牛蒡檸檬啤酒的釀造工藝研究

苗譯文,李 澤,李敬愛

1.齊魯工業(yè)大學(xué)(山東省科學(xué)院) 生物工程學(xué)院 生物基材料與綠色造紙國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,山東 濟(jì)南 250353；2.山東工匠生物科技有限公司,山東 濟(jì)南 250000；3.濟(jì)南市商務(wù)促進(jìn)中心,山東 濟(jì)南 250021

牛蒡,又名大力子,屬于桔梗目菊科牛蒡?qū)俣晟荼局参?原產(chǎn)于中國,以野生為主,后傳入日本,加以改良,因其具有極高的營養(yǎng)價(jià)值,故有“東洋參”之譽(yù)[1]。牛蒡含有豐富的氨基酸、菊糖、黃酮類化合物等,具有抗菌、抗氧化、抗衰老、降血糖等藥理作用[2]。牛蒡在民間作為保健食品食用已久,已于2002年被國家衛(wèi)生部列入保健食品名單[2]。以牛蒡?yàn)樵习l(fā)酵成啤酒,可以充分保留牛蒡的營養(yǎng)成分,增加啤酒保健功能,滿足當(dāng)下消費(fèi)者對(duì)營養(yǎng)保健的需求。

檸檬,屬于雙子葉植物綱蕓香科柑橘屬常綠小喬木,是營養(yǎng)價(jià)值極高且非常受歡迎的水果,被譽(yù)為“世界上具有藥用價(jià)值的水果之一”,種植廣泛。研究表明,檸檬富含酚酸、類黃酮等活性成分,具有抗癌、抗氧化、抑菌和預(yù)防其他慢性疾病等作用[3]。牛蒡雖具有極佳的保健功能,但對(duì)啤酒的風(fēng)味有較大影響[4],而利用檸檬獨(dú)特的香氣能夠很好地掩蓋牛蒡特有的、不愉快的氣味,使啤酒口感、香氣更加協(xié)調(diào)。

本研究在傳統(tǒng)啤酒工藝的基礎(chǔ)上,加入預(yù)處理的牛蒡、檸檬發(fā)酵；并通過單因素試驗(yàn)及正交試驗(yàn),控制酵母接種量、牛蒡超微粉/檸檬添加比例、酒花添加量等關(guān)鍵工藝參數(shù),優(yōu)化釀造工藝,以得到風(fēng)味協(xié)調(diào)、清新爽口,具有保健功效的牛蒡檸檬啤酒,為推動(dòng)功能型啤酒產(chǎn)品市場的發(fā)展提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮牛蒡,臨沂蒼山縣；黃檸檬,銀座超市；麥芽、酒花,濟(jì)南市雙麥啤酒物資有限公司；釀酒酵母SC203,齊魯工業(yè)大學(xué)現(xiàn)代釀酒裝置與技術(shù)研究所；果膠酶,南寧龐博生物工程有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

水果切片機(jī)STMS-S20,廣東圣托智能設(shè)備有限公司；熱風(fēng)循環(huán)烘箱,萬隆機(jī)械制造有限公司；流水式粉碎機(jī)YF10,瑞安市永歷制藥機(jī)械有限公司；啤酒生產(chǎn)、發(fā)酵線,山東申東設(shè)備有限公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 工藝流程

牛蒡→清洗→瀝干水分→切片→干燥→打粉

↓

麥芽→回潮→粉碎→糖化→麥汁過濾→麥汁煮沸→發(fā)酵→降溫排渣→成品

↑ ↑

酒花 切片←殺菌←清洗←檸檬

1.3.2 牛蒡預(yù)處理

挑選新鮮、無腐敗的蒼山牛蒡,去除根須、雜質(zhì),將表面泥土清洗干凈,控干水分后,用水果切片機(jī)切成1.0～0.5 cm的薄片；切成的薄片應(yīng)立即放入1%維生素C溶液中進(jìn)行護(hù)色,以防牛蒡氧化變色[5]；護(hù)色15～20 min,放入烘干箱中,60～65℃溫度下烘干至濕度不超過12%,通過超微粉碎機(jī)粉碎至300目以上,即為牛蒡超微粉,備用[6]。

1.3.3 釀造過程

麥芽粉碎:大麥芽與小麥芽按質(zhì)量4∶1配料,加適量水回潮5～10 min后,用麥芽粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎,要求麥芽“破而不碎”[7]。

麥芽糖化:按麥芽與水1 g∶6 mL的比例,將水加入糖化鍋中,升溫至37 ℃時(shí)加入粉碎好的麥芽,攪拌均勻,通過浸出糖化法進(jìn)行糖化。

麥汁煮沸、旋沉:糖化結(jié)束后,過濾,麥汁導(dǎo)入煮沸鍋中煮沸,加入酒花,煮沸總時(shí)長為50 min,煮沸第40 min時(shí)加入牛蒡超微粉。通過調(diào)整煮沸的強(qiáng)度,將原麥汁濃度控制在11～12 °P。煮沸結(jié)束后,導(dǎo)入旋沉槽內(nèi)靜置30 min,排出麥汁中的熱凝固物。

發(fā)酵液制備:檸檬提前清洗干凈、紫外燈滅菌30 min,切成0.5～1.0 cm薄片、去核,加入0.2%果膠酶,放入發(fā)酵罐中；旋沉后的麥汁,通過板式換熱器降溫,導(dǎo)入發(fā)酵罐中,接種釀酒酵母SC203,設(shè)置發(fā)酵溫度(20±0.5)℃,發(fā)酵周期10 d；發(fā)酵期間,每天檢測麥芽汁殘?zhí)橇?殘?zhí)橇吭?.5%～6.5%時(shí)封罐,封罐后調(diào)控發(fā)酵罐的壓力在0.12～0.15 MPa。

降溫、排渣:主發(fā)酵結(jié)束后,將發(fā)酵液降溫至5 ℃,維持24 h后,降溫至1 ℃,維持48 h后排渣1次,每隔48 h排渣1次,共排渣2～4次,至酒液清澈,無明顯酵母懸浮。發(fā)酵罐溫度維持在0～2 ℃存儲(chǔ)即得到牛蒡檸檬鮮啤酒,可進(jìn)行品鑒。

1.4 指標(biāo)檢測與感官評(píng)價(jià)

1.4.1 指標(biāo)檢測

酒精度、總酸、原麥汁濃度:按照GB/T 4928-2008《啤酒分析方法》[8]要求檢測。殘?zhí)橇?斐林試劑直接滴定法。理化指標(biāo)、微生物指標(biāo)需符合相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)要求。

感官品評(píng)標(biāo)準(zhǔn):品評(píng)小組由10位具有豐富啤酒品評(píng)經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)人員組成,從色澤、口感、香氣三個(gè)方面對(duì)牛蒡檸檬啤酒進(jìn)行品鑒,按照表1的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)[9]打分；無記名打分后取平均值作為最終感官得分。

表1 牛蒡檸檬啤酒感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

1.5 單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)酵母接種量、牛蒡超微粉/檸檬添加比例、酒花添加量是影響牛蒡檸檬鮮啤酒風(fēng)味的主要因素。采用控制單一變量法試驗(yàn),酵母接種量分別為0.03%、0.04%、0.05%、0.06%、0.07%；牛蒡超微粉、檸檬片添加比例(g∶g)分別為1∶1、1∶3、1∶5、1∶7、1∶9；酒花添加量分別為0.02%、0.04%、0.06%、0.08%、0.10%。以上各組試驗(yàn)釀造的成品酒均需由品評(píng)小組成員進(jìn)行感官品評(píng)、打分,并檢測相關(guān)指標(biāo)。

1.5.1 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在對(duì)單因素試驗(yàn)結(jié)果分析的基礎(chǔ)上,再進(jìn)行正交試驗(yàn)設(shè)計(jì),選取酵母接種量(A),牛蒡超微粉、檸檬片添加比例(B),酒花添加量(C)三個(gè)因素,以感官品評(píng)為判斷指標(biāo),通過3因素3水平正交試驗(yàn)優(yōu)化牛蒡檸檬啤酒的釀造工藝。正交試驗(yàn)因素水平設(shè)計(jì)表見表2。

表2 正交試驗(yàn)因素水平設(shè)計(jì)表

2 結(jié)果與分析

2.1 酵母接種量對(duì)牛蒡檸檬啤酒品質(zhì)的影響

按工藝流程制備發(fā)酵液,釀酒酵母接種量分別為0.03%、0.04%、0.05%、0.06%、0.07%；發(fā)酵溫度為20 ℃,發(fā)酵周期10 d；分析釀酒酵母接種量對(duì)牛蒡檸檬啤酒品質(zhì)的影響,結(jié)果如表3。

表3 酵母接種量對(duì)牛蒡檸檬啤酒品質(zhì)的影響

由表3可知,隨著酵母接種量的逐漸增加,牛蒡檸檬啤酒的酒精度也呈遞增趨勢,殘?zhí)橇縿t相應(yīng)減少。當(dāng)酵母接種量低于0.04%時(shí),啤酒發(fā)酵速度緩慢,發(fā)酵不完全,啤酒中酒精度很低、殘?zhí)橇糠浅８?導(dǎo)致牛蒡檸檬啤酒口感寡淡、甜膩,不清爽；由感官評(píng)分可以看出,酵母接種量并非越多越好,達(dá)到0.07%以上時(shí),會(huì)導(dǎo)致啤酒發(fā)酵過度,酒精含量高、殘?zhí)巧?另外酵母繁殖過度還會(huì)造成酒液過度渾濁,同樣會(huì)嚴(yán)重影響啤酒口感,辛辣過度,糖酸比失調(diào)[10]。因此,酵母接種量為0.06%時(shí),發(fā)酵最為理想。

2.2 牛蒡超微粉/檸檬添加比例對(duì)牛蒡檸檬啤酒品質(zhì)的影響

通過牛蒡超微粉/檸檬添加比例這一單一變量,研究其對(duì)牛蒡檸檬啤酒品質(zhì)的影響,結(jié)果如表4所示。

表4 牛蒡超微粉/檸檬添加比例對(duì)牛蒡檸檬啤酒品質(zhì)的影響

新鮮牛蒡經(jīng)過干燥、粉碎制成超微細(xì)粉,其有效成分極易釋出,可以極大地提高牛蒡的利用率[11]；牛蒡具有濃郁的、不愉快的特殊氣味,如果單一發(fā)酵,即使添加量很少,也會(huì)嚴(yán)重影響啤酒的風(fēng)味。檸檬的香氣濃郁,為大眾喜愛,與牛蒡按適當(dāng)比例結(jié)合共同發(fā)酵,可以很好地掩蓋牛蒡不愉悅的氣味,酒香協(xié)調(diào)；很好地解決了因牛蒡濃郁的氣味而減少其添加量、保健功效減倍的問題。

由表4可以看出,牛蒡超微粉與檸檬的添加比例(g∶g)為1∶7時(shí),牛蒡檸檬啤酒口感最佳,香氣和諧,酸甜適宜,清爽可口。檸檬雖香氣宜人,但比例也不宜過高,比例過高會(huì)造成啤酒酸度過高、口感苦澀。

2.3 酒花添加量對(duì)牛蒡檸檬啤酒品質(zhì)的影響

啤酒花作為啤酒的靈魂,對(duì)啤酒風(fēng)味影響很大,既是啤酒的增香物質(zhì)和苦味來源,又能起到防腐的作用[12]；在牛蒡檸檬啤酒釀造過程中,適當(dāng)改善啤酒花的添加量,也可以中和牛蒡的氣味,故而需要探究酒花的添加量對(duì)牛蒡檸檬啤酒品質(zhì)的影響。酒花添加量對(duì)牛蒡檸檬啤酒品質(zhì)的影響結(jié)果如表5所示。

表5 酒花添加量對(duì)牛蒡檸檬啤酒品質(zhì)的影響

由表5可知,隨著酒花添加量的增加,可以明顯改善牛蒡檸檬啤酒的口感；但當(dāng)酒花添加量超過0.08%時(shí),苦味加重,口感不適,也掩蓋了牛蒡檸檬的香氣。因此,在牛蒡檸檬啤酒釀造工藝中酒花添加量為0.08%時(shí),啤酒品質(zhì)較好。

2.4 正交試驗(yàn)優(yōu)化牛蒡檸檬啤酒釀造工藝

在對(duì)單因素試驗(yàn)結(jié)果分析的基礎(chǔ)上,進(jìn)行正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)。以感官品評(píng)為判斷指標(biāo),通過3因素3水平L9(33)正交試驗(yàn)優(yōu)化牛蒡檸檬啤酒的釀造工藝,結(jié)果與分析如表6所示。

表6 正交試驗(yàn)優(yōu)化釀造工藝結(jié)果與分析

表6(續(xù))

由表6可知,影響牛蒡檸檬啤酒品質(zhì)的主次因素是B>C>A,即牛蒡超微粉與檸檬添加比例是影響最大的因素,其次是酒花的添加量,而酵母添加量的影響相對(duì)前兩者較小。根據(jù)k值的大小可知,最佳釀造工藝條件為A2B2C2,即釀酒酵母SC203接種量為0.06%、牛蒡超微粉與檸檬的添加比例為1∶7、酒花添加量為0.06%,釀造的牛蒡檸檬啤酒品質(zhì)最優(yōu),酒體飽滿,清爽殺口,酒體清亮,酒香突出,具有和諧的牛蒡檸檬香氣。根據(jù)正交試驗(yàn)的結(jié)果,進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),釀造出的牛蒡檸檬啤酒感官評(píng)分為96分。

2.5 結(jié)論

經(jīng)單因素試驗(yàn)、正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)以及驗(yàn)證試驗(yàn),確定了牛蒡檸檬啤酒最佳釀造工藝,即釀酒酵母SC203接種量為0.06%、牛蒡超微粉與檸檬的添加比例為1∶7、酒花添加量為0.06%。牛蒡加工成超微粉,可保障其功效成分有效釋出、降低損耗,與檸檬結(jié)合發(fā)酵釀造成牛蒡檸檬啤酒,為保健型功能啤酒消費(fèi)市場的發(fā)展提供參考。