固化酵母發(fā)酵黑枸杞苦蕎酒生產(chǎn)工藝研究

鄧清祥,靳壽平,李 誠*

1.四川農(nóng)業(yè)大學 食品學院,四川 雅安 625000

2.雅安市食品藥品監(jiān)督管理局,四川 雅安 625000

釀酒有著幾千年的歷史，其余原理是非常的簡單，就是利用酵母菌去發(fā)酵原材料含有的糖分。其原料種類也是非常之多，植物的種子、果實、五谷雜糧等都可以作為釀酒的原料。如果采用的原料和工藝得到，不僅會釀出口味極佳的酒釀，同時還能保持著原料特殊的營養(yǎng)成份。近些年，采用具有藥理作用的原材料去釀酒，有酒的口感、又保存了原料的醫(yī)用營養(yǎng)價值得到廣泛的應用。黑枸杞主要是生存在我國西部地區(qū)，茄科枸杞屬多年生植物。黑枸杞對環(huán)境適應性極強，具有抗旱、抗凍的特性，能夠在-28o環(huán)境下生存而不被凍傷，多生長在我國西部地區(qū)。黑枸杞其藥理作用明顯，主要功能是能有美容養(yǎng)顏、補腎益精、護肝明目等功效；相比紅枸杞，黑枸杞內(nèi)含花青素具有清除自由基的功效進而達到防治癌癥的功效；另外研究發(fā)現(xiàn)黑枸杞內(nèi)多糖含量比較高，含量集中在15%左右?？嗍w是自然界少有的具有醫(yī)療、食療的作物，其特殊的生長環(huán)境導致其本身具有富含元素硒、大量的蛋白質(zhì)、支鏈淀粉、維生素。鑒于這些優(yōu)點，黑枸杞還是苦蕎，學術界的研究方向主要有研究其組成成份及其藥理功能、研究如何進行深加工原料得到利用效果更大的產(chǎn)品，其中釀酒就是熱點之一。利用農(nóng)作物釀酒有著幾千年的歷史，釀酒工藝可以按照原料區(qū)分，也可按照發(fā)酵工藝區(qū)分，同時也可按照起泡程度劃分，根據(jù)果酒的含糖不同進行劃分。采用酵母菌固化的方式發(fā)酵果酒具有很多優(yōu)點，其中最重要的優(yōu)點是不會隨著產(chǎn)物的移走而降低含量，這樣能夠提高酵母的利用率達到可持續(xù)發(fā)酵原料釀酒的目的。我國雖然有著幾千年的釀酒的歷史，但是目前國內(nèi)對果酒認可度并不高，市場果酒釀造工藝和歐美國家有一定的差距。學者Ogodo AC從棕櫚果酒中提取酵母菌并將其應用于其他果酒發(fā)酵，通過感官考評、酒精度測試，發(fā)現(xiàn)經(jīng)分離出來的酵母菌同樣可以適應于其他果酒發(fā)酵；該試驗表明酵母菌并不會因發(fā)酵果酒而失活，酵母菌可以重覆利用，因此學者采用固化酵母發(fā)酵果酒，達到充分利用酵母菌的目的。采用黑枸杞苦蕎釀酒的目的根據(jù)是為了既保存了果實的風味、醫(yī)藥營養(yǎng)，又有純正、柔和的酒香，因此研究其工藝生成有著重要的意義。本試驗采用黑枸杞(Lycium ruthenicumMurr.)和苦蕎(Fagopyrum tataricum(L.)Gaertn)為主要原材料，采用相應面對其釀酒工藝進行優(yōu)化，以期為工業(yè)生產(chǎn)民用釀酒提供指導意見[1]。

1 原料與方法

1.1 原料與試劑

主要原料：新疆黑枸杞，云南苦蕎；上海韋伯生物試劑公司生產(chǎn)的葡萄酒酵母；主要試劑：CaCl2、白砂糖、Na2SO3果膠酶、葡萄糖、VC等，其級別均是分析級別，均來源于實驗室。

1.2 儀器與設備

表1 試驗所需儀器和設備Table 1 Main instruments and equipment in test

1.3 方法

1.3.1 工藝流程

圖1 固化酵母釀酒工藝流程Fig.1 Solidified yeast brewing process

1.3.2 技術要點 采用成熟且飽滿的黑枸杞、苦蕎，去除不良個體，清洗干凈。之后，選取不同比例的黑枸杞、苦蕎加水榨汁、同時加入一定0.08%的抗壞血酸達到保護成色的目的，之后根果酒的色澤和風味口感對所釀的果酒進行評價，確定最優(yōu)的比例。確定最優(yōu)黑枸杞、苦蕎的比例之后進行成分調(diào)整，其理論基礎是1%的酒精度數(shù)需要17 g/L蔗糖發(fā)酵生成，在根據(jù)所需的酒精度之后添加相應的蔗糖，使得PH值達到4.0，后為達到殺菌、提高發(fā)酵穩(wěn)定性的效果添加一定的亞硫酸鉀，這樣釀造出的酒具有口感純正濃香[2]。

1.3.3 理化指標測定 采用手持折光儀對可溶性固態(tài)形物進行測定；用pH計對pH進行測量；采用酸堿中和測定的常規(guī)方法測定；含糖量是采用直接滴定的方法測定；采用2010國標平板計數(shù)法進行測定菌落總數(shù)。采用酒精計對果酒酒精度數(shù)進行測試[3]。

感官評價采用邀請15名品酒專家對四個指標進行測試。該四個指標的權重分別是：香氣25%、狀態(tài)10%、色澤15%、口味50%。

黑枸杞、苦蕎的最優(yōu)比例的確定。將黑枸杞、苦蕎清洗過后按照七個比例進行試驗，黑枸杞：苦蕎比例分別是2.5:1、2:1、1.5:1、1:1、1:1.5、1:2、1:2.5。同樣按照上述方法邀請15名品酒專家進行測試，選擇最優(yōu)比例的果酒。

1.3.4 單一因數(shù)實驗 固化、游離酵母菌單一實驗：將黑枸杞和苦蕎清洗干凈榨汁后，調(diào)整成分，分別進行固化酵母菌發(fā)酵和游離酵母菌發(fā)酵試驗。

發(fā)酵溫度單因素固化酵母菌試驗。進行六組固化酵母菌試驗，控制變量是五個不同數(shù)值溫度：16oC，18oC，20oC，22oC，24oC。

初始糖度單因素固化酵母試驗。進行五組固化酵母菌試驗，控制變量是五個不同梯度的初始糖度：20%，22%，24%，26%，28%。

固化酵母菌含量單因素試驗。進行五組固化酵母菌試驗，控制變量是五個不同梯度的酵母菌添加量：0.01%，0.02%，0.03%，0.04%，0.05%。

1.3.5 黑枸杞、苦蕎果酒響應面優(yōu)化試驗 以單因數(shù)實驗為基礎，專家綜合評分和酒精度數(shù)為相應值，采用3×3的相應面優(yōu)化試驗，并進行回歸分析確定最佳工藝參數(shù)，具體試驗因數(shù)、水平見如2。表3是感官評價標準

表2 響應面法因素水平表Table 2 Response Surface Method factors levels table

表3 感官評價標準Table 3 Sensory evaluation standard

2 結果與分析

2.1 黑枸杞和苦蕎比例

多種原料混合釀酒，其比例對果酒的品質(zhì)有著及其重要的影響。比例不當，會嚴重影響發(fā)酵后酒的品質(zhì)，顏色差、缺乏光澤、甚至出現(xiàn)異常味道等。通過上述15名品酒專家感官評分得出黑枸杞與苦蕎的比例是1.5:1的時候采用固化酵母方法釀造出的酒評分最高。

2.2 單因素試驗

固化、游離酵母菌單一實驗。根據(jù)下圖2可以看出，游離酵母菌在發(fā)酵前期由于分散因而引起發(fā)酵速度比較快，這一現(xiàn)象至少保持在前4 d。但是到發(fā)酵后期，隨著有利酵母菌隨著產(chǎn)品的移動而減少，其發(fā)酵能力逐步低于固化酵母菌。

圖2 游離、固化酵母菌發(fā)酵黑枸杞和苦蕎果酒殘?zhí)橇繉Ρ菷ig.2 Comparison of residual sugar content from Lycium ruthenicum and Fagopyrum tataricum fruit wine fermented by free and solidified yeasts

發(fā)酵溫度單因素固化酵母菌試驗。總所周知，果酒的釀造溫度影響著果酒釀造的感官評價。高溫導致酒香揮發(fā)，低溫導致發(fā)酵無法完全。如圖3所示，隨著溫度的提高，果酒糖量加速下降，感官評分也上升。20oC，感官評分最大值為90分，該酒色澤鮮亮、果香濃郁。但是隨著溫度提高，評分反而下降。

固化酵母菌含量單因素試驗。根據(jù)相關資料顯示，酵母懂得培養(yǎng)含量能夠影響果酒的品質(zhì)。酵母菌過多，酵母菌會大量吸收糖分引起生成酒精的糖分減少。酵母過少時候，糖分發(fā)酵不充分，酒精度數(shù)低。根據(jù)下圖2可以顯示，酵母菌含量和發(fā)酵液中的糖分呈現(xiàn)負相關的關系，當酵母含量在0.03%時候發(fā)酵效果最優(yōu)，此時酒精度數(shù)和感官評價也是最高。

初始糖度單因素固化酵母試驗。根據(jù)圖3的數(shù)據(jù)顯示，在初始階段，初始糖度和殘余糖度呈現(xiàn)正相關的關系，酒精度也隨著增加。初始糖度達到24%時，酒精度和感官評價最高。可能原因是含糖量過高、溶液濃度提高引起滲透壓提高，抑制其生長，引起其發(fā)酵緩慢，參與糖量增加。

圖3 初始糖量、酵母添加量對黑枸杞和苦蕎發(fā)酵的影響Fig.3 Effects of initial sugar content and additive yeast on the fermentation of Lycium ruthenicum and Fagopyrum tataricum

2.3 響應面法試驗方案與結果

根據(jù)單一因素實驗的結果對上訴三個指標進行綜合分析，采用3因數(shù)*3水平相應面法對感官評價、酒精度進行測試，試驗結果如下表4[4]。

表4 固化酵母菌黑枸杞、苦蕎試驗研究Table 4 Experimental study on Lycium ruthenicum and Fagopyrum tataricum fermented by solidified yeast

回歸模型建立。采用計算統(tǒng)計軟件對上表4數(shù)據(jù)進行建立回歸數(shù)據(jù)分析得到X和Y回歸方程如下：X=90.4-1.62A-1B+1.28C=3.22AB-1.25AC-1.25BC-8.88A2-12.7B2-2.88C2

對回歸方程進行分析，結果呈現(xiàn)表5。根據(jù)表5顯示，酒精度優(yōu)化的三個變量模型P≤0.0001，均極顯著，說明黑枸杞、苦蕎釀造果酒感官評分與酒精度之間的三個變量之間存在顯著關系R2=99.85%/98.98；模型調(diào)整系數(shù)是R2Adj=97.66%/96.48%，表明擬合度較好。一次項A，B，C和A2，B2，C2表現(xiàn)顯著，因此該數(shù)值對相應影響也是比較大。其中三個因數(shù)水平中，對精度影響的順序是A＞B＞C，對感官評價影響的是A＞C＞B[5]。

表5 回歸模型方差分析Table 5 Variance analysis of regression model

響應面試驗驗證。通過統(tǒng)計軟件對所建立的模型進行優(yōu)化，得到黑枸杞、苦蕎釀酒的最有條件：酵母添加劑的含量為0.04%，最佳溫度為19.89oC,初始糖度為23.49%。在該指標條件下，黑枸杞苦蕎果酒的酒精度為12.78%VOL，感官評分是93.36。為了驗證該數(shù)值指標下生成的果酒是最優(yōu)的，進行三組試驗進行驗證，對發(fā)酵溫度、酵母添加量、初始糖濃度三個指標取值為；20oC、0.03%、24%，經(jīng)過三次試驗，得到的酒精度數(shù)和感官評分基本和計算求的數(shù)據(jù)一致，因此采用該優(yōu)化算法得到的指標對黑枸杞苦蕎釀酒具有指導意義。質(zhì)量指標檢測結果：果酒的好壞，除人工感官評價之外，質(zhì)量指標也能體現(xiàn)（表6）。

表6 黑枸杞苦蕎果酒質(zhì)量指標Table 6 Quality index of compound wine from Lycium ruthenicum and Fagopyrum tataricum

因此通過上述試驗可總結為，在pH值為4.0，SO2添加量為30 mL時，得到黑枸杞苦蕎最佳釀造工藝，其中黑枸杞與苦蕎的比例是1.5:1，發(fā)酵溫度、固化酵母添加量、初始糖度的分別是20oC、0.03%、24%。該條件的果酒度數(shù)是12.78%VOL，感官評分是93.36。此時果酒各類指標最優(yōu)。

3 小 結

黑枸杞和苦蕎是具有很高的醫(yī)用價值，通過上述研究，并根據(jù)相應面板進行優(yōu)化得到最優(yōu)指標。本文取得成果包括確定了固化酵母菌較有游離酵母菌在發(fā)酵后期具有很大的優(yōu)勢、黑枸杞和苦蕎的配合比，及其在pH4.0下的最優(yōu)釀酒條件，釀出的酒具有質(zhì)量最優(yōu)，因此本文試驗就有指導意義。