柠檬人参超微粉果酒的研究

2018-10-30于磊娟徐镇祥

酿酒科技 2018年10期

于磊娟，徐镇祥，邱磊

（1.山东职业学院生物工程系，山东济南250104； 2.齐鲁工业大学生物工程学院，山东济南250353）

随着国家的发展，人们的生活水平逐渐提高，人们越来越注重饮食健康。由于果酒具有很高的营养价值，现在受到越来越多的年轻人的喜爱。但是，在目前果酒酿造工艺中存在诸多不足之处，主要表现在：果酒在发酵过程中，水果中营养成分溶出速度和溶出量低。水果的利用率低下，皮渣分离时浪费了大量原料以及极大地增加了酿造工艺的困难。因此当前人们亟需解决果酒酿造中的这些问题[1-4]。

柠檬，芸香科柑橘属植物，柠檬又称柠果、洋柠檬、益母果等。小乔木，枝少刺或近于无刺，嫩叶及花芽暗紫红色，叶片厚纸质，卵形或椭圆形。单花腋生或少花簇生。柠檬因其味极酸，肝虚孕妇最喜食，故称益母果或益母子。柠檬中含有丰富的柠檬酸，因此被誉为“柠檬酸仓库”。它的果实汁多肉脆，有浓郁的芳香气。此外，柠檬富含维生素C，能化痰止咳，生津健胃。用于治疗支气管炎、百日咳、食欲不振、维生素缺乏、中暑烦渴等症状，它是“坏血病”的克星。

人参自古誉为“百草之王”“滋阴补生，扶正固本”之极品，含多种皂甙和多糖类成分，浸出液可被皮肤缓慢吸收且无不良刺激，能扩张皮肤毛细血管，促进皮肤血液循环，增加皮肤营养，调节皮肤的水油平衡，防止皮肤脱水、硬化、起皱，人参活性物质有抑制黑色素的还原性能，使皮肤洁白光滑，能增强皮肤弹性，使细胞获得新生，是护肤美容的极品。人参的肉质根为强壮滋补药，适用于调整血压、恢复心脏功能、神经衰弱及身体虚弱等症，也有祛痰、健胃、利尿、兴奋等功效。

本研究以柠檬和人参超微粉为原料，从原料质量比例、发酵温度和原料粉碎粒度几个方面出发，通过单因素试验和响应面设计试验，对柠檬人参超微粉果酒的发酵工艺条件进行优化，为以超微粉为原料果酒的研制提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

新鲜的柠檬、人参、白糖，市售；酿酒酵母SC203，齐鲁工业大学现代酿酒装置与技术研究室菌种保藏室；安琪酵母活性干酵母，安琪酵母有限公司；斐林试剂，湖北巨胜科技有限公司。

1.2 仪器与设备

YQS-400超音速气流粉碎机，昆山强威粉体设备有限公司；FAI1204B电子天平，山海精科天美贸易有限公司；YX-18HM高压灭菌锅，上海郢研科学仪器有限公司；SW-CJ-1BU超净工作台，苏州尚田洁净技术有限公司；GHP-9050恒温培养箱，青岛正恒实验设备有限公司；切片机，广州市旭朗机械设备有限公司；PHB-3CpH计，成都市宜邦科折仪器有限公司；0～40酒精度计，武强县亿达仪表厂；ATC手持糖度计，日立公司；721型分光光度计，北京紫金光仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 样品处理

（1）原料预处理：选择成熟度适中的柠檬和人参，去除表面杂质、虫卵、细菌以及腐烂的部分。

（2）切片：将上述柠檬、人参切成厚度为0.1～0.3 cm的薄片。

（3）干燥：将切片好的原料低温干燥至含水量为3%～7%。

（4）低温超微粉碎：控制温度在-40～-18℃，将干燥后的原料在低温下进行超微粉碎，粉碎至粒度110～200目。

1.3.2 工艺流程及操作要点

柠檬、人参预处理➝切片➝低温干燥➝超音速气流粉碎➝混合调配➝接种（酵母活化）➝发酵澄清➝陈酿、过滤➝冷热处理➝装瓶

操作要点：

（1）原料处理：选择成熟度适中的柠檬，100℃下进行热烫护色4 min，人参用切片机对其进行切片，切片厚度为0.2～0.4 cm薄片。为保证其中营养成分的完整性，将薄片低温干燥处理，将含水量控制为3%～9%。通过采用高速粉碎机对其进行35 s粗粉碎，然后利用低温超微粉碎机将原料进行不同时间的超微粉碎[5-10]。

（2）前发酵：将处理好的柠檬、人参原料按一定比例共同投入发酵罐中，添加一定比例活化后的酿酒酵母SC203，同时按0.4%～0.5%加入酵母营养粉。接种后8～12 h内，充分搅拌，使酵母在原料内均匀分布。接种酵母之后，逐渐升温至23℃、27℃、30℃。为保证复合型果酒的酒精度，通过适度添加白砂糖，应控制发酵前原料的总糖度为22度。溶液pH值调节为3.5。发酵时间为7～10 d。

（3）后发酵：前发酵结束后，对酒液表面漂浮物进行过滤除去，然后进入后发酵期，发酵温度控制为27℃，发酵时间为10～12 d[10-13]。

（4）陈酿、过滤：新酿制的酒浑浊、辛辣，不适合饮用，需经过3～6个月的陈酿。采用加胶澄清法，即利用蛋白质和单宁作用产生沉淀。每100 L果酒加蛋白2～3 g，并加单宁4～6 g，每100 L果酒加食用明胶(用冷水浸溶)10～15 g，且按明胶∶单宁=1∶0.8的比例添加单宁，静置15 h[14-16]。

1.3.3 单因素试验

经试验小组反复试验，发现发酵温度、原料配比和粉碎粒度对柠檬人参超微粉果酒起主要影响。因此，根据实验具体情况设计A发酵温度23℃、25℃、27℃、29℃；B原料配比（柠檬∶人参）为 1∶5、2∶5、3∶5、4∶5、1∶1（g∶g）；C 粉碎粒度为 80目、110目、140目、170目、200目；采用单因素控制变量法来完成这3个单因素试验，所有分组试验发酵结束后，测定分析每组试验中柠檬人参超微粉果酒的感官评分与酒精度，每组试验测定3次，取其平均值。

1.3.4 响应面法优化主要发酵条件

经试验小组反复试验，发现原料比例、酵母接种量和原料粉碎粒度对柠檬人参超微粉果酒起主要影响。后采用Box-Behnken回归试验设计，以感官评分（Y）为响应值，通过响应面进行确定柠檬人参超微粉果酒的最优发酵工艺条件，试验设计因素与水平见表1。

表1 Box-Behnken试验设计因素与水平

1.3.5 测定方法

酒精度的测定：采用酒精计法测定[18]；选择12名经过专业培训的酒类品评人员，将各组酒液随机呈送给品评人员[19]，以色泽、香味、口感、酒体为4个指标，根据表1所设定的标准进行评分，满分为100分计，品鉴后以平均值作为感官综合评分，结果见表2。

表2 柠檬人参超微粉果酒的评价标准

2 结果与分析

2.1 单因素试验

2.1.1 发酵温度对柠檬人参超微粉果酒的影响

发酵温度的高低会直接影响柠檬人参超微粉果酒中的酿酒酵母的生长，不同的发酵温度对柠檬人参超微粉果酒的影响结果见图1。

图1 发酵温度对柠檬人参超微粉果酒的影响

由图1可知，柠檬人参超微粉果酒酒精度与感官评分都随着发酵温度的上升呈现先增加后减少的趋势，当发酵温度低于27℃时，酒精度随温度的升高而升高；当温度高于27℃时，酒精度随温度的升高而降低。其原因是在27℃的条件下，酿酒酵母活力最适。当发酵温度在27℃时，感官评分为85分，达到最高。因此选取3个条件，分别为25℃、27℃、29℃进行后续试验。

2.1.2 原料配比对柠檬人参超微粉果酒的影响

原料质量配比（柠檬∶人参=g∶g）的不同会直接影响柠檬人参超微粉果酒的口感及酒精度，不同的原料配比对柠檬人参超微粉果酒的影响结果见图2。

图2 原料配比对柠檬人参超微粉果酒的影响

由图2可知，在两种原料配比（柠檬∶人参=g∶g）为 a（1∶5）、b（2∶5）、c（3∶5）、d（4∶5）、e（1∶1）中，不同的比例变化直接影响果酒的口感及酒精度。这是因为不同原料间还原糖含量以及出酒率不同，通过分析得出，柠檬所占比例越高，其酒精度也越高，当采用 c（3∶5）配比时，酒精度为13%vol、感官评分为81分。因此选取3个条件，分别为c、d、e进行后续试验。

2.1.3 粉碎粒度对柠檬人参超微粉果酒的影响

粉碎粒度的大小会对柠檬人参超微粉果酒中酒精度和口感产生不同的影响，不同的粉碎粒度对柠檬人参超微粉果酒的影响结果见图3。

图3 粉碎粒度对柠檬人参超微粉果酒的影响

由图3可知，随着粉碎粒度的增大，柠檬人参超微粉果酒的感官评分呈现先上升后下降的趋势，而酒精度一直呈现上升趋势。粉碎粒度大小会影响果酒的风味与色泽。如果超微粉颗粒过大，影响原料中营养成分的浸出，会降低酒的口感；若粉碎过细，会造成酒体过于辛辣，酒香减弱。当粉碎粒度为170目时，酒精度与感官评分达到最高，分别为13%vol、86分。因此选取粉碎粒度为140目、170目、200目3个条件进行后续试验。

2.2 发酵条件的优化

2.2.1 响应面优化分析

综合以上实验结果，依据表1的Box-Behnken Design试验因素与水平对其进行优化，结果见表3、表4。

表3 Box-Behnken Design试验结果与分析

由方差分析结果和回归线方程可知，模型的P=0.003＜0.01（极显著），失拟项检验的P=0.7880＞0.05(不显著)，表明试验方法可行。该模型的决定系数R2=0.9639，调整决定系数R2Adj=0.9176，说明回归方程的拟合度较好。由表4可知，因素A、AB、AC、BC、B2和C2影响为显著或极显著，而因素B、C和A2的影响未达到显著。

2.2.2 响应面分析与发酵工艺条件优化

为了进一步研究相关因素之间的交互作用，利用Design-Expert软件对回归模型进行响应面分析，得到相应的响应面及等高线图，如图4所示。对数据进行分析得到感官评分（Y）响应面的回归模拟方程：Y=87.20-0.63A+0.12C-1.25AB+1.00AC-1.00BC-0.72A2-2.72B2-2.89C2。通过方程得到最优结果，解得发酵温度为25.66℃、原料配比为0.64（g∶g）、粉碎粒度为166.90目。为方便试验实施，修改发酵温度为26℃、原料配比为0.6（3∶5）（g∶g）、粉碎粒度为170目。在此条件下重复3次试验，所得果酒的感官评分为88分。