1∶2、2∶1∶1。采用單一變量法進行單因素試驗,對發酵完成后的仙人掌果黑枸杞復合果酒的黃酮、花青素和酒精度進行測定。

1.3.4 正交試驗

在單因素試驗的基礎上,選取黑枸杞處理溫度(A)、初始糖度(B)、三種酵母添加比例(安琪葡萄酒果酒酵母RW∶LAFFORTF33酵母∶釀酒酵母SC1230,以a∶l∶n表示)(C)為評價因素,以黃酮、花青素和酒精度為評價指標,進行正交試驗設計,正交試驗因素水平設計見表1。

表1 復合果酒發酵工藝正交試驗因素與水平Table 1 Factors and levels of orthogonal tests for compound fruit wine fermentation process

1.3.5 測定方法

表2 復合果酒感官評分標準Table 2 Sensory evaluation standard of compound fruit wine

酒精度的測定:GB/15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》中酒精計法[7];總酸含量的測定:參照GB/T 12456—2008《食品中總酸的測定》中方法進行測定;總糖含量的測定:采用斐林試劑滴定法[8];蛋白質含量的測定:參照GB/T 5009.5—2010《食品中蛋白質的測定》中凱氏定氮的方法進行測定;灰分:參照GB 5009.4—2010《食品中灰分的測定》;氨基酸、花青素、黃酮、VC含量的測定:采用紫外分光光度法[9]。

感官評價:請專業的10位品酒師對復合果酒從外觀(20分)、香氣(20分)、滋味(40分)和典型性(20分)四個方面進行品評,評分采用百分制,最終得分取其平均分[10]。

2 結果與分析

2.1 仙人掌果、黑枸杞的基本成分及含量[11]

復合果酒發酵前,對原料仙人掌果和黑枸杞中氨基酸、蛋白質、總糖、總酸、花青素、黃酮類物質、維生素C進行檢測[12],結果見表3。

由表3可知,仙人掌果、黑枸杞中含有豐富的黃酮、花青素及維生素C,具有清除自由基、抗氧化的作用、保護視力、抗疲勞、保護心腦血管等作用[13]。采用仙人掌果、黑枸杞為原料發酵果酒,促進了仙人掌果、黑枸杞的綜合利用,又提高了果酒的營養成分及含量。

表3 仙人掌果、黑枸杞基本成分及含量Table 3 Basic ingredients and contents ofOpuntia ficus-indicaandLycium ruthenicum

2.2 黑枸杞處理溫度對仙人掌果黑枸杞復合果酒發酵的影響

采用不同溫度的水對黑枸杞果干進行浸泡處理,使浸泡后的黑枸杞可以充分發酵,使制得的復合果酒營養豐富、口感協調[14]。黑枸杞處理溫度對復合果酒的影響見表4。

表4 黑枸杞處理溫度對復合果酒發酵的影響Table 4 Effect of treatment temperature ofLycium ruthenicumon fermentation of the compound fruit wine

由表4可知,黑枸杞處理溫度對黃酮、花青素的含量及酒精度均有一定影響,差異較明顯。處理溫度為15℃時,由于溫度過低,浸泡的黑枸杞果干內營養成分無法充分溶出;隨著溫度的升高,黑枸杞果干內的營養物質溶出,使其含量逐漸增多;當處理溫度為35℃時,各物質充分溶出。因此,35℃為最適處理溫度,此條件下獲得復合果酒的黃酮含量為4.65 mg/g,花青素含量為12.45 mg/g,酒精度為12.1%vol。

2.3 初始糖度對仙人掌果黑枸杞復合果酒發酵的影響

由表5可知,初始糖度對黃酮及花青素含量的影響差異不明顯,對酒精度的影響較明顯。當發酵料液初始糖度＜20%時,其糖度不能滿足酵母菌的生長需求,發酵中可溶性固形物的消耗量高,并且產生酒精抑制酵母生長,導致酵母菌數菌落數降低,故而發酵所得果酒酒精度也過低;當初始糖度＞24%時,糖度高會對酵母菌的生長起到一定抑制作用,不利于果酒的徹底發酵,并影響果酒內營養物質的溶出。因此,最適糖度為22%,此條件下獲得復合果酒的黃酮含量為4.48 mg/g,花青素含量為12.40 mg/g,酒精度為12.3%vol。

表5 初始糖度對復合果酒發酵的影響Table 5 Effect of initial sugar content on fermentation of the compound fruit wine

2.4 酵母菌添加比例對仙人掌果黑枸杞復合果酒的影響

安琪葡萄酒果酒酵母RW、LAFFORTF33酵母、釀酒酵母SC1230添加比例對仙人掌果黑枸杞復合果酒發酵的影響結果見表6[15]。

由表6可知,酵母菌添加比例對黃酮及花青素含量無明顯影響,對酒精度、果酒的口感風味有一定影響。LAFFORTF33酵母、釀酒酵母SC1230比例增多會使發酵周期變短、發酵效率提高,抑制雜菌生長,提高果酒的營養成分,使制得的果酒酸甜適口、協調;當安琪葡萄酒果酒酵母RW的添加量多時,酒精度偏低,口感略酸。因此,最適酵母菌添加比例為1∶2∶2,此條件下獲得復合果酒的黃酮含量為4.62 mg/g,花青素含量為12.39 mg/g,酒精度為12.2%vol。

表6 酵母菌添加比例對復合果酒發酵的影響Table 6 Effect of yeast addition ratio on fermentation of the compound fruit wine

2.5 正交試驗結果分析

以黑枸杞處理溫度、初始糖度、三種酵母添加比例(安琪葡萄酒果酒酵母RW∶LAFFORTF33酵母∶釀酒酵母SC1230)為3個影響因素,設計3因素3水平正交試驗,確定仙人掌果黑枸杞復合果酒的優化發酵工藝,正交試驗結果見表7,方差分析見表8。

表7 復合果酒發酵工藝優化正交試驗結果與分析Table 7 Results and analysis of orthogonal tests for compound fruit wine fermentation process optimization

由表7R值大小可知,3個因素對仙人掌果黑枸杞復合果酒中酒精度的影響順序為初始糖度＞黑枸杞處理溫度＞酵母菌添加比例,最佳組合為A2B2C3,即黑枸杞處理溫度為30℃,初始糖度為22%,安琪葡萄酒果酒酵母RW、LAFFORTF33酵母、釀酒酵母SC1230添加比例為1∶1∶2;3個因素對仙人掌果黑枸杞復合果酒中感官評分的影響順序為酵母菌添加比例＞黑枸杞處理溫度＞初始糖度,最佳組合為A2B2C3,在此條件下,黃酮含量為4.49 mg/g,花青素含量為10.53 mg/g,酒精度為12.0%vol,感官評分為94分。

表8 以酒精度為評價指標的正交試驗方差分析Table 8 Variance analysis of orthogonal experiments using alcohol content as evaluation inde

表9 以感官評分為評價指標的正交試驗方差分析Table 9 Variance analysis of orthogonal experiments using sensory score as evaluation index

酒精度方差分析可知,初始糖度對原酒發酵的酒精度有顯著的影響;感官評分方差分析可知,黑枸杞處理溫度、酵母菌添加比例對復合果酒的感官評分具有顯著的影響(P＜0.05)。根據感官評分的分值及酒精度,確定仙人掌果黑枸杞復合果酒發酵工藝條件最佳組合為A2B2C3。此工藝條件下,獲得的復合果酒顏色鮮艷、透亮,果香酒香濃郁、協調,風味獨特。

2.6 產品質量指標分析

2.6.1 感官品評

外觀:呈紫鮮艷紅色,澄清、透明、色澤均勻;香氣:果香酒香濃郁、協調;滋味:酒體醇厚、爽口;組織狀態:液體均勻、無懸浮物。

2.6.2 理化指標

酒精度12.0%vol,黃酮含量4.49 mg/g,花青素含量10.53mg/g,維生素C含量60mg/100mL,總酸含量0.55g/100mL,干浸出物:3.5 g/100 mL,殘糖含量:2.25 mg/L。

2.6.3 微生物指標

微生物指標的測定采用GB 4789.2—2010《食品微生物學檢驗菌落總數測定》中的方法,測定細菌菌落總數、大腸桿菌、致病菌[16],結果見表10。

表10 仙人掌果黑枸杞復合果酒的微生物指標Table 10 Microbiological indexes ofOpuntia ficus-indicaand Lycium ruthenicum compound fruit wine

3 結論

通過單因素試驗及正交試驗分析,仙人掌果黑枸杞復合果酒的最佳工藝為:黑枸杞處理溫度為30℃,初始糖度為22%,安琪葡萄酒果酒酵母RW、LAFFORTF33酵母、釀酒酵母SC1230添加比例為1∶1∶2。此工藝下發酵得到的復合果酒酒精度為12.0%vol,酒體澄清透明、果香純正、口感醇厚、風格獨特,感官評分可達94分。

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SHI Xiaohua1,YU Leijuan1,QIU Lei2*
(1.Department of Bioengineering,Shandong Polytechnic Institute,Jinan 250104,China;2.College of Bioengineering,Qilu Polytechnic University,Jinan 250535,China)

TS262.7

0254-5071(2017)11-0175-05

10.11882/j.issn.0254-5071.2017.11.038

2017-07-01

濟南市科技創新企業支持計劃項目(201502109)

史曉華(1962-),女,教授,本科,主要從事生物工程專業教學與研究工作。

*通訊作者:邱 磊(1987-),男,講師,博士,主要從事生物工程專業教學與研究工作。