瓜蒌皮汽酒研究

2021-06-10吕映辉史晓华张荣欣张道雷

食品工业 2021年5期

吕映辉，史晓华，张荣欣，张道雷*

1. 山东职业学院生物工程学院（济南 250104）；2. 山东温和酒业有限公司（临沂 273499）

瓜蒌，别称栝楼、蒌瓜，为葫芦科植物栝楼（Trichosanthis kirilowiiMaxim.）或双边栝楼（Trichosanthis rosthoriniiHarms）的果实，其种子、果皮及全果皆可入药，是中国常用的大宗药材之一[1]。在中国东北、华北、华东以及云贵川等地区均有大量种植[2]。

瓜蒌子富含脂肪、蛋白质、氨基酸、多糖以及钙铁锌硒等16种体必需的微量元素[3]，具有清除肺火、止咳、通便、抗炎和抗肿瘤等作用[4]。由于其独特的营养和保健价值，近年来，除药用之外，瓜蒌子在食品领域也受到广泛关注[5]，开发炒瓜蒌子等小食品，深受消费者喜爱。

瓜蒌皮富含多糖、氨基酸、甾醇、黄酮等组分[6]，具有保护心肌、抗动脉粥样硬化、抗高血压等作用[7]，已开发瓜蒌皮注射液用于冠心病等的治疗[8]。尽管如此，与瓜蒌子相比，瓜蒌皮难于食用，其加工利用发展相对滞后。除少量满足药用外，大部分瓜蒌皮只能丢弃，造成较大资源浪费。试验旨在开发一款具有保健价值的瓜蒌皮酒，变废为宝，提高瓜蒌利用率，增加种植户收益。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

瓜蒌皮（山东省菏泽市单县）；安琪葡萄酒酵母（BV818，淘宝安琪酵母官方旗舰店）；法国葡萄酒酵母（LA-BA）、意大利果酒酵母（SC）（帝伯仕自酿机有限公司）。

葡萄糖、蔗糖、亚硫酸、苯酚、考马斯亮蓝、氯仿、正丁醇、无水乙醇、亚硝酸钠、氢氧化钠（均为分析纯，国药集团化学试剂有限公司）；芦丁标准品（92.4%，中国食品药品检定研究院）。

1.2 仪器与设备

DHG-9146A电热鼓风干燥箱（上海精宏）；200 L发酵罐（济南中德啤酒设备有限责任公司）；UV-2600紫外-可见分光光度计（日本岛津）；5804R高速冷冻离心机（德国Eppendorf）；PB-10酸度计（德国Sartorius）。

1.3 试验方法

1.3.1 瓜蒌皮汽酒加工工艺流程

瓜蒌皮→烘干→粉碎→过筛→加水蒸煮→成分调整→接种→前发酵→皮渣分离→后发酵→降温、沉降→过滤→充气保压→成品

1.3.2 操作要点

发酵原料的制备：取籽后的瓜蒌皮85 ℃干燥至水分＜11%，粉碎后过孔径0.85 mm筛，加水至干物质含量10%，加热煮沸30 min。成分调整：煮沸完成后立即加入蔗糖至20%糖度，加入柠檬酸调整pH 3.5～4.0，冷却至24 ℃备用。接种：原料0.04%酵母于30 ℃条件下活化30 min后接种。前发酵：接种后的原料于24 ℃条件下发酵8 d，糖度下降至约5.0%完成前发酵过程。后发酵：前发酵结束后，8层纱布过滤，分离皮渣，清液于15～20 ℃条件下10 d完成后发酵。降温、沉降：降温至4～6 ℃，发酵罐中静置3 d。过滤：排除沉降物后，八层纱布抽滤，转入发酵罐4～6℃冲入CO2至压力0.15 MPa，保压3 d，即得成品。

1.3.3 发酵工艺的选择

1.3.3.1 菌种的选择

按照1.3.2中所述方法，分别接入酵母BV818、LA-BA和SC，接入量0.02%，主发酵结束后取上层清液，以感官评分、酒精度和氨基酸态氮、总黄酮含量等为主要指标，对3株酵母菌进行筛选。试验所述测定结果均为3个平行样测定结果的平均值，下同。

1.3.3.2 单因素试验

以试验筛选出的最优酵母为菌种（SC酵母），按照1.3.2所述方法，发酵至主发酵结束，分别探讨初始糖度、酵母接种量、主发酵温度和主发酵时间，对瓜蒌皮酒发酵的影响。所考察的初始糖度为8%，12%，16%，20%，24%和28%；酵母接种量为0.01%，0.02%，0.04%，0.06%，0.08%和0.10%；主发酵温度为16，20，24，28，32和36 ℃；主发酵时间：接入酵母后，每1 d取样1次，测定试样酒精度的变化，确定合理的主发酵时间。

1.3.3.3 正交试验

在单因素试验的基础上，以感官评分和酒精度为指标，设计四因素三水平L9(34)正交试验，因素与水平见表1所示。

表1 瓜蒌皮酒发酵条件优化因素水平表

1.3.4 测定方法

感官评定，参照GB/T 15038—2006所述方法，并根据产品特性自行制定，如表2所示；酒精度，按照GB/T 15036—2006所述方法测定；氨基酸态氮，按GB 5009.235—2016所述方法测定；总糖、总酸和非糖固形物，按GB/T 13662—2018所述方法测定；总黄酮，以芦丁为标准品，采用分光光度法测定[9]。

表2 瓜蒌皮酒感官评定标准

2 结果与分析

2.1 发酵菌种的选择

酵母菌是果酒酿造的灵魂，是影响果酒口感和风味的重要因素[10]。优良的酵母菌，除了具有发酵速度快、产酒率高等特征之外，还对果酒中香味物质的产生，起到关键作用[11]。试验考察3种酵母对瓜蒌皮酒品质的影响，结果如表3所示。

从表3的数据可以看出，酵母菌的种类对瓜蒌皮酒品质的影响显著。其中，SC酵母的发酵效果最佳，经过8 d主发酵后，酒精度可达9.4%，酒体饱满、呈有光泽的淡黄色，具有瓜蒌皮特有的青草香味，感官评分为85.0分。采用LA-BA酵母发酵的酒样，酒精度最低，仅8.3%，但其感官评分较高，为81.0分，略低于SC酵母。BV818酵母的酒精度介于两者之间，为9.2%，但其口感苦涩味较重，感官评分最低，仅为76.0分。总黄酮、氨基酸态氮等指标在不同样品中差异不大，因此，试验选择SC酵母作为发酵菌种。

表3 不同酵母对瓜蒌皮酒品质的影响

2.2 发酵条件单因素试验结果及分析

2.2.1 最适初始糖度的确定

以酒精度和糖醇转化率（糖醇转化率=发酵醪酒精体积百分浓度/糖化醪外观糖度）[12]为指标，选取6个水平，考察初始糖度对瓜蒌皮酒发酵的影响，结果如表4所示。

由表4可以看出，醪液经主发酵后，随着初始糖度的增加，酒精度逐渐升高，残糖量逐渐降低；糖醇转化率随着初始糖度增加而逐步提高，初始糖度达到20%时，糖醇转化率达到最高值186.3%，此后随着糖度继续提高，糖醇转化率又逐步回落。因此，糖醇转化率最高（186.3%）时的糖度20%为最适初始糖度。

表4 初始糖度对瓜蒌皮酒发酵的影响

2.2.2 最适酵母接种量的确定

酵母的接种量对瓜蒌皮酒发酵的顺利进行有着较为显著影响。接种量低，起酵慢，易染杂菌，酒体风味差，出酒率低。酵母接种量过高，起酵过快，菌体大量生长，原料利用率低[13]。试验主要以酒精度为指标，考察酵母接种量对发酵的影响，如图1所示。

图1 酵母接种量对瓜蒌皮酒发酵的影响

酵母接种量0.01%和0.02%时，瓜蒌皮发酵较为迟缓，在接种后第2天才开始进入快速发酵期，且发酵8 d后的酒精度分别为8.1%和8.4%vol，低于酵母接种量0.04%时的9.5%vol。酵母接种量0.04%，0.06%，0.08%和0.10%时，起酵较快，接种后1 d即可进入快速发酵期，经8 d发酵后酒精度分别为9.5%，9.6%，9.8%和9.7%vol，4种酵母接种量差异不大，因此，对瓜蒌皮酒的发酵来说，酵母接种量0.04%较为适宜。

2.2.3 最适发酵温度的确定

发酵温度对酵母的生长繁殖及代谢活动有着重要影响。一般情况下随着温度升高，酵母代谢旺盛，生长速度加快，从而缩短发酵周期。但过高的发酵温度会严重影响酒精及风味物质的生成。因此，适宜的发酵温度是保证发酵顺利进行的必要条件[14]。发酵温度与瓜蒌皮酒酒精度的关系如图2所示。

随着发酵温度提高，酵母的起酵速度依次加快。其中，16和20 ℃时，发酵速度明显弱于其他温度条件下的样品；培养温度达到32和36 ℃时，在起酵速度方面的差异变小。通过对发酵8 d后各试样的酒精度测定结果显示，24 ℃条件下的样品酒精度最高，达到9.8%，16和36 ℃条件下的样品酒精度最低，分别为9.1%和9.5%。因此，24 ℃条件下，酵母的发酵速度适宜，利于酒精等重要组分的合成。

图2 温度对瓜蒌皮酒发酵的影响

2.2.4 主发酵时间的确定

初始糖度20%、温度24 ℃条件下，接入0.04%的SC酵母，其酒精度的变化如图3所示。酵母接入1 d后即进入快速发酵期，一直到发酵第5天，都有较高的酒精转化速率，培养至第8天时，酒精度的提升速度逐渐趋缓，第8～第10天，酒精度仅从9.9%增加到10.1%，说明，培养到第8天时，主发酵基本结束。因此，对于瓜蒌皮酒的主发酵时间，单因素试验显示为8 d。

图3 瓜蒌皮酒发酵过程中酒精度的变化

2.3 发酵条件正交试验结果及分析

根据单因素试验结果，分别选取初始糖度、酵母接种量、主发酵温度及主发酵时间4个影响因素，进行L9(34)的四因素三水平正交试验，如表1所示。试验采用加权评分法对试验结果进行评价[15]。综合评分=酒精度规范化评分×0.6+感官规范化评分×0.4。其中，酒精度规范化评分=各试样酒精度/全部试样中最高酒精度，感官规范化评分=各试样的感官评分/全部试样中最高感官评分。正交试验结果及直观分析如表5所示，根据各因素的排序，选取对发酵影响较大的3个因素进行方差分析，如表6所示。

由表5可知，对瓜蒌皮酒发酵的影响因素排序为A＞D＞B＞C，最优组合是A2B2C3D3，即初始糖度20%，酵母接种量0.04%，主发酵温度28 ℃，主发酵时间10 d为最优发酵条件。在此条件下进行验证试验，所得样品的酒精度为11.0%，感官评分为86.7分，主要成分测定值如表7所示。