固定化复合酵母发酵合水粉葛果酒工艺的优化

2016-10-19刘健南付博郑琳张华建黄裕雄

湖北农业科学 2016年5期

刘健南付博郑琳张华建黄裕雄

摘要：对固定化酵母生产合水粉葛（Pueraria thomsonii Benth）果酒的生产工艺进行了优化。以酒精度、感官评价、总黄酮含量为考察指标，研究初始糖度、二氧化硫添加量、固定化酵母添加量、发酵温度对合水粉葛果酒生产工艺的影响。结果表明，最佳工艺条件为初始糖度24%，二氧化硫添加量80 mg/L，固定化复合酵母以0.3%葡萄酒干酵母为主发酵菌种、配合0.04%生香干酵母和0.06%酿酒高活性干酵母，发酵温度28 ℃，发酵时间7 d。在此条件下，合水粉葛果酒的酒精度为13.3%，感官评分91分，总黄酮含量244.52 mg/L。

关键词：固定化复合酵母；合水粉葛（Pueraria thomsonii Benth）果酒；黄酮

中图分类号：TS262.7 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2016）05-1231-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.05.036

Optimization of Fermentation Technology of Heshui Pueraria thomsonii

Benth Wine by Immobilized Mulriple Yeast

LIU Jian-nan， FU Bo， ZHENG Lin， ZHANG Hua-jian， HUANG Yu-xiong

（Foshan Polytechnic College， Foshan 528137， Guangdong， China）

Abstract： The production process of Heshui Pueraria thomsonii benth wine produced by immobilized yeast were studied. Using alcohol content，sensory quality and flavonoids content as the inspect indexs， the effects of the initial sugar content， additive amount of SO2，immobilized yeast added quantity，fermentation temperature on the Heshui Pueraria thomsonii Benth wine production process were studied. The results showed that the best technological conditions to produce Heshui Pueraria thomsonii Benth wine were initial sugar content 24%，SO2 80 mg/L，immobilized mulriple yeasts（0.3% grape wine dry yeast used as chief fermentation species coupled with 0.04%aroma-produing dry yeast and 0.06% high active dry yeast），fermentation temperature 28 ℃，fermentation time 7 days. Under this condition， Heshui Pueraria thomsonii Benth wine alcohol content was 13.3%， sensory score was 91， flavonoids content was 244.52 mg/L.

Key words： immobilized mulriple yeast；Heshui Pueraria thomsonii Benth；flavonoids

粉葛（Pueraria thomsonii Benth）又稱干葛藤，与野葛[Pueraia lobata（Willd） Ohwi]一起构成中国分布最广的2种豆科葛属植物。葛根是葛的地下块根，富含葛根素、黄酮类物质、花生酸、维生素以及钙、铁、锌、硒等多种微量元素，具有降低心肌耗氧量、增加冠脉脑血管血流量、缓解心绞痛、抗心律失常、增强机体免疫力等功能[1，2]，属于国家卫生部公布的药食同源植物[3]。合水粉葛是广东省佛山市高明区出产具有独特优良品质的粉葛，是国家地理标志保护产品[4]。

目前，葛根可广泛应用于保健食品、生物制药、日用化工等领域[5，6]。在国内的葛根深加工类食品的研究主要包括葛根粉丝、葛根口服液、葛根软糖、葛根面包、葛根酸奶、葛根绿茶、葛根啤酒、葛根米酒等[7，8]。但与国外相比，中国的葛根资源丰富，加工环节薄弱，精细加工不足，产品附加值低，有较大的发展潜能[9]。因此，以国家地理性标志产品合水粉葛为原料，开发具有保健功能的果酒，有利于葛根功能食品开发和多元化。本试验以合水粉葛为原料，通过单因素和正交试验，探讨不同因素对合水粉葛果酒质量的影响，以总黄酮含量为重要指标，为功能性葛根果酒生产提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

合水粉葛，购自广东佛山市高明区合水粉葛产区；α-淀粉酶（5 000 U/g），糖化酶（50 000 U/g），河南豫中生物科技有限公司生产；酵母菌种A、B、C均为安琪干酵母，其中，A为葡萄酒干酵母，B为生香干酵母，C为酿酒高活性干酵母，湖北安琪酵母公司生产；白砂糖为市售；无水氯化钙、海藻酸钠、焦亚硫酸钾、柠檬酸、硅藻土等均为分析纯。

1.2 试验仪器

胶体磨（温州胶体磨机器厂，JM50A型）、水浴锅（金坛市医疗食品厂，HH-S25S型）、酸度计（上海精密科学食品有限公司，PHS-3C型）、手持糖度计（ATAGO，PAL-1型）、灭菌锅（上海三申仪器有限公司，SYQ-280型）培养箱（广东医疗器械厂，LRH-250-Ⅱ型）、循环水真空泵（上海亚荣生化仪器厂，SHZ-Ⅲ型）、紫外分光光度计（上海菁华科技仪器公司，756CRT型）、台式离心机（上海安亭科学仪器厂，TGL-16C型）等。

1.3 工艺流程

合水粉葛果酒制作工艺流程如图1所示。

1.4 操作要点

1.4.1 预处理以料水比为1∶1（m∶m，下同），将切成小块的粉葛和水一起研磨粉碎，在下述条件下对料液进行酶解，α-淀粉酶添加量12 U/g，pH 6.0，液化温度60 ℃，液化时间180 min；糖化酶添加量200 U/g，pH 4.0，糖化温度50 ℃，糖化时间90 min。

1.4.2 调整成分取灭酶后的浆液添加白砂糖、柠檬酸和焦亚硫酸钾。调整糖度至18%～26%之间，pH调至3.5，有利于酵母繁殖，并对其他杂菌起抑制作用[10]，调整浆液二氧化硫含量为60～100 mg/L。

1.4.3 酵母固定化酵母菌种在37 ℃环境下用2%的蔗糖溶液活化30 min。配制3.0%海藻酸钠溶液，灭菌处理冷却后与酵母活化液混匀，用16#针头注入4%CaCl2溶液中，形成凝胶小球，交联固化30 min，用去离子水洗涤3次，于4 ℃下用2.0%硫酸铝固定化24 h，再用去离子水清洗3次[11]。

1.4.4 发酵条件考察初始糖度、二氧化硫添加量、固定化酵母添加量、发酵温度等因素对合水粉葛果酒品质的影响。将制备好的固定化酵母细胞加入到预处理好的粉葛浆液中，将粉葛浆液置于水封式玻璃发酵坛中在不同条件下恒温发酵，定期取样进行指标检测。经过7 d主发酵后进行分离倒罐，转入后酵过程。

1）初始糖度：将粉葛浆液的pH调至3.5，二氧化硫添加量为80 mg/L，接入固定化复合酵母（0.3%葡萄酒干酵母、0.04%生香干酵母、0.06%酿酒高活性干酵母），糖度分别调整为18%、21%、24%、27%、30%，在25 ℃恒温条件下发酵7 d，前发酵结束后测定果酒的酒精度，并进行感官评分。

2）二氧化硫添加量：将粉葛浆液的糖度调至24%，pH调至3.5，接入固定化复合酵母，二氧化硫添加量分别为40、60、80、100、120 mg/L，在25 ℃恒温条件下发酵7 d。前发酵结束后测定果酒的酒精度，并进行感官评分。

3）固定化酵母添加量：将粉葛浆液的糖度调至24%，pH调至3.5，二氧化硫添加量为80 mg/L，分别接入固定化复合酵母菌种（表1），在25 ℃恒温条件下发酵7 d，前发酵结束后测定果酒的酒精度，并进行感官评分。

4）发酵温度：将粉葛浆液的糖度调至24%，pH调至3.5，二氧化硫添加量为80 mg/L，接入固定化复合酵母，分别控制发酵温度为19、22、25、28、31 ℃，恒温条件下发酵7 d，前发酵结束后测定果酒的酒精度，并进行感官评分。

1.5 固定化酵母发酵工艺正交试验

根據单因素试验，为了进一步确定固定化酵母发酵生产合水粉葛的最佳工艺条件，以初始糖度（A）、二氧化硫添加量（B）、固定化酵母添加量（C）、发酵温度（D）为因素设计L9（34）正交试验，以感官品质、酒精度、总黄酮含量为指标分别进行试验，试验因素和水平见表2。

1.6 测定方法

可溶性固形物采用手持折光仪测定；感官评定参照GB/T 15037，具体指标参照表3；酒精度采用蒸馏法测定，参照GB/T 15038；pH采用pH计测定；总酸采用酸碱滴定法测定，以柠檬酸计；总黄酮含量采用紫外分光光度法测定[12]。

2 结果与分析

2.1 初始糖度对合水粉葛果酒酒精发酵的影响

由表4可知，随着初始糖度的增加，合水粉葛果酒酒精度逐渐升高。当初始糖度达27%，酒精度基本保持稳定，初始糖度继续升高时，果酒口感略显微甜，口感欠佳；当初始糖度小于21%时，酒精度偏低，酒香不足，口感微涩。故初始糖度选择在21%～27%为宜。

2.2 二氧化硫添加量对合水粉葛果酒酒精发酵的影响

由表5可知，二氧化硫的添加量超过80 mg/L时，合水粉葛果酒酒精度含量开始出现下降，当二氧化硫添加量达到120 mg/L时，酒精度含量为11.2%，酒品风格典型性不够，感官评分最低。二氧化硫在果酒的发酵过程可以抑制杂菌生长，但也会由于含量过多而影响酵母菌自身的生长，阻止酵母菌将糖转化酒精[13]。因而，二氧化硫适宜添加量为80 mg/L。

2.3 固定化酵母添加量对合水粉葛果酒酒精发酵的影响

葡萄酒干酵母单菌种发酵的果酒酒色较淡，且由于天然芳香物质的损失，酒香较单薄。生香干酵母具有增酯增香，改善酒质的作用，酿酒高活性干酵母可缩短发酵时间，提高出酒率[14]。由表6可知，通过固定化酵母菌种发酵后的合水粉葛果酒感官评分均较高，较理想的菌种搭配比例为样品3和样品4。

2.4 发酵温度对合水粉葛果酒酒精发酵的影响

温度是影响酵母菌生长繁殖的重要因素，合适的条件可以有效控制产品发酵时间和品质。由表7可知，适宜的发酵温度为25 ℃，温度过高发酵产酒精能力略有下降，风味物质损失，同时会引起挥发酸、醛类副产物增多[15]，感官评分呈下降趋势。温度过低时，酵母发酵能力受到一定抑制，酒精度不足，风味过于平淡。

2.5 正交试验结果

从表8可知，各因素对合水粉葛果酒酒精度影响的大小顺序依次是初始糖度（A）、固定化酵母添加量（C）、二氧化硫添加量（B）、发酵温度（D），最佳组合为A2B3C3D3；各因素对感官评分影响的大小顺序依次是固定化酵母添加量（C）、初始糖度（A）、发酵温度（D）、二氧化硫添加量（B），最佳组合为A2B1C2D3；各因素对总黄酮含量影响的大小顺序依次是发酵温度（D）、二氧化硫添加量（B）、初始糖度（A）、固定化酵母添加量（C），最佳组合为A2B2C3D3。

为进一步验证以上分析结果，以酒精度为考察对象进行方差分析，结果见表9。由于D因素（发酵温度）均方值较小，因此将其作为误差项计算F值。从表9中可以看出，A因素初始温度为显著因素，各因素影响顺序与正交试验极差分析结果相吻合。

为进一步验证以上分析结果，以感官评分为考察对象进行方差分析，结果见表10。由于B因素二氧化硫添加量均方值较小，因此将其作为误差项计算F值。从表10中可以看出，C因素固定化酵母添加量为显著因素，各因素影响顺序与正交试验极差分析结果相吻合。

经综合分析，确定固定化酵母发酵合水粉葛果酒最佳工艺为A2B2C2D3，即初始糖度24%，二氧化硫添加量80 mg/L，固定化復合酵母为0.3%葡萄酒干酵母、0.04%生香酵母、0.06%酿酒高活性干酵母，发酵温度28 ℃，前发酵时间7 d。在筛选最佳条件下进行3次重复试验，结果见表11。合水粉葛果酒的酒精度、感官评分、总黄酮含量等指标相对稳定，品质好，口感适宜。

3 小结

本试验对固定化酵母发酵合水粉葛果酒的生产工艺进行了优化。以酒精度、感官评价和总黄酮含量为指标，采用固定化酵母进行发酵，初始糖度24%，二氧化硫添加量80 mg/L，固定化复合酵母0.3%葡萄酒干酵母、0.04%生香酵母、0.06%酿酒高活性干酵母，在28 ℃下恒温发酵7 d，可得到酒精含量13.3%，感官评分91分，总黄酮含量244.52 mg/L的合水粉葛果酒。按此工艺生产的合水粉葛果酒呈浅黄色，酒体澄清透明，口味纯正，总黄酮含量高，营养丰富，具有广阔的市场前景。

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