板栗红枣复合酒精饮料的加工工艺研究

刘洪星 中国人民大学

板栗属于壳斗科栗属的坚果类食品,又名栗子﹑栗果。板栗含有丰富的淀粉、蛋白质、氨基酸等营养物质，口感甜糯芳香、风味独特;而且还含有胡萝卜素、核黄素、生育酚等多种维生素以及Ca，Fe，K，Mg，Zn 等矿质元素，因此板栗素有“千果之王”之称[1]。同时板栗食性温和，味甘；具有入脾、胃、肾经的效果。同时具有养胃健胃﹑补肾强筋、活血止血等临床功效[2]。但是，新鲜的板栗不易储存，容易造成板栗的大量浪费[3]。因此，加大板栗产品的开发力度,开发出更多的产品来提高板栗的应用价值具有重要的意义。红枣, 又名中华大枣，为鼠李科植物枣属的果实干燥而成，主产于山东﹑河南[4]，具有药食同源的作用。红枣有“天然维生素丸”的美誉，其果肉除了丰富的维生素外还富含蛋白质﹑糖类﹑氨基酸以及Fe、Zn、Ca﹑P等微量元素。 而且，红枣能补气益中，滋脾土，润心肺，调营养，缓阴血，生津液，悦颜色，通九窍，助十二经，和百药；具有抗癌、抗过敏、防止心血管疾病等很高的药用价值[5]。因此，加上其独特的口味以及丰富的营养价值和药用价值,以红枣为原料的饮料不仅具有解渴作用,还具有营养保健功能[6]。近些年，虽然关于板栗和红枣的单独产品出现在人们的生活中，但是关于板栗和红枣的复合产品鲜见报道。因此，本文考虑到板栗和红枣均具有很高的营养价值和药用价值，对板栗和红枣深加工为复合酒精饮料进行研究并对其加工工艺进行优化。

一、材料

（一）材料与试剂

板栗，产自山东省泰安市；干酵母，购于齐齐哈尔台龙食品有限公司；α-淀粉酶（活性≥3700活力单位/克），购自天津市大茂化学试剂厂；β-淀粉酶（活性：10万单位/克），购自北京奥博星生物技术有限责任公司；糖化酶（活性≥10万单位/克），购自北京奥博星生物技术有限责任公司；白砂糖，购于莱芜润枫糖业有限公司。

（二）仪器与设备

DK-98-1型电热恒温水浴锅，JFSD-70实验室粉碎磨，DGG-9030A型电热恒温鼓风干燥箱，SPX-150型生化培养箱，HR2860型飞利浦搅拌机。

二、方法

（一）工艺流程

图1 板栗红枣复合酒精饮料的工艺流程图

（二）操作要点

1.板栗预处理

（1）栗子粉：选用成熟度高，色泽好，新鲜饱满的板栗去皮，剔除腐烂、病虫及霉变果，切成小块，放入鼓风机充分干燥，用粉碎机粉碎并过40目筛，得到均匀的栗子粉。

（2）糊化：将得到的栗子粉与蒸馏水按着料液比1：4进行充分混合，加入0.2% (占原料量）氯化钙（Ca2+浓度50～70 ppm）并搅拌均匀成为悬浮液，然后在水浴锅中90 ℃加热2 h进行糊化。

（3）液化：随后加1%（占原栗子粉量)α-淀粉酶进行液化处理，继续加热维持30～60 min，不断补充水分获得液化醪。

（4）糖化：加入25%（占原栗子粉量）的白砂糖后迅速冷却至60℃，接着加入0.5%原料的糖化酶和β-葡萄糖淀粉酶糖化4h，得到糖化醪。

2.红枣预处理

（1）打浆：将红枣与蒸馏水按1：4混合后打浆。

（2）糖化：将浆液加热至60 ℃，接着加入0.5%原料的糖化酶和β-葡萄糖淀粉酶糖化4h，得到糖化醪。

3.活化酵母

在100 mL 2%灭菌糖液中加入5 g干酵母，在30～33 ℃条件下活化30～60 min。活性干酵母的添加量为投料量的0.5%～1.2%。

4.单因素实验

（1）选取时间、温度和料液比三个因素分别进行单因素实验分析。

（2）发酵时间单因素实验：将板栗与红枣水解液为1:1的发酵基质在30 ℃条件下进行发酵，发酵时间从4 d～8 d分为5组，每组重复三次，确定最佳发酵时间。

（3）发酵温度单因素实验：将板栗与红枣水解液为1:1的发酵基质发酵4 d，温度取26 ℃、28 ℃、30 ℃、32 ℃、34 ℃五个不同级别，每组重复三次，确定最佳发酵温度。

（4）板栗与红枣水解液配比单因素实验：将板栗与红枣水解液按1:1、2:1、3:1、4:1、5:1五种不同配比水平在30 ℃条件下发酵4 d，每组重复做三次，确定最佳发酵配比。

（5）由单因素实验所得结果通过响应面法对发酵工艺进行优化以获得最佳发酵条件。

（三）感官评价标准

板栗红枣复合酒精饮料的感官评分标准:参照《葡萄与葡萄酒实验技术操作规范》和葡萄酒、果酒国家标准GB/T15038-2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》的评测方法。

具体实验方法：由专业人员组成10人评定小组, 要求评定前12 h不吸烟、不饮酒、不食辛辣等刺激性食物; 评定过程不准相互交谈。组织结构具有板栗浆的均匀胶体状态，无肉眼可见的外来杂质，满分20分；外观呈现无脂肪上浮, 无蛋白颗粒, 无沉淀，满分20分；色泽具有板栗浆特有的亮黄色，澄清透明，满分30分；味道具有板栗与红枣固有的芳香滋味和气味, 无异味，满分30分。评定标准参照表1, 分数越低，代表距离评价标准越远。每评完一个产品以清水漱口, 间隔10 min后再评定下一个样品, 根据表1的评分标准针对实验样品进行评分, 最后填好评分表并署名。

表1 板栗红枣复合酒精饮料的感官评分标准

（四）响应面法实验

根据单因素实验结果，可分别得出发酵时间，发酵温度以及板栗与红枣水解液配比对发酵效果的影响规律，此处以酒精度为发酵效果评价指标。根据单因素实验，其它因素不变，发酵时间4天发酵效果最佳，同理可得出最佳发酵温度为30℃，最佳板栗与红枣水解液配比为3：1。在单因素实验的基础上，确定发酵时间，发酵温度，发酵基质比的水平，以发酵液的感官指标为响应值，确定复合饮料的最佳工艺条件。复合饮料的因素水平表见表2。

表2 板栗红枣复合酒精饮料因素水平表

三、结果与分析

（一）单因素实验结果

经单因素实验结果分析可知，当发酵时间为4 d，温度为30 ℃，配比为3:1时所获得的发酵液口感优良，有较柔和的板栗味道，且色泽清澈透亮。

（二）响应面法优化发酵条件

在单因素的基础上，根据Box-Behnken中心组合设计原理，本实验以感官指标为响应值，利用Design Expert 7.1.1软件设计了三因素三水平的响应面法实验，共有15个实验点，其中12个为析因点，3个为零点以估计误差。

（三）方差分析

根据回归试验设计的原理，利用软件对实验数据进行统计分析，设置综合感官指标，包括色泽、组织结构、气味等，以综合感官指标为响应值，对实验结果进行响应面回归分析。得到的回归模型方程如下：R1=80.00+9.12A+8.50B+1.13C-6.88A2-5.63B2-24.88C2-2.50A＊B+0.75A＊C-1.00B＊C。

对于二次多项式各项对响应值的影响大小用F检验来评价。对回归模型方程的各项分别进行F检验，得到P值，通过P值大小来评估各项的显著性，按照统计学习惯，P≤0.01,为极显著,P≤0.05,为显著,P＞0.05,显著性为不显著。在建立的回归模型方程的各项中，一次项A的F值为62.55，P值为0.0005，B的F值为54.27，P值为0.0007，说明一次项A、B在概率水平99%以上的条件下是显著的，C项F值为10.13，Prob＞F的值为0.3743，表示影响不显著。二次项A2的F值为16.39，P值为0.0098、B2的F值为10.97，P值为0.0212，C2的F值为214.52，P值为0.001，三者P值均小于0.05，其中A2、B2项P值小于0.01，可得到二次项A2、B2、C2在概率水平在97%的条件下是极显著的。同理看交叉项AB、AC、BC，AB的F值为2.35，P值为0.1861、AC的F值为0.21，P值为0.6651，BC的F值为0.38，P值为0.5668，三者P值均大于于0.05，说明交叉项AB、AC、BC对方程影响都不显著。

用F检验对回归方程进行评价，模型的F值为23.92，其Prob＞F的值为0.0004, 表明回归模型在概率水平在99%的条件下是显著的。回归模型方程的有一个较高的确定系数( R2= 0.9982) ，说明本次的实验数据可以用这个方程解释，模型方程与实际情况拟合性较好，较为准确的反映了发酵温度，发酵时间以及水解液基质比例对感官指标的影响。

（四）板栗红枣复合酒精饮料的发酵工艺优化

根据回归方程，固定其中的一个因素在中间水平值，可以分别研究发酵时间（A），发酵温度（B）以及栗子红枣水解液基质比(C)对感官指标的作用规律，运用软件分别作出发酵时间（A）和发酵温度（B），发酵时间(A)，栗子红枣水解液基质比(C)以及发酵温度（B）和水解液比例（C）的响应面图谱，根据得出的响应面图谱，寻找得到最佳感官指标的因素水平。可分别得到：当发酵时间为4 d时，水解液比例为3:1时，感官指标最大；在水解液比例为3:1时，随着发酵温度的增加，感官指标增长，在31 ℃处达到最大之后略有下降；温度30 ℃时，随着发酵时间的延长，感官指标增加，在4.5～5 d达到最大值且趋于稳定。

通过Design Expert软件对数据优化后的回归方程进行求解，软件预测的获得最佳感官的条件为：发酵时间4.31 d，发酵温度31.74 ℃，栗子红枣水解液基质比为3.02。考虑到实验的可行性，故将最佳条件修正为：发酵时间4 d，发酵温度31 ℃，栗子红枣水解液基质比为3。并在此条件下进行三次验证性试验，测得感官指标平均值为89，大于理论预测值85.6，说明优化后该操作条件合理可靠，能维持较高的感官指标，对生产实践具有一定参考价值。

四、结论

以板栗和红枣为原料，考察发酵温度、时间以及料液比对板栗红枣复合酒精饮料的影响。单因素实验结果表明，当发酵时间为4 d，温度为30 ℃，配比为3:1时所获得的发酵液口感优良，有较柔和的板栗味道，且色泽清澈透亮。进而，通过响应曲面法优化板栗红枣复合酒精饮料的制备工艺，结果表明发酵时间4 d，发酵温度31 ℃，栗子红枣水解液基质比为3：1时其感官指标最大，且高于理论值，与单因素实验结果相对应。因此，该优化后的工艺条件对板栗红枣复合酒精饮料的研究以及生产奠定一定的基础。