酿造石榴果醋加工工艺研究

张卫华， 段依梦， 邹小欠， 杜传来， 蒲 磊

(安徽科技学院 食品工程学院，安徽 凤阳 233100)

我国石榴品种资源丰富,遍及世界各地,含有多种营养物质如维生素,矿物质,人体必需的微量元素等[1]。以石榴为原料,通过酒精发酵、醋酸发酵[2-3]得到一种果蔬深加工产品——石榴果醋。随着人们生活水平的提高,逐渐开始追求美味而又健康的食品,通过石榴的加工,在健康方面,果醋可以促进人们的肠道蠕动,对健胃消食具有一定的作用[4],可使胃口增加,利于消化,健脾益胃,具有很强的营养特色[5-6],属于一种食疗饮品;在保健方面,果醋中含有人体必需的氨基酸、有机酸等,具有营养和保健功能。石榴中还含有很强的抗氧化性,与粮食醋相比具有更高的营养价值,果醋深受人们的喜爱,果醋在口味和营养都有着明显的优势,而常见的有关报道和市场销售的都是苹果醋、梨醋等[7-9],关于石榴果醋的探究却很少。

本试验以石榴为原料,开发果醋产品,用壳聚糖处理石榴果汁;对石榴果醋进行多次研制试验,筛选果酒干酵母添加量,发酵温度、时间以及醋酸发酵的酒精度等加工因素,选出最优工艺。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

石榴(安徽省怀远亚太石榴);壳聚糖(脱乙酰度为81%,河南明瑞食品添加剂有限公司);酵母,果酒干酵母(安琪酵母股份有限公司);醋酸杆菌(上海佳民酿造食品有限公司)。

1.2 仪器与设备

722型分光光度计(上海元析仪器有限公司);WZ111/ATC型手持式糖度计(上海淋誉贸易有限公司);S20K型酸度计(上海博取仪器有限公司);SPX-100B-Z型生化培养箱(杭州绿博仪器有限公司);WJS20A26型家用多功能榨汁机(广东美的生活电器制造有限公司);TDL-40B型低速大容量离心机(长沙湘锐离心机有限公司)。

1.3 试验方法

1.3.1 工艺流程图

石榴→清洗→去皮→破碎→过滤→调整配比→酒精发酵→醋酸发酵→离心→杀菌→成品。

1.3.2 操作要点

1.3.2.1 果汁澄清 石榴经清洗,去皮,挤压后加入壳聚糖,添加适量的蒸馏水,使壳聚糖浓度为0.3 g/L,静置15 min后离心,得石榴汁液,再加入白砂糖,使糖度达到8%,在95 ℃下进行高温灭菌15 min,灭菌完成后冷却至室温,备用[10-12]。

1.3.2.2 酒精发酵的单因素试验 控制其他因素不变,果酒干酵母添加量为0.1%、0.15%、0.2%、0.25%;酒精发酵温度为24、28、32、36 ℃;初始糖度为10%、14%、18%、22%的情况下分别测定酒精度,得出最适的干酵母添加量、酒精发酵温度以及初始糖度。

1.3.2.3 初始糖度 在发酵温度32 ℃,初始糖度18%的条件下,分别加浓度为0、0.05、0.10、0.15、0.20、0.25、0.30g/L的壳聚糖,观察石榴果汁絮凝效果和透光率[13],经分析比对,选择适宜的壳聚糖添加量[14]。

1.3.2.4 醋酸发酵的单因素实验 在控制其他因素均不变的条件下,分别设定30、32、34、36、38、40 ℃;醋酸菌添加量为7%、8%、9%、10%、11%、12%;酒精度为5%、6%、7%、8%、9%、10%,通过对酸度的测定,得出最适的醋酸菌添加量、醋酸发酵温度以及酒精度。

1.3.2.5 酒精发酵温度的确定 在果酒干酵母添加量为0.15%,28 ℃下恒温发酵3 d,酒精度达到最高。当温度过低或过高时,酵母菌生长受到抑制,导致酒精生成量降低[15]。因此,28 ℃为酵母最适发酵温度。

1.3.2.6 醋酸发酵温度的确定 酒精度6%,发酵温度38 ℃,分别添加不同含量的醋酸菌,每24 h记录1次酸度数据。经分析比较,产酸量最佳条件为:发酵温度38 ℃,醋酸菌的添加量10%,酒精度6%[16]。

1.3.3 酒精发酵的正交实验 在上述各单因素试验的基础上,为优化各种因素,将干酵母添加量、发酵温度以及初始糖度设定为影响因子,以酒精度为指标,确定酒精发酵的最优组合(表1)。

表1 酒精发酵正交试验的因素与水平

1.3.4 醋酸发酵的正交实验 在单因素试验的基础上,为优化各种因素,将果酒酒精度、发酵温度以及醋酸菌的添加量设定为影响因子,以酸度为指标,确定醋酸发酵的最优组合(见表2)。

表2 醋酸发酵正交试验的因素与水平

1.3.5 果醋成品的感官评价 选择10名专业评价员,对石榴果醋的色泽、气味、质地、酸度、甜度5个指标进行评定(满分100分),各指标满分均为20分,石榴果醋感官评分标准表[17]见表3。

表3 石榴果醋感官评分标准

2 结果与分析

2.1 果酒干酵母添加量的确定

如图1所示,果酒干酵母添加量对酒精度含量有直接的影响,当果酒干酵母的添加量在0.1%～0.15%时,酒精度呈上升趋势;达到0.15%时酒精度最高;大于0.2%时,酒精度呈现下降的趋势[18]。

图1 不同果酒干酵母的用量对产生酒精度效果的影响

图2 不同发酵温度对产生酒精含量的影响

2.2 初始糖度的确定

如表4所示,絮状物的沉降时间,随壳聚糖添加量的增加呈现先下降后上升的趋势,而透光率则相反。当壳聚糖添加量为0.15 g/L时,沉降时间最短可达13 s,透光率最大可达95.8%。由表4可知,当壳聚糖的添加量在0.10～0.20 g/L时,石榴果汁澄清效果最好。

表4 不同壳聚糖添加量对石榴果汁澄清影响

2.3 酒精发酵温度的确定

如图2所示,当发酵温度在24～32 ℃时,酒精度上升,当发酵温度在32～36 ℃时,酒精含量下降[19]。当酒精发酵温度为32 ℃时,酒精度含量最高。

2.4 不同初始糖度对酒精发酵的影响

如图3所示,当果酒糖度在10%～18%时,酒精度呈上升趋势,其中在14%～18%时上升速度明显增加,当糖度达到18%后,酒精度下降[20]。当糖度在18%时,所产生的酒精度最高。

图3 不同初始糖度对酒精发酵效果影响

2.5 酒精发酵正交试验的结果和分析

通过三因素三水平正交试验,分别考察果酒干酵母添加量、发酵温度、初始糖度对酒精发酵的影响,由表5极差分析可知,三种因素对酒精发酵的影响程度为:C>A>B,即初始糖度>添加量>发酵温度。由结果可分析出:酒精发酵最优组合为A2、B2、C3,经进一步验证分析发现,酒精发酵最佳组合也为A2、B2、C3,因此酒精发酵最佳组合为A2、B2、C3,即酒精发酵最佳条件:发酵温度为32 ℃,初始糖度为18 ℃,果酒干酵母的接种量为0.15%。

表5 酒精发酵的正交试验结果及分析

2.6 不同醋酸发酵温度对产酸的影响

当发酵时间在1～6 d时,产酸量均升高,发酵时间在第7～8 d时,其中发酵温度为38 ℃条件下的继续增加,其他温度条件下产酸量均下降。因此,在38 ℃时产酸量相对较高,果醋的发酵程度最佳(图4)。

2.7 醋酸发酵添加量的确定

如图5所示,当发酵天数在1～7 d时,添加量的产酸值均呈上升趋势,在发酵天数在第7～8 d时,其中添加量为10%的产酸量仍是增加的趋势,其他添加量逐渐平缓[21]。因此,醋酸菌添加量为10%时,产酸量相对较高,果醋发酵程度最佳。

图4 发酵温度对产酸量的影响

图5 添加量对产酸量效果的影响

2.8 醋酸发酵酒精度的确定

如图6所示,发酵的时间在1～7 d时,不同酒精度产酸量均在增加,其中第7～8 d时,酒精度为6%的果酒所产生的酸量相对较高。因发酵刚开始时,酒精浓度过高使醋酸菌受到抑制,从而使产酸量下降,除此之外发酵周期还会延长[22]。因此,可初步确定果酒酒精度为6%时,得到的酸量相对较高,果醋发酵程度也是最佳。

2.9 醋酸发酵正交试验的优化

采用三因素三水平正交试验考察不同因素对产酸量的影响,并且对果醋采用感官分析的方式来优化,由表6可知果醋感官评价影响顺序为C>A>B,最优组合为A1、B1、C1,由极差计算分析可知,3种因素对醋酸发酵影响程度为:A>B>C,最优组合为A1、B1、C1,即发酵温度38 ℃,醋酸菌添加量10%,酒精度6%,因此,可以确定醋酸发酵的最佳组合为A1、B1、C1,在此条件下所产生的醋酸最佳。

图6 酒精度对产酸量效果的影响

组别因素 ABC感官评分产酸量/% 1111402.38 2122362.573133382.484212332.695223352.916231372.827313401.988321382.269332342.09 K1114113105K2105109103K3112109113R9412因素主次优化C>A>B A1、B1、C1 K18.427.747.46K27.437.057.35K36.337.397.37R2.090.690.11因素主次A、B、C 优化方案A1、B1、C1 最终方案A1、B1、C1

3 结论与讨论

目前,果醋的加工已有很多研究,如采用红枣作为原料,以安琪酵母作为红枣果醋酒精发酵菌种,通过正交实验确定酒精发酵的最佳工艺:含糖量12%、酵母添加量20%、发酵温度30 ℃、发酵时长为7 d。陈丽娜等[20]以龙眼作为原料,通过单因素和正交实验,对龙眼果醋酒精发酵工艺条件进行优化,结果表明最佳发酵温度为26 ℃,酵母接种量为6.0%,果汁糖度为22%。林祥群等以石河子150红枣作为原料,进行红枣果醋饮料工艺研究,经实验室自行发酵的红枣果醋为原料进行调配果醋饮料,最佳调配工艺为:果醋添加量6 mL/100 mL,红枣汁添加量为5 mL/100 mL,白砂糖添加量为8 g/100 mL,通过实验表明在醋酸发酵阶段的最适发酵温度为24～30 ℃,最适酒精浓度为4%～8%,摇床转速对醋酸发酵影响不大。

本实验以怀远石榴果实为主要原料,经过挑选、破碎、沉淀澄清、灭菌制得成品。通过对石榴果醋各参数的确定,运用单因素和正交试验,结合感官评价分析,对石榴果醋研制条件进行了分析优化。确定石榴果醋饮料的最佳配方:其中酒精发酵最适条件为:果酒干酵母添加量0.15%、初始糖度18%、发酵温度32 ℃、醋酸发酵的最适条件为:发酵温度38 ℃、醋酸菌添加量10%、石榴果酒酒精度6%。