低度鮮地瓜酒生產工藝研究*

張文森

（福建師范大學福清分校 發酵食品應用技術研究所，福建 福清 350300）

地瓜又名“紅薯”，是一種非常重要的食材。地瓜耐早、耐瘠、穩產高產、適應性強、容易栽培，在我國主要的食品作物中，僅次于水稻、小麥和玉米[1]，居第4位。地瓜營養豐富，地瓜中含有10%～30%的淀粉，5%左右的糖分及少量蛋白質、油脂、纖維素、半纖維素、果膠、灰分等[2]。我國明代著名醫藥家李時珍在《本草綱目》中記載“白薯蒸、切、曬、收，充作糧食，使人長壽少病”，并指出地瓜性味甘平，有補脾胃、養心神、益力氣[3]、活血化瘀、清熱解毒等功效。地瓜含有一種特殊功能的黏蛋白，能維持人體心血管壁的彈性，抑止動脈硬化發生，使皮下脂肪減少，防止肝腎中結締組織萎縮、預防膠原病發生，并對呼吸道、消化道、關節腔和漿膜腔有很好的潤滑作用[4]。總之，地瓜對防止影響人類壽命最重要的疾病—癌癥和心血管疾病，都有獨到之功效，是真正的綠色保健食品，深受廣大消費者的青昧[5]。

近年來，國內外對地瓜的深加工進行了許多研究，如日本薩摩酒造公司開發的甘薯發酵啤酒風味飲料[6]，韓國的“真釀”低度飲料酒，均采用甘薯加麥芽發酵而成。國內以連城地瓜產業為例，其地瓜主產品以紅心地瓜干加工為主[7]，但產品深加工程度低，附加值不高，高附加值的地瓜加工新產品及功能性深加工產品未得到有效的開發生產。尤其是加工過程中產生的邊角料等副產品均以直接扔掉或者喂豬這樣的簡單方式處理，造成資源的浪費，地瓜資源得不到合理的配制和利用[8]。

傳統的地瓜酒工藝采用地瓜干進行釀造，民間特別是東南沿海地區也有人用鮮地瓜釀造地瓜酒，卻因工藝落后，釀造出來的地瓜酒出現出酒率低，蒸餾時未截頭去尾、未勾兌而導致喝了易上頭等缺點。

本實驗選用餐用型脫水地瓜加工過程產生的邊角料等副產品為原料，并對傳統地瓜酒的工藝進行改進、優化。通過單因素試驗和正交試驗確定糖化酶的最佳試驗參數和最佳發酵工藝參數，研制開發出高附加值的低度鮮地瓜酒，提高了地瓜資源的利用率，實現地瓜資源的高效利用。

1 材料與方法

1.1 主要材料與設備

1.1.1 材料

鮮地瓜 福清市農機協會

耐高溫α-淀粉酶（酶活力≥2000U/g） 江蘇銳陽生物科技有限公司

糖化酶(酶活力≥5萬U/g) 江蘇銳陽生物科技有限公司

紅曲 福建古田紅曲廠

安琪耐高溫釀酒高活性干酵母 安琪酵母股份有限公司

氫氧化鈉、乙醇等試劑（分析純） 福州申輝化學試劑有限公司

1.1.2 設備

酒壇 市售

精宏DK-S24恒溫水浴鍋 上海精宏實驗設備有限公司

BPH9-9272電熱恒溫培養箱 金壇市信誠實驗儀器有限公司

PHS-3E型pH 計 上海儀電科學儀器股份有限公司

打漿機 美的電器有限公司

酒精計 上海科學儀器有限公司

蒸餾器等玻璃儀器 福州玻璃儀器有限公司

1.2 方法

1.2.1 工藝流程

1.2.2 操作要點

（1）原料選擇

選用餐用型脫水地瓜加工后剩余的地瓜邊角料和等外品。

（2）清洗

將一定量的地瓜邊角料和等外品去霉爛，去雜質，清洗干凈。

（3）混料、打漿

將清洗好的地瓜邊角料與地瓜等外品切塊后混合，加入50%的蒸餾水打漿，加熱至100℃，保溫5min。

（4）液化

在自然pH條件下往地瓜漿中加入8u/g耐高溫α-淀粉酶，液化工藝條件為：(92±2)℃，酶解30min。

（5）糖化

糊化完成后，地瓜漿隔水冷卻至(59±1)℃時，用2mol/L的檸檬酸調 pH(4.25±0.25) 后，加入糖化酶，糖化工藝條件為：(59±1)℃，酶解89min 。

（6）發酵劑的活化

紅曲：將所需紅曲置于8～10倍水中常溫浸泡活化14～16h。

酵母：將所需干酵母置于25～30倍2%糖液中38～43℃復水活化2h后備用。

（7）接種

糖化結束后，冷卻酶解液至28～30℃，接種事先活化好的紅曲和酵母，攪拌均勻，裝料量需≤2/3的酒壇容量，壇口用兩層報紙封住。

（8）發酵

發酵溫度控制在25～30℃，落缸后12～14h開頭耙，頭耙后每隔12h開二耙、三耙、四耙。當醪液拱起并出現開裂時應及時開耙排放二氧化碳，發酵過程注意控制品溫不可超過32℃，發酵周期為72h。

（9）蒸餾

發酵結束后，將發酵液并入蒸餾瓶中，加入數顆沸石，緩慢加熱蒸餾，分別收集酒頭（1%）、基酒（88%～90%）、酒尾（9%～11%）。

（10）勾兌

按配方分別取酒頭，基酒，酒尾混合后經錯流膜過濾，備用。

（11）灌裝、殺菌

地瓜酒灌裝封口后，經巴氏殺菌（80℃，20min）獲得低度鮮地瓜酒。

1.2.3 分析方法

1.2.3.1 還原糖的測定：按GB/T 5009.7-2008《食品中還原糖的測定》中相關規定執行。

1.2.3.2 酒精度、總酸、總酯的測定：按GB/T 10345-2007《白酒分析方法》中相關規定執行。

1.2.3.3 pH的測定：采用GB/T 10345-2007《白酒分析方法》pH計法 。

1.2.3.4 出酒率的計算方法

發酵醪液采用200目尼龍絹布過濾，測量地瓜酒體積（L），蒸餾后測定其酒精度數，按公式（1-1）計算出酒率：

式中：X——出酒率（%）；

C——酒液的酒精度%（v/v）；

V——過濾后酒液的體積（L）；

m——地瓜皮邊角料（kg）；

M——地瓜等外品（kg）。

1.2.3.5 感官評定

按GB/T 20821—2007《液態法白酒》中感官評價的方法，從香氣、外觀、口味、風格4個方面進行評價。組織10位對白酒有品評經驗的人按表1評分標準進行感官評價，取平均值為最終評分。

1.2.3.6 產品品質標準

酒精度（V/V）：4%～12%

其他理化指標按GB/T 20821-2007《液態法白酒》中相關規定執行。

表1 感官評價表

1.2.4 實驗方法

1.2.4.1 液化工藝的研究

采用淀粉酶添加量為8u/g、液化溫度為90～95℃（廠家提供技術參數），選擇酶解時間作為考察因素，以酶解液遇碘液顯色情況作為參考指標，確定最佳液化時間。

1.2.4.2 糖化工藝條件的研究

通過單因素實驗分析糖化酶添加量、糖化時間對糖化工藝的影響，在單因素實驗的基礎上，選擇糖化酶添加量和糖化時間作為考察因素，以地瓜酶解液中還原糖含量作為參考指標，進行2因素2次回歸正交旋轉組合確定糖化最佳工藝條件。

1.2.4.3 發酵工藝條件的研究

通過單因素實驗分析料水比、酵母添加量、紅曲添加量、發酵周期對發酵工藝的影響，在單因素實驗的基礎上，選擇料水比、酵母添加量、紅曲添加量、發酵周期作為考察因素，以出酒率和感官評價作為考察指標，進行正交試驗確定最佳發酵工藝條件。

1.2.4.4 驗證實驗

采用最佳的糖化和發酵工藝條件，以500g地瓜投料量進行3批次驗證實驗，對產品進行感官評價和產品理化指標的測定，驗證產品的最佳發酵工藝條件。

1.3 數據統計方法

實驗所得數據采用SPSS和Excel軟件統計分析

2 結果與分析

2.1 液化工藝的研究

取200g地瓜邊角料和50g地瓜等外品，洗凈切塊混合后加入50%蒸餾水打漿，煮開后保溫5min。冷卻至(92±2)℃時加入8u/g耐高溫α-淀粉酶。每隔5min用碘液測試酶解液呈色情況，結果如圖1所示:

由圖1可知，隨著酶解時間的增加，酶解液顯色情況從黑色逐漸變成無色。當酶解時間為30min時，酶解液經碘液測試呈無色，繼續增加酶解時間，酶解液顯色變化不明顯。故確定最佳液化時間為30min。即最佳液化工藝條件為：淀粉酶添加量為8u/g在(92±2)℃條件下酶解30min。

圖1 不同液化時間對液化效果的影響

2.2 糖化工藝的研究

2.2.1 不同糖化酶添加量對糖化效果的影響

液化結束后，地瓜漿隔水冷卻至58～60℃，分別采用糖化酶添加量為50、100、150、200、250、300u/g，在(59±1)℃，pH(4.25±0.25)的條件下糖化180min，加熱滅酶后測定地瓜酶解液中還原糖含量，結果如圖2、表2所示:

圖2 不同糖化酶添加量對糖化效果的影響

表2 不同糖化酶添加量對糖化影響的差異顯著性

由圖2可知，隨著糖化酶添加量的增加，還原糖含量增加，當糖化酶添加量超過150u/g時，還原糖含量增加不顯著。在酶促反應中，當底物濃度為固定值時，隨著酶添加量的增加，生成物越多；當底物全部被酶分解，酶用量繼續增加，生成物幾乎不再變化。且經LSD多重比較結果表明：150u/g添加量與100u/g有顯著差異而與200u/g無顯著差異。故確定最佳糖化酶添加量為150u/g。

2.2.2 不同糖化時間對糖化效果的影響

液化結束后，地瓜漿隔水冷卻至58～60℃，在(59±1)℃，pH(4.25±0.25)的條件下添加糖化酶150u/g，分別糖化30、60、90、120、150、180min，加熱滅酶后測定地瓜酶解液中還原糖含量，結果如圖3、表3所示:

圖3 不同糖化時間對糖化效果的影響

表3 不同糖化時間對糖化影響的差異顯著性

由圖3可知，隨著糖化時間的增加，還原糖含量增加，當糖化時間超過90min時，還原糖含量增加不顯著。在酶促反應中，當底物濃度為固定值時，隨著糖化時間的增加，生成物越多；當底物全部被酶分解后，繼續增加糖化時間，生成物幾乎不再變化。且經LSD多重比較結果表明：90min與60min有顯著差異而與120min無顯著差異。故確定最佳糖化時間為90min。

2.2.3 二因素二次回歸正交旋轉組合優化糖化工藝

在上述單因素實驗的基礎上，選擇糖化酶添加量和糖化時間作為考察因素，進行2因素2次回歸正交旋轉組合實驗，測定地瓜酶解液中還原糖含量，結果見表4、表5、表6。

表4 試驗因素水平編碼表

表5 2次回歸正交旋轉組合設計方案

在α=0.10顯著水平剔除不顯著項后，簡化后的回歸方程為Y=10.75312X1＋0.17065X2－0.52113X1^2最高值各因素組合為X1=0，X2=1.414，Ymax=11.0。故糖化酶添加量為0.75g，糖化時間為89min。即最佳的糖化工藝為：糖化酶添加量為150u/g，在（59±1）℃條件下糖化89min。

表6 糖化工藝方差分析表

2.3 發酵工藝條件的研究

2.3.1 不同料水比對發酵結果的影響

圖4 不同料水比對發酵結果的影響

表7 不同料水比對感官評價影響的差異顯著性

取糖化結束后冷卻至28～30℃的地瓜酶解液加入6%紅曲、0.06%干酵母，料水比（酶解液：水）分別采用1:0.5、1:1、1:1.5、1:2和1:2.5，攪勻后28℃發酵3d。測定蒸餾酒液酒精度數，計算出酒率并對其進行感官評價。結果如圖4、表7所示：由圖4可以看出：隨著料水比的增加，出酒率和感官品質也呈上升趨勢，但當料水比超過1:1.5時，出酒率和感官品質卻呈下降趨勢。系料水比小于1:1.5時底物濃度偏高發酵不完全導致發酵醪液中殘糖含量高影響出酒率和產品口感；而料水比高于1:1.5時，產品酒精度呈下降趨勢，酒體單薄。且經LSD多重比較結果表明：料水比1:1與1:0.5、1:1.5有顯著差異，故確定最佳料水比為1:1.5。

2.3.2 不同酵母添加量對發酵結果的影響

圖5 不同干酵母添加量對發酵結果的影響

表8 不同酵母添加量對感官評價影響的差異顯著性

取糖化結束后冷卻至28～30℃的地瓜酶解液加入6%紅曲，料水比為1:1.5，分別采用0.02%、0.04%、0.06%、0.08%和0.1%干酵母添加量，攪勻后28℃發酵3d。測定蒸餾酒液酒精度數，計算出酒率并對其進行感官評價。結果如圖5、表8所示：

由圖5可知：隨著干酵母的增加，出酒率和感官品質也呈上升趨勢，但當干酵母量超過0.04%時出酒率增加不顯著，而感官品質卻顯著下降。在底物濃度一定的情況下，由于酵母添加量過大，前發酵速度過快使得發酵酒液口感較為粗糙、苦澀味偏重導致感官品質下降，且經LSD多重比較結果表明：0.04%添加量與0.02%、0.06%有顯著差異。故確定最佳干酵母添加量為0.04%。

2.3.3 不同紅曲添加量對發酵結果的影響

取糖化結束后冷卻至28～30℃的地瓜酶解液加入0.04%干酵母，料水比為1:1.5，分別采用2%、4%、6%、8%和10%紅曲添加量，攪勻后28℃發酵3d。測定蒸餾酒液酒精度數，計算出酒率并對其進行感官評價。結果如圖6、表9所示：

圖6 不同紅曲添加量對發酵結果的影響

表9 不同紅曲添加量對感官評價影響的差異顯著性

由圖6可知：隨著紅曲添加量的增加，出酒率和感官品質也呈上升趨勢，但當加曲量超過6%時出酒率增加不顯著，而感官品質卻下降。隨著紅曲量的增加，受紅曲中多菌種的協同作用，淀粉水解和發酵速度加快，酒度逐漸上升，當加曲量超過6%，對酒精發酵影響很小，出酒率幾乎不發生變化，酸味偏重導致感官品質下降。且經LSD多重比較結果表明：6%添加量與4%、8%有顯著差異，故確定最佳紅曲添加量為6%。

2.3.4 不同發酵周期對發酵結果的影響

取糖化結束后冷卻至28～30℃的地瓜酶解液加入0.04%干酵母、6%紅曲，料水比為1:1.5，攪勻后28℃發酵2、3、4、5、6、7d。測定蒸餾酒液酒精度數，計算出酒率并對其進行感官評價。結果如圖7、表10所示：

表10 不同發酵周期對感官評價影響的差異顯著性

由圖7可以看出，隨著發酵周期的增加，出酒率和感官品質也呈上升趨勢，但當發酵天數超過5d時出酒率和感官品質卻下降。是由于酒精發酵的同時受產酸菌影響，酒精轉化為有機酸，引起酸度增高，最終導致酒度下降，成品偏酸。因此, 從地瓜酒的感官品質和從縮短生產周期考慮，且經LSD多重比較結果表明：發酵3d與發酵2d有顯著差異而與4～5d都無顯著差異故確定最佳發酵周期為3～5d。

2.3.5 發酵工藝的優化

在上述單因素實驗的基礎上，選擇料水比、酵母添加量、紅曲添加量、發酵周期作為考察因素，以出酒率和感官評價作為考察指標，進行正交試驗確定最佳發酵工藝條件選用L9（34）正交表進行實驗分析，結果見表11、表12、表13、表14。

通過正交分析，由表12可看出：影響產品出酒率的各因素主次順序為D＞A＞B＞C，且較優方案為：A2B2C3D1。影響產品感官品質的各因素的主次順序為D＞A＞B＞C且較優方案為A2B2C3D1。且在置信度為95%條件下，4個因素對出酒率感觀評價的影響均達到顯著效果。綜合以上分析，較佳工藝為A2B2C3D1，即將糖化結束后冷卻至28～30℃的地瓜酶解液加入0.04%干酵母、8%紅曲，料水比為1:1.5，攪勻后28℃發酵3d。

表11 正交試驗因素水平表

表12 正交試驗結果分析表

表13 發酵工藝對出酒率影響的方差分析表

表14 發酵工藝對感官評價影響的方差分析表

表15 驗證實驗感官評定結果

3 驗證實驗

3.1 采用正交優化的發酵工藝，以500g投料量進行3批次驗證實驗，經蒸餾、勾兌、灌裝、殺菌獲得成品后對產品進行感官評價，測定pH值、總酸、總酯并與GB/T 20821-2007《液態法白酒》中相關指標進行對比，結果如表15和表16所示：

表16 驗證實驗結果測定

表15和表16產品質量結果表明：3批次的產品的感官及理化指標均符合產品標準要求。

4 結論

采用地瓜邊角料和等外品開發低度鮮地瓜酒工藝合理可行，最佳工藝為：以地瓜邊角料和等外品為主要原料，打漿加熱后加入8u/g淀粉酶在(92±2)℃條件下液化30min，冷卻后加入150u/g糖化酶在(59±1)℃條件下糖化89min，糖化結束后冷卻至28～30℃，加入0.04%干酵母，8%紅曲，料水比為1:1.5。于25～30℃下混合發酵72h。發酵結束后經蒸餾、勾兌、灌裝、殺菌獲得低度鮮地瓜酒。產品呈無色清亮透明，口感爽凈，醇香濃郁、酒體協調，產品各項指標均符合GB/T 20821-2007標準要求。

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