無甜苷羅漢果汁發酵制備果酒的研究

李思思，李俊，何星存，蘇小建，藍福生，韋鴻飛

（1.大連工業大學食品學院，遼寧大連116034；2.賀州學院食品科學與技術研究院，廣西賀州542800；3.廣西師范大學環境與資源學院，廣西桂林541004；4.桂林吉福思羅漢果有限公司，廣西桂林541004）

羅漢果（Siraitia grosvenorii（Swingle）C.Jeffrey），學名“光果木鱉”，又名拉江果、羅晃子、漢果、假苦瓜等，隸屬于葫蘆科（Cucurbitaceae）羅漢果屬多年生草質藤本植物，據《中藥志》等文獻中相關的記載，羅漢果味道甘甜、性涼，具有清熱解暑、潤肺止咳的功效，傳統醫學認為，羅漢果可以用于治療高血壓、肺結核、哮喘、胃炎、百日咳、急慢性氣管炎和急慢性扁桃腺炎等疾病[1-2]。在羅漢果之鄉的廣西壯族自治區，人們把羅漢果用作藥材使用的歷史已有300余年，是國家衛生部認定的藥食兩用的天然產物資源之一[3-4]。羅漢果甜甙因其具有高甜度、低熱量的特點，適用于糖尿病和肥胖癥患者的使用，因此當前國內外對羅漢果研究利用的重心仍舊主要集中在羅漢果甜甙的開發上。目前，廣西的羅漢果企業在進行羅漢果生產及深加工時大都僅提取了占羅漢果質量2%的甜甙[5]，羅漢果甜甙可做成各式各樣的甜味劑產品而被廣泛應用[6-7]，而甜甙洗脫吸附過程需排放大量含糖和其他有機化合物的柱流液，國內對于羅漢果甜甙生產中這部分柱流液的利用研究較少，目前，國內報道的有蘇小建等[8]進行了羅漢果甜甙加工廢液發酵乙醇的研究；莫艷琴等[9]做了IC反應器處理羅漢果加工廢液的啟動研究；李玉英等[10]采用UASB工藝處理羅漢果加工廢液，王慶[11]探索了羅漢果加工廢液綜合處理工藝研究，可為企業帶來一定的經濟社會效益。據文獻統計[12-17]，國內利用羅漢果釀制發酵型酒類和羅漢果色素成分分析的的研究是相對較少的。國內僅有的幾家企業只是生產羅漢果飲料，迄今為止尚未見對羅漢果柱流液（即無甜苷羅漢果汁）進行發酵為果酒的研究報道，因此，將羅漢果柱流液制成羅漢果酒對提高羅漢果附加值、拓展羅漢果市場具有積極作用和長遠綜合利用意義。

本選題以無甜苷濃縮羅漢果汁為原料釀制羅漢果酒，研究了羅漢果酒的生產工藝條件，不僅解決了羅漢果企業甜甙生產中柱流液廢棄物的綜合利用問題，提高了企業的經濟效益，更為羅漢果的深加工開辟一條新的途徑，豐富酒的種類。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

一水合檸檬酸（分析純）：國藥集團化學試劑有限公司；無水碳酸鈣、NaOH、亞硫酸氫鈉、酚酞（均為分析純）：西隴化工股份有限公司；無甜苷濃縮羅漢果果汁（液狀）：桂林吉福思羅漢果有限公司；白砂糖：市售；酵母菌：安琪酵母股份有限公司，均為食用級。

1.2 儀器與設備

L418110數字式水果糖度計：愛拓中國分公司（ATAGO）；PHSJ-3F型酸度計：成都世紀方舟科技有限公司；FA2004N電子天平：上海菁海儀器有限公司；DHG-9145A電熱恒溫鼓風干燥箱：上海齊欣科學儀器有限公司；IS-RDV3恒溫振蕩器：杭州諾丁器材有限公司；N-1300旋轉蒸發儀、OSB-2200油浴鍋、CA-1115A冷卻水循環裝置：上海愛朗儀器有限公司；LD5-10型低速離心機：北京醫用離心機廠。

1.3 發酵工藝要點

1.3.1 工藝流程

1.3.2 操作要點

1）稀釋：原料為濃縮60倍的無甜苷羅漢果汁，濃度過高，黏稠度大，需要按比例把濃縮的果汁加蒸餾水稀釋至所需濃度，備用。

2）調配：果汁的含糖量過低，若僅用果汁發酵則酒精度較低。因此，用白砂糖調整果汁糖度，檸檬酸調整酸度，添加60 mg/L SO2，后在120℃下高溫蒸汽滅菌10 min，冷卻備用。

3）酵母活化：按活性干酵母粉∶蔗糖溶液比例為1∶10（g/mL）將酵母接入2%的無菌蔗糖溶液中，振搖均勻后在35℃～40℃條件下培養40 min。

4）主發酵：在無菌條件下按5%的比例接入活化的酵母液后置于30℃條件下發酵，每天測定糖度和酒精度，發酵至糖度和酒精度均達穩定值時，主發酵結束。

5）后發酵：將經過主發酵后的發酵醪用4層紗布過濾，濾液轉入另一個消毒容器中在15℃～20℃左右發酵 15 d～20 d。

6）陳釀：將酒液更換經消毒的容器，控溫在10℃～15℃之間陳釀2月～3月，期間適時更換容器1次～2次。

7）澄清：在酒液中按0.5 g/L添加殼聚糖，于室溫靜置72 h后采用低速離心機在3 000 r/min下離心20 min，得到澄清透亮的羅漢果酒。

1.3.3 發酵工藝條件試驗

在預試驗的基礎上，本試驗的主發酵發酵周期為5 d，發酵液總體積為500 mL。在單因素試驗中，一般發酵條件為：體積稀釋比1∶60，酵母菌菌液接種量5%，發酵溫度26℃，發酵5 d，對發酵液的總糖、總酸、酒精含量和感官評價進行分析測定。具體條件如下：

1）無甜苷羅漢果汁稀釋比例的確定：無甜苷濃縮羅漢果汁分別按體積比 1 ∶20、1 ∶40、1 ∶60、1 ∶80、1 ∶100的比例進行稀釋；2）酵母菌菌液接種量的確定：無甜苷濃縮羅漢果汁稀釋60倍，分別接種3%、5%、7%、9%、11%的酵母菌菌液；3）發酵溫度的確定：把調配好的原始發酵液分別放置現在溫度為22、24、26、28、30℃的搖床中進行發酵；4）發酵液初始糖度的確定：把發酵液的初始糖度分別調整為 9、11、13、15、17 °BX；5）初始pH值的確定：把發酵液的初始pH值分別調整為 3.0、3.2、3.4、3.8、4.2、4.6，其它發酵條件不變，然后進行檢測分析。

1.4 發酵條件的優化

以發酵溫度、接種量、初始糖度、初始pH值為單因素，考慮到羅漢果發酵制品為傳統的低度酒飲料，以酒精度為檢測指標，進行L9（34）正交試驗，正交因素水平表如表1所示。

表1 正交試驗因素表Table 1 Table of orthogonal experiment factors

1.5 理化指標分析

酒精含量測定：蒸餾比重法；

糖度的測定：數字式水果糖度計；

pH值的測定：酸度計法；

總酸的測定：酸堿滴定法，參照GB/T 12456-2008《食品中總酸的測定》，以乙酸計；

總糖的測定：菲林試劑滴定法，參照GB/T 15038-2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》，以葡萄糖計。

2 結果與分析

2.1 無甜苷濃縮羅漢果汁的稀釋比對發酵制品糖度與酒精度的影響

無甜苷濃縮羅漢果汁按體積稀釋成不同的比例時，發酵液的變化情況如圖1、圖2所示。

將發酵液初始糖度調整至15°BX，用檸檬酸調節pH值為4左右，發酵溫度控制在26℃左右，選取安琪酵母為發酵菌種用于無甜苷羅漢果酒的發酵試驗，由圖1、圖2可知，無甜苷濃縮羅漢果汁的稀釋比不同，其發酵過程中酵母降糖量、產酒精量不等。稀釋體積比為1∶20～1∶60的發酵液產酒精量較高，產酒精最高峰中稀釋體積比為1∶60的發酵液在第5天出現，用時較短。綜上，無甜苷濃縮羅漢果汁的稀釋體積比為1∶60時，發酵液的各項指標較好。

圖1 無甜苷濃縮羅漢果汁的稀釋比對發酵制品糖度的影響Fig.1 Effect of dilution ratio of Siraitia grosvenorii juice without sweeteners glycosides concentrate on sugar degree of fermented products

圖2 無甜苷濃縮羅漢果汁的稀釋比對發酵制品酒精含量的影響Fig.2 Effect of dilution ratio of Siraitia grosvenorii juice without sweeteners glycosides concentrate on alcohol content of fermented products

2.2 不同初始糖度對發酵制品糖度與酒精度的影響

發酵液的初始糖度不一樣時，發酵液的變化情況如圖3、圖4所示。

將發酵液初始糖度分別調至 9、11、13、15、17 °BX，以安琪酵母為發酵菌種，用檸檬酸把果汁pH值分別調4左右，發酵溫度控制26℃左右，發酵5 d。由圖3、圖4可知，初始糖度越高，酒精量在不斷增加，發酵時間較長，當初始糖度在15°BX～17°BX范圍時，能在5 d內出現產酒精最高峰，為了節省發酵時間，提高效率，因而初始糖度在15°BX～17°BX范圍內時較為合適。而在一定范圍內初始糖度越高，得到的原酒酒精含量越高，酒的風味越發濃郁，但糖度太高，原酒殘糖含量隨之增加，相反可能因高糖會抑制酵母產酒代謝，其酒精含量反而降低。綜合考慮，原酒酒精含量和感官評定，初始糖度控制在15°BX效果較好。

圖3 不同初始糖度對發酵制品糖度的影響Fig.3 Effects of different initial sugar degree on sugar degree of fermented products

圖4 不同初始糖度對發酵制品酒精含量的影響Fig.4 Effects of different initial sugar degree on alcohol content of fermented products

2.3 不同酵母菌液的接種量對發酵制品糖度與酒精度的影響

接種不同量的酵母菌菌液，發酵液的變化情況如圖5、圖6所示。

圖5 不同酵母菌接種量對發酵制品糖度的影響Fig.5 Effects of different yeast inoculation on sugar degree of fermented products

圖6 不同酵母菌接種量對發酵制品酒精含量的影響Fig.6 Effects of different yeast inoculation on alcohol content of fermented products

將發酵液初始糖度調整至15°BX，以安琪酵母作為發酵菌種，用檸檬酸把發酵液的pH值分別調至4.0左右，發酵溫度控制在26℃左右，分別把安琪酵母菌液接種量控制為 3%、5%、7%、9%、11%，發酵 5 d。由圖5、圖6可知，發酵至4 d時，接種量為11%的發酵液最先到達產酒精最高峰，當發酵5d時接種量為11%和5%的發酵液產酒精最高，到達產酒精最高峰。總體來說，酵母菌接種量為11%和5%時，發酵液的產酒精量相比較而言較好。綜合資源利用而言，酵母接種量在5%時較為適宜，此時酒體肥碩，酒味清新柔和。

2.4 不同發酵溫度對發酵制品糖度與酒精度的影響

設置不同發酵溫度，不同發酵溫度下發酵液的變化情況如圖7、圖8所示。

圖7 不同發酵溫度對發酵制品糖度的影響Fig.7 Effects of different fermentation temperature on sugar degree of fermented products

將發酵液初始糖度調整至15°BX，以安琪酵母作為發酵菌種，用檸檬酸把發酵液的pH值分別調至4.0左右，分別把發酵溫度控制為 22、24、26、28、30 ℃，發酵5 d。由圖7、圖8可知，發酵液的產酒精有一個由低到高的過程。發酵至5 d時，30℃的發酵制品產酒精量最高，當發酵溫度低于26℃時，發酵遲緩、主發酵時間延長；當發酵溫度為30℃時，發酵旺盛，糖降和酒精生成速度快，酒香較濃，因此主發酵溫度控制在30℃左右較為合適。

圖8 不同發酵溫度對發酵制品酒精含量的影響Fig.8 Effects of different fermentation temperature on alcohol content of fermented products

2.5 不同初始pH值時對發酵制品糖度與酒精度的影響

發酵液的初始pH值不一樣時，發酵液的變化情況如圖9、圖10所示。

圖9 不同初始pH值對發酵制品糖度的影響Fig.9 Effect of different initial pH on sugar degree in fermented products

圖10 不同初始pH值對發酵制品酒精含量的影響Fig.10 Effect of different initial pH on alcohol content in fermented products

將發酵液初始糖度調整至15°BX，以安琪酵母作為發酵菌種，用檸檬酸把發酵液的pH值分別調至3.0、3.4、3.8、4.0和 4.2，發酵溫度 30 ℃，發酵 5 d。結果由圖9、圖10可知，將發酵液初始pH值調至3.4左右時，酒精發酵達最佳狀態，酒體香氣較濃，酸度適中；當pH值調至3.0左右時，酒精度相對較低，酸澀味重，風味和口感差；當pH值調至4.2左右時，酒體有強烈的辛辣味和刺喉感，口味欠佳，因此將主發酵初始pH值調至3.4左右較為合適。

2.6 發酵條件工藝的優化

以因素溫度、酵母菌菌液接種量、初始pH值、初始糖度為單因素，做L9（34）的正交試驗，以酒精含量為檢測指標，結果如表2所示。

表2 濃縮無甜縮羅漢果汁發酵制品的正交試驗結果Table 2 Orthogonal experimental results of concentrated sweet potato juice fermented products

由表2可知，影響發酵液的產酒精量的主次因素為C＞D＞A＞B，即主要的因素是初始糖度，其次是初始pH值，接著是發酵液溫度，影響相對較小的是發酵液的酵母接種量。發酵的最優組合為A2B3C3D2，即濃縮無甜苷羅漢果汁發酵的最佳工藝為：發酵溫度28℃，酵母菌菌液接種量7%，發酵液的初始糖度15°BX，發酵液初始pH 3.4。經過驗證試驗，最優組合在發酵6 d時酒精含量由最開始的0%vol增長到9.0%vol，達到產酒精量最高峰。

3 結論

本文利用無甜苷濃縮羅漢果汁為原料，接種酵母菌菌液，考察不同的接種量、不同的稀釋比例、發酵液的初始糖度、初始pH值的發酵過程中發酵液的總糖、糖度、總酸的影響。根據單因素試驗及正交試驗結果顯示，影響發酵液產酸的主要因素為初始糖度，初始pH值，接著是發酵液溫度，影響相對較小的是發酵液的酵母接種量。得出濃縮無甜苷羅漢果汁的發酵最佳工藝為：發酵溫度28℃，酵母菌菌液接種量7%，發酵液的初始糖度15°BX，發酵液初始pH 3.4。

[1]王勤,李愛媛,李獻萍.羅漢果的藥理作用研究[J].中國中藥雜志,1999,24(7):425-428

[2]陳瑤,范小兵,王永祥,等.羅漢果甜苷的止咳祛痰作用研究[J].中國食品添加劑,2006(1):41-43

[3]齊一萍,唐明儀.羅漢果果實的化學成分與應用研究[J].福建醫藥雜志,2001,23(5):158-160

[4]范繼善.實用食品添加劑[M].天津:天津科學技術出版社,1993

[5]王勤.羅漢果化學成分及藥理作用研究進展[J].中藥材,2001,24(3):215-217

[6]陳全斌,陳海燕,李俊,等.HPLC法測定羅漢果多糖的相對分子質量[J].中草藥,2003,34(12):1075-1076

[7]陳全斌,楊瑞云,義祥輝,等.RP-HPLC法測定羅漢果鮮果及甜甙中總黃酮含量[J].食品科學,2003,24(5):133-135

[8]蘇小建,張道平,黃繼來,等.羅漢果甜甙加工廢液發酵乙醇的研究[J].食品研究與開發,2014(3):44-46

[9]莫艷琴,陳孟林,黃智.IC反應器處理羅漢果加工廢液的啟動研究[J].環境工程,2012(s2):88-90

[10]李玉英,黃芳芳,黃健,等.UASB工藝處理羅漢果加工廢液[J].工業水處理,2009,29(1):62-64

[11]王慶.羅漢果加工廢液綜合處理工藝研究[J].化工設計通訊,2016,42(10):59

[12]黃瑤,謝培蘭,黃澤艷,等.羅漢果茶汁發酵酒工藝條件研究[J].釀酒科技,2013(8):72-74

[13]何志貴.羅漢果酒浸提工藝優化實驗研究[J].釀酒,2011,38(6):38-41

[14]楊洪元,蔣向軍.發酵型羅漢果酒的生產工藝研究[J].安徽農業科學,2011,39(21):13070-13072

[15]胡國華,馬正智.我國功能性高倍甜味劑的發展現狀與前景[J].中國食品添加劑,2008(S1):68-71,130

[16]岳哲.羅漢果酒的生產技術[J].現代食品科技,1987(2):28-30

[17]黃麗婕,蘇小建,葉緒兵,等.鮮羅漢果揮發性風味成分分析[J].食品研究與開發,2009,30(10):106-109