黃精果酒主發(fā)酵工藝研究

宋藝君，郭濤，李積秀

（1.陜西中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，陜西咸陽(yáng)712046；2.解放軍第451醫(yī)院，陜西西安710054）

黃精是百合科植物滇黃精、黃精、多花黃精的干燥根莖[1]。黃精主產(chǎn)于我國(guó)東北、華北、西北地區(qū)，多花黃精以江南一帶為主，滇黃精主要分布在以云南為中心的西南地區(qū)，具有補(bǔ)氣養(yǎng)陰、健脾、潤(rùn)肺、益腎的功效。黃精主要含有多糖、皂苷、黃酮、生物堿、木質(zhì)素等成分，另外還含有多種人體必需的氨基酸和微量元素，以及多種蒽醌類化合物[2]，具有降血糖、抗衰老、提高免疫力，抗病原微生物、抗腫瘤等作用[3]，可以治療糖尿病、冠心病、高血壓等疾病。

果酒是在酵母菌等微生物的作用下釀成的，隨著人們生活水平的提高，因?yàn)楣凭哂小鞍踩珶o(wú)害、營(yíng)養(yǎng)保健”的特點(diǎn)，人們對(duì)其需求越來越高。果酒的品質(zhì)主要受原材料質(zhì)量、釀酒酵母及釀造工藝等因素影響[4]，所以確定最佳生產(chǎn)工藝條件對(duì)釀造出好的酒至關(guān)重要。

根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道[5-7]，黃精的研究主要集中在化學(xué)成分、藥理藥效和臨床應(yīng)用方面，這些年來，隨著營(yíng)養(yǎng)、保健食品的興起，黃精開始應(yīng)用于食品工業(yè)[8-9]，如黃精果脯、黃精飲料等，本試驗(yàn)采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，以酒精度和感官評(píng)分作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，確定黃精最佳主發(fā)酵工藝，以期為黃精果酒的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

黃精：采自陜西漢中，新鮮黃精切片，烘干；RX60干酵母：法國(guó)Laffort公司；EX－V果膠酶（100活力單位）：法國(guó)拉曼集團(tuán)；酚酞：天津市天力化學(xué)試劑有限公司；次甲基藍(lán)：天津市天新精細(xì)化工開發(fā)中心；白砂糖（食品級(jí)）：廣州一德路批發(fā)市場(chǎng)；Milli－Q蒸餾水：用（Millipore，Bedford，MA）純化水系統(tǒng)制得；葡萄糖、偏重亞硫酸鉀、鹽酸、氫氧化鈉、硫酸銅、酒石酸鉀鈉：廣州化學(xué)試劑廠。

1.2 儀器與設(shè)備

SPX－Ⅱ系列生化培養(yǎng)箱：上海新苗醫(yī)療器械制造有限公司；KQ－50DE型數(shù)控超聲儀：昆山市超聲儀器有限公司；APLI手持折光儀：衡州艾普計(jì)量?jī)x器有限公司；BSA223S精密電子天平、PB－10pH計(jì)：北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 黃精酒加工工藝流程

黃精+10倍質(zhì)量水浸泡→煎煮→藥液和藥渣的混合物→過濾藥渣→藥液→澄清→酵母活化→成分調(diào)整→接種發(fā)酵→倒瓶→后發(fā)酵→澄清→灌裝→殺菌→陳釀→成品

1.3.2 感官評(píng)價(jià)

果酒呈淡黃色，醇香可口，具有黃精特有的香氣，味道純正，無(wú)異味，澄清，符合GB/T 15038－2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》的要求。由8名感官評(píng)分人員對(duì)混合果酒進(jìn)行感官評(píng)分（滿分100分），感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見表1。

1.3.3 主發(fā)酵工藝單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

酵母活化[10－11]：在干酵母中加入10倍量38℃～42℃溫水，于40℃恒溫水浴活化30 min，每隔10分鐘攪拌一次。

發(fā)酵時(shí)間對(duì)主發(fā)酵的影響：固定料液比1∶10（g/mL），微沸狀態(tài)煎煮0.5 h，干酵母0.5 g/L，SO260 mg/L，果膠酶60 mg/L，原料液pH值3.5，于25℃分別發(fā)酵7、14、21、28、35 d，評(píng)價(jià)指標(biāo)為酒精度和感官評(píng)分。

發(fā)酵溫度對(duì)主發(fā)酵的影響：固定料液比1∶10（g/mL），微沸狀態(tài)煎煮0.5 h，干酵母0.5 g/L，SO260 mg/L，果膠酶 60 mg/L，原料液 pH 值 3.5，分別于 18、21、24、27、30℃發(fā)酵14 d，評(píng)價(jià)指標(biāo)為酒精度和感官評(píng)分。

果膠酶用量對(duì)主發(fā)酵的影響：固定料液比1∶10（g/mL），微沸狀態(tài)煎煮 0.5 h，干酵母 0.5 g/L，SO260 mg/L，原料液pH值3.5，果膠酶用量分別為0、30、60、90、120 mg/L，于 25 ℃發(fā)酵 14 d，評(píng)價(jià)指標(biāo)為酒精度和感官評(píng)分。

干酵母用量對(duì)主發(fā)酵的影響：固定料液比1∶10（g/mL），微沸狀態(tài)煎煮 0.5 h，SO260 mg/L，原料液 pH 值3.5，果膠酶 60 mg/L，干酵母用量分別為 0.1、0.3、0.5、0.7、0.9 g/L，于25℃發(fā)酵14 d，評(píng)價(jià)指標(biāo)為酒精度和感官評(píng)分。

1.3.4 主發(fā)酵工藝正交優(yōu)化試驗(yàn)

稱取黃精50 g，選用發(fā)酵時(shí)間、發(fā)酵溫度、果膠酶用量、干酵母用量作為考察因素，在其他工藝條件都不變的情況下，進(jìn)行四因素三水平的正交試驗(yàn)L9（34），評(píng)價(jià)指標(biāo)為酒精度和感官評(píng)分，因素和水平見表2。

表2 主發(fā)酵條件優(yōu)化正交試驗(yàn)因素水平表Table 2 Factors and levels of orthogonal experiment for main fermentation condition optimization

1.3.5 測(cè)定指標(biāo)分析方法[12]

酒精度的測(cè)定：密度瓶法；總酸的測(cè)定：酸堿滴定法；總糖的測(cè)定：氧化還原滴定法。

2 結(jié)果與分析

2.1 發(fā)酵時(shí)間對(duì)主發(fā)酵的影響

不同發(fā)酵時(shí)間對(duì)主發(fā)酵的影響結(jié)果見圖1。

圖1 發(fā)酵時(shí)間對(duì)主發(fā)酵的影響Fig.1 Efforts of fermentation time on main fermentation

由圖1可知，隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)，酒精度和感官評(píng)分均呈現(xiàn)先增加后緩慢減小的趨勢(shì)，其中酒精度增加的幅度大于感官評(píng)分。酒精度在28天后基本保持穩(wěn)定，可認(rèn)為主發(fā)酵在28 d左右基本結(jié)束，感官評(píng)分也在28 d達(dá)到最高值。綜合考慮，選擇發(fā)酵時(shí)間為28 d。

2.2 發(fā)酵溫度對(duì)主發(fā)酵的影響

溫度是影響發(fā)酵的重要因素之一，溫度太高或太低，發(fā)酵代謝產(chǎn)物的類型及數(shù)量將不同，酒的口感和風(fēng)味也將不同。隨著發(fā)酵溫度進(jìn)一步升高，酵母衰老速度加快，雜菌容易生長(zhǎng)，進(jìn)而影響果酒品質(zhì)[13]。

不同發(fā)酵溫度對(duì)主發(fā)酵的影響結(jié)果見圖2。

由圖2可知，隨著發(fā)酵溫度的升高，酒精度和感官評(píng)分均先增高后降低。從18℃～24℃，發(fā)酵速度逐步加快，在24℃時(shí)發(fā)酵最快，從24℃～30℃，發(fā)酵速度呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。發(fā)酵溫度為24℃時(shí)，酒精度和感官評(píng)分最高，因此選擇發(fā)酵溫度為24℃。

2.3 果膠酶用量對(duì)主發(fā)酵的影響

果膠酶是一種可以分解果膠的酶，如果酶解果膠不徹底，不僅會(huì)影響出汁率和酒后期的澄清處理，還會(huì)最終影響到成品酒的營(yíng)養(yǎng)功效成分的含量。不同果膠酶用量對(duì)主發(fā)酵的影響結(jié)果見圖3。

由圖3可知，隨著果膠酶用量的增加，酒精度基本上沒有變化，說明果膠酶用量對(duì)酒精度的影響很小，感官評(píng)分先增加后減小，變化幅度也很小。當(dāng)果膠酶用量為60 mg/L時(shí)，感官評(píng)分最好，此后呈下降趨勢(shì)。綜合考慮，選擇果膠酶用量為60 mg/L。

圖3 果膠酶用量對(duì)主發(fā)酵的影響Fig.3 Effect of pectinase dosage on main fermentation

2.4 干酵母用量對(duì)主發(fā)酵的影響

不同干酵母用量對(duì)主發(fā)酵的影響結(jié)果見圖4。

圖4 干酵母用量對(duì)主發(fā)酵的影響Fig.4 Effect of yeast inoculums on main fermentation

由圖4可知，隨著干酵母用量的增加，酒精度逐漸升高，感官評(píng)分先增加后降低。當(dāng)干酵母用量為0.1g/L～0.5 g/L時(shí)，酒精度變化幅度稍大，此后在干酵母用量為0.5 g/L～0.9 g/L時(shí)，酒精度呈緩慢增加趨勢(shì)，可能是因?yàn)楦山湍赣昧吭黾訒?huì)促進(jìn)酵母迅速繁殖，但繁殖速度過快會(huì)加快呼吸作用，過早消耗醪液中的糖分從而不利于酒精度的積累；當(dāng)干酵母用量為0.5 g/L時(shí)，感官評(píng)分最好，此后呈下降趨勢(shì)。綜合考慮，選擇干酵母用量為0.5 g/L。

2.5 發(fā)酵條件優(yōu)化正交試驗(yàn)

正交試驗(yàn)結(jié)果與分析見表3，方差分析結(jié)果見表4和表5。

由表3可知，各因素對(duì)感官評(píng)分影響的主次順序?yàn)镈>B>A>C，即干酵母用量影響最大，其次是發(fā)酵溫度、發(fā)酵時(shí)間，最后是果膠酶用量。最佳組合為A2B3C2D2；各因素對(duì)酒精度影響的主次順序?yàn)锽>D>A>C，即發(fā)酵溫度影響最大，其次是干酵母用量、發(fā)酵時(shí)間，最后是果膠酶用量。最佳組合為A2B3C3D2。綜合考慮，選擇A2B3C2D2，即發(fā)酵時(shí)間21 d，發(fā)酵溫度27℃，果膠酶用量60 mg/L，干酵母用量0.5 g/L。

表3 發(fā)酵條件優(yōu)化正交試驗(yàn)結(jié)果與分析Table 3 Results and analysis of orthogonal experiments for fermentation condition optimization

表4 以感官評(píng)分為指標(biāo)的方差分析Table 4 Variance analysis of orthogonal experiments for alcohol content optimization

表5 以酒精度為指標(biāo)的方差分析Table 5 Variance analysis of orthogonal experiments for sensory evaluation score optimization

方差分析結(jié)果（見表4、表5）顯示，發(fā)酵時(shí)間、發(fā)酵溫度、干酵母用量對(duì)感官評(píng)分影響顯著（P<0.05）；發(fā)酵溫度和干酵母用量對(duì)酒精度影響顯著（P<0.05），發(fā)酵時(shí)間對(duì)酒精度影響不顯著（P>0.05）。綜合考慮，選擇A2B3C1D2，即發(fā)酵時(shí)間21 d，發(fā)酵溫度27℃，果膠酶用量30 mg/L，干酵母用量0.5 g/L。

2.6 驗(yàn)證試驗(yàn)

取黃精，選擇最優(yōu)組合方案進(jìn)行3次平行試驗(yàn)，結(jié)果見表6。

表6 3次平行試驗(yàn)結(jié)果Table 6 Results of three paralleled experiments

從表6可以看出，在最優(yōu)組合發(fā)酵條件下，產(chǎn)品酒精度為（7.8±0.3）%vol，感官評(píng)分為（86±3.5）分。

2.7 產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

2.7.1 理化指標(biāo)

酒精度8%vol，總酸4.5 g/L（以酒石酸計(jì)），總糖24.7 g/L（以葡萄糖計(jì)），半甜型。

2.7.2 微生物指標(biāo)

細(xì)菌菌落總數(shù)≤50個(gè)/mL，大腸菌群數(shù)≤3 MPN/100 mL，致病菌：不得檢出。

3 結(jié)論

在單因素試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，以酒液中酒精度、感官評(píng)分為評(píng)價(jià)指標(biāo)，確定黃精酒的最佳發(fā)酵工藝條件為發(fā)酵時(shí)間21 d，發(fā)酵溫度27℃，果膠酶用量30 mg/L，干酵母用量0.5 g/L。在該條件下得到的黃精酒的酒精度為（7.8±0.3）%vol，感官評(píng)分為（86±3.5）分。