蘋果渣及板栗渣黃芪酒加工工藝研究

馮子瑤，張平平*，張燦，王娟娟，邵倩

（1.天津農(nóng)學(xué)院食品科學(xué)與生物工程學(xué)院，天津 300392；2.甘肅峰果純素科技有限公司，甘肅 平?jīng)?743400；3.甘肅貢禾食品有限責(zé)任公司，甘肅 平?jīng)?744600）

蘋果榨汁后會產(chǎn)生大量的蘋果渣，除少量被直接利用外，絕大部分被遺棄，造成巨大的資源浪費(fèi)和嚴(yán)重的環(huán)境污染[1-2]。蘋果渣富含可溶性糖等營養(yǎng)物質(zhì)，可作為生產(chǎn)酒的原材料[3-5]。隨著板栗種植技術(shù)的不斷提升及板栗產(chǎn)量的增加，每年有大量機(jī)械脫殼后的板栗渣產(chǎn)生[6-7]，而其中也含有一部分板栗肉，大多被當(dāng)作廢棄物丟棄，其主要營養(yǎng)成分是淀粉和糖類[8]，可以作為蒸餾酒的原料。黃芪是豆科草本植物蒙古黃芪、膜莢黃芪的干燥根莖[9]，是一種藥食同源的食物，其中含有多糖、皂苷、黃酮及微量元素等多種有效成分，在增強(qiáng)機(jī)體免疫能力、調(diào)節(jié)血壓等方面具重要作用[10-13]。

本研究利用蘋果渣和板栗渣與黃芪結(jié)合研制成配制酒，確定最佳前處理工藝，并對其主要活性物質(zhì)進(jìn)行分析。該研究能解決企業(yè)生產(chǎn)難題，生產(chǎn)出低成本的新產(chǎn)品——蘋果渣及板栗渣黃芪酒，在開發(fā)新型功能性食品領(lǐng)域有較好前景。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

蘋果：產(chǎn)自甘肅平?jīng)鍪校话謇酰寒a(chǎn)自山東日照市；黃芪：產(chǎn)自甘肅定西市岷縣；釀酒曲：安琪酵母股份有限公司；果膠酶（30 000 U/g）、α-淀粉酶（50 000 U/g）、糖化酶（100 000 U/g）：河南優(yōu)寶嘉食品有限公司；食用酒精：河南鑫河陽有限公司；蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品（純度≥98%）、人參皂苷（純度≥99.0%）：合肥博美生物技術(shù)有限公司；硝酸鋁、亞硝酸鈉、無水乙醇、香草醛、高氯酸、苯酚、硫酸（均為分析純）：南京化學(xué)試劑一廠。

1.2 儀器及設(shè)備

L366OD型低速離心機(jī)：上海知信實(shí)驗(yàn)儀器技術(shù)有限公司；HWS28型電熱恒溫水浴鍋：上海恒科學(xué)儀器有限公司；HWS-100F恒溫培養(yǎng)箱：上海向帆儀器有限公司；SI-0246漩渦振蕩儀：上海左樂儀器有限公司；BL-Y968C冰箱：上海葉琪電器有限公司；K-803粉碎機(jī)：廣州美的電器制造有限公司；RE-2000A旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀：上海榮亞儀器有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 蘋果渣及板栗渣黃芪酒制作工藝流程及操作要點(diǎn)

操作要點(diǎn)如下。

1）蘋果渣酶解：蘋果渣與蒸餾水按質(zhì)量比2∶3混合，靜置20 min使其充分吸水，100℃常壓蒸煮，冷卻至室溫25℃后，加入果膠酶酶解，80℃滅酶20 min后備用。

2）板栗渣酶解：板栗渣與蒸餾水按質(zhì)量比1∶5混合，靜置30min，100℃常壓蒸煮5min，冷卻至室溫25℃后加0.02%無水氯化鈣和0.3%α-淀粉酶55℃酶解3.5 h，再加入0.1%糖化酶55℃酶解120 min，滅酶后備用。

3）發(fā)酵：滅酶后的蘋果渣和板栗渣按質(zhì)量比1∶1混合，調(diào)pH值到4.5，加入適量用2%的糖水35℃下活化1 h的釀酒曲，發(fā)酵7 d～10 d得發(fā)酵液。

4）蒸餾酒制備：將發(fā)酵液在90℃（微沸狀態(tài)）進(jìn)行蒸餾，去酒頭酒尾，得蒸餾酒。

5）黃芪提取液制備：挑選品質(zhì)優(yōu)良的黃芪，經(jīng)粉碎過篩，用不同濃度食用酒精浸提，抽濾得黃芪提取液，并測其中黃酮、皂苷和多糖含量。

6）配制：將黃芪提取液與蒸餾酒按不同比例調(diào)配，以感官評分及活性物質(zhì)為標(biāo)準(zhǔn)，確定最佳配比。

1.3.2 蘋果渣酶解工藝優(yōu)化

1.3.2.1 單因素試驗(yàn)

在其它條件不變的前提下，分別考察蒸煮時間（10、20、30、40 min）；果膠酶添加量（0%、0.3%、0.6%、0.9%）；酶解時間（1、2、3、4 h）；酶解溫度（35、45、55、65℃）對蘋果渣還原糖含量的影響，確定最佳單因素酶解條件。

1.3.2.2 正交試驗(yàn)

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)行正交試驗(yàn)，因素水平見表1。

表1 蘋果渣酶解正交試驗(yàn)因素水平設(shè)計Table 1 Factor level design of orthogonal experiment for enzymatic hydrolysis of apple pomace

1.3.3 黃芪提取液制備工藝優(yōu)化

1.3.3.1 單因素試驗(yàn)

在其它條件不變的前提下，考察食用酒精濃度（30%、40%、50%、60%、70%）；浸泡時間（2 h～24 h）（每隔 2 h 測定）；料液比[1∶10、1∶20、1∶30、1∶40、1∶50（g/mL）]對黃芪活性物質(zhì)得率的影響，確定最佳單因素制備條件。

1.3.3.2 正交試驗(yàn)

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)行正交試驗(yàn)，因素水平見表2。

表2 黃芪提取液正交試驗(yàn)因素水平設(shè)計Table 2 Factor level design of orthogonal experiment of Astragalus extract

1.3.4 酒的評價方法

將黃芪提取液添加到蒸餾酒中配制成蘋果渣板栗渣黃芪酒，選10名從事釀酒專業(yè)的人員組成評定小組，對酒的色澤、香氣、滋味、典型性進(jìn)行綜合感官評分，從而選擇最佳添加比例，其標(biāo)準(zhǔn)見表3。并測定酒中相關(guān)活性物質(zhì)多糖、黃酮、皂苷等的含量。

表3 蘋果渣板栗渣黃芪酒感官評分標(biāo)準(zhǔn)Table 3 Sensory evaluation standard of Astragalus liquor from apple and chestnut residue

2 結(jié)果與分析

2.1 蘋果渣酶解工藝優(yōu)化結(jié)果

蘋果渣酶解工藝中蒸煮時間、果膠酶添加量、酶解時間、酶解溫度對還原糖含量的影響結(jié)果見圖1～圖4。

圖1 蒸煮時間對蘋果渣還原糖含量的影響Fig.1 Effects of cooking time on reducing sugar content in apple pomace

圖2 酶添加量對蘋果渣還原糖含量的影響Fig.2 Effect of enzyme addition on reducing sugar content in apple pomace

圖3 酶解時間對蘋果渣還原糖含量的影響Fig.3 Effect of enzymolysis time on reducing sugar content of apple pomace

圖4 酶解溫度對蘋果渣還原糖含量的影響Fig.4 Effect of enzymolysis temperature on reducing sugar content of apple pomace

由圖1～圖4可知，蒸煮時間為30 min時，還原糖含量最高為3.39%。果膠酶添加量為0.6%和0.9%時，還原糖含量無顯著性差異（P＞0.05）且考慮到成本問題，選取最佳酶添加量為0.6%。酶解時間為3 h時，還原糖含量最高為3.48%，酶解時間過長可能會導(dǎo)致復(fù)合反應(yīng)的發(fā)生，阻礙糖化效果。酶解溫度達(dá)到55℃和65℃時，還原糖含量無顯著性差異（P＞0.05），酶解溫度在55℃以后對糖化效果不明顯。綜合考慮初步確定蒸煮時間30 min，果膠酶添加量0.6%，55℃酶解3 h進(jìn)行正交試驗(yàn)設(shè)計。

蘋果渣酶解正交試驗(yàn)結(jié)果和方差分析見表4和表5。

表4 蘋果渣酶解正交試驗(yàn)結(jié)果Table 4 Results of orthogonal experiment on enzymatic hydrolysis of apple pomacet

表5 蘋果渣酶解正交試驗(yàn)方差分析Table 5 Variance analysis of orthogonal experiment on enzymatic hydrolysis of apple pomace

由表4正交試驗(yàn)結(jié)果知，從極差R值可以看出各因素對蘋果渣中還原糖含量的影響大小為蒸煮時間＞酶解溫度＞酶添加量＞酶解時間。由表5方差分析知，蒸煮時間、酶添加量、酶解溫度均對蘋果渣中還原糖含量有顯著性影響，酶解時間對還原糖含量不顯著。A2B1C2D2組中還原糖含量最高為最優(yōu)組合，但此組合沒有出現(xiàn)在設(shè)計的9組試驗(yàn)中，通過驗(yàn)證試驗(yàn)可知最佳工藝條件為蒸煮時間30 min，酶添加量為0.3%，酶解時間為3 h，酶解溫度為55℃，此時還原糖含量為3.68%。

2.2 黃芪提取液制備試驗(yàn)結(jié)果與分析

黃芪提取液制備工藝中食用酒精濃度、浸泡時間、料液比對黃芪活性物質(zhì)黃酮、皂苷、多糖得率的影響結(jié)果見圖5～圖7。

圖5 酒精濃度對黃芪活性物質(zhì)得率的影響Fig.5 Effect of alcohol concentration on the yield of active substances from Astragalus membranaceus

圖6 浸泡時間對黃芪活性物質(zhì)得率的影響Fig.6 Effect of soaking time on the yield of active substances of Astragalus membranaceus

圖7 料液比對黃芪活性物質(zhì)得率的影響Fig.7 Effect of material liquid ratio on the yield of active substances from Astragalus membranaceus

由圖5～圖7可知，當(dāng)食用酒精濃度達(dá)到60%和70%時，黃芪提取液中黃酮、皂苷、多糖得率無顯著性差異（P＞0.05），增加濃度對提取效果不明顯。隨著浸泡時間增加黃芪提取液中活性物質(zhì)也不斷升高，達(dá)到18 h三者得率較高，但隨著時間增加會導(dǎo)致酒精揮發(fā)從而降低了提取率，故選擇18 h為最佳浸泡時間。當(dāng)料液比為 1∶30、1∶40、1∶50（g/mL）時三者得率無顯著性差異（P＞0.05），從提取效果和節(jié)約成本綜合考慮，選擇最佳料液比1∶30（g/mL）。綜合考慮確定料液比1∶30（g/mL）的食用酒精濃度60%，常溫浸泡18 h進(jìn)行正交試驗(yàn)設(shè)計。

黃芪提取液制備工藝正交試驗(yàn)和方差分析結(jié)果見表6和表7。

表6 黃芪提取液正交試驗(yàn)結(jié)果Table 6 The results of orthogonal experiment of Astragalus extract

表7 黃芪提取液正交試驗(yàn)方差分析Table 7 Variance analysis oforthogonal experiment of Astragalus extract

由表6正交試驗(yàn)結(jié)果可知，從極差R值可以看出各因素對黃芪提取液中活性物質(zhì)得率的影響大小為浸泡時間＞食用酒精濃度＞料液比。由表7方差分析表知，食用酒精濃度和浸泡時間對黃芪提取液的綜合評價有顯著性影響，料液比對其影響不顯著。A2B1C3綜合評分最高為最優(yōu)組合，但此組合沒有出現(xiàn)在設(shè)計的9組試驗(yàn)中，通過驗(yàn)證驗(yàn)可知最佳提取條件是添加食用酒精濃度為 60%，料液比為 1∶40（g/mL），浸泡時間為16 h，此時皂苷含量7.35%，多糖含量4.85%，黃酮含量0.251%。

2.3 蘋果渣及板栗渣黃芪酒的質(zhì)量結(jié)果與分析

以蒸餾酒為酒基，將黃芪提取液按一定體積比進(jìn)行添加，通過感官評分確定最佳添加比例，結(jié)果見表8。

表8 蘋果渣板栗渣黃芪酒感官評價Table 8 Sensory evaluation of Astragalus membranaceus liquor from apple and chestnut residue

當(dāng)添加體積比為2∶1時，配制酒中黃芪味過重、顏色過深從而影響整體感官。當(dāng)添加體積比為4∶1和5∶1時，由于添加量小導(dǎo)致黃芪香氣較小，影響整體協(xié)調(diào)性。添加體積比為3∶1時，酒體淺黃色、透明澄清；酒香濃郁、黃芪香味協(xié)調(diào)；口感醇厚且風(fēng)格有典型性。故選擇3∶1為最佳添加體積比。其酒精度為42%vol、總酸為0.06 g/L、還原糖殘余量0.7%、皂苷2.08%、多糖1.2%、黃酮0.04%，甲醇含量為231.5 mg/L，無污染微生物檢出，均符合GB2757—2012《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)蒸餾酒及其配制酒》的要求。

3 結(jié)論

以蘋果渣、板栗渣和黃芪為原料研制出制酒，探究最佳蘋果渣前處理?xiàng)l件：蘋果渣100℃常壓蒸煮30 min、添加活力30 000 U/g果膠酶0.3%、55℃酶解3 h、80℃滅酶20 min。黃芪提取液最佳制備工藝：按1∶40（g/mL）料液比加入濃度 60%的食用酒精，浸泡16 h得黃芪提取液。以蒸餾酒為酒基，按3∶1（體積比）加入黃芪提取液，制得蘋果渣及板栗渣黃芪酒。其酒精度為42%vol、總酸為0.06 g/L、還原糖殘余量0.7%、皂苷2.08%、多糖1.2%、黃酮0.04%。酒體淺黃澄清，酒香濃郁，黃芪香味典型，有獨(dú)特風(fēng)格。