超微粉復(fù)合型果酒的研究

徐鎮(zhèn)祥，楊 川，李敬龍*

（齊魯工業(yè)大學(xué) 生物工程學(xué)院，山東 濟南 250353）

我國是世界蘋果生產(chǎn)第一大國，產(chǎn)量豐富，且蘋果含有豐富營養(yǎng)成分，包括17種氨基酸、10種維生素和多種微量元素，如鋅、鈣、磷等，具有軟化血管、降低血脂等功效，還具有抗氧化保健功能。獼猴桃被譽為“水果之王”它含有豐富的維生素以及鉀、鎂、纖維素之外，還含有其他水果比較少見的營養(yǎng)成分——葉酸、胡蘿卜素、鈣、黃體素、氨基酸、天然肌醇。獼猴桃的營養(yǎng)價值遠超過其他水果。

當歸味甘而重，故專能補血，其氣輕而辛，故又能行血，補中有動，行中有補，為血中之要藥。因而，它既能補血，又能活血，既可通經(jīng)，又能活絡(luò)。枸杞為茄科枸杞屬植物，果實是一種“藥食同源”的功能保健性食品，具有抗腫瘤、抗衰老、抗疲勞、降血脂、降血糖、調(diào)節(jié)免疫等多種保健功能，被《神農(nóng)本草經(jīng)》列為滋補上品。

隨著國家的發(fā)展，人們的生活水平逐漸提高，人們越來越注重飲食健康。由于果酒具有很高的營養(yǎng)價值，現(xiàn)在受到越來越多的年輕人的喜愛。但是，在目前果酒釀造工藝中存在諸多不足之處，主要表現(xiàn)在：果酒在發(fā)酵過程中，水果中營養(yǎng)成分溶出速度和溶出量低。水果的利用率低下，皮渣分離時浪費了大量原料以及極大地增加釀造工藝的困難。因此解決果酒中釀造中的這些問題，是當前人們亟需解決的[1-3]。

超微粉碎技術(shù)是近年來迅速發(fā)展起來的一項高新技術(shù)，運用現(xiàn)代超微粉碎加工技術(shù)能將物料粉碎至10 μm，甚至1 μm的超細粉體。由于顆粒向微細化發(fā)展，當物料被加工至顆粒直徑＜10 μm后，導(dǎo)致物料表面具有獨特的物理和化學(xué)性質(zhì)，粉體具有比表面積、空隙率和表面能大等特點，從而使物料具有高溶解性、高吸附性、高流動性等多方面的活性和物理化學(xué)方面的新特性[4-7]。

如何將多種果品各自所具有的優(yōu)良保健品質(zhì)集于一體，使營養(yǎng)更為豐富、滋補作用顯著，更大幅度地提升產(chǎn)品附加值，成為許多果品加工企業(yè)新產(chǎn)品開發(fā)的熱點。本研究以蘋果、獼猴桃、枸杞和當歸的超微粉為原料，從原料質(zhì)量比、酵母接種量和原料粉碎粒度幾個方面出發(fā)，通過單因素法和響應(yīng)面設(shè)計試驗，對超微粉復(fù)合果酒的發(fā)酵工藝條件進行優(yōu)化，為以超微粉為原料復(fù)合果酒的研制提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮的蘋果、獼猴桃、干枸杞、當歸：市售；白砂糖、蛋白、單寧：深圳天揚生物科技有限公司；明膠（粉狀）：安徽蚌埠豐原明膠有限公司；釀酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）SC203：齊魯工業(yè)大學(xué)現(xiàn)代釀酒裝置與技術(shù)研究室菌種保藏室；安琪酵母活性干酵母：安琪酵母有限公司。斐林試劑：湖北巨勝科技有限公司；所用試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

YQS-400超音速氣流粉碎機：昆山強威粉體設(shè)備有限公司；FAI1204B電子天平：山海精科天美貿(mào)易有限公司；YX-18HM高壓滅菌鍋：上海郢研科學(xué)儀器有限公司；SW-CJ-1BU超凈工作臺：蘇州尚田潔凈技術(shù)有限公司；GHP-9050恒溫培養(yǎng)箱：青島正恒實驗設(shè)備有限公司；HK-168切片機：廣州市旭朗機械設(shè)備有限公司；PHB-3CpH計：成都市宜邦科折儀器有限公司；0-40酒精度計：武強縣億達儀表廠；ATC手持糖度計：日立公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品處理

（1）原料預(yù)處理：選擇色澤新鮮，成熟度適中的紅富士蘋果，去除表面雜質(zhì)、蟲卵、細菌以及腐爛的部分。

（2）除雜：選取檢測合格的蘋果、獼猴桃、當歸、枸杞原料去除雜質(zhì)，洗凈。

（3）切片：將上述蘋果、獼猴桃、當歸切成厚度為0.2～0.4 cm薄片。

（4）干燥：將切片好的原料低溫干燥至含水量為3%～9%。

（5）低溫超微粉碎：控制溫度在-40～-18℃將干燥后的原料在低溫下進行超微粉碎，粉碎至粒度110～200目。

1.3.2 超微粉復(fù)合果酒工藝流程及操作要點

操作要點：

（1）原料處理：選擇成熟度適中的紅富士蘋果、獼猴桃，100℃條件下進行熱燙護色4 min，再用切片機對其進行切片；蘋果、獼猴桃、當歸切片厚度為0.2～0.4cm薄片。將薄片低溫干燥，低溫干燥可以保證其中營養(yǎng)成分完整性，枸杞直接進行低溫干燥，低溫干燥控制其含水量為3%～9%。通過采用高速粉碎機對其進行40 s粗粉碎，然后利用低溫超微粉碎機將原料進行不同時間的超微粉碎[8-9]。

（2）前發(fā)酵：將處理好的蘋果、獼猴桃、當歸、枸杞原料按一定比例共同投入發(fā)酵罐中，添加一定比例活化后的釀酒酵母SC203，同時按0.4%～0.5%加入酵母營養(yǎng)粉。接種后8～12 h內(nèi)，充分攪拌，使酵母在原料內(nèi)均勻分布。接種酵母之后，逐漸升溫至23℃、27℃、30℃。為保證復(fù)合型果酒的酒精度，應(yīng)控制發(fā)酵前原料的總糖度為22°Bx，通過適度添加白砂糖。溶液pH調(diào)節(jié)為3.5。發(fā)酵時間為7～10 d。

（3）后發(fā)酵：前發(fā)酵結(jié)束后過濾除去，酒液表面漂浮物，然后進入后發(fā)酵期，發(fā)酵溫度控制為27℃，發(fā)酵時間為10～12 d[10-13]。

（4）陳釀、過濾：新釀制的酒混濁、辛辣，不適飲用，需經(jīng)過3～6個月的陳釀。采用加膠澄清法，即利用蛋白質(zhì)和單寧作用發(fā)生沉淀。每100 L果酒加蛋白2～3 g，并加單寧4～6 g，每100 L果酒加食用明膠（用冷水浸溶）10～15 g，且按明膠∶單寧=1∶0.8的比例加單寧，靜置15 h[14-16]。

（5）冷熱處理：采用冷熱交互處理前成熟。采用先熱后冷方法，先使酒中的酒石酸與乙醇化合成酯，然后冷凍去沉淀，故酒的風(fēng)味好，澄清度高，穩(wěn)定性大。冷凍處理可使酒中的酒石酸鹽沉淀析出，提高酒的穩(wěn)定性并改善酒的風(fēng)味。冷凍溫度的控制在酒不結(jié)冰條件下，處理3～5 d。熱處理可加速酯化和氧化反應(yīng)，改善酒的品質(zhì)及風(fēng)味，溫度50～60 ℃，時間約12 d左右為好[17]。

1.3.3 超微粉復(fù)合果酒發(fā)酵條件優(yōu)化單因素試驗

經(jīng)試驗小組反復(fù)試驗，發(fā)現(xiàn)發(fā)酵溫度、原料配比和粉碎粒度對復(fù)合型超微粉果酒起主要影響。因此根據(jù)試驗具體情況設(shè)計發(fā)酵溫度（23℃、25℃、27℃、29℃、31℃）；蘋果∶獼猴桃∶當歸∶枸杞質(zhì)量比（6∶5∶4∶3、5∶4∶3∶2、4∶3∶2∶1、3∶2∶1∶1、3∶3∶2∶1）；粉碎粒度（80目、110目、140目、170目、200目）；采用單因素控制變量法來完成這三個單因素試驗，所有分組試驗發(fā)酵結(jié)束后，測定分析每組試驗中超微粉果酒的感官評分與酒精度，每組試驗測定3次取平均值。

1.3.4 超微粉復(fù)合果酒發(fā)酵條件優(yōu)化響應(yīng)面試驗

經(jīng)試驗小組反復(fù)試驗，發(fā)現(xiàn)原料質(zhì)量比、酵母接種量和原料粉碎粒度對超微粉復(fù)合果酒起主要影響。后采用Box-Behnken回歸試驗設(shè)計，以感官評分（Y）為響應(yīng)值，通過響應(yīng)面來確定超微粉復(fù)合果酒的最優(yōu)發(fā)酵工藝條件，試驗設(shè)計因素與水平見表1。

表1 超微粉復(fù)合果酒發(fā)酵條件優(yōu)化響應(yīng)面試驗設(shè)計因素與水平Table 1 Factors and levels of response surface methodology for compound wine with ultrafine power fermentation conditions optimization

1.3.5 測定方法

酒精度的測定：采用酒精計法測定[18]；選擇12名經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)酒類品評人員，將各組酒液進行隨機呈送給品評人員[19]，以色澤、香味、口感、酒體為四個指標，根據(jù)表2所設(shè)定的標準進行評分，滿分為100分，品鑒后以平均值作為感官綜合評分。

繼續(xù)加大人才引進力度，通過高層次人才引進與培養(yǎng)，形成穩(wěn)定的非物質(zhì)文化遺產(chǎn)研究團隊和研究方向。緊密結(jié)合少數(shù)民族地區(qū)基礎(chǔ)教育和地方經(jīng)濟、文化的需要，以服務(wù)地方非物質(zhì)文化遺產(chǎn)的保護傳承和發(fā)展利用為目標，卓有成效地開展了一系列的理論研究與文化實踐，積極申報各級各類課題，發(fā)表論文論著，在非物質(zhì)文化遺產(chǎn)研究、保護、開發(fā)領(lǐng)域做出具有地方特色的標志性研究成果，著力打造具有民族性和邊疆性的科研特色。

表2 超微粉復(fù)合果酒的感官評價標準Table 2 Sensory evaluation standards of compound wine with ultrafine powder

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗

2.1.1 發(fā)酵溫度對超微粉復(fù)合果酒的影響

果酒中發(fā)酵溫度的高低會直接影響超微粉復(fù)合果酒中釀酒酵母的生長，不同的發(fā)酵溫度對超微粉復(fù)合果酒的影響結(jié)果見圖1。

圖1 發(fā)酵溫度對超微粉復(fù)合果酒的影響Fig.1 Effects of fermentation temperature on compound wine with ultrafine powder

由圖1可知，超微粉復(fù)合果酒酒精度與感官評分都隨著發(fā)酵溫度的上升呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢，當發(fā)酵溫度低于27℃時，酒精度隨溫度升高而升高；當溫度＞27℃之后，酒精度隨溫度的升高而降低。其原因是在27℃的條件下，釀酒酵母活力最適。當發(fā)酵溫度在27℃時，感官評分達最高為86分。因此選取三個條件，分別為25℃、27℃、29℃進行后續(xù)試驗。

2.1.2 原料配比對超微粉復(fù)合果酒的影響

原料質(zhì)量比（蘋果∶獼猴桃∶當歸∶枸杞）的不同會直接影響超微粉復(fù)合果酒的口感及酒精度，不同的原料質(zhì)量比（蘋果∶獼猴桃∶當歸∶枸杞）a（6∶5∶4∶3）、b（5∶4∶3∶2）、c（4∶3∶2∶1）、d（3∶2∶1∶1）、e（3∶3∶2∶1）對超微粉復(fù)合果酒的影響結(jié)果見圖2。

圖2 原料配比對超微粉復(fù)合果酒的影響Fig.2 Effect of raw materials ratio on compound wine with ultrafine powder

由圖2可知，在五種原料配比中，不同的比例變化直接影響果酒的口感及酒精度。這是因為不同原料間還原糖含量以及出酒率不同。通過分析得出，蘋果與獼猴桃所占比例越高，其酒精度和感官評分也越高，當蘋果∶獼猴桃∶當歸∶枸杞質(zhì)量比為4∶3∶2∶1時酒精度為13%vol、感官評分為85分。且e水平的結(jié)果優(yōu)于b水平，因此選取三個條件，分別為c、d、e進行后續(xù)試驗。

2.1.3 粉碎粒度對超微粉復(fù)合果酒的影響

圖3 粉碎粒度對超微粉復(fù)合果酒的影響Fig.3 Effects of crushed particle size on compound wine with ultrafine powder

由圖3可知，隨著粉碎粒度的越大，超微粉復(fù)合果酒的感官評分呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，而酒精度先上升后趨于平穩(wěn)。粉碎粒度大小會影響果酒的風(fēng)味與色澤。如果超微粉顆顆粒過大，影響原料中營養(yǎng)成分的浸出，會降低酒的口感；若粉碎過細，會造成酒體過于辛辣，酒香減弱。當粉碎粒度為170目時，酒精度與感官評分達到最高，分別為13%vol、86分。因此選取粉碎粒度為140目、170目、200目三個條件進行后續(xù)試驗。

2.2 響應(yīng)法優(yōu)化試驗

2.2.1 響應(yīng)面優(yōu)化分析

酒精度是作為感官評分的參考之一，綜合以上試驗結(jié)果，以產(chǎn)品的感官評分作為評價指標。依據(jù)表1的Box-Behnken Design試驗因素與水平對其進行優(yōu)化[22]，結(jié)果見表3，方差分析結(jié)果見表4。

表3 超微粉復(fù)合果酒發(fā)酵條件優(yōu)化響應(yīng)面試驗設(shè)計結(jié)果與分析Table 3 Results and analysis of response surface methodology for compound wine with ultrafine power fermentation conditions optimization

對試驗數(shù)據(jù)進行響應(yīng)面分析，得到各因素和感官評分間的數(shù)學(xué)模型：Y=92.20-0.25A+2.50B+1.25C-1.25AB+1.75AC+5.25BC-4.73A2-5.23B2-5.22C2

表4 響應(yīng)面試驗結(jié)果方差分析Table 4 Variance analysis results of response surface methodology

由方差分析結(jié)果和回歸方程可知，模型的P＜0.01（極顯著），失擬項檢驗的P=0.105 1＞0.05（不顯著），表明試驗方法可行。該模型的決定系數(shù)R2=0.980 0，調(diào)整決定系數(shù)R2Adj=0.954 3，說明回歸方程的擬合度較好。由表4可知，因素B、C、AC對結(jié)果影響顯著（P＜0.05），BC、A2、B2和C2對結(jié)果影響極顯著（P＜0.01），而因素A和AB的影響不顯著（P＞0.05），表明在試驗設(shè)計范圍內(nèi)對感官評分的影響主次順序為B＞C＞A，即原料配比＞粉碎粒度＞發(fā)酵溫度。

2.2.2 交互作用分析

利用軟件Design-Expert繪制各因素交互作用的響應(yīng)曲面及等高線，確定發(fā)酵溫度、原料質(zhì)量比、粉碎粒度對超微粉復(fù)合果酒釀造工藝的影響，響應(yīng)面和等高線見圖4。

圖4 發(fā)酵溫度、原料質(zhì)量比、粉碎粒度相互作用對超微粉復(fù)合果酒的感官評分的影響的響應(yīng)面及等高線Fig.4 Response surface plots and contour line of effects of interactions between fermentation temperature,raw material mass ratio,and granularity on sensory score of compound wine with ultrafine powder

對回歸方程一階偏導(dǎo)，解得發(fā)酵溫度為26.75℃、原料質(zhì)量比為4∶3∶2∶1、粉碎粒度為167目。為方便試驗實施，修改發(fā)酵時間為27 ℃、原料質(zhì)量配比為4∶3∶2∶1、粉碎粒度為170目。在此條件下重復(fù)3次試驗，感官評分為96分。

2.3 復(fù)合型超微粉蘋果果酒的評價指標

2.3.1 產(chǎn)品感官與理化指標

色澤狀態(tài)：淺紅色，通透有光澤，酒體協(xié)調(diào)；口感滋味：鮮甜醇厚；酒精度：12.3%vol；總酸含量：0.76 g/100 mL。

2.3.2 微生物指標

細菌總數(shù)≤100 CFU/mL；大腸菌群≤3 MPN/100 mL；致病菌；不得檢出。

3 結(jié)論

通過單因素試驗和響應(yīng)面設(shè)計分析，確定了超微粉復(fù)合果酒最佳釀造工藝為發(fā)酵溫度27℃、蘋果、獼猴桃、當歸和枸杞的原料質(zhì)量比4∶3∶2∶1、粉碎粒度170目。在優(yōu)化此條件下，釀造超微粉復(fù)合果酒感官評分為96分，酒精度為12.3%vol，采用新方法釀造的超微粉復(fù)合果酒，酒體清澈透明，酒香及醇香濃郁。