檸檬人參超微粉果酒的研究

于磊娟，徐鎮(zhèn)祥，邱 磊

（1.山東職業(yè)學(xué)院生物工程系，山東濟(jì)南250104； 2.齊魯工業(yè)大學(xué)生物工程學(xué)院，山東濟(jì)南250353）

隨著國(guó)家的發(fā)展，人們的生活水平逐漸提高，人們?cè)絹?lái)越注重飲食健康。由于果酒具有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，現(xiàn)在受到越來(lái)越多的年輕人的喜愛(ài)。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(guò)程中，水果中營(yíng)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(shí)浪費(fèi)了大量原料以及極大地增加了釀造工藝的困難。因此當(dāng)前人們亟需解決果酒釀造中的這些問(wèn)題[1-4]。

檸檬，蕓香科柑橘屬植物，檸檬又稱檸果、洋檸檬、益母果等。小喬木，枝少刺或近于無(wú)刺，嫩葉及花芽暗紫紅色，葉片厚紙質(zhì)，卵形或橢圓形。單花腋生或少花簇生。檸檬因其味極酸，肝虛孕婦最喜食，故稱益母果或益母子。檸檬中含有豐富的檸檬酸，因此被譽(yù)為“檸檬酸倉(cāng)庫(kù)”。它的果實(shí)汁多肉脆，有濃郁的芳香氣。此外，檸檬富含維生素C，能化痰止咳，生津健胃。用于治療支氣管炎、百日咳、食欲不振、維生素缺乏、中暑煩渴等癥狀，它是“壞血病”的克星。

人參自古譽(yù)為“百草之王”“滋陰補(bǔ)生，扶正固本”之極品，含多種皂甙和多糖類成分，浸出液可被皮膚緩慢吸收且無(wú)不良刺激，能擴(kuò)張皮膚毛細(xì)血管，促進(jìn)皮膚血液循環(huán)，增加皮膚營(yíng)養(yǎng)，調(diào)節(jié)皮膚的水油平衡，防止皮膚脫水、硬化、起皺，人參活性物質(zhì)有抑制黑色素的還原性能，使皮膚潔白光滑，能增強(qiáng)皮膚彈性，使細(xì)胞獲得新生，是護(hù)膚美容的極品。人參的肉質(zhì)根為強(qiáng)壯滋補(bǔ)藥，適用于調(diào)整血壓、恢復(fù)心臟功能、神經(jīng)衰弱及身體虛弱等癥，也有祛痰、健胃、利尿、興奮等功效。

本研究以檸檬和人參超微粉為原料，從原料質(zhì)量比例、發(fā)酵溫度和原料粉碎粒度幾個(gè)方面出發(fā)，通過(guò)單因素試驗(yàn)和響應(yīng)面設(shè)計(jì)試驗(yàn)，對(duì)檸檬人參超微粉果酒的發(fā)酵工藝條件進(jìn)行優(yōu)化，為以超微粉為原料果酒的研制提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮的檸檬、人參、白糖，市售；釀酒酵母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。

1.2 儀器與設(shè)備

YQS-400超音速氣流粉碎機(jī)，昆山強(qiáng)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(tái)，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(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；切片機(jī)，廣州市旭朗機(jī)械設(shè)備有限公司；PHB-3CpH計(jì)，成都市宜邦科折儀器有限公司；0～40酒精度計(jì)，武強(qiáng)縣億達(dá)儀表廠；ATC手持糖度計(jì)，日立公司；721型分光光度計(jì)，北京紫金光儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品處理

（1）原料預(yù)處理：選擇成熟度適中的檸檬和人參，去除表面雜質(zhì)、蟲卵、細(xì)菌以及腐爛的部分。

（2）切片：將上述檸檬、人參切成厚度為0.1～0.3 cm的薄片。

（3）干燥：將切片好的原料低溫干燥至含水量為3%～7%。

（4）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(jìn)行超微粉碎，粉碎至粒度110～200目。

1.3.2 工藝流程及操作要點(diǎn)

檸檬、人參預(yù)處理?切片?低溫干燥?超音速氣流粉碎?混合調(diào)配?接種（酵母活化）?發(fā)酵 澄清?陳釀、過(guò)濾?冷熱處理?裝瓶

操作要點(diǎn)：

（1）原料處理：選擇成熟度適中的檸檬，100℃下進(jìn)行熱燙護(hù)色4 min，人參用切片機(jī)對(duì)其進(jìn)行切片，切片厚度為0.2～0.4 cm薄片。為保證其中營(yíng)養(yǎng)成分的完整性，將薄片低溫干燥處理，將含水量控制為3%～9%。通過(guò)采用高速粉碎機(jī)對(duì)其進(jìn)行35 s粗粉碎，然后利用低溫超微粉碎機(jī)將原料進(jìn)行不同時(shí)間的超微粉碎[5-10]。

（2）前發(fā)酵：將處理好的檸檬、人參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(shí)按0.4%～0.5%加入酵母營(yíng)養(yǎng)粉。接種后8～12 h內(nèi)，充分?jǐn)嚢?，使酵母在原料?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，通過(guò)適度添加白砂糖，應(yīng)控制發(fā)酵前原料的總糖度為22度。溶液pH值調(diào)節(jié)為3.5。發(fā)酵時(shí)間為7～10 d。

（3）后發(fā)酵：前發(fā)酵結(jié)束后，對(duì)酒液表面漂浮物進(jìn)行過(guò)濾除去，然后進(jìn)入后發(fā)酵期，發(fā)酵溫度控制為27℃，發(fā)酵時(shí)間為10～12 d[10-13]。

（4）陳釀、過(guò)濾：新釀制的酒渾濁、辛辣，不適合飲用，需經(jīng)過(guò)3～6個(gè)月的陳釀。采用加膠澄清法，即利用蛋白質(zhì)和單寧作用產(chǎn)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的比例添加單寧，靜置15 h[14-16]。

1.3.3 單因素試驗(yàn)

經(jīng)試驗(yàn)小組反復(fù)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)發(fā)酵溫度、原料配比和粉碎粒度對(duì)檸檬人參超微粉果酒起主要影響。因此，根據(jù)實(shí)驗(yàn)具體情況設(shè)計(jì)A發(fā)酵溫度23℃、25℃、27℃、29℃；B原料配比（檸檬∶人參）為 1∶5、2∶5、3∶5、4∶5、1∶1（g∶g）；C 粉碎粒度為 80目、110目、140目、170目、200目；采用單因素控制變量法來(lái)完成這3個(gè)單因素試驗(yàn)，所有分組試驗(yàn)發(fā)酵結(jié)束后，測(cè)定分析每組試驗(yàn)中檸檬人參超微粉果酒的感官評(píng)分與酒精度，每組試驗(yàn)測(cè)定3次，取其平均值。

1.3.4 響應(yīng)面法優(yōu)化主要發(fā)酵條件

經(jīng)試驗(yàn)小組反復(fù)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)原料比例、酵母接種量和原料粉碎粒度對(duì)檸檬人參超微粉果酒起主要影響。后采用Box-Behnken回歸試驗(yàn)設(shè)計(jì)，以感官評(píng)分（Y）為響應(yīng)值，通過(guò)響應(yīng)面進(jìn)行確定檸檬人參超微粉果酒的最優(yōu)發(fā)酵工藝條件，試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素與水平見(jiàn)表1。

表1 Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素與水平

1.3.5 測(cè)定方法

酒精度的測(cè)定：采用酒精計(jì)法測(cè)定[18]；選擇12名經(jīng)過(guò)專業(yè)培訓(xùn)的酒類品評(píng)人員，將各組酒液隨機(jī)呈送給品評(píng)人員[19]，以色澤、香味、口感、酒體為4個(gè)指標(biāo)，根據(jù)表1所設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)分，滿分為100分計(jì)，品鑒后以平均值作為感官綜合評(píng)分，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 檸檬人參超微粉果酒的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)

2.1.1 發(fā)酵溫度對(duì)檸檬人參超微粉果酒的影響

發(fā)酵溫度的高低會(huì)直接影響檸檬人參超微粉果酒中的釀酒酵母的生長(zhǎng)，不同的發(fā)酵溫度對(duì)檸檬人參超微粉果酒的影響結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 發(fā)酵溫度對(duì)檸檬人參超微粉果酒的影響

由圖1可知，檸檬人參超微粉果酒酒精度與感官評(píng)分都隨著發(fā)酵溫度的上升呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì)，當(dāng)發(fā)酵溫度低于27℃時(shí)，酒精度隨溫度的升高而升高；當(dāng)溫度高于27℃時(shí)，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(dāng)發(fā)酵溫度在27℃時(shí)，感官評(píng)分為85分，達(dá)到最高。因此選取3個(gè)條件，分別為25℃、27℃、29℃進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)。

2.1.2 原料配比對(duì)檸檬人參超微粉果酒的影響

原料質(zhì)量配比（檸檬∶人參=g∶g）的不同會(huì)直接影響檸檬人參超微粉果酒的口感及酒精度，不同的原料配比對(duì)檸檬人參超微粉果酒的影響結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖2 原料配比對(duì)檸檬人參超微粉果酒的影響

由圖2可知，在兩種原料配比（檸檬∶人參=g∶g）為 a（1∶5）、b（2∶5）、c（3∶5）、d（4∶5）、e（1∶1）中，不同的比例變化直接影響果酒的口感及酒精度。這是因?yàn)椴煌祥g還原糖含量以及出酒率不同，通過(guò)分析得出，檸檬所占比例越高，其酒精度也越高，當(dāng)采用 c（3∶5）配比時(shí)，酒精度為13%vol、感官評(píng)分為81分。因此選取3個(gè)條件，分別為c、d、e進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)。

2.1.3 粉碎粒度對(duì)檸檬人參超微粉果酒的影響

粉碎粒度的大小會(huì)對(duì)檸檬人參超微粉果酒中酒精度和口感產(chǎn)生不同的影響，不同的粉碎粒度對(duì)檸檬人參超微粉果酒的影響結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖3 粉碎粒度對(duì)檸檬人參超微粉果酒的影響

由圖3可知，隨著粉碎粒度的增大，檸檬人參超微粉果酒的感官評(píng)分呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，而酒精度一直呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。粉碎粒度大小會(huì)影響果酒的風(fēng)味與色澤。如果超微粉顆粒過(guò)大，影響原料中營(yíng)養(yǎng)成分的浸出，會(huì)降低酒的口感；若粉碎過(guò)細(xì)，會(huì)造成酒體過(guò)于辛辣，酒香減弱。當(dāng)粉碎粒度為170目時(shí)，酒精度與感官評(píng)分達(dá)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3個(gè)條件進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)。

2.2 發(fā)酵條件的優(yōu)化

2.2.1 響應(yīng)面優(yōu)化分析

綜合以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果，依據(jù)表1的Box-Behnken Design試驗(yàn)因素與水平對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，結(jié)果見(jiàn)表3、表4。

表3 Box-Behnken Design試驗(yàn)結(jié)果與分析

由方差分析結(jié)果和回歸線方程可知，模型的P=0.003＜0.01（極顯著），失擬項(xiàng)檢驗(yàn)的P=0.7880＞0.05(不顯著)，表明試驗(yàn)方法可行。該模型的決定系數(shù)R2=0.9639，調(diào)整決定系數(shù)R2Adj=0.9176，說(shuō)明回歸方程的擬合度較好。由表4可知，因素A、AB、AC、BC、B2和C2影響為顯著或極顯著，而因素B、C和A2的影響未達(dá)到顯著。

2.2.2 響應(yīng)面分析與發(fā)酵工藝條件優(yōu)化

為了進(jìn)一步研究相關(guān)因素之間的交互作用，利用Design-Expert軟件對(duì)回歸模型進(jìn)行響應(yīng)面分析，得到相應(yīng)的響應(yīng)面及等高線圖，如圖4所示。對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析得到感官評(píng)分（Y）響應(yīng)面的回歸模擬方程：Y=87.20-0.63A+0.12C-1.25AB+1.00AC-1.00BC-0.72A2-2.72B2-2.89C2。通過(guò)方程得到最優(yōu)結(jié)果，解得發(fā)酵溫度為25.66℃、原料配比為0.64（g∶g）、粉碎粒度為166.90目。為方便試驗(yàn)實(shí)施，修改發(fā)酵溫度為26℃、原料配比為0.6（3∶5）（g∶g）、粉碎粒度為170目。在此條件下重復(fù)3次試驗(yàn)，所得果酒的感官評(píng)分為88分。

表4 響應(yīng)面方差分析結(jié)果

圖4 發(fā)酵溫度、原料配比、粉碎粒度相互作用對(duì)檸檬人參超微粉果酒的感官評(píng)分的影響響應(yīng)面及等高線圖

3 結(jié)論

通過(guò)單因素試驗(yàn)和響應(yīng)面設(shè)計(jì)分析，確定了檸檬人參超微粉果酒最佳釀造工藝為發(fā)酵溫度為26℃、原料配比為3∶5、粉碎粒度為170目。在此條件下釀造的檸檬人參超微粉果酒感官評(píng)分為88分，酒精度為12.4%vol，采用新方法釀造的檸檬人參超微粉果酒，酒體清澈透明，酒香及醇香濃郁。