甜酒曲发酵马铃薯饮料浆液制备工艺

刘媛 ，王健 *，宋萌萌，张璇，高清海，任丛涛

1. 河北北方学院，河北省农产品食品质量安全分析检测重点实验室（张家口 075000）；

2. 河北省马铃薯加工技术创新中心，张家口弘基农业科技开发有限责任公司（张家口 076576）；

3. 河北省农业机械化研究所有限公司（石家庄 050051）

马铃薯又名“土豆”、“洋芋”、“山药蛋”[1]，是仅次于小麦、玉米和水稻的第四个主要粮食产物[2-3]。因其营养丰富[4]，素有“地下苹果”[5]和“第二面包”[6]之称。

除鲜食外，我国马铃薯制品多见粗淀粉、粉条等粗加工产品[7]，且生产规模有限、技术不足，且每年由于发芽失水腐烂等原因，造成的贮藏损失为15%~25%，严重时超过40%[8]。

马铃薯全粉[9-10]是新鲜马铃薯的脱水制品，是马铃薯深加工产品中的重要一员，因其不仅仅可以有效保留鲜薯的营养和风味[11-12]，还能延长马铃薯的保质期，便于运输和储藏，故在国际上得到了快速应用和发展[13]。但主要作为薯片、薯条的原料，进行工厂化使用，存在加工利用途径单一的问题，缺乏可直接用于大众消费的新型衍生产品。

饮料酒是指酒精度在0.5%vol以上的酒精饮料，包括发酵酒（啤酒、葡萄酒、黄酒等）、蒸馏酒（白酒、白兰地、威士忌、伏特加等）、配制酒（植物类露酒、浸泡型果酒等）[14]。中国是饮料酒生产与消费的大国，随着我国经济的不断发展，饮料酒的饮用舒适度和饮用健康均得到了消费者的关注和重视[15]。

为此，研究以马铃薯全粉为原料，经糊化、糖化等处理后，接种甜酒曲进行发酵，制备马铃薯全粉发酵饮料。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

马铃薯全粉：张家口弘基农业科技开发有限责任公司；α-淀粉酶（酶活力：≥3 700 U/g）：北京奥博星生物技术有限责任公司；糖化酶（酶活力：10万U/g）：博立生物制品有限公司；甜酒曲：安琪酵母股份有限公司；食品级柠檬酸：河南万邦实业有限公司；蜂蜜：市售；硫酸铜、次甲基蓝、酒石酸钾钠、氢氧化钠、亚铁氰化钾、葡萄糖、盐酸、乙醇（均为分析纯）：天津市风船化学试剂科技有限公司。

FA1004N多功能电子天平，上海精密仪器有限公司；WY060型手持糖量仪，长春市第四光学仪器厂；ZNW0933型酒精计，武强县仪都玻璃仪器厂；HH-S2型智能数显恒温水浴锅，巩义市予华仪器有限责任公司；DNP-9082型电热恒温培养箱，宁波江南仪器厂；LDZX-75KB立式自动型压力蒸汽灭菌锅，上海申安医疗器械厂。

1.2 工艺流程

马铃薯全粉→加水成泥→糊化→液化→糖化→降温→接种甜酒曲→发酵→调配→灭菌→成品

1.3 试验方法

1.3.1 单因素试验设计方法

1.3.1.1 底物料液比筛选试验

分别取30 g马铃薯全粉于5个烧杯中，每份分别按底物料液比1∶10，1∶12，1∶14，1∶16和1∶18（g/mL）加入蒸馏水，用玻璃棒搅拌成马铃薯泥浆，加入70 U/g的α-淀粉酶，在60 ℃水浴中液化60 min，再加入160 U/g的糖化酶，在55 ℃水浴中糖化90 min，将马铃薯泥浆降温至30 ℃，最后加入0.45%的甜酒曲，在30 ℃的恒温培养箱中发酵72 h，过滤，经酒精度、感官评分后，筛选适宜的底物料液比。

1.3.1.2α-淀粉酶添加量筛选试验

分别取30 g马铃薯全粉于5个烧杯中，按1.3.1.1中筛选的适宜底物料液比，用玻璃棒搅拌成马铃薯泥浆，再分别加入50，60，70，80和90 U/g的α-淀粉酶，在60 ℃水浴中液化60 min，再加入160 U/g的糖化酶，在55 ℃水浴中糖化90 min，将马铃薯泥浆降温至30 ℃，最后加入0.45%的甜酒曲，在30 ℃的恒温培养箱中发酵72 h，过滤，经酒精度、感官评分后，筛选适宜的α-淀粉酶添加量。

1.3.1.3 糖化酶添加量筛选试验

分别取30 g马铃薯全粉于5个烧杯中，按1.3.1.1中筛选的适宜底物料液比，用玻璃棒搅拌成马铃薯泥浆，分别加入1.3.1.2选取的适宜α- 淀粉酶添加量，在60 ℃水浴中液化60 min，再分别加入80，120，160，200和240 U/g的糖化酶，在55 ℃水浴中糖化90 min，将马铃薯泥浆降温至30 ℃，最后加入0.45%的甜酒曲，在30 ℃的恒温培养箱中发酵72 h，过滤，经酒精度、感官评分后，筛选适宜的糖化酶添加量。

1.3.2 正交优化试验方法

在单因素试验基础上，以底物料液比、α- 淀粉酶和糖化酶添加量为考察因素，选取包含较优参数水平在内的三个水平，进行L9(33)正交试验，其因素水平表见表1。

表1 正交试验因素水平表

1.3.3 验证试验方法

保持其他条件不变，以正交优化试验所得结果进行3次重复试验，并对制得马铃薯发酵饮料。请10位品评员按照感官评价标准（见表2），对饮料的色泽、香味、滋味和组织状态4方面的感官品质进行评分。

表2 马铃薯发酵饮料的感官评价标准

1.3.4 理化指标测定方法

还原糖含量：GB 5009.7—2016直接滴定法；可溶性固形物：NY/T 2637—2014折光仪法；酒精度：GB 5009.225—2016酒精计法。

2 结果与分析

2.1 马铃薯发酵饮料的单因素试验结果

2.1.1 底物料液比筛选试验

底物料液比对甜酒曲发酵马铃薯饮料的影响结果如图1所示。

图1 底物料液比对马铃薯发酵饮料感官评分及酒精度的影响

由图1可知，在1∶10~1∶18（g/mL）范围内，随着底物料液比的增大，成品感官评分和酒精度呈先持续升高又降低的趋势。当底物料液比为1∶16（g/mL）时，马铃薯发酵饮料的感官评分和酒精度均达到峰值分别为8.0分和8.1%vol。因为，底物料液比的大小，直接影响α-淀粉酶、糖化酶和酒曲作用于底物的浓度，进而影响成品的感官品质及酒精度。当底物料液比过小时，浆液颗粒感较重，降低酶和酒曲作用于底物的面积，从而不利于马铃薯饮料的发酵，产品感官评分和酒精度均会降低；当底物料液比过大时，又因底物有效浓度的过低，造成产品中马铃薯发酵饮料的特有风味过淡。因此，综合产品的感官评分及酒精度，选取适宜底物料液比为1∶16（g/mL）。

2.1.2α- 淀粉酶添加量筛选试验

α-淀粉酶添加量对甜酒曲发酵马铃薯饮料的影响结果如图2所示。

由图2可知，在50~90 U/g范围内，随着α- 淀粉酶添加量的增大，成品感官评分和酒精度均呈先急剧升高又缓慢降低的趋势。当α-淀粉酶添加量为70 U/g时，马铃薯发酵饮料有光泽，口感细腻，无沉淀，其感官评分和酒精度均达到峰值分别为8.1分和8.3%vol。因在原料料液比固定的基础上，当α-淀粉酶添加量过小时，原料中的淀粉未能全部转化为单糖，影响后续酒曲发酵底物的供应，造成发酵饮料感官品质下降，出现无光泽，马铃薯味过重，且颗粒感较重的问题；当α- 淀粉酶添加量过大时，因原料中的淀粉已全部降解为单糖，过剩的α-淀粉酶，造成成品有少量沉淀，且有异味产生。因此，适宜α-淀粉酶添加量选取70 U/g。

2.1.3 糖化酶添加量筛选试验

糖化酶添加量对甜酒曲发酵马铃薯饮料的影响结果如图3所示。

由图3可知，在80~-240 U/g范围内，随着逐渐增大糖化酶添加量，成品感官评分和酒精度呈先升高后保持平稳的趋势。当糖化酶添加量为120 U/g时，马铃薯发酵饮料的感官评分和酒精度均达到峰值分别为8.2分和8.4%vol。当糖化酶添加量过低时，马铃薯全粉中的淀粉质未完全酶解成葡萄糖，因此酒曲发酵底物供应不足，产品醇香较淡，感官评分及酒精度较低；当糖化酶添加量过高时，因糖化酶添加量的过剩，又使得产品无光泽，有异味。所以，糖化酶添加量过高或过低都影响马铃薯发酵饮料的品质。因此，综合感官评分及酒精度，适宜的糖化酶添加量选取120 U/g。

2.2 正交优化试验结果

按照L9(33)进行正交试验，以感官评分为考查指标，结果如表3所示。

表3 马铃薯发酵饮料正交优化试验结果

由极差分析结果可知，A、B、C三个因素的水平变化对成品感官品质的影响程度从强到弱为C＞A＞B，即糖化酶添加量＞底物料液比＞α- 淀粉酶添加量；且该三个因素的极差值均大于空列的极差值，说明各因素的效应可靠存在。进而获得浆液制备的最优工艺组合A2B2C3，即底物料液比为1∶16（g/mL），α-淀粉酶添加量为70 U/g，糖化酶添加量为140 U/g。

2.3 验证试验及成品理化指标测定结果

采用以上正交优化试验所获得的最优工艺组合制备浆液，并保持其他条件不变，进行甜酒曲发酵马铃薯饮料的制备，并请10位品评员按照感官评定标准对成品进行评分。重复3次平行试验，其平均值为9.2分，且测得成品还原糖含量为4.16 g/100 g，可溶性固形物含量为5.27%，酒精度为8.6%vol。

3 结论与讨论

试验以30 g马铃薯全粉为原料，在单因素试验基础上，对制备甜酒曲发酵马铃薯饮料浆液的工艺条件进行了正交优化。结果表明，对成品品质影响程度从强到弱的顺序为糖化酶添加量＞底物料液比＞α-淀粉酶添加量；最终确定优化工艺参数为：底物料液比1∶16（g/mL）、α-淀粉酶添加量70 U/g、糖化酶添加量140 U/g，所得成品色泽良好，有适宜的香味，组织均匀，感官品质最佳，平均评分可达9.2分。此时，成品还原糖含量为4.16 g/100 g，可溶性固形物含量为5.27%，酒精度为8.6%vol。

目前，对马铃薯发酵饮料的研究较多，但多以新鲜马铃薯为原料，接种菌种多为乳酸菌或酵母等，如刘聪慧[16]、檀子贞等[17]、陈健初等[18]和吴雪敏[19]均以新鲜马铃薯为原料，采用乳酸菌对马铃薯发酵饮料的工艺进行了研究。孙文[20]以马铃薯雪花全粉为原料，接种活性干酵母与库德里阿兹维萨毕赤酵母混菌，对马铃薯酒发酵工艺及鲜马铃薯制酒工艺和蒸馏酒勾调进行了研究。而本研究以马铃薯全粉为原料，研究了适宜甜酒曲发酵马铃薯饮料的浆液制备工艺条件，为新型马铃薯全粉衍生产品的开发提供了一定理论参考。