紫薯黃冠梨復合果酒釀制工藝研究

儲淵明，李 文，王 陶，高兆建，崔 玨，薛青青,尤建民

(徐州工程學院，江蘇省食品資源開發與質量安全重點建設實驗室，江蘇 徐州 221018)

紫薯，本來稱作川山紫，也稱紫番薯、紫紅薯、紫甘薯，因為其薯皮呈紫紅色甚至接近淡黑色，肉呈紫色甚至深紫色而得名，由于紫薯含有豐富的膳食纖維以及營養價值，并且還含有花青素、碘、硒以及鋅等微量活性元素，具有抗氧化作用，延緩人體衰老，還具有抗癌、抗突變的作用，其應用范圍越來越廣泛[1-6]。我國的紫薯產量高但是利用率很低，深加工更是不足，因此浪費嚴重。

梨的營養豐富，素有百果之宗的美稱，在果品中具有重要的地位[7-8]。含有蛋白質，脂肪，碳水化合物，粗纖維等營養成分，且含有鈣、磷、鐵等礦物質，還有一定量的維生素B2族、維生素B1族、胡蘿卜素、蘋果酸和多種人體必需氨基酸等[9]。雖然我國是梨的生產大國，但梨的深加工產品市場占有率卻較低，因而造成了產業結構不合理、資源浪費等現象[10]。

在我國的果酒產業中，葡萄酒所占份額比較大，嚴重影響了復合型果酒的研制生產與發展，而且我國是水果生產大國，每年都有很大一部分水果得不到完全的使用，大大浪費了我國的資源，同時在傳統果酒的釀制過程中，往往是單一一種水果進行，色澤單一，營養功能缺失。因此，利用水果開發加工新產品特別是以梨、紫薯等水果原料釀造復合型果酒是消化水果的最好出路，既可利用資源優勢，又可以果代糧釀酒，節約釀酒用糧，增加果農的經濟收入，推動中國酒業的發展。目前果酒發酵工藝一般采取水果榨汁，果汁混合，糖、酸調整，殺菌，然后進行發酵[11]，也有添加果膠酶增強澄清效果[12]，但沒有添加淀粉酶、果膠酶、糖化酶等進行液化和糖化，水果資源利用程度低，出汁率不高。因此，針對徐州豐富的紫薯和梨資源，本文以紫薯與黃冠梨混合果汁為釀造原料，將新鮮紫薯洗滌，破碎，打漿，淀粉酶進行酶解液化，分離上清液，添加新鮮制備的黃冠梨梨汁，果膠酶和糖化酶進行酶解，液化，糖化，利用實驗室篩選得到的庫德里阿茲威氏畢赤果酒酵母進行發酵工藝優化，獲得紫薯黃冠梨復合果酒。這樣既可以提高農產品的附加值，又增加了果農收入，同時為酒類市場提供一個新的品種，具有較好的經濟效益和社會效益。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

黃冠梨，紫薯采購于徐州超市；果酒酵母(Pichiakudriavzevii)：從四川萬源富硒獼猴桃中篩選得到；α-淀粉酶、果膠酶和糖化酶：上海源葉生物科技有限公司；無水乙醇：分析純，國藥集團化學試劑有限公司；其他試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備

循環水式多用真空泵：鄭州長城科工貿有限公司；飛利浦攪拌機：珠海經濟特區飛利浦家庭電器有限公司；酸度計，上海市羲精密儀器有限公司；HH.B11.600-S-Ⅱ型電熱恒溫培養箱上海躍進醫療器械廠；DL-5低速大容量離心機上海安亭科學儀器廠。

1.3 工藝過程

1.4 實驗方法

1.4.1 原材料的選擇和預處理

選擇優質的新鮮紫薯，洗凈后先切成塊狀放入1%的檸檬酸亞錫二鈉溶液中浸泡46 min，進行護色；將經過護色的紫薯塊繼續切成片狀，放入98 ℃的熱水中漂燙10 min，撈出冷卻，放入打漿機中粉碎成泥狀，將新鮮黃冠梨清洗完去皮去核后放在榨汁機里，榨汁，分別得紫薯泥和黃冠梨果汁。

1.4.2 淀粉酶對紫薯液化過程的影響

取20 g薯泥，加入100 mL蒸餾水，轉到250 mL的錐形瓶中制樣液，正交試驗考察酶解溫度、酶解時間、酶添加量和pH對紫薯液化的影響。

1.4.3 果膠酶、糖化酶對紫薯梨混合果汁酶解糖化過程的影響

取10 g薯泥(液化后的)，加入10 g梨汁，混合，加入100 mL蒸餾水，轉到250 mL的錐形瓶中制樣液，正交試驗考察酶解溫度、酶解時間、酶添加量和pH對紫薯梨混合果汁液化的影響。

1.4.4 果酒酵母種子液的制備

庫德里阿茲威氏畢赤果酒酵母在YPD培養基(酵母浸膏1%、蛋白胨2%、葡萄糖2%)進行活化，活化培養基裝液量為150 mL/250 mL，取庫德里阿茲威氏畢赤果酒酵母2匙(3 mL)放于液體培養基中，30 ℃，120 r/min培養24 h，控制菌數在107個/mL，得果酒酵母一級培養液；按照3%的接種量將一級培養液加入到麥芽汁培養基中，30 ℃，120 r/min培養24 h，控制菌數在107個/mL左右，即得果酒酵母種子液。

1.4.5 酒精發酵工藝正交優化

對發酵時間、發酵溫度、酵母添加量、加糖量四個因素按照L9(34)進行正交試驗設計以確定紫薯梨混合果汁的最佳酒精發酵條件。

1.5 分析方法

酒精度測定：GB/T 15038—2006(葡萄酒、果酒通用分析方法)酒精計法；總糖、還原糖測定：GB/T 15038—2006斐林試劑直接測定法；pH值測定：pH酸度計；總酸測定：GB/T 12456—2008；微生物指標檢測GB/T 4789—2010：細菌細落總數、大腸菌群、致病菌。

2 結果與分析

2.1 淀粉酶對紫薯液化過程的正交優化

結合單因素實驗，選擇酶解溫度、酶解時間、酶添加量及酶解pH為影響因素，選用L9(34)正交表進行試驗，因素水平如表1所示，正交試驗結果如表2所示。

表1 正交試驗因素水平

表2 淀粉酶對紫薯液化過程的正交優化

由表2可知，各因素對紫薯液化過程的影響順序是：因素B(酶解時間)>因素A(酶解溫度)>因素D(酶解pH)>因素C(酶添加量)。比較均值的大小可以看出，四因素的最佳組合為：A1B2C1D2，即酶解溫度為50 ℃，酶解時間為30 min，酶添加量為0.10%，酶解pH為6.0。由于最佳組合不在正交試驗設計中，需做驗證試驗。按照正交試驗優選組合A1B2C1D2和試驗設計中的最優組合A1B2C2D2，平行3次，進行驗證，正交試驗優選組合A1B2C1D2的出汁率均值為65.32%，而試驗設計中的最優組合A1B2C2D2的出汁率均值為68.00%，顯著高于正交設計優選組合的出汁率(P<0.01)。

因此，淀粉酶對紫薯液化過程的最佳優選組合為A1B2C2D2，即酶解溫度為50 ℃，酶解時間為30 min，酶添加量為0.12%，酶解pH為6.0，在此最優組合下，淀粉酶對紫薯液化過程的出汁率為68.00%。

2.2 果膠酶、糖化酶對混合果汁酶解糖化過程的正交優化

結合單因素實驗，選擇酶解溫度、酶解時間、酶添加量(果膠酶、糖化酶按照1:1)及酶解pH為影響因素，選用L9(34)正交表進行試驗，因素水平表如表3所示，正交試驗結果如表4所示。

表3 正交試驗因素水平

表4 果膠酶、糖化酶對混合果汁酶解過程的正交優化

由表4可知，各因素對果膠酶、糖化酶混合果汁酶解過程的影響順序是：因素B(酶解時間)>因素A(酶解溫度)>因素C(酶添加量)>因素D(酶解pH)。比較均值的大小可以看出，四因素的最佳組合為：A2B3C1D2，即酶解溫度為50 ℃，酶解時間為90 min，酶添加量為0.10%，酶解pH為4.0。此組合在正交試驗的9種組合里面恰好也是出汁率最高的，由此確定果膠酶、糖化酶對混合果汁酶解過程的最佳組合方式為：A2B3C1D2，在此條件下，混合果汁的出汁率為70.65%。

2.3 酒精發酵工藝的正交優化

在最佳紫薯梨配比及最佳酶解液化糖化工藝條件下，結合單因素實驗，選擇發酵溫度、發酵時間、酵母接種量及加糖量為影響因素，選用L9(34)正交表進行試驗，因素水平如表5所示，正交試驗結果如表6所示。

表5 正交試驗因素水平

表6 發酵條件的正交優化

續表6

編號ABCD20℃下酒精度/%522318.6623127.27313211.8832139.59332112.7均值110.16711.36719.20010.733均值219.06719.06711.06719.367均值311.33316.13310.30010.467極差12.26612.30011.86711.366因素主次B>A>C>D最優方案A3B1C2D1

由表6可知，各因素對混合果汁的酒精發酵的影響順序是：因素B(發酵溫度)>因素A(發酵時間)>因素C(酵母添加量)>因素D(加糖量)。比較均值的大小可以看出，四因素的最佳組合為：A3B1C2D1，即發酵時間為5 d，發酵溫度為24 ℃，酵母添加量為4%，加糖量為15%。此組合在正交試驗的9種組合里面沒有出現，需做驗證試驗。按照正交試驗優選組合A3B1C2D1和試驗設計中的最優組合A3B3C2D1，平行3次，進行驗證，正交試驗優選組合A3B1C2D1的酒精度均值為11.8%，而試驗設計中的最優組合A3B3C2D1的酒精度均值為12.8%，顯著高于正交設計優選組合的出汁率(P<0.05)。因此，紫薯梨復合果酒發酵過程中的最佳優選組合為A3B3C2D1，即發酵時間為5 d，發酵溫度為28 ℃，酵母添加量為4%，加糖量為15%，在此最佳組合下，紫薯梨混合果汁的酒精度為12.8%。

2.4 紫薯梨復合果酒質量標準

2.4.1 感官指標

色澤：質地細膩、穩定，顏色均勻，澄清透明，具有紫薯的酒紅色；香氣：具有紫色紅薯和梨的芳香，酒體豐滿，果香酒香優雅；滋味：酸甜適宜，爽口。

2.4.2 理化指標

紫薯梨混合果汁發酵，酒精度(20 ℃，酒精計)：12%～13%；總糖(以葡萄糖計)≤35 g/L；總酸(以檸檬酸計)4 g/L～6 g/L；總SO2濃度≤25 mg/L。

2.4.3 衛生指標

細菌總數35 CFU/mL，大腸菌群<3 mpn/100 mL，致病菌未檢出。

3 結論

以紫薯、梨為研究對象，研究紫薯梨復合果酒的制備工藝。通過單因素試驗，確定淀粉酶對紫薯液化過程的影響，以單因素試驗為基礎，進行正交試驗獲得紫薯液化最優組合，即酶解溫度為50 ℃；酶解時間30 min；酶添加量0.12%；酶解pH為6.0，在此最佳酶解組合下，紫薯液化出汁率為68.00%。通過單因素試驗，確定果膠酶、糖化酶對紫薯梨混合果汁酶解過程的影響，以單因素試驗為基礎，進行正交試驗獲得紫薯梨混合果汁糖化最優組合，即酶解溫度為50 ℃；酶解時間為90 min；酶添加量為0.10%；酶解pH為4.0，在此最佳酶解組合下，紫薯梨混合果汁糖化出汁率為70.65%。對酒精發酵過程中的各因素(發酵時間、發酵溫度、酵母添加量、加糖量)進行優化后，得到復合果酒的最佳發酵時間為5 d，發酵溫度為28 ℃，酵母添加量為4%，加糖量為15%。在最優條件下，紫薯梨復合果酒的酒精度為12.8%。制備的紫薯黃冠梨復合果酒感官指標、理化指標和微生物指標均達到國標要求，是一種保健價值高、應用范圍廣的新型低度酒飲品。

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