板栗花啤酒發酵工藝研究

張潔，李艷，譚燕，宋文軍

（天津商業大學生物技術與食品科學學院，天津300134）

板栗花（chestnut flower）通常指板栗的雄性花序，其味微苦澀、性微溫。大量研究表明，板栗雄花序中含有蛋白質、脂肪酸、雌二醇[1]等人體所需營養成分，同時含有揮發油[2]、犬尿喹啉酸[3]、黃酮[4-6]和多酚[7-9]等生物活性物質。中醫認為，板栗花具有清熱、燥濕、止血、散結消腫的功能，主治泄瀉、便血、痢疾、消化不良等疾病[10]，也可用于夏季驅蚊[11]，具有一定的食用及藥用價值。板栗花期時，雄花數量過多，遠遠超出雌花授粉需要，同時消耗板栗樹大量養分從而影響板栗產量和質量，其作為板栗種植過程中的過盛產物，在板栗生長前期被隨意丟棄，造成資源浪費[12]。

隨著生活質量的提高，具有一定保健功能的花卉酒逐漸吸引了消費者的目光。國內許多學者研究并利用食用花卉釀造花卉酒，但是尚未見利用板栗花為原料釀制板栗花啤酒的報道。本研究以板栗花浸提液作為原料發酵釀造板栗花啤酒，研究了板栗花啤酒的生產工藝參數。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 材料

板栗花浸提液：河北省遷西縣板栗花研究所制備；CN36 安琪啤酒活性干酵母：安琪酵母股份有限公司；大麥芽、SAAZ SPECIAL 啤酒花：市售。

1.1.2 試劑

葡萄糖（分析純）：天津化學試劑一廠；鄰苯二胺（分析純）：上海凱賽化工有限公司；重鉻酸鉀（分析純）、亞硝酰鐵氰化鈉（分析純）：南京化學試劑股份有限公司。

1.2 儀器與設備

WZS 32 Brix 0-32%型WZS 手持式折射儀：上海儀電物理光學儀器有限公司；附溫比重瓶（25mL）：河南九和共創儀器有限公司；XS-1B 型EBC 色度分析比色計：杭州大吉光電儀器有限公司；UV-6100 型紫外分光光度計：上海元析儀器有限公司；XFH-30CA 型高壓蒸汽滅菌鍋：浙江新豐醫療器械有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 工藝流程

具體操作：粉碎后的大麥芽與水的料水比為1 ∶4（g/mL），進行浸出糖化及過濾，得到麥汁。將麥汁進行過濾并煮沸，煮沸過程保持沸騰60 min，期間分3 次加入酒花，酒花添加總量為0.06%，測定煮沸過程中的麥汁濃度為10°P 時，煮沸結束。煮沸結束后將混合液迅速降溫及過濾。進行啤酒酵母接種后進入主發酵階段，采用傳統發酵工藝進行板栗花啤酒的發酵，進行主發酵7 d，啤酒后酵及貯酒10 d，貯酒結束后進行感官評定及理化分析。

1.3.2 試驗設計

本試驗通過設置不同板栗花浸提液添加量（5.0、7.5、10.0、12.5、15.0 mL）、板栗花浸提液投入階段（麥汁煮沸后10 min、煮沸后30 min、煮沸后50 min、接種階段、后酵階段）和主發酵溫度（10、13、15、17、20 ℃），進行單因素試驗，分別對不同的板栗花浸提液添加量、板栗花浸提液投入階段和主發酵溫度下所得到的板栗花啤酒進行理化分析和感官評定，探究不同板栗花啤酒工藝參數對發酵過程的影響；然后設置正交試驗，通過三因素三水平的正交試驗的感官評定結果來確定板栗花啤酒的最佳發酵工藝條件[17-18]。

1.3.3 感官評定

參照國標法GB/T 4928—2008《啤酒分析方法》[19]，通過用眼、鼻、口等感官器官去感知評價啤酒的特征，對板栗花啤酒的色澤、口感、泡沫、氣味和酒體5 個方面進行感官品評，要求對板栗花啤酒進行感官評定的人必須有啤酒品評的學習背景和經驗，選取10 人，感官品評滿分為100 分，最終取10 位打分者所給分數的平均值。感官評分標準見表1。

1.3.4 酒精度的測定

參考文獻[20-21]方法，制備樣品后通過蒸餾法去除不揮發性物質，使用附溫度計密度瓶，采用密度瓶法測出樣品在20 ℃時的密度；然后，參照“酒精水溶液的相對密度與酒精含量對照表”得出板栗花餾出液中酒精含量的體積分數，即樣品的酒精度(%vol）。

表1 板栗花啤酒品嘗評分標準Table 1 Criteria for chestnut flower beer

1.3.5 總酸的測定

參考許秀麗[22]方法并進行修改，根據酸堿中和原理，采用電位滴定法，用標準溶液直接滴定板栗花啤酒中的總酸。公式如下。

X=2×c×V

式中：X 為樣品總酸的含量，mL/100 mL；c 為氫氧化鈉標準滴定溶液的濃度，mol/L；V 為消耗氫氧化鈉標準滴定溶液的體積，mL；2 為換算成100 mL 樣品的系數。

1.3.6 雙乙酰的測定

參考田玉紅等[23]方法，采用紫外分光光度法進行雙乙酰含量測定。

1.3.7 色度的測定

參考金德強[24]方法，采用EBC 色度分析比色計進行色度的測定。

2 結果與分析

2.1 板栗花浸提液添加量對板栗花啤酒的影響

按照1.3.1 具體操作，將得到的麥汁經過濾后分裝于三角瓶中，麥汁體積為300 mL，進行煮沸。需要注意的是，麥汁在煮沸終了前10 min 時，分別向麥汁中添加經過高壓滅菌的5%板栗花浸提液5.0、7.5、10.0、12.5、15.0 mL。發酵時主發酵溫度為15 ℃，其他工藝條件參數保持一致。采用傳統發酵工藝進行板栗花啤酒的發酵，進行主發酵7 d，待啤酒后酵及貯酒10 d 結束后，進行酒精度測定及感官評定，結果如圖1。

圖1 板栗花浸提液添加量對板栗花啤酒的影響Fig.1 The effect of the addition of chestnut flower extract on chestnut flower beer

由圖1 可知，隨著板栗花浸提液添加量的增加，酒精度變化較小，感官評分呈現先增高后降低的趨勢，當板栗花浸提液的添加量為10.0 mL 時，酒精度為3.62%vol，感官評分為85 分，花香突出，風味獨特。這是由于板栗花浸提液的加入能賦予啤酒的獨特風味，板栗花浸提液的過少添加會使板栗花香味不明顯，過多會覆蓋啤酒酒花的香味，使啤酒中各類風味物質的協調性降低，進而影響板栗花啤酒感官品評的口感和香味，所以將板栗花浸提液的添加量選為10.0 mL 較為合適。

2.2 板栗花浸提液投入階段對板栗花啤酒的影響

按照1.3.1 具體操作，采用5%板栗花浸提液，添加量為10.0 mL，按不同階段投入，主發酵溫度為15 ℃，其他工藝條件參數保持一致。采用傳統發酵工藝進行板栗花啤酒的發酵，進行主發酵7 d，待啤酒后酵及貯酒10 d 結束后，進行酒精度測定及感官評定，結果如圖2。

圖2 板栗花浸提液投入階段對板栗花啤酒的影響Fig.2 The effect of the chestnut flower extract on the chestnut flower beer

由圖2 可知，隨著板栗花浸提液投入階段的延后，酒精度基本保持穩定，感官評分呈現先增加后減小的趨勢。在麥汁煮沸階段過早加入板栗花浸提液，混合液長時間處于沸騰狀態，板栗花香散失，無板栗花特有香氣；在接種階段投入板栗花浸提液時，發酵的板栗花啤酒板栗花香味突出，酒精度為3.76%vol，感官評分最高，為78 分。在啤酒后酵階段加入板栗花浸提液，整體發酵環境溫度低，酵母數量少且活性不高，使板栗花浸提液在發酵液中存在的時間較短，板栗花香氣成分不能充分融入發酵液中，從而影響板栗花啤酒口感和氣味的協調性。說明板栗花浸提液最佳投入階段為主發酵前的接種階段。

2.3 主發酵溫度對板栗花啤酒的影響

按照1.3.1 具體操作，采用5%板栗花浸提液，添加量為10.0 mL，投入階段為接種階段，主發酵溫度分別為10、13、15、17 ℃和20 ℃，進行主發酵，后發酵及貯酒，取酒進行酒精度測定及感官評定，結果如圖3。

圖3 主發酵溫度對板栗花啤酒的影響Fig.3 Effect of main fermentation temperature on chestnut flower beer

由圖3 可知，隨著主發酵溫度的不斷增加，感官評分也隨之逐漸增加，當主發酵溫度為15 ℃時，酒精度為4.00%vol，感官評分為85 分；當主發酵溫度繼續增加時，感官評分呈明顯下降趨勢。板栗花啤酒中酒精含量在10 ℃時最低，為3.72%vol；在17 ℃時最高，為4.17%vol。這可能是主發酵的溫度過高或者過低，對啤酒酵母的活性產生影響。溫度過低，酵母增殖過程慢，麥汁中糖的轉化率低，從而使酒精含量低；溫度過高，酵母過快增殖，從而影響麥汁的發酵情況，使啤酒風味失調，澀味重，口感差。因此主發酵溫度為15 ℃較為適合板栗花啤酒的發酵。

2.4 板栗花啤酒最佳發酵條件研究

從圖1 至圖3 的單因素試驗的結果可知，主發酵溫度、板栗花浸提液添加量以及板栗花浸提液投入階段的不同，都會影響板栗花啤酒的酒精度和口感風味。因此選擇主發酵溫度、板栗花浸提液添加量、板栗花浸提液投入階段作為正交試驗的3 個因素，每個因素設置3 個水平，進行板栗花啤酒的釀制，在釀制結束后取酒并以感官評分作為檢測指標。正交試驗因素水平及結果如表2、表3 所示。

表2 板栗花啤酒發酵工藝正交試驗因素水平Table 2 Level of orthogonal test factors for the fermentation process of chestnut blossom beer

表3 板栗花啤酒發酵工藝正交試驗結果Table 3 Orthogonal test results of chestnut flower beer fermentation process

由表3 進行直觀分析可知，4 號試驗感官評定分數最高，對應的發酵工藝較好方案為A2B1C3。從正交試驗結果計算分析，根據各因素最大K 值所對應的水平，最佳的試驗方案為A2B2C2；根據極差R，RA＞RB＞RC，說明發酵過程中主發酵溫度對釀制板栗花啤酒的影響比較大，板栗花浸提液添加量的影響次之，板栗花浸提液投入階段的影響最小。根據表3 進行方差分析，方差分析數據如表4 所示。

表4 方差分析Table 4 Analysis of variance

由表4 可知FA＞FB＞FC，F0.05（2，2）=19＜FA＜F0.01（2，2）=99，FB＜F0.1（2，2）=9.00，FC＜F0.1（2，2）=9.00，說明主發酵溫度對板栗花啤酒發酵的影響較大，其可信度在95%～99%之間，而板栗花浸提液添加量和板栗花浸提液的投入階段對板栗花啤酒口感影響較小，這與正交試驗結果得到的分析一致。

由于直觀分析（較好方案A2B1C3）和正交試驗結果計算分析（較優方案A2B2C2）的發酵工藝方案不一致，因此需要進行驗證試驗。通過兩組方案進行板栗花啤酒的發酵，進行4 組驗證試驗，并在相同條件下對發酵效果進行感官評定，驗證試驗結果如表5 所示。

表5 發酵工藝最優方案驗證試驗Table 5 Validation test results of the optimal fermentation process plan

由表5 可知，兩種方案發酵的板栗花啤酒的平均感官評定分數均在85 以上，其中發酵工藝方案A2B2C2發酵釀制的板栗花啤酒平均感官評定分數為85.8，優于發酵工藝方案A2B1C3。

綜上，得出最佳的發酵工藝為：主發酵溫度15 ℃、板栗花浸提液添加量為10.0 mL、板栗花浸提液投入階段為接種階段，在該條件下板栗花啤酒的發酵效果最好。

2.5 最佳工藝條件下發酵結果理化分析

2.5.1 成分分析酒精度

根據GB/T 4928—2008 《啤酒分析方法》、GB 5009.225—2016《食品安全國家標準酒中乙醇濃度的測定》，對最佳試驗組A2B2C2進行理化分析，測定該工藝條件發酵的板栗花啤酒的酒精度、總酸、雙乙酰及色度，結果見表6。

表6 板栗花啤酒的理化分析結果Table 6 The results of the sensory evaluation of chestnut flower beer

結果表明最佳試驗組發酵的板栗花啤酒的各項理化指標基本符合GB/T 4928—2008 和GB 5009.225—2016 的標準，說明正交優化的板栗花啤酒發酵工藝合理可行。

2.5.2 感官評定

板栗花啤酒顏色金黃，均勻透亮，有光澤感，無肉眼可見雜質；泡沫較潔白細膩，一般持久；具有板栗花特有香氣，花香和酒香協調；酒體醇厚，口感細膩，無明顯異味和酸味。

2.5.3 衛生標準

檢測出板栗花啤酒的菌落總數≤20 CFU/mL，大腸菌群≤2 MPN/100 mL，未檢出沙門氏菌和金黃色葡萄球菌，符合GB 4927—2008《啤酒》的標準。

3 結論

本試驗對板栗花啤酒的發酵生產工藝進行了研究，以大麥芽為原料，加入板栗花浸提液，釀制板栗花啤酒。經過正交試驗優化后的最佳發酵工藝條件為：主發酵溫度15 ℃、板栗花浸提液添加量為10.0 mL、板栗花浸提液投入階段為接種階段。在該條件下發酵的板栗花啤酒符合國標啤酒理化指標要求，酒液呈金黃色，有光澤度，泡沫細膩，具有板栗花特有香氣，口感細膩醇厚，無明顯酸味和異味，花味和酒香協調。板栗花啤酒具有很大的發展潛力，該條件下釀制的板栗花啤酒僅考慮到3 個主要影響因素，在后期可通過擴大研究試驗影響因素進一步優化發酵工藝，以期形成規?；a。