枳椇果酒发酵工艺优化

黄萧天1,2,余佳梅1,何 东1,郭 宾3,魏丕伟1,王凌云1*

(1.四川轻化工大学 生物工程学院,四川 宜宾 644002;2.宜宾五粮液股份有限公司,四川 宜宾 644007;3.宜宾五粮液仙林生态酒业有限公司,四川 宜宾 644007)

摘 要:为创新枳椇的高附加值利用途径,以枳椇为原料酿造枳椇果酒。以酒精度、感官评价为评价指标,并通过单因素试验和正交试验优化其发酵工艺条件。结果表明,枳椇果酒的最佳发酵工艺条件为:主发酵温度28 ℃,酵母添加量0.14%,蔗糖添加量18%。在此优化发酵工艺条件下,枳椇果酒酒精度为13.7%vol,感官评分为92分,总黄酮含量为0.85 mg/mL,酸度为3.4 g/L,糖度为8°Bx。枳椇果酒呈琥珀色,澄清透亮,果香浓郁。

关键词:枳椇;酵母;发酵;果酒;工艺优化

枳椇(Hovenia acerba Lindl.)为鼠李科拐枣属落叶乔木[1],始载于《唐本草》,别名拐枣、龙爪、鸡爪梨、万寿果、木蜜、木珊瑚、金钩子[1-2]等,兼具食用与药用价值,被国家卫计委列入食药两用中药名单。枳椇的果梗成熟后,具有浓郁的香甜味和枳椇独特的果香,口感柔和饱满,汁液浓厚甜蜜。枳椇成熟的肉质果梗中含有丰富的营养成分和生理活性物质,主要包括枳椇皂苷[3]、生物碱-黑麦草碱[4-5]、脂肪酸、葡萄糖、粗蛋白、维生素C、微量元素[6-8]及多种活性黄酮类物质[9-11]。枳椇具有多种药用功效,如解酒利尿[8]、防止酒精对肝脏的损伤[12-13]和抗肝纤维化[14]、抑制肿瘤细胞生长[15]、抗疲劳[16]、抑制食欲和减肥降脂[17-18]、治疗肾结石[19]等,同时花梗中充分的多糖与黄酮赋予其良好的抗氧化能力[20]

目前对枳椇有一些研究报道。黎继烈等[21-22]分析了枳椇果梗的营养成分,并以其为原料酿制果酒,探讨了的果酒酿造工艺,分析了果酒品质及经济效益。市场上与枳椇有关的酒类产品主要是枳椇发酵酒、蒸馏酒、配制酒3个类型[23],但对枳椇果酒的酿造工艺相关文献报道较少。本研究以枳椇为原料酿制枳椇果酒,通过跟踪监测发酵后酒精度、酸度、糖度、总黄酮含量和感官评价等指标来确定最佳发酵工艺参数,为枳椇果酒的产业化生产提供技术参考,为我国枳椇产业健康发展提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

枳椇(Hovenia acerba):陕西秦岭;酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)W33、果胶酶(酶活为20 000 U)、酵母营养剂:法国LAFFORT公司;偏重亚硫酸钾(分析纯):法国LAMOTHE-ABIET公司;蔗糖、皂土、硅藻土、壳聚糖(均为食用级):郑州万博食品配料有限公司;芦丁(纯度>98%):合肥博美生化科技有限责任公司;无水乙醇、三氯化铝、醋酸钾(均为分析纯):成都市科龙化工试剂厂。

1.2 仪器与设备

722N可见分光光度计、YP5001电子天平:上海佑科仪器仪表有限公司;DGX-9073B-2鼓风干燥机:上海福玛实验设备有限公司;DZKW-4电子恒温水浴锅:北京中兴伟业仪器有限公司;PHS-3CpH计:杭州齐威仪器有限公司;PAL-1手持糖度计:成都格纳丝商贸有限公司;PAL-36S酒精度计:杭州陆恒生物科技有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 枳椇果酒加工工艺流程及操作要点

枳椇→挑选、清洗→60 ℃烘干→粉碎、打浆→接种酵母→主发酵→酒渣分离→后发酵澄清→贮藏→成品

操作要点:

枳椇预处理:取果柄肥硕,无霉变损坏的成熟果实,多次清洗后60 ℃条件下干燥12 h。

粉碎打浆:将预处理后的枳椇进行粉碎,经40目筛过筛。取枳椇粉末50 g到锥形瓶中,按料液比1∶8(g∶mL)加入纯水。同时加入100 mg/L偏重亚硫酸钾,0.04%的果胶酶,18%的蔗糖,50 mg/L酵母营养剂,用柠檬酸调pH值为5.5。

接种酵母:取2 g酿酒酵母W33倒入20 mL含5%蔗糖的37 ℃温水中,充分搅拌后,活化20 min。添加0.20%的活化酵母液。

主发酵:主发酵时间为10 d,发酵温度为28 ℃,定时振荡摇匀与排气,待pH和糖度趋于稳定时,结束发酵。

酒渣分离:用100 目筛过滤。

后发酵澄清:向滤液中加入复合澄清剂:皂土6 g/L,硅藻土0.1 g/L,壳聚糖0.4 g/L,室温下澄清2 d。经100目的筛过滤后真空泵抽滤,在9 ℃静置2 d,取300 mL上清液。

贮藏:澄清后枳椇果酒于9 ℃条件下贮藏,得到枳椇果酒成品。

1.3.2 枳椇果酒的感官品评标准

枳椇果酒感官品评标准依据国家标准GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》[24],组织20人,其中20~30岁10人,30~40岁10人,男女各占一半,含两位国家一级品酒师。对枳椇果酒从色泽、香气、口感、澄清度4个方面进行综合感官评分,满分100分,感官评分取20人的平均值。

表1 枳椇果酒感官评分标准
Table 1 Sensory evaluation standards of Hovenia acerba fruit wine

续表

1.3.3 分析检测

酒精度测定:酒精计;可溶性固形物:手持糖度计;pH值:pH计;酸度的测定:指示剂法[24]

总黄酮含量的测定采用分光光度法[25]。芦丁标准曲线的绘制:称取芦丁对照品10.00 mg,加入体积分数为95%乙醇定容至100 mL,吸取20.00 mL于另一100 mL容量瓶中,加入体积分数95%乙醇稀释至刻度线,即得20 mg/L芦丁标准品溶液。取芦丁标准品溶液0 mL、0.50 mL、1.00 mL、2.00 mL、3.00 mL、4.00 mL、5.00 mL于50 mL玻璃比色管中,先后加入2.00 mL 2.50 g/100 mL三氯化铝溶液和2.00 mL 9.82 g/100 mL醋酸钾溶液,加20%乙醇溶液稀释至刻度线,摇匀,设置样品空白对照。在波长415 nm处测定其OD415nm值(吸光度值),平行测定3次,取平均值。以芦丁质量浓度(x)为横坐标、吸光度值(y)为纵坐标绘制芦丁标准曲线。按照标准曲线回归方程计算枳椇果酒中总黄酮含量。

1.3.4 枳椇果酒发酵工艺优化

单因素试验设计:以酒精度、感官评价为主要评价指标,总黄酮含量、酸度、糖度为辅助评价指标。分别考察主发酵温度(24 ℃、26 ℃、28 ℃、30 ℃、32 ℃);酵母添加量(0.08%、0.14%、0.20%、0.26%、0.32%);蔗糖添加量(14%、16%、18%、20%、22%);SO2添加量(30 mg/L、40 mg/L、50 mg/L、60 mg/L、70 mg/L)对结果的影响。

正交试验设计:根据单因素试验结果,以感官评价、酒精度和总黄酮含量为评价指标,采用L9(33)正交试验设计,优化枳椇果酒发酵工艺。正交试验因素与水平见表2。

表2 枳椇果酒发酵工艺优化正交试验因素与水平
Table 2 Factors and levels of orthogonal experiments for Hovenia acerba fruit wine fermentation technology optimization

2 结果与分析

2.1 芦丁标准曲线的建立

以芦丁质量浓度(x)为横坐标、吸光度值(y)为纵坐标绘制芦丁标准曲线,结果见图1。由图1可知,标准曲线回归方程为y=0.011 9x+0.004 3,相关系数R2为0.999 3。结果表明,芦丁标准品质量浓度在0~20 mg/mL范围内与吸光度值呈现良好的线性关系。

图1 芦丁标准曲线
Fig. 1 Standard curve of rutin

2.2 发酵工艺优化单因素试验

2.2.1 主发酵温度对枳椇果酒品质的影响

不同主发酵温度对枳椇果酒感官品质的影响见表3。由表3可知,当发酵温度在24~28 ℃范围内的升高,感官评分随之增高;当主发酵温度为28 ℃时,感官评分最高为87.67分;当发酵温度高于28 ℃之后,感官评分随之下降。其原因可能是温度过高,酵母代谢旺盛,代谢产物生成过多,影响酒的质量[26]

表3 不同主发酵温度对枳椇果酒感官品质的影响
Table 3 Effect of different main fermentation temperature on sensory quality of Hovenia acerba fruit wine

不同主发酵温度对枳椇果酒理化指标的影响见图2。由图2可知,随主发酵温度的升高,果酒的酒精度、酸度呈上升趋势,而糖度呈下降趋势,可能是酵母过量的生殖作用和代谢作用,消耗了糖,分解出酒精和酸类物质。当主发酵温度为32 ℃,酒精度最高为16.23%vol,酸度最高为4.83 g/L,糖度最低为6.50°Bx;随着主发酵温度的升高,果酒的总黄酮含量呈先上升后下降的趋势,当主发酵温度为28 ℃,总黄酮含量达到最大为998.27 μg/mL。

图2 不同主发酵温度对枳椇果酒理化指标的影响
Fig. 2 Effect of different main fermentation temperature on physicochemical indexes of Hovenia acerba fruit wine

综上,选择主发酵温度28 ℃为宜。

2.2.2 酵母添加量对枳椇果酒品质的影响

不同酵母添加量对枳椇果酒感官品质的影响见表4。由表4可知,当酵母添加量在0.08%~0.20%范围内增加,感官评分随之增高;当酵母添加量为0.20%,感官评分最高为84.33分;当酵母添加量>0.20%之后,感官评分随之下降,可能是发酵的代谢产物增加,覆盖枳椇原有的风味。

表4 不同酵母添加量对枳椇果酒感官品质的影响
Table 4 Effect of different yeast addition on sensory quality of Hovenia acerba fruit wine

不同酵母添加量对枳椇果酒理化指标的影响见图3。由图3可知,随酵母添加量的增加,果酒的酒精度呈缓慢上升趋势,酸度呈下降趋势,当酵母添加量为0.32%,酒精度最高为14.57%vol,酸度最低为5.43 g/L。随着酵母添加量的增加,果酒的总黄酮含量、糖度呈先上升后下降的趋势,当酵母添加量为0.26%,总黄酮含量达到最大为1 002.94 μg/mL;酵母添加量为0.20%,果酒的糖度最高为8.70°Bx。

图3 不同酵母添加量对枳椇果酒理化指标的影响
Fig. 3 Effect of different yeast addition on physicochemical indexes of Hovenia acerba fruit wine

综上,选择酵母添加量0.20%为宜。

2.2.3 蔗糖添加量对枳椇果酒品质的影响

不同蔗糖添加量对枳椇果酒感官品质的影响见表5。由表5可知,随蔗糖添加量在14%~18%范围内的增加,感官评分随之增加;当蔗糖添加量为18%时,感官评分最高为85.67分;当蔗糖添加量≥22%之后,其酒液甜度就会掩盖其酒味儿,色泽不够透亮。

表5 不同蔗糖添加量对枳椇果酒感官品质的影响
Table 5 Effect of different sucrose addition on sensory quality of Hovenia acerba fruit wine

不同蔗糖添加量对枳椇果酒理化指标的影响见图4。由图4可知,随蔗糖添加量的增加,果酒的酒精度、酸度、糖度呈上升趋势,当蔗糖添加量为22%,酒精度最高为17.07%vol,糖度最高为12.50°Bx,酸度最高为4.54 g/L,糖度最高为12.50°Bx。随着蔗糖添加量的增加,果酒的总黄酮含量呈先上升后下降的趋势,当蔗糖添加量为20%,总黄酮含量达到最大为896.50 μg/mL。

图4 不同蔗糖添加量对枳椇果酒理化指标的影响
Fig. 4 Effect of different sucrose addition on physicochemical indexes of Hovenia acerba fruit wine

综上,选择蔗糖添加量18%为宜。

2.2.4 SO2添加量对枳椇果酒品质的影响

不同SO2添加量对枳椇果酒感官品质的影响见表6。由表6可知,当SO2添加量在30~50 mg/L范围内的增加,感官评分随之增加;当SO2添加量50 mg/L时,枳椇果酒感官评分最高为84分;当SO2添加量>50 mg/L之后,酒体会有酸味,协调性较差。

表6 不同SO2添加量对枳椇果酒感官品质的影响
Table 6 Effect of different SO2 addition on sensory quality of Hovenia acerba fruit wine

不同SO2添加量对枳椇果酒理化指标的影响见图5。由图5可知,随SO2添加量的增加,果酒的酒精度、酸度、糖度呈上升趋势,当SO2添加量为70 mg/L,酒精度最高为14.33%vol,酸度最高为4.12 g/L,糖度最高为10.77°Bx。随着SO2添加量的增加,果酒的总黄酮含量呈先上升后下降的趋势,当SO2添加量为50 mg/L时,总黄酮含量达到最大为916.11 μg/mL。SO2的主要作用在于抑制杂菌生长以及抗氧化[27],但当铜含量、SO2含量较高的情况下容易发生铜破败。由于后发酵时期还会添加少量用于终止发酵,因此SO2用量不宜过高[28]

图5 不同SO2添加量对枳椇果酒理化指标的影响
Fig. 5 Effect of different SO2 addition on physicochemical indexes of Hovenia acerba fruit wine

综上,选择SO2添加量50 mg/L为宜。

2.3 发酵工艺优化正交试验

根据单因素试验结果,固定SO2添加量为50 mg/L,以主发酵温度(A)、酵母添加量(B)、蔗糖添加量(C)为3个因素进行3因素3水平正交试验,正交试验结果与分析见表7,方差分析结果见表8~表10。

表7 枳椇果酒发酵工艺优化正交试验结果与分析
Table 7 Results and analysis of orthogonal experiments for Hovenia acerba fruit wine fermentation technology optimization

表8 以酒精度为评价指标的正交试验结果方差分析
Table 8 Variance analysis of orthogonal experiments results using alcohol content as evaluation index

注:“*”表示对结果影响显著(P<0.05)。下同。

表9 以感官评价为评价指标的正交试验结果方差分析
Table 9 Variance analysis of orthogonal experiments results using sensory evaluation as evaluation index

表10 以总黄酮含量为评价指标的正交试验结果方差分析
Table 10 Variance analysis of orthogonal experiments results using total flavone content as evaluation index

由表7可知,以酒精度为评价指标,根据极差大小结果可知,各因素对枳椇果酒酒精度影响的次序为A(主发酵温度)>C(蔗糖添加量)>B(酵母添加量),最优发酵工艺组合是A3B1C3。此优化条件下,酒精度最高为16.80%vol。

以感官评分为评价指标,各因素对枳椇果酒感官评分影响的次序为A(主发酵温度)>C(蔗糖添加量)>B(酵母添加量),最优发酵工艺组合是A2B1C2。此优化条件下,感官评分最高为92分。

以总黄酮含量为评价指标,各因素对枳椇果酒黄酮含量影响的次序为A(主发酵温度)>B(酵母添加量)>C(酵母添加量),最优发酵工艺组合是A2B3C1。此优化条件下,总黄酮含量最高为1 123.39 μg/mL。

由表8可知,主发酵温度、蔗糖添加量对枳椇酒酒精度皆有显著影响(P<0.05),而酵母添加量对枳椇酒酒精度的影响未达到显著水平(P>0.05)。

由表9可知,主发酵温度、蔗糖添加量对枳椇酒酒精度皆有显著影响(P<0.05),而酵母用量对枳椇酒酒精度的影响未达到显著水平(P>0.05)。

由表10可知,主发酵温度、蔗糖添加量、酵母添加量对枳椇酒总黄酮含量的影响未达到显著水平(P>0.05)。

根据方差分析可知,酒精度和感官评价中的主发酵温度和蔗糖用量对试验结果影响显著,且温度影响程度大于蔗糖用量。前期试验发现,酒精度较高的样品,其口感偏酸且感官评价偏低。综合考虑,选择最佳发酵工艺条件为感官评分最高的发酵工艺条件组合A2B1C2,即主发酵温度28 ℃,酵母添加量0.14%,蔗糖添加量18%。该优化条件下,枳椇果酒酒味协调,酒味醇厚,果香浓郁,酸甜适口。

3 结论

以酒精度、感官评价为主要评价指标,总黄酮含量、酸度、糖度为辅助评价指标,通过单因素试验和正交试验,得到了枳椇果酒发酵最佳工艺条件为:主发酵温度28 ℃、酵母添加量0.14%、蔗糖添加量18%。在此优化发酵工艺条件下,枳椇果酒酒精度为13.7%vol,感官评分为92分,总黄酮含量为0.85 mg/mL,酸度为3.4 g/L,糖度为8°Bx,枳椇果酒色泽透亮,呈琥珀色。通过对枳椇果酒发酵条件的探索与优化,为枳椇果酒的研究和生产提供一定的理论基础。

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Optimization of fermentation technology of Hovenia acerba fruit wine

HUANG Xiaotian1,2,YU Jiamei1,HE Dong1,GUO Bin3,WEI Piwei1,WANG Lingyun1*
(1.College of Bioengineering,Sichuan University of Science&Engineering,Yibin 644002,China;2.Yibin Wuliangye Group Co.,Ltd.,Yibin 644007,China;3.Yibin Wuliangye Xianlin Ecological Wine Co.,Ltd.,Yibin 644007,China)

Abstract:In order to innovate the high value-added utilization of Hovenia acerba,the H.acerba fruit wine was brewed with H.acerba as raw material.Using alcohol content and sensory evaluation as evaluation indexes,the fermentation process conditions were optimized by single factor tests and orthogonal tests.The results showed that the optimum fermentation process conditions of H.acerba fruit wine were determined as follows:main fermentation temperature 28 ℃,yeast addition 0.14%,and sucrose addition 18%.Under the optimal fermentation process condition,the alcohol content,sensory evaluation,total flavone content,acidity and sugar degree of H.acerba fruit wine was 13.7%vol,92 points,0.85 mg/ml,3.4 g/L and 8°Bx,respectively.The H.acerba fruit wine was amber,clear and bright,with rich fruit aroma.

Key words:Hovenia acerba;yeast;fermentation;wine;process optimization

中图分类号:TS262.7

文章编号:0254-5071(2022)05-0182-06

doi:10.11882/j.issn.0254-5071.2022.05.032

引文格式:黄萧天,余佳梅,何东,等.枳椇果酒发酵工艺优化[J].中国酿造,2022,41(5):182-187.

收稿日期:2021-11-02

修回日期:2022-01-27

基金项目:自贡市科技局科技创新苗子工程(2015CXM05);宜宾市五粮液研发项目(CXY2019ZR012)

作者简介:黄萧天(1995-),男,硕士研究生,研究方向为食品工程。

*通讯作者:王凌云(1982-),女,讲师,博士,研究方向为天然产物的提取与分离。