沙棘蓝莓复合格瓦斯饮料的研制

2013-08-04张军，王静

水资源开发与管理 2013年1期

张军，王静

（1.黑龙江省农业科学院浆果研究所，黑龙江绥棱 152200；2.辽宁省朝阳县水土保持工作站，辽宁朝阳 122000）

格瓦斯饮料是通过酵母和乳酸菌发酵而酿制的,所以不仅酸甜适口,而且营养丰富，含有多种糖类、有机酸、维生素、氨基酸等，除消暑、解渴外还能增进人体消化功能，是既可作饮料又可代酒助兴的良好饮品，妇幼皆宜的一种发酵饮料。以沙棘、蓝莓、玉米为原料生产格瓦斯，能够发挥各自的优势，其营养成分全面、搭配合理，改善其饮料的色泽和口味，使口感风味俱佳，达到营养、功能互补效果，能为人体提供更全面的营养，更容易吸收，更时尚健康，符合当前人们的需要。筛选本地区特色原料资源，研发出风味功效俱佳、市场受众面大的果粮复合型格瓦斯饮料，走出我国格瓦斯饮料产品开发的一条新路，带动沙棘加工业的发展。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

沙棘脱油鲜果汁：黑龙江省今帝酒业有限公司提供。野生蓝莓鲜果汁：大兴安岭北奇神公司提供。玉米粉：大连兴泽制麦有限公司提供。白砂糖、乳糖均为食品级。香槟酵母、啤酒酵母、安琪葡萄酒酵母、安琪干酵母、罗氏干酵母、产朊假丝酵母、嗜酸链球菌、长双歧杆菌、保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌、干酪乳杆菌分别购于黑龙江省微生物研究所、黑龙江省美华生物技术股份有限公司。

仪器与设备：pH计、气相色谱仪、二氧化碳含量测定仪、紫外线分光光度计、无菌培养箱（上海人和科学仪器有限公司）、离心机（北京医用离心机厂）、固形物测定仪（上海索光光电技术有限公司）、均质机（浙江东顶生物制药设备有限公司）、硅藻土过滤器（浙江东顶生物制药设备有限公司）、微孔膜过滤器（浙江东顶生物制药设备有限公司）、二级连续发酵控制系统（江苏江中生物发酵设备有限公司）；全自动饮料灌装机（浙江来福饮料机械制造有限公司）。

驯化培养基：将玉米粉文火炒干、炒香（不能碳化），装入150目筛布袋内用绳子扎好袋口，以10%（W/W）比例加到90℃左右净水中，一同加入0.03%啤酒花，浸泡2～3h后，加入6%白砂糖溶解，用200目筛布过滤，制成玉米汁培养液。在500mL三角瓶中加入200mL玉米汁培养液，一同加入沙棘蓝莓复合果汁（添加量15%，比例为3∶2），0.8kg/cm3灭菌20min，冷却即成。

1.2 工艺流程

原料的选择与处理→调配→杀菌→冷却→接种→发酵→终止（酸度3.0g/L±）→冷却→过滤→调整→杀菌→灌装→检验→贮存

1.3 实验方法

1.3.1 沙棘果汁与蓝莓果汁添加量及比例的确定

按果汁添加量与比例分别设：18%（沙棘：蓝莓=1∶1）、15%（沙棘：蓝莓=1∶2）、15%（沙棘：蓝莓=2∶1）、12%（沙棘：蓝莓=1∶1），按格瓦斯生产工艺流程发酵，选用安琪干酵母（接种量5%）、乳酸菌（接种量0.5%）、白砂糖10%，发酵温度32℃，酸度达到2.8～3.0g/L时停止发酵。对发酵醪汁进行口感品评，确定最佳比例与添加量方案。

1.3.2 玉米粉添加及量的确定

防止玉米粉炒焦糊，用夹层气锅炒干、炒香，装入150目筛布袋内用绳子扎好袋口，放入90℃水中浸泡，浸出液降温至35～36℃，加入安琪酵母、乳酸菌、白砂糖、蓝莓沙棘混合果汁（1.3.1最佳条件），发酵温度控制在36℃以下。添加量分别：5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%，浸提时间150～200min,发酵时间16h,感官评分标准参照表1。

表1 发酵品感官评分标准表

1.3.3 酵母的选择与优化

选择适合格瓦斯发酵特征酵母：香槟酵母、啤酒酵母、安琪葡萄酒酵母、安琪干酵母、罗氏干酵母、产朊假丝酵母、嗜酸链球菌、长双歧杆菌、保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌、干酪乳杆菌，进行单一和组合试验，在定性的基础上，进行量化试验，筛选出发酵醪汁口感较佳和CO2含量高的菌种。

1.3.4 发酵单因素试验

筛选发酵温度：将酵母（三菌复合一次性发酵）分别接种到含糖量为5%的驯化培养液中，在24℃、27℃、30℃、33℃、36℃、39℃下发酵。每隔4h测定发酵醪汁糖值，分析其变化特征。

筛选初始pH值：用饱和碳酸钠将调整后的驯化培养液设为6个水平，pH3.0、pH3.5、pH4.0、pH4.5、pH5.5、pH6.5，接入10%最适发酵菌株液，温度36℃，将糖度调整至5%，发酵过程中每隔4h对发酵醪汁的糖度、pH变化进行测定，发酵结束后进行结果分析。

筛选酵母接种量：把驯化发酵培养液调整pH为3.5，发酵温度36℃，糖度调整至5%，分别接入体积的1%、2%、3%、4%复选最佳菌株活化液，观测发酵过程中糖下降特征，主发酵结束后进行分析比较。

筛选糖添加种类与用量：分别添加2%乳糖、蔗糖、果糖、麦芽糖作为碳源，在发酵醪汁中接入混合菌种，36℃静止培养24h，比较其对菌种的生长影响。表现较佳进行3%、5%、7%、9%、11%添加量的发酵感官品质分析，确定添加量。

1.3.5 发酵工艺优化（正交试验）

选用单因素试验的数值，确定4因素（发酵温度、pH值、发酵时间、酵母接种量），进行4因素3水平的正交试验，优化发酵工艺条件。测定分析残糖、酒精度，进行感官评定分析[1]，确定最佳发酵组合。

1.3.6 稳定性检验[2]

根据斯托克原理，测定其沉淀率，作为评价稳定性的依据。将灌装后产品放置10d后，在有刻度的离心管中，准确加入发酵好的格瓦斯样品10mL，然后在转速3500r/min下离心30min，弃去上清液，准确称取沉淀物质量，按公式计算沉淀率，作为产品稳定性评价指标。

沉淀率=沉淀物质量（g）/10mL样品质量（g）×100%

1.4 指标检测

可溶性固形物[3]：按GB/T12143-2008中第4章规定执行。总糖用裴林试剂法测定，还原糖的测定，取20mL原汁定溶到200mL，再取50mL定容100mL（容量瓶），取菲林各5mL加入原汁5mL，煮沸再加甲基蓝。配合阿贝折光仪测定法。

总酸测定[4]：按GB/T12456规定执行。吸取10mL样液，加入100mL煮沸并冷却到室温的蒸馏水，加入2～3滴酚酞指示剂，用0.lmol/LNaOH标准溶液滴定至微红色，以30s不褪色为终点，记下消耗NaOH标准溶液的毫升数，按以下公式计算酸含量。酸（%）=C×V×K/W×%，其中C：NaOH标准溶液的分子量浓度（mol/L），V：滴定至终点时消耗NaOH溶液的用量（mL），K转化为乳酸的系数0.09，即lmol氢氧化钠相当于酸克数，W：取样量（mL）。

pH值的测定：用pH计直接测定或精密pH试纸。

CO2压力的测定[5]：二氧化碳含量测定仪测定。

吸光度的测定[6]：采用紫外线分光光度计，在540mm波长下测定溶液的吸光度，以OD值表示。

酒精度的测定[7]：蒸馏法与气相色谱仪测定结合。

微生物指标检验[8]，按GB/T4789.21规定执行。

感官评定：评定小组由10人组成，都是从事食品行业的专业人员。要求评定人员在参加评定前12h不吸烟，不喝酒，不食辛辣等刺激性食品，评定一个样品以清水漱口，间隔10min进行下一个样品的测定，认真填写评分表并签名。

2 结果与分析

2.1 蓝莓果汁与沙棘果汁添加量及比例的确定

从表2得出，以沙棘与蓝莓果汁12%添加量、3：2比例处理表现最佳，其酸甜适中，红色均匀，有较浓沙棘、蓝莓果复合香味，其体现柔和协调的独特复合风味，并能体现格瓦斯的风味。而蓝莓汁与沙棘汁配比为2∶1、1∶1时蓝莓香味过浓，掩盖了沙棘的香味，无复合的香气和滋味。而蓝莓汁与沙棘汁配比为1∶2时，风味上偏向于沙棘，蓝莓风味被掩盖，体现不出复合的风味。

2.2 玉米粉添加量的确定

在糖化玉米时，为防止玉米粉炒焦糊，用夹层气锅炒香。放入90℃水中浸泡，浸出液降温至40℃以下，加入安琪酵母、乳酸菌、白砂糖、12%蓝莓沙棘混合果汁（3∶2），发酵温度36℃。从表3发酵结果显示，9%添加量可以达到设计要求，较经济、易处理。感官评分标准也参照表1。

表2 蓝莓果汁与沙棘果汁添加量及比例的试验

表3 玉米粉添加量试验

2.3 酵母的选择与优化

从表4与图1中得出，安琪干酵母和罗氏干酵母的发酵产气量在发酵初期，产气量增长幅度较大，CO2的压力变化较大。而安琪干酵母从发酵4h后产气量明显增大，且在20h内CO2压力在一直上升。在发酵时间、发酵温度以及接种量等发酵条件相同的情况下，安琪干酵母的产气量表现最佳，其对培养液的发酵效果达到格瓦斯饮料有效发酵的要求，确定以安琪干酵母作为沙棘蓝莓复合格瓦斯饮料的主发酵剂。

2.4 多菌种复合发酵

以安琪干酵母为主发酵剂，以保加利亚乳杆菌、嗜酸链球菌为副发酵剂，进行复合发酵（初始总糖10%）的结果表明，其三者比例以3∶1∶1、添加量5%，复合发酵结果（一次性发酵）表现最佳，发酵醪总评分达84分。

2.5 发酵单因素试验

2.5.1 发酵温度

从图2得出，以33～39℃的发酵温度使糖快速降低、CO2的压力上升作用明显，评定各发酵醪汁的感官，以36℃表现最佳。同时，自然条件下以40℃以下接种，至发酵旺盛期结束，其发酵醪汁的温度始终在33～36℃间，这可简化对发酵温度的控制。

表4 初筛发酵剂单一试验结果

2.5.2 初始pH值

从图3得出，以pH值3.0～4.0范围内，糖降解快，表明其发酵速度快，产CO2量大。发酵醪汁的感官也较好。这要求掌握好果汁的添加比例，使初始pH值达到要求。

2.5.3 接种量

从图4中得出，随着接种量的增加，发酵效果加强，3%接种量达到设计要求。一定的物质条件下，达到发酵要求（产CO2量、残糖量），又要体现经济适用，菌种的接种量要适中。

2.5.4 糖的添加种类与量的确定结果

从图5得出，乳糖、蔗糖、果糖、麦芽糖对复合菌繁育的影响差异明显，在蔗糖为糖源的发酵醪汁中生长，菌体浓度最高，说明蔗糖能更好地被复合菌利用，并促进其快速生长。乳糖表现次之，其它糖类作为碳源，菌体浓度较低，不适合复合菌的生长，因此，确定蔗糖是其繁育的最佳碳源，可辅之乳糖。

表5 发酵剂复合优化试验

表6 添加糖复合优化试验

从表6中得出，随着乳糖添加量的减少，其发酵醪汁的酸度降低，这是乳酸菌分解乳糖生成乳酸的结果，但乳酸过多对风味的影响是负面的。因此，根据感官评定结果，结合发酵醪汁调整后的糖酸比例（最适值为30～32）平衡的要求，以蔗糖与乳糖混合添加量为9%、比例为5∶1的条件最为优越，感官总分为86分，是发酵成为商品的最佳条件。

2.6 发酵工艺优化

方差分析结果表明，影响其发酵工艺的因素主次为接种量＞发酵温度＞发酵时间＞初始pH值，正交试验最佳水平为D2A2C2B2，即发酵的最佳组合为接种量3×10-4、发酵温度36℃、发酵时间15h、初始pH值3.5。但在此正交试验L9（34）中没有D2A2C2B2实测值，需要验证实际结果，以利于工艺的提高。

表7 工艺优化正交试验L9（34）

表8 产品沉淀率（%）

2.7 正交验证实验

考虑在上述正交试验中没有D2A2C2B2最佳组合实测值，因而对该组合进行单独试验。在500mL，三角瓶中加入7%玉米粉的浸提液，再加入蓝莓沙棘复合果汁（添加量12%，比例为3∶2），灭菌（0.8kg/cm3）20min，总糖度调整至9%、pH值在3.5左右，按3∶1∶1接种3%的安琪干酵母、保加利亚乳杆菌、嗜酸链球菌复合菌种，在36℃温度下发酵15h，经过灭菌出来的产品感官评分值为92.7，产品表现优级。