百合酒酿造工艺研究

蒋雅萍，孙雯雯，王济瀚，张馨月，张新华，李晓安，李富军*

（山东理工大学 农业工程与食品科学学院，山东 淄博 255049）

百合（Lilium browniivar.viridulum）是百合科百合属的多年生草本植物，具有丰富的食用价值和药用价值，是国家卫健委2019年《药食同源植物目录》收录植物[1]。鳞茎是其主要的利用部位，含有丰富的淀粉、蛋白质、矿物质等营养成分[2]，还含有多糖、皂苷、多酚和生物碱等多种活性成分[3]。药理学研究表明，百合中的活性成分具有润肺止咳、抗肿瘤、抗氧化、降血糖、抗炎及免疫调节等功效[4-8]。百合作为我国一种传统的药食两用植物，除了可直接食用外，还可加工成百合干片、百合精粉等初级加工产品，后逐渐出现百合脯、百合罐头、百合饮料等工业产品[1]。

药食同源原料发酵酒是以药食同源食物为原料，利用微生物发酵生产的酒。其可以优化药食同源原料的效能，具有降低毒性、提高生物活性、加速营养成分吸收、改善滋味等特点，同时，发酵能够极大提升酒的风味和营养价值，提高产品的竞争力，为消费者提供更多选择[9]。常见的药食同源发酵酒有人参酒、枸杞酒、桑葚酒、大枣酒等。近几年也出现百合发酵酒[10]、红曲百合蜂蜜酒[11]、卷丹百合茶酒[12]等百合原料发酵酒，其中的百合原料大多是以百合干品，有关以鲜百合鳞茎原料生产百合酒的研究较少。百合酒发酵可以改善鲜食百合的苦味，提升产品的口感风味，为百合加工提供新的思路，具有很好的市场前景。

本研究选用新鲜百合鳞茎为主要原料，通过单因素试验与正交试验优化百合酒的发酵工艺参数，并进行了澄清试验，旨在研发一款外观良好、口感协调、具有百合独特风味的百合发酵酒，丰富百合鳞茎深加工产品的种类。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

百合鳞茎：淄博浩然农业科技发展有限公司；果胶酶（10 000 PETU/mL）：诺维信（中国）生物技术有限公司；α-淀粉酶（460 AGU/mL）：诺维信（中国）生物技术有限公司；糖化酶（50 000 U/g）：乐芙生物工程有限公司；葡萄酒果酒专用酵母、焦亚硫酸钾：安琪酵母股份有限公司；白砂糖（食品级）：云南绫悦轩食品有限公司；壳聚糖（食品级）、明胶（食品级）：河南万邦化工科技有限公司；皂土（食品级）：安琪酵母股份有限公司；硅藻土（食品级）：阿拉丁（上海）有限公司。

1.2 仪器与设备

JS39D-250榨汁机：浙江苏泊尔股份有限公司；DHC-9073B恒温干燥箱：上海新苗医疗器械制造有限公司；LB32T手持糖度计：广州铭睿电子科技有限公司；HHS-4S电子恒温不锈钢水浴锅：上海宜昌仪器纱筛厂；DNP-9082BS-Ⅲ恒温培养箱：上海新苗医疗器械制造有限公司；UV2102PCS紫外可见分光光度计：上海尤尼柯仪器有限公司；MULtiskan酶标仪：美国赛默飞世尔科技公司。

1.3 试验方法

1.3.1 百合酒工艺流程及操作要点

百合鳞茎→清洗→热烫、护色→破碎打浆→果胶酶酶解→糊化→液化→糖化→成分调整→酵母菌活化、接种酵母菌→酒精发酵→澄清→陈酿→灭菌→灌装→百合酒

原料处理：百合鳞茎去泥、掰瓣、洗净、备用。

热烫、护色：称取一定量洗净的百合鳞茎，取5倍体积水，并加入护色剂（0.01%氯化钠、0.01%柠檬酸、0.02%D-异抗坏血酸钠、0.2%抗坏血酸），100 ℃条件下倒入百合鳞茎瓣，并在此温度条件下保持1～2 min，捞出用冷水冲洗[13]。

破碎打浆：将上述百合鳞茎加水破碎打浆，料液比为1∶2（g∶mL），制得百合浆。

酶解：在百合浆中加入0.04%的果胶酶，于45 ℃酶解2 h[14]。

糊化：百合浆于85～90 ℃水浴中恒温糊化45 min，不断搅拌保证充分糊化。

液化：百合浆调pH至6.2～6.4，加入0.3%的α-淀粉酶和0.2%的CaCl2，于85～95 ℃恒温液化，直至加入碘液无蓝色出现，表示液化完成[15]。

糖化：称取糖化酶用20倍水溶解，在30 ℃条件下活化30 min，液化后的百合浆调pH至4.2，加入0.3%经活化的糖化酶，于60 ℃恒温水浴中糖化，用手持糖度计测定糖化醪的糖度，直至糖度不在上升为止[15]。

成分调整：将得到的百合糖化醪冷却到室温后调节pH为3.5左右，然后按100 mg/L加入焦亚硫酸钾，添加一定量的白砂糖调整糖度。

酵母菌的活化：称取酵母菌，按固液比1∶10（g∶mL）加入2%的糖水于35～38 ℃水浴中进行活化，待表面产生大量气泡表示活化完成（约20～30 min）[16]。

酒精发酵：将活化后的酵母添加到经成分调整后的百合糖化醪中，倒入罐中，约占罐体积的2/3，密封，置于恒温培养箱在一定温度条件下中静置发酵7 d。

过滤澄清：将发酵完的酒用四层纱布滤去酒渣，然后选择合适的澄清方式进行澄清。

陈酿：澄清完的酒放置在20 ℃环境中陈酿1个月左右，得到百合酒。

1.3.2 百合酒发酵工艺优化单因素试验

采用单一变量控制法进行单因素试验，分别选择初始糖度为16°Bx、18°Bx、20°Bx、22°Bx、24°Bx、26°Bx、28°Bx；酵母菌接种量为1%、2%、3%、4%、5%；发酵温度为22 ℃、24 ℃、26 ℃、28 ℃、30 ℃，于恒温培养箱中发酵7 d，考察以上3个因素对酒精度和感官品质的影响。

1.3.3 百合酒发酵工艺优化正交试验

在单因素试验的基础上，以感官评分为考察指标，对初始糖度（A）、酵母菌接种量（B）和发酵温度（C）3个因素进行L9（33）正交试验设计，具体试验设计见表1。

表1 百合酒发酵工艺优化正交试验因素与水平Table 1 Factors and levels of orthogonal experiments for lily wine fermentation process optimization

1.3.4 百合酒澄清试验

（1）最适波长的确定[17]：利用紫外可见分光光度计，在波长400～900 nm范围内扫描百合酒的透光率，以确定百合酒的最适测定波长。在最适波长条件下测定透光率。

（2）自然澄清：取百合酒样各50 mL，在自然条件下分别放置5 d、10 d、15 d、20 d、25 d、30 d，取上清液在最适波长条件下测透光率。

（3）冷冻澄清：取百合酒样各50 mL，于冰箱冷冻层-18℃条件下分别放置2 d、4 d、6 d、8 d、10 d、12 d、14 d，解冻后取上清液在最适波长条件下测透光率。

（4）澄清剂澄清：分别配制2%的壳聚糖、皂土、硅藻土、明胶溶液或悬浮液[18]。取百合酒样各50 mL，分别加入0.2 g/L、0.4 g/L、0.6 g/L、0.8 g/L、1.0 g/L、1.2 g/L、1.4 g/L、1.6 g/L、1.8 g/L、2.0 g/L的澄清剂，充分混合后静置3 d[14]，取上清液在最适波长条件下测透光率。

1.3.5 测定方法

（1）理化指标的测定

初始糖度的测定：采用手持糖度计进行测定。

总糖和还原糖的测定[19]：采用3,5-二硝基水杨酸（3,5-dinitrosalicylic acid，DNS）法测定。

干浸出物的测定：根据参考文献[20]的方法进行测定。

酒精度、总酸、挥发酸的测定[21-22]：采用GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》中的方法测定。

（2）微生物指标的测定

大肠菌群[23]：根据GB 4789.3—2016《食品安全国家标准食品微生物检验大肠菌群计数》进行测定；菌落总数[24]：根据GB 4789.2—2016《食品安全国家标准食品微生物学检验菌落总数测定》进行测定。

（3）感官评价：根据GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》中的标准，由20名专业人员进行品尝，分别对百合酒外观、香味、滋味、典型性四个方面进行感官评价，最终评分取20人的平均分，满分为100分，百合酒的感官评价标准见表2。

表2 百合酒感官评价标准Table 2 Sensory evaluation standards of lily wine

1.3.6 数据分析

采用Excel 2007和Origin 2019软件对实验数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 百合酒发酵工艺优化单因素试验

2.1.1 初始糖度对百合酒酒精度和感官品质的影响

由图1可知，随着初始糖度的增加，百合酒酒精度逐渐升高，感官评分先升高后下降，当初始糖度为26°Bx时，百合酒感官评分达到最高，为81分，此时酒精度为9.4%vol。这可能是由于糖是酵母菌生长的主要碳源，当初始糖度较低时，酵母菌没有充足的碳源生长繁殖，因此酒精度会较低，并且会导致百合酒口感不佳；当初始糖度变高时，酵母菌可利用的碳源增加，会促进其生长繁殖，发酵结束后的酒精度随之升高；但当初始糖度过高时，发酵液的渗透压增大，会降低酵母菌的生长繁殖速度，且会造成酒中糖酸不平衡，从而导致感官品质下降[25]。因此，初始糖度选取24°Bx、26°Bx、28°Bx进行后续正交试验。

图1 初始糖度对百合酒酒精度和感官评分的影响Fig. 1 Effect of initial sugar contents on alcohol content and sensory score of lily wine

2.1.2 不同酵母菌接种量对百合酒酒精度和感官品质的影响

由图2可知，随着酵母菌接种量的增加，百合酒酒精度呈先升高后不变的趋势，感官评分呈先升高后下降的趋势，当接种量达到4%时，百合酒感官评分达到最高，为83分，此时酒精度为7.1%vol。这可能是由于当酵母菌接种量较少时，不能完全把糖转化成酒精，导致酒精度较低，得到的酒香气不足，因此感官评分也较低；当酵母菌接种量增加时，更多的糖转化成酒，所以酒精度升高，感官评分也随之升高；但当酵母菌接种量达4%后，酵母菌自身的生长繁殖消耗掉大量的糖，导致酒精度不再上升，并且添加量过多时，大量酵母沉积在酒中，会影响酒的外观和口感，导致感官评分下降[26]。因此，酵母菌接种量选取3%、4%、5%进行后续正交试验。

图2 酵母菌接种量对百合酒酒精度和感官评分的影响Fig. 2 Effect of yeast inoculum on alcohol content and sensory score of lily wine

2.1.3 不同发酵温度对百合酒酒精度和感官品质的影响

由图3可知，随着发酵温度的升高，百合酒酒精度和感官评分都呈现先升高后下降的趋势，发酵温度达到26 ℃时，百合酒酒精度和感官评分都达到最高，分别为81分、6.9%vol。这可能是由于温度较低时，酵母菌的活性受到抑制，代谢不旺盛导致发酵不彻底，所以酒精度较低，感官评分也较低；当温度逐渐升高时，酵母菌代谢变得旺盛，酒精度也逐渐升高，酒的感官品质也有所提升；温度过高时，酵母菌活动剧烈，提前老化或死亡，酒精度会降低，同时会因为一些副产物的产生而影响酒的风味，导致酒的感官评分降低[27]。因此，发酵温度选取24 ℃、26 ℃、28 ℃进行后续正交试验。

图3 发酵温度对百合酒酒精度和感官评分的影响Fig. 3 Effect of fermentation temperature on alcohol content and sensory evaluation of lily wine

2.2 百合酒发酵工艺优化正交试验结果与分析

在单因素试验的基础上，选择初始糖度、酵母菌接种量、发酵温度3个因素进行3因素3水平L9（33）正交试验，正交试验结果与分析见表3。由表3可知，3个因素对百合酒感官评分影响大小依次为发酵温度＞初始糖度＞酵母菌接种量，比较正交试验各水平总的k值以及直观分析，得出百合酒发酵工艺的最优组合为A3B2C2，即初始糖度为28°Bx，酵母菌接种量为4%，发酵温度为26 ℃。

表3 百合酒发酵工艺优化正交试验结果与分析Table 3 Results and analysis of orthogonal experiments for lily wine fermentation technology optimization

按照最优组合条件进行百合酒发酵，重复3次进行验证，得到的百合酒感官评分为85分，酒精度为10%vol，色泽透亮，酒体柔和，具有百合独特的风味。

2.3 百合酒澄清工艺条件的优化

2.3.1 最适透光率测定波长的确定

由图4可知，百合酒的透光率随着测定波长在400～900 nm范围内的增加而逐渐升高，于波长820 nm处达到最大值，后随着测定波长的增加，透光率趋于平缓。因此，选择820 nm作为最适透光率测定波长。

图4 百合酒全波长紫外吸收光谱Fig. 4 Full wavelength UV absorption spectrum of lily wine

2.3.2 百合酒澄清试验结果分析

自然澄清对百合酒透光率的影响见图5A。由图5A可知，随着澄清时间的延长，百合酒的透光率先升高后趋于平缓，在澄清20 d时透光率达到最大值为96.1%。

图5 不同澄清方式对百合酒透光率的影响Fig. 5 Effects of different clarifying methods on light transmittance of lily wine

冷冻可以改变酒中胶体的性质，在解冻时形成沉淀从而使酒澄清[28]。冷冻澄清对百合酒透光率的影响见图5B。由图5B可知，随着处理时间的延长，百合酒的透光率呈现先升高后下降的趋势，在澄清12 d时，百合酒的透光率达到最大值为92.8%。

不同澄清剂对百合酒透光率的影响见图5C。由图5C可知，不同澄清剂的澄清效果不同，随着澄清剂添加量的增加，皂土的透光率先升高后趋于平缓，其余3种澄清剂的透光率先升高后降低。4种澄清剂中，皂土的澄清效果最好的，在添加量为1.6 g/L时，透光率达到99.6%。皂土是一种有高膨胀力的矿物质，吸水膨胀后形成胶体悬浮液，带有负电荷，能够吸附果酒中带有正电荷的物质，这可能是其澄清效果好的主要原因[29]。

2.3 百合酒成品质量指标

2.3.1 百合酒理化指标

利用最佳工艺制得的百合酒成品酒精度为10%vol，总糖含量为7.35 g/L，还原糖含量为5.37 g/L，总酸含量为7.13 g/L，干浸出物含量为59.30 g/L，挥发酸含量为0.99 g/L。符合GB 15037—2006《葡萄酒》和NY/T 1508—2017《绿色食品果酒》的要求。

2.3.2 百合酒微生物指标

菌落总数为0，大肠菌群未检出，均符合国家农业部标准NY/T1508—2017《绿色食品果酒》中菌落总数不超过50 CFU/mL和大肠菌群不超过3.0 MPN/100 mL的要求。

3 结论

本研究通过单因素试验和正交试验对百合酒的发酵工艺进行了优化，并在此基础上进行了百合酒澄清试验。结果表明百合酒的最佳发酵工艺条件为初始糖度28°Bx，酵母菌接种量4%，发酵温度26 ℃，在此条件下得到的百合酒酒精度为10.0%vol，感官评分为85分。添加1.6 g/L的皂土对百合酒进行澄清，百合酒的透光率为99.6%。百合酒成品色泽鲜亮，澄清透明，酒体醇厚，具有百合独特的风味。本试验优化的百合酒发酵工艺参数和澄清方法具有一定的实用价值，可为百合酒的加工开发提供参考。