番茄发酵果酒的研制*

2010-01-13刘咏张振坤薛松涛江凯郑超

食品与发酵工业 2010年7期

刘咏，张振坤，薛松涛，江凯，郑超

(合肥工业大学生物与食品工程学院，安徽合肥，230009)

番茄含有丰富的营养成分，具有抗癌、防癌、活化免疫细胞的功能，对防治动脉硬化、高血压和冠心病具有良好的作用［1］。胡萝卜素有“小人参”之称，富含糖类、脂肪、挥发油、胡萝卜素、维生素 A、B1、B2、花青素、钙、铁等营养成分［2］。葡萄更是家喻户晓的常见高营养水果，富含多种生物活性成分和矿质元素。为了充分利用番茄的巨大产能，拓宽加工方式，进行了番茄果酒的研究开发，具有巨大的经济效益和社会效益。番茄、胡萝卜及少量葡萄干按比例进行混合发酵，存在营养保健功能上的互补性并能改善番茄果酒的口感。

1 方法与材料

1.1 材料

番茄、胡萝卜、葡萄干、白砂糖、安琪酿酒酵母，均为市售;柠檬酸(分析纯试剂)。

1.2 仪器设备

打浆机，发酵罐，玻璃酒坛，电子秤，电子天平，手持式糖度仪，1 000 mL全玻璃蒸馏器，酒精计等。

1.3 工艺流程

原料→分选→清洗→果肉破碎打浆→成分调整→控温前发酵→过滤→后发酵→澄清→陈酿→装瓶→成品

1.4 操作要点

1.4.1 原料处理及处理

选择红色、新鲜的、充分成熟、无腐烂变质的番茄为主要原料，选择新鲜无腐烂变质的胡萝卜、颗大干燥无腐烂变质的葡萄干为辅助材料，用清水洗净。将番茄用打浆机破碎成果浆，将胡萝卜、葡萄干一起加少量的水用打浆机打碎后，用文火煮至变软，冷却后，按照预定比例与番茄果浆一起放入发酵容器中［3］，并添加适量的凉开水。

1.4.2 果汁成分调整

番茄中含有的糖分较低，为保证发酵后成品中保持一定的糖度和酒精度，发酵初期一次性补足糖分，加白砂糖使初糖浓度为20%左右;添加柠檬酸调整发酵液的酸度至pH4.0左右［3］。

1.4.3 控温前发酵

将酿酒酵母按0.25%的质量比直接加入到果汁中搅拌均匀，发酵罐装液系数为70%，然后用2层纱布盖住发酵罐口，在28℃下恒温发酵7 d左右。取样测定其酒精度、糖度及酸度。

1.4.4 后发酵

前发酵结束后，用纱布过滤酒液，弃去皮渣。将酒液装在小口玻璃容器中，并添加适量的蒸馏水，使酒液上方的空气层高度小于5 cm，以防止酒液因接触较多的空气而酸化和氧化。酒液密封盛放一段时间(7 d左右)后，用虹吸管吸取上清液进行倒桶，除去酒脚(沉淀物)。取样测定其酒精度、糖度及酸度。

1.4.5 酒液澄清

一般经过2～3次倒桶之后，酒液会变得澄清透明，若酒液稍有浑浊，需加单宁和明胶［4］进行沉淀净化。

1.4.6 陈酿

将酒液在14℃下陈酿3个月以上，以使酒体丰满，风味纯正，时间越长效果越好。

1.5 指标检测方法

含糖量的测定:用手持式糖度仪直接测定;酸度的测定:采用中和滴定法［5］;酒精度的测定:采用酒精计法［5］。

2 实验设计

本实验设定发酵温度28℃，pH值4.0为不变因素，对初糖浓度、番茄用量、胡萝卜用量及葡萄干用量分别进行了单因素实验。每个变量设置5个水平，每次以一个因素为变量进行单因素试验，综合分析发酵酒的残糖、总酸及酒精度，以确定各因素的较优水平，在此基础上按L9(34)正交表进行四因素三水平正交试验。

3 结果与分析

3.1 番茄果酒配方的单因素实验结果

3.1.1 初糖浓度对番茄发酵酒的影响

在番茄40%，胡萝卜5%，葡萄干3%和食盐0.1%条件下，pH值约为4，接种酿酒酵母0.25%，分别研究了发酵培养基中白砂糖含量(w/w)分别为5%、10%、15%、20%、25%时，初糖浓度对番茄发酵酒的影响，在发酵结束时，果酒的酒精度等指标如图1所示。

图1 初始糖度对发酵结果的影响

由图1可以看出，随着初糖浓度的增加，发酵酒的残糖、总酸及酒精度也呈增大趋势。初始糖度高可以获得高酒精度的果酒，但糖浓度过高就会影响酵母的正常生长和代谢。根据发酵初糖浓度和果酒中的残糖量，计算得到5个样品中糖的利用率分别为40%、50%、56.7%、60%、58%，当初糖浓度为 20%时，糖的利用率最高。番茄果酒属于低度饮料酒，酒精度(v/v)一般为12% ～15%，最高也只有16% ～18%［6］。以酒精度为主要指标，综合考虑酒的口感及原料利用率、能耗、生产周期及经济效益等因素，含糖量以不超过20%为宜。在20%的初糖浓度下，其发酵酒的酒精度14.5%(v/v)，总酸7.22 g/L，残糖8.0%。

3.1.2 番茄用量对发酵酒的影响

在初糖浓度20%、胡萝卜15%、葡萄干3%和食盐0.1%条件下，pH值约为4，接种酿酒酵母0.25%，分别研究了番茄用量(w/w)为20%、30%、40%、50%、60%时对发酵酒的影响，在发酵结束时，果酒的酒精度等指标如图2所示。

图2 番茄用量对发酵结果的影响

由图2可以看出番茄用量较小时，增加番茄用量可提高果酒的酒精度，但番茄用量高于30%后，随着番茄用量增加酒精度基本维持稳定，但发酵酒的总酸值呈增大趋势，残糖含量随着番茄用量略有增加。发酵酒的总酸过高影响酒的品质和口感。因此综合成本和发酵酒质量，番茄用量在30%为宜，其发酵酒的酒精度13.8%(v/v)，总酸6.42 g/L，残糖7.5%。

3.1.3 胡萝卜添加量对发酵结果的影响

在初糖浓度20%、番茄40%、葡萄干3%和食盐0.1%条件下，pH值约为4，接种酿酒酵母0.25%，分别研究了胡萝卜用量(w/w)分别为0%、5%、10%、15%、20%，胡萝卜用量对果酒发酵的影响，在发酵结束时，果酒的酒精度等指标如图3所示。

图3 胡萝卜添加量对发酵结果的影响

由图3可以看出胡萝卜添加量较小时增加胡萝卜用量可提高酒精度，大于5%后随着胡萝卜用量增加酒精度基本不变，这是由于酒精是由糖转化而来，胡萝卜中含糖分很少，因此其用量的增加不会对酒精度有较大的影响。同样，发酵酒中的残糖和总酸也变化不大，但胡萝卜用量达到20%时，总酸与残糖量都有所增大，果酒的总酸值高，会影响果酒的口感与风味。实验结果，10%的胡萝卜添加量的发酵酒最好，其酒精度13.8%(v/v)，总酸7.13 g/L，残糖7.5%。从添加胡萝卜可以增加番茄发酵酒的营养成分的角度，可添加适量的胡萝卜，但不宜超过10%。

3.1.4 葡萄干添加量对发酵结果的影响

在初糖浓度20%、番茄40%、胡萝卜15%和食盐0.1%条件下，pH值约为4，接种酿酒酵母0.25%，分别研究了葡萄干添加量对番茄果酒发酵的影响。在后发酵结束时，果酒的酒精度等指标如图4所示。

图4 葡萄干用量对发酵结果的影响

由图4可见，葡萄干的添加量尽管较小，但由于葡萄干含糖量较多，对番茄发酵酒的酒精度的影响较大，番茄酒的酒精度随葡萄干的用量增加明显提高;番茄酒的残糖与总酸含量在葡萄干用量3%以下时随其用量而有所增加，而后基本趋于稳定，总酸在7.4 g/L左右，残糖则为8.5%。考虑到葡萄干用量大会对培养基的初糖浓度影响过大，因此从发酵酒的口感考虑，3%是较适宜的添加量，相应的发酵酒酒精度为13.8%(v/v)，总酸6.75g/L，残糖8.5%。

3.2 正交优化试验结果与分析

在单因素实验的基础上，采用正交优化试验方案对番茄酒进行综合评分，优选番茄果酒的配方，选初糖浓度、番茄用量、胡萝卜用量和葡萄干用量，进行四因素三水平正交实验，因素水平见表1。

表1 番茄果酒发酵的因素水平表

对试验结果进行综合评分法处理，考虑到番茄果酒主要是酒精浓度与酒的口感，因此将酒精度与总酸作为主要因素，残糖与酒精度有关，作为次要指标，在综合评分时取3个试验指标的权重分别为:酒精度0.4，总酸0.4和残糖0.2。各试验指标的隶属度计算公式为Yij=(yij－yjmin)/(yjmax－yjmin)，其中y为指标值，i为试验号，j为考察指标号 ;综合分的计算公式为Yi=B1Yi1+B2Yi2+…+BkYik其中，Bj为权重系数，如果考察指标的要求趋势相同，则符号相同，趋势不同，则符号相异［7］。本试验的3个指标中，残糖、总酸要求越小越好，酒精度越大越好，残糖、总酸取正值，酒精度取负值，则试验结果综合评分越小越好。发酵结束时的实验结果见表2。

表2 正交试验结果表

由表2直观分析可知，4号试验的综合评分最好，为－0.052，培养基配方为 A2B1C2D3是最优方案。但根据极差分析的结果，培养基配方的最优组合是A2B1C2D1。因素主次上，对发酵结果影响最大的因素为番茄，蔗糖、葡萄干次之，影响最小的因素为胡萝卜。作为基本原料的番茄对产品影响最大，糖的作用次之，说明发酵产生酒精消耗的糖大部分来源于补充的糖。直观分析得到的发酵培养基最优配方为4号样A2B1C2D3，而极差分析得到的发酵培养基最优配方为A2B1C2D1，两者的区别在于葡萄干的用量不同，初步分析葡萄干的用量对发酵结果的影响较不重要，则可以忽略，取其用量少的方案既对发酵结果影响不大又可以节约成本，故方案A2B1C2D1具有优势。

将得到的2组配方进行实验验证，证明在A2B1C2D1条件下发酵的番茄果酒品质较好，即初始糖度为20%，番茄30%、胡萝卜10%和葡萄干2%(质量百分数)。结果如表3所示。