发酵型草莓蜂蜜酒的工艺优化研究

余森艳，程 帆，李志红，姚 晓

（湖北工程学院新技术学院，湖北孝感432000）

草莓属蔷薇科，多年生宿根性草本植物，果实鲜嫩多汁、色泽红艳、郁香酸甜且营养丰富。草莓果还具有清热解毒、健胃润脾、美容健身等功效，被誉为“水果皇后”[1]。但草莓季节性强，收获期短，且不耐运输，给鲜销草莓带来很大困难，因此，将草莓制汁作为食品工业原料不失为解决问题的一个重要途径。但由于草莓属于浆果类，含有大量的纤维素、半纤维素、果胶等物质，直接榨汁粘度较大，汁液不易流出[2]，故采用酶制剂来提高草莓的出汁率，且酶解工艺条件温和，能最大限度地保存草莓的营养价值。蜂蜜是人类古老而传统的医疗保健品，具有抗菌消炎、解毒保肝、改善睡眠、护肤美容等功效，素有“人类健康之友”、“老人牛奶”的美称[3]，但因其含糖量过高，肥胖症和糖尿病患者不宜食用，消费人群有限。故在此基础上，对以草莓和蜂蜜为原料的低度酒进行了开发研究。所得产品集草莓、蜂蜜的营养保健和实用功效于一体，不仅可满足保健意识日益提高的消费者的需求，且能丰富低度果酒的品种内容，同时为草莓和蜂蜜的深加工开辟一条新途径，并为其工业化生产提供理论基础和依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

草莓 市售；果胶酶（酶活力10000U/g） 上海蓝季科技发展有限公司；纤维素酶（酶活力8000U/g）

山东枣庄杰诺生物酶有限公司；蜂蜜 汪氏蜜蜂园；酿酒高活性干酵母 湖北安琪酵母股份有限公司；

XW-25C-03型榨汁机 九阳股份有限公司；JA1203型电子天平 台秤；HH-4型数显恒温水浴锅，PHS-3C型数显酸度计，WYT手持糖量计，酒精计等。

1.2 分析测定方法

所涉及的分析项目均按GB/T 15038-2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》进行检测；菌落总数等卫生理化指标采用GB/T 4789.2-2008《食品卫生微生物学检验菌落总数测定》中的检测方法。

1.3 工艺流程

1.4 实验方法

1.4.1 草莓的预处理 挑选无霉烂、新鲜成熟、色泽鲜艳的草莓，去除果梗、萼片，清洗切片打浆。

1.4.2 草莓汁最佳酶解工艺条件的确定 研究了果胶酶、纤维素酶复合作用对草莓出汁率的影响。先确定复合酶的最佳配比，再采用正交实验确定复合酶法提取草莓汁的最佳酶解工艺条件。

1.4.2.1 复合酶配比的确定 由于果胶酶与纤维素酶活力存在差异，分别取果胶酶与纤维素酶配比1∶0、0∶1、1∶1、1∶2、2∶1、1∶3、3∶1、1∶4、4∶1、1∶5、5∶1进行实验，复合酶添加量0.1%，pH控制为4.0，酶解温度设定为50℃，酶解时间为2.0h。每次实验重复3次，取平均值。相同条件下测一组不加任何酶空白样的出汁率作为对照，空白样出汁率为65.7%。出汁率计算公式如下：

出汁率（%）=（汁液重/原料重）×100

4.1.2判定规则相关检验合格，判定该产品合格。检验识别中有一项指标不合格，将对该批产品进行复检，复检结果再有一项指标不符合标准，将判定该批产品为不合格产品。

1.4.2.2 最佳酶解工艺条件的确定 以出汁率为指标，在参考相关文献[4-5]的基础上，选择复合酶（果胶酶∶纤维素酶=1∶4）添加量、酶解温度、pH、酶解时间4个因素进行正交实验，每次实验重复3次，取平均值。因素水平见表1。

表1 酶解工艺正交实验因素水平表Table 1 Factors and levels of orthogonal experiment for enzymolysis

1.4.3 草莓蜂蜜酒发酵工艺条件优化

1.4.3.1 发酵前草莓汁糖度的调整 将酶解后的草莓汁过滤，在100℃条件下加热3min除去杂菌，然后冷却至常温，用蜂蜜将草莓汁中的糖度调整为适宜于酵母菌酒精发酵的糖度范围12%～20%。

1.4.3.2 酵母菌添加方式的确定 通过查阅大量资料[6-8]得知，在果酒生产中一般均对活性干酵母进行活化后再进行酒精发酵，通常耗时约1～2h。在本实验中，采取初始糖度12%，酵母菌添加量0.2%，发酵温度30℃，时间4d，对酵母菌直投与活化两种添加方式进行对比实验。每次实验重复3次，取平均值。

1.4.3.3 酒精发酵单因素实验及正交实验 分别研究初始糖度、酵母菌添加量、发酵温度对酒精发酵的影响，在此单因素实验的基础上，选用L9（34）进行正交实验，对草莓蜂蜜酒的发酵工艺条件进行优化研究。每次实验重复3次，取平均值。因素水平见表2。

表2 酒精发酵正交实验因素水平表Table 2 Factors and levels of orthogonal experiment for alcohol fermentation

2 结果与分析

2.1 复合酶提取草莓汁实验

2.1.1 复合酶配比对草莓出汁率的影响 由图1可知，复合酶不同添加比例对草莓出汁率的影响比较明显，果胶酶与纤维素酶比例为1∶4时的出汁率最高，达81.1%。故选择果胶酶与纤维素酶配比为1∶4进行后续实验研究。

2.1.2 酶解工艺实验 从表3可以看出，各因素对复合酶提取草莓汁的影响次序为：酶解时间＞pH＞复合酶添加量＞酶解温度。由方差分析表4可知，这4个因素对出汁率的影响都较不显著，但从极差分析上看，酶解时间和pH对出汁率影响较大，最优组合是A2B2C3D3，即复合酶添加量为0.2%，酶解温度为50℃，pH为4.5，酶解时间4.0h。验证实验结果为：在此提取条件下，草莓的出汁率可达90.2%，优于正交实验所有不同水平组合。

表3 酶解正交实验结果Table 3 Results of orthogonal test of enzymolysis

表4 酶解正交实验结果方差分析Table 4 Variance analysis of orthogonal test results of enzymolysis

2.2 草莓蜂蜜酒发酵工艺条件优化

2.2.1 酵母菌添加方式对发酵的影响 由表5可见，两种酵母菌添加方法在酒精发酵过程中糖度变化基本无差别，但酵母菌直投与活化后再进行酒精发酵相比可节约一定的时间及劳力，且发酵至4d后糖度变化幅度较小，测得酒精度均为5.5%vol，因此在酒精发酵实验中均采用酵母直投的添加方式。

表5 酵母菌直投与活化在酒精发酵中的糖度变化Table 5 Changes of sugar degree on yeast direct and activated in alcohol fermentation

2.2.2 酒精发酵单因素实验

2.2.2.1 初始糖度的选择 以草莓蜂蜜液中酵母菌量0.2%，发酵温度30℃为考察对象，研究不同初始糖度对酒精发酵的影响，结果见图2。

如图2所示，随糖度的增加，酒精度也增加，但糖分过高会影响酵母细胞的生长和代谢，延长发酵时间，增加生产成本。因此选择12%、14%、16%这三个初始糖度用于正交实验。

2.2.2.2 酵母菌添加量的选择 以草莓蜂蜜液初始糖度12%，发酵温度30℃为考察对象，研究不同酵母菌添加量对酒精发酵的影响，结果见图3。

由图3可见，在一定范围内，酒精度随酵母菌添加量的增加而增加。当酵母菌添加量达到0.4%时，酒精度达到最大，发酵4d即达5.7%。但当酵母添加量增加到0.5%时，发酵速度虽然快，但酒精度反而略有下降，这可能是因为酵母菌添加量增加时其繁殖量也会加大，呼吸旺盛，醪液中的糖分被酵母旺盛的呼吸作用所消耗，且酵母菌添加量过大还会造成生产成本的提高，制得的产品酵母味也较重。若酵母菌添加量过小，则发酵速度慢，发酵液发酵不充分，产酒精量自然偏低。因此选择0.2%、0.3%、0.4%这三个酵母菌添加量用于正交实验。

2.2.2.3 发酵温度的选择 以蜂蜜液初始糖度12%，酵母菌添加量0.2%为考察对象，以酒精度为指标确定酒精发酵的适宜温度，结果见图4。

由图4可见，酒精度随发酵温度的升高而增加，当温度为32℃时，酒精度最高，发酵4d即达6.2%。这主要是由于酵母菌的活性与温度有关，若发酵温度过低，酵母菌活性受到抑制，酒精发酵过慢；若发酵温度过高，易使酵母菌过早衰老，酒精度反而会减少。Loureiro等也认为发酵过程中温度过高会使酵母热致死[9]，生成副产物，不但使产品风味变差，而且最终生成的酒精量也会降低。因此选择30、32、34℃用于酒精发酵正交实验。

2.2.3 草莓蜂蜜酒发酵工艺条件优化 从表6实验结果来看，各因素对酒精度影响的主次顺序依次为：B＞A＞C，可见酵母菌添加量对产品的酒精度影响最大，其次是初始糖度，而发酵温度对实验结果的影响不大，这可能是由于所选用的酵母菌为耐高温活性干酵母，对温度适应性较强，受温度影响小。由正交实验表得出酒精发酵的最佳工艺条件为A3B3C1，即初始糖度16%，酵母菌添加量0.4%，发酵温度30℃。

由表7方差分析结果可知，A因素（初始糖度）、B因素（酵母菌添加量）达极显著水平。为了确保酒精发酵工艺条件最优，对正交实验所得酒精发酵最佳条件A3B3C1进行验证。验证实验结果为：在发酵第4d产品酒精度高达8.4%vol，比正交实验表中各组酒精度都高，达到了正交实验优化工艺条件的目的。

2.3 质量指标

表6 酒精发酵正交实验结果Table 6 Results of the orthogonal test of alcohol fermentation

表7 酒精发酵正交实验结果方差分析Table 7 Variance analysis of orthogonal test results of alcohol fermentation

2.3.1 感官指标 色泽：淡红色，光亮；澄清度：清澈透明，无沉淀及悬浮物；香气：特殊的草莓清香及纯正的醇香，无异味；滋味：口感愉悦，后味绵长。

2.3.2 理化指标 总糖（以葡萄糖计）32g/L；可溶性固形物7.2g/L；酒精度8.4%vol；总酸（以柠檬酸计）4.0g/L；挥发酸（以醋酸计）0.29g/L。

2.3.3 微生物指标 细菌总数≤30cfu/mL；大肠菌群：未检出；致病菌：未检出。

3 结论

3.1 复合酶提取草莓汁的最佳酶解工艺条件为：复合酶添加量0.2%（果胶酶与纤维素酶添加量比例为1∶4），酶解温度50℃，pH4.5，酶解时间4.0h，草莓出汁率可达90.2%，比空白样的出汁率65.7%多出了24.5%。

3.2 草莓蜂蜜酒的发酵工艺条件为：酵母菌添加采用直投方式，发酵初始糖度16%，酵母菌用量0.4%，发酵温度30℃，发酵时间4d，酒精度可达8.4%vol。

3.3 以草莓与蜂蜜混合发酵而成的低度果酒兼具草莓独特的果香和蜂蜜的清甜，营养丰富，醇和适口，色泽诱人，能较好地满足现代食疗养生的健康需求，对开发新型保健果酒具有一定的参考价值，并能为草莓、蜂蜜的深加工开辟一条新途径。

[1]隋冬杰，阮美娟.草莓汁护色效果研究[J].食品研究与开发，2010，31（5）：168-171.

[2]Plamen Mollov，Kiril Mihalev.Colour stability improvement ofstrawberry beverage by fortification with polyphenolic copigments naturally occurring in rose petals[J].Innovative Food Science ＆ Emerging Technologies，2007，8（3）：318-321.

[3]葛凤晨.蜂产品治百病：蜂蜜疗法[M].长春：吉林科学技术出版社，2000：6.

[4]刘姗娜，韩烨，周志江.澄清草莓汁制作工艺的研究[J].食品工业科技，2008，29（5）：241-242.

[5]钟慧慧，马海乐.草莓澄清汁的加工工艺研究[J].食品工业，2006（2）：10-12.

[6]姜英杰，戚海滨.响应面法优化草莓醋发酵工艺研究[J].中国酿造，2011，234（9）：112-114.

[7]王天陆.芒果果酒酿造工艺研究[J].食品科技，2009，208（2）：56-58.

[8]熊俐，明红梅.梨姜复合果酒制作工艺的研究[J].江苏农业科学，2009（4）：289-291.

[9]Loureiro V，N Van Uden.Effects of ethanol on the maximum temperature for growth of Saccharomyces cerevisiae：A model.Biotechnol[J].Bioeng，1996，24：1881-1884.