超微粉复合型果酒的研究

2018-09-07徐镇祥李敬龙

中国酿造 2018年8期

徐镇祥，杨川，李敬龙*

（齐鲁工业大学生物工程学院，山东济南 250353）

我国是世界苹果生产第一大国，产量丰富，且苹果含有丰富营养成分，包括17种氨基酸、10种维生素和多种微量元素，如锌、钙、磷等，具有软化血管、降低血脂等功效，还具有抗氧化保健功能。猕猴桃被誉为“水果之王”它含有丰富的维生素以及钾、镁、纤维素之外，还含有其他水果比较少见的营养成分——叶酸、胡萝卜素、钙、黄体素、氨基酸、天然肌醇。猕猴桃的营养价值远超过其他水果。

当归味甘而重，故专能补血，其气轻而辛，故又能行血，补中有动，行中有补，为血中之要药。因而，它既能补血，又能活血，既可通经，又能活络。枸杞为茄科枸杞属植物，果实是一种“药食同源”的功能保健性食品，具有抗肿瘤、抗衰老、抗疲劳、降血脂、降血糖、调节免疫等多种保健功能，被《神农本草经》列为滋补上品。

随着国家的发展，人们的生活水平逐渐提高，人们越来越注重饮食健康。由于果酒具有很高的营养价值，现在受到越来越多的年轻人的喜爱。但是，在目前果酒酿造工艺中存在诸多不足之处，主要表现在：果酒在发酵过程中，水果中营养成分溶出速度和溶出量低。水果的利用率低下，皮渣分离时浪费了大量原料以及极大地增加酿造工艺的困难。因此解决果酒中酿造中的这些问题，是当前人们亟需解决的[1-3]。

超微粉碎技术是近年来迅速发展起来的一项高新技术，运用现代超微粉碎加工技术能将物料粉碎至10 μm，甚至1 μm的超细粉体。由于颗粒向微细化发展，当物料被加工至颗粒直径＜10 μm后，导致物料表面具有独特的物理和化学性质，粉体具有比表面积、空隙率和表面能大等特点，从而使物料具有高溶解性、高吸附性、高流动性等多方面的活性和物理化学方面的新特性[4-7]。

如何将多种果品各自所具有的优良保健品质集于一体，使营养更为丰富、滋补作用显著，更大幅度地提升产品附加值，成为许多果品加工企业新产品开发的热点。本研究以苹果、猕猴桃、枸杞和当归的超微粉为原料，从原料质量比、酵母接种量和原料粉碎粒度几个方面出发，通过单因素法和响应面设计试验，对超微粉复合果酒的发酵工艺条件进行优化，为以超微粉为原料复合果酒的研制提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

新鲜的苹果、猕猴桃、干枸杞、当归：市售；白砂糖、蛋白、单宁：深圳天扬生物科技有限公司；明胶（粉状）：安徽蚌埠丰原明胶有限公司；酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）SC203：齐鲁工业大学现代酿酒装置与技术研究室菌种保藏室；安琪酵母活性干酵母：安琪酵母有限公司。斐林试剂：湖北巨胜科技有限公司；所用试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

YQS-400超音速气流粉碎机：昆山强威粉体设备有限公司；FAI1204B电子天平：山海精科天美贸易有限公司；YX-18HM高压灭菌锅：上海郢研科学仪器有限公司；SW-CJ-1BU超净工作台：苏州尚田洁净技术有限公司；GHP-9050恒温培养箱：青岛正恒实验设备有限公司；HK-168切片机：广州市旭朗机械设备有限公司；PHB-3CpH计：成都市宜邦科折仪器有限公司；0-40酒精度计：武强县亿达仪表厂；ATC手持糖度计：日立公司。

1.3 方法

1.3.1 样品处理

（1）原料预处理：选择色泽新鲜，成熟度适中的红富士苹果，去除表面杂质、虫卵、细菌以及腐烂的部分。

（2）除杂：选取检测合格的苹果、猕猴桃、当归、枸杞原料去除杂质，洗净。

（3）切片：将上述苹果、猕猴桃、当归切成厚度为0.2～0.4 cm薄片。

（4）干燥：将切片好的原料低温干燥至含水量为3%～9%。

（5）低温超微粉碎：控制温度在-40～-18℃将干燥后的原料在低温下进行超微粉碎，粉碎至粒度110～200目。

1.3.2 超微粉复合果酒工艺流程及操作要点

操作要点：

（1）原料处理：选择成熟度适中的红富士苹果、猕猴桃，100℃条件下进行热烫护色4 min，再用切片机对其进行切片；苹果、猕猴桃、当归切片厚度为0.2～0.4cm薄片。将薄片低温干燥，低温干燥可以保证其中营养成分完整性，枸杞直接进行低温干燥，低温干燥控制其含水量为3%～9%。通过采用高速粉碎机对其进行40 s粗粉碎，然后利用低温超微粉碎机将原料进行不同时间的超微粉碎[8-9]。

（2）前发酵：将处理好的苹果、猕猴桃、当归、枸杞原料按一定比例共同投入发酵罐中，添加一定比例活化后的酿酒酵母SC203，同时按0.4%～0.5%加入酵母营养粉。接种后8～12 h内，充分搅拌，使酵母在原料内均匀分布。接种酵母之后，逐渐升温至23℃、27℃、30℃。为保证复合型果酒的酒精度，应控制发酵前原料的总糖度为22°Bx，通过适度添加白砂糖。溶液pH调节为3.5。发酵时间为7～10 d。

（3）后发酵：前发酵结束后过滤除去，酒液表面漂浮物，然后进入后发酵期，发酵温度控制为27℃，发酵时间为10～12 d[10-13]。

（4）陈酿、过滤：新酿制的酒混浊、辛辣，不适饮用，需经过3～6个月的陈酿。采用加胶澄清法，即利用蛋白质和单宁作用发生沉淀。每100 L果酒加蛋白2～3 g，并加单宁4～6 g，每100 L果酒加食用明胶（用冷水浸溶）10～15 g，且按明胶∶单宁=1∶0.8的比例加单宁，静置15 h[14-16]。

（5）冷热处理：采用冷热交互处理前成熟。采用先热后冷方法，先使酒中的酒石酸与乙醇化合成酯，然后冷冻去沉淀，故酒的风味好，澄清度高，稳定性大。冷冻处理可使酒中的酒石酸盐沉淀析出，提高酒的稳定性并改善酒的风味。冷冻温度的控制在酒不结冰条件下，处理3～5 d。热处理可加速酯化和氧化反应，改善酒的品质及风味，温度50～60 ℃，时间约12 d左右为好[17]。

1.3.3 超微粉复合果酒发酵条件优化单因素试验

经试验小组反复试验，发现发酵温度、原料配比和粉碎粒度对复合型超微粉果酒起主要影响。因此根据试验具体情况设计发酵温度（23℃、25℃、27℃、29℃、31℃）；苹果∶猕猴桃∶当归∶枸杞质量比（6∶5∶4∶3、5∶4∶3∶2、4∶3∶2∶1、3∶2∶1∶1、3∶3∶2∶1）；粉碎粒度（80目、110目、140目、170目、200目）；采用单因素控制变量法来完成这三个单因素试验，所有分组试验发酵结束后，测定分析每组试验中超微粉果酒的感官评分与酒精度，每组试验测定3次取平均值。

1.3.4 超微粉复合果酒发酵条件优化响应面试验

经试验小组反复试验，发现原料质量比、酵母接种量和原料粉碎粒度对超微粉复合果酒起主要影响。后采用Box-Behnken回归试验设计，以感官评分（Y）为响应值，通过响应面来确定超微粉复合果酒的最优发酵工艺条件，试验设计因素与水平见表1。

表1 超微粉复合果酒发酵条件优化响应面试验设计因素与水平Table 1 Factors and levels of response surface methodology for compound wine with ultrafine power fermentation conditions optimization

1.3.5 测定方法

酒精度的测定：采用酒精计法测定[18]；选择12名经过专业培训酒类品评人员，将各组酒液进行随机呈送给品评人员[19]，以色泽、香味、口感、酒体为四个指标，根据表2所设定的标准进行评分，满分为100分，品鉴后以平均值作为感官综合评分。

继续加大人才引进力度，通过高层次人才引进与培养，形成稳定的非物质文化遗产研究团队和研究方向。紧密结合少数民族地区基础教育和地方经济、文化的需要，以服务地方非物质文化遗产的保护传承和发展利用为目标，卓有成效地开展了一系列的理论研究与文化实践，积极申报各级各类课题，发表论文论著，在非物质文化遗产研究、保护、开发领域做出具有地方特色的标志性研究成果，着力打造具有民族性和边疆性的科研特色。

表2 超微粉复合果酒的感官评价标准Table 2 Sensory evaluation standards of compound wine with ultrafine powder

2 结果与分析

2.1 单因素试验

2.1.1 发酵温度对超微粉复合果酒的影响

果酒中发酵温度的高低会直接影响超微粉复合果酒中酿酒酵母的生长，不同的发酵温度对超微粉复合果酒的影响结果见图1。

图1 发酵温度对超微粉复合果酒的影响Fig.1 Effects of fermentation temperature on compound wine with ultrafine powder

由图1可知，超微粉复合果酒酒精度与感官评分都随着发酵温度的上升呈现先增加后减少的趋势，当发酵温度低于27℃时，酒精度随温度升高而升高；当温度＞27℃之后，酒精度随温度的升高而降低。其原因是在27℃的条件下，酿酒酵母活力最适。当发酵温度在27℃时，感官评分达最高为86分。因此选取三个条件，分别为25℃、27℃、29℃进行后续试验。

2.1.2 原料配比对超微粉复合果酒的影响

原料质量比（苹果∶猕猴桃∶当归∶枸杞）的不同会直接影响超微粉复合果酒的口感及酒精度，不同的原料质量比（苹果∶猕猴桃∶当归∶枸杞）a（6∶5∶4∶3）、b（5∶4∶3∶2）、c（4∶3∶2∶1）、d（3∶2∶1∶1）、e（3∶3∶2∶1）对超微粉复合果酒的影响结果见图2。

图2 原料配比对超微粉复合果酒的影响Fig.2 Effect of raw materials ratio on compound wine with ultrafine powder

由图2可知，在五种原料配比中，不同的比例变化直接影响果酒的口感及酒精度。这是因为不同原料间还原糖含量以及出酒率不同。通过分析得出，苹果与猕猴桃所占比例越高，其酒精度和感官评分也越高，当苹果∶猕猴桃∶当归∶枸杞质量比为4∶3∶2∶1时酒精度为13%vol、感官评分为85分。且e水平的结果优于b水平，因此选取三个条件，分别为c、d、e进行后续试验。

2.1.3 粉碎粒度对超微粉复合果酒的影响

图3 粉碎粒度对超微粉复合果酒的影响Fig.3 Effects of crushed particle size on compound wine with ultrafine powder

由图3可知，随着粉碎粒度的越大，超微粉复合果酒的感官评分呈现先上升后下降的趋势，而酒精度先上升后趋于平稳。粉碎粒度大小会影响果酒的风味与色泽。如果超微粉颗颗粒过大，影响原料中营养成分的浸出，会降低酒的口感；若粉碎过细，会造成酒体过于辛辣，酒香减弱。当粉碎粒度为170目时，酒精度与感官评分达到最高，分别为13%vol、86分。因此选取粉碎粒度为140目、170目、200目三个条件进行后续试验。

2.2 响应法优化试验

2.2.1 响应面优化分析

酒精度是作为感官评分的参考之一，综合以上试验结果，以产品的感官评分作为评价指标。依据表1的Box-Behnken Design试验因素与水平对其进行优化[22]，结果见表3，方差分析结果见表4。

表3 超微粉复合果酒发酵条件优化响应面试验设计结果与分析Table 3 Results and analysis of response surface methodology for compound wine with ultrafine power fermentation conditions optimization

对试验数据进行响应面分析，得到各因素和感官评分间的数学模型：Y=92.20-0.25A+2.50B+1.25C-1.25AB+1.75AC+5.25BC-4.73A2-5.23B2-5.22C2

表4 响应面试验结果方差分析Table 4 Variance analysis results of response surface methodology

由方差分析结果和回归方程可知，模型的P＜0.01（极显著），失拟项检验的P=0.105 1＞0.05（不显著），表明试验方法可行。该模型的决定系数R2=0.980 0，调整决定系数R2Adj=0.954 3，说明回归方程的拟合度较好。由表4可知，因素B、C、AC对结果影响显著（P＜0.05），BC、A2、B2和C2对结果影响极显著（P＜0.01），而因素A和AB的影响不显著（P＞0.05），表明在试验设计范围内对感官评分的影响主次顺序为B＞C＞A，即原料配比＞粉碎粒度＞发酵温度。

2.2.2 交互作用分析

利用软件Design-Expert绘制各因素交互作用的响应曲面及等高线，确定发酵温度、原料质量比、粉碎粒度对超微粉复合果酒酿造工艺的影响，响应面和等高线见图4。

图4 发酵温度、原料质量比、粉碎粒度相互作用对超微粉复合果酒的感官评分的影响的响应面及等高线Fig.4 Response surface plots and contour line of effects of interactions between fermentation temperature,raw material mass ratio,and granularity on sensory score of compound wine with ultrafine powder

对回归方程一阶偏导，解得发酵温度为26.75℃、原料质量比为4∶3∶2∶1、粉碎粒度为167目。为方便试验实施，修改发酵时间为27 ℃、原料质量配比为4∶3∶2∶1、粉碎粒度为170目。在此条件下重复3次试验，感官评分为96分。