苦水玫瑰产自甘肃苦水,花色较深,香型独特[1],富含多酚类物质[2],通常用于提炼玫瑰油,但对苦水玫瑰深加工研究尚少[3-4]。玫瑰酒的历史可上溯至明代,直至21世纪,科研人员对玫瑰酒的研究仍在继续[5-6]。如彭涛等[7]从苦水玫瑰花瓣中分离优质菌种,筛选得到了发酵能力强的酵母菌,于倩等[8]通过比较分析苦水玫瑰和霞多丽玫瑰酒的香气成分,结果表明,苦水玫瑰有利于提高酒的花香品质。
冬枣别名苹果枣、雁来红、冰糖枣等,并富含多酚类物质、维生素C和钙、镁等多种矿物质,营养价值较高[9]。但冬枣含糖量高,不耐储藏,因此适宜发酵制酒。张陈云等[10]利用冬枣清汁酿制冬枣酒,颜色翠绿,果香浓郁;杨启贤[11]则用冬枣皮渣混合酿酒,虽制得营养丰富的冬枣果酒,但口感青涩,略失醇厚。因此,对冬枣酒发酵工艺的研究仍在继续。随着消费观念的转变和健康食品的发展,人们对混合果酒的需求不断增加。以苦水玫瑰和冬枣为原料混合发酵制酒,不仅在颜色和香气上形成互补,而且有利于提高果酒营养价值[12]。
本研究拟以果酒酒精度和感官评分为评价指标,对酵母接种量、蔗糖用量、苦水玫瑰用量和发酵时间等进行单因素试验,并设计4因素3水平的正交试验,以此进一步完善苦水玫瑰冬枣酒的发酵工艺。苦水玫瑰冬枣酒的研制不但丰富了果酒的种类,满足了人们对果酒营养和口感日益增加的需要,而且还为促进苦水玫瑰深加工产业的发展提供了一种新的思路。
冬枣:采购于黄骅市枣园;苦水玫瑰(干制花蕾)、蔗糖:市售;安琪果酒专用酵母:安琪酵母股份有限公司。
果胶酶(100 000 U/g)、α-淀粉酶(20 000 U/g)、糖化酶(50 000 U/g):河北格贝达生物科技有限公司;壳聚糖、柠檬酸(食品级):河南万邦实业有限公司;其他试剂均为分析纯。
DH-600AB电热恒温培养箱:北京中兴伟业仪器有限公司;FA2004电子分析天平:上海衡平仪器仪表厂;LB32T糖度计:广州恩测电子科技有限公司;YP2001N型电子天平:上海精密仪器仪表有限公司。
1.3.1 苦水玫瑰冬枣酒的工艺流程[13-18]
冬枣洗净,破碎,加入4倍质量的水,用料理机破碎榨汁。加入适量苦水玫瑰、0.45‰果胶酶和0.45‰淀粉酶,45℃酶解1 h,加入0.45‰糖化酶,60℃酶解2 h。过滤,冷却至30℃时,根据液体的总量接入一定比例的已活化的酵母,25℃恒温发酵。发酵24 h后,加入适量蔗糖。在试验过程中,根据发酵情况排气。发酵结束后,60℃加热30min进行灭菌,过滤后加入壳聚糖进行澄清。再次过滤后放置15 d进行陈酿,得产品。
1.3.2 发酵工艺优化单因素试验设计
(1)优化酵母接种量
蔗糖用量150g/L、苦水玫瑰用量15g/L、25℃发酵144h,其他工艺按1.3.1操作,分别接种0.05‰、0.15‰、0.25‰、0.35‰、0.45‰的酵母,以酒精度和感官评分为评价指标,确定酵母接种量。
(2)优化蔗糖用量
酵母接种量0.15‰时,分别添加50g/L、100g/L、150g/L、200 g/L、250 g/L的蔗糖,其他按(1)操作,确定蔗糖用量。
(3)优化苦水玫瑰用量
酵母接种量0.15‰时,分别添加10 g/L、15 g/L、20 g/L、25 g/L、30 g/L的苦水玫瑰,其他按(1)操作,确定苦水玫瑰用量。
(4)优化发酵时间
酵母接种量0.15‰时,分别发酵48 h、72 h、96 h、120 h和144 h,其他按(1)操作,确定发酵时间。
1.3.3 发酵工艺优化正交试验设计
在单因素试验基础上,以酒精度和感官评分为评价指标,进行4因素3水平正交试验,确定最佳的发酵条件。正交试验因素与水平见表1。
表1 发酵工艺优化正交试验因素与水平
Table 1 Factors and levels of orthogonal experiments for fermentation technology optimization
水平 A酵母接种量/‰B蔗糖用量/(g·L-1)C苦水玫瑰用量/(g·L-1)D发酵时间/h 1 2 3 0.05 0.15 0.25 100 150 200 15 20 25 72 96 120
1.3.4 苦水玫瑰冬枣酒的澄清试验
分别向果酒中加入0.1~1.2g/L的壳聚糖进行澄清[19-20],搅拌后静置24 h,离心10 min(3500 r/min),取上清液,测定透光率。
1.3.5 理化指标测定
酒精度采用GB5009.225—2016《食品安全国家标准酒中乙醇浓度的测定》中的酒精计法[21];糖浓度采用手持糖度计法[22];透光率采用分光光度计法[19],以蒸馏水为对照,用紫外分光光度计测定;总酚采用Folin-Ciocalteu酚法[23-25]。以没食子酸为标准品,建立标准曲线,得到的标准曲线回归方程为:y=0.096 8x-0.0178,y为吸光度值,x为没食子酸质量浓度(μg/mL),相关系数R2=0.996 2。
1.3.6 感官指标评价方法
依据NY/T 1508—2017《绿色食品果酒》、GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》和相关研究[26]确定苦水玫瑰冬枣酒感官评价标准,满分100分。选择10名经过感官评定培训的食品专业人员,进行感官评价。
表2 苦水玫瑰冬枣酒感官品评标准
Table 2 Sensory evaluation standard of Kushui rose and winter jujube wine
评价项目 感官评价标准 评价域差中良优外观(20分) <1010~1314~1718~20香气(20分) <1010~1314~1718~20滋味(40分)典型性(20分)红褐色、酒液清亮、无明显沉淀物和悬浮物具有果香和玫瑰香味,气味协调悦人醇厚纯净、回味绵延、酒体协调风格独特、优雅无缺<25<10 25~30 10~13 31~35 14~17 18~20 18~20
1.3.7 微生物指标测定
依据GB 4789.2—2016《菌落总数测定》和GB 4789.3—2016《大肠菌群计数》对果酒进行微生物检测。
2.1.1 酵母接种量的优化
酵母菌接种量对果酒的酒精度和感官评分的影响结果见图1。从图1可知,随着酵母接种量的增加,果酒的酒精度呈先上升后下降至平缓的趋势。酵母的接种量在0.05‰~0.15‰范围内时,接入的酵母越多,利用糖类产生酒精的能力越强,酒精度越高。当酵母接种量超过0.15‰时,更多的糖类被用于生长繁殖,酒精度下降。从图中还可以发现果酒的感官评分虽有差异,但差异不大,所以酵母接种量的变化对果酒感官的影响较小。综合考虑酒精度和感官评分,当酵母接种量为0.15‰时,果酒的品质最佳。
图1 酵母接种量对果酒的酒精度和感官评分的影响
Fig.1 Effect of yeast inoculum on alcohol content and sensory score of fruit wine
2.1.2蔗糖用量的优化
蔗糖用量对果酒酒精度和感官评分的影响结果见图2。如图2所示,在一定范围内蔗糖对酵母有抑制作用。随着蔗糖用量的增加,果酒的酒精度不断下降,这很可能是因为渗透压的不断增加,影响了细胞水分活度及细胞质组成,从而抑制了酵母的活力[27-29]。当蔗糖用量超过150 g/L时,蔗糖对酵母的抑制作用加强,果酒的酒精度大幅下降。蔗糖用量对果酒的感官评分影响很大,随着蔗糖用量的增加,果酒的感官评分不断上升,这是因为果酒中的苦涩味降低,口感更适宜。但当蔗糖用量超过200g/L时,果酒中的酒精度过低而残留的糖浓度过高,影响了果酒的感官评分。综合考虑酒精度和感官评分,蔗糖的用量选择150 g/L较理想,此时果酒的酒体协调而且酒精度较高。
图2 蔗糖用量对果酒的酒精度和感官评分的影响
Fig.2 Effect of sucrose addition on alcohol content and sensory score of fruit wine
2.1.3苦水玫瑰用量的优化
苦水玫瑰用量对果酒酒精度和感官评分的影响结果见图3。由图3可知,当苦水玫瑰的用量在10~20 g/L范围内时,果酒的酒精度不断升高。当苦水玫瑰用量超过25g/L时,果酒的酒精度反而大幅度降低。试验过程中,随着苦水玫瑰用量的不断增加,果酒的颜色逐渐加深,苦水玫瑰独特的香气愈加明显,感官评分不断增加。综合考虑酒精度和感官评分,苦水玫瑰的用量选择25 g/L为宜。
图3 苦水玫瑰用量对果酒的酒精度和感官评分的影响
Fig.3 Effect of Kushui rose addition on alcohol content and sensory score of fruit wine
2.1.4 发酵时间的优化
发酵时间对果酒酒精度和感官评分的影响结果见图4。如图4可知,当发酵时间在48~96 h时,发酵时间越长,感官评分越高,这是因为在此过程中,酒精和风味物质的含量不断上升。当发酵时间超过96 h,酒精度趋于稳定,发酵过程基本结束。随着发酵时间的进一步延长,感官评分下降,这是因为产生了不良气味,果酒的澄清度也降低了。因此,最佳发酵时间为96 h。
图4 发酵时间对果酒的酒精度和感官评分的影响
Fig.4 Effect of fermentation time on alcohol content and sensory score of fruit wine
根据单因素试验结果,进行4因素3水平正交试验,综合考察酵母接种量、蔗糖用量、苦水玫瑰用量、发酵时间对果酒酒精度和感官评分的影响。苦水玫瑰冬枣酒的正交试验结果见表3,评价指标的极差分析见表4,方差分析见表5。
由表4、表5可知,B、D对酒精度和感官评分均有显著影响(P<0.05)。各因素对两个指标影响的大小顺序相同,其顺序为B>D>C>A。以酒精度为评价指标,最优条件组合为A1B1C3D3;以感官评分为评价指标,最优条件组合为A1B3C3D2或A2B3C3D2。按照上述三组条件酿造果酒,并测定酒精度和感官评分。A1B1C3D3果酒的酒精度为12.5%vol,感官评分为87分;A1B3C3D2果酒的酒精度为10.8%vol,感官评分为93分;A2B3C3D2果酒的酒精度为10.4%vol,感官评分为91分。所以选择的最优条件组合为A1B3C3D2,此时感官评分最高,且酒精度符合NY/T 1508—2017《绿色食品果酒》的要求。
表3 发酵工艺优化正交试验结果
Table 3 Results and analysis of orthogonal experiments for fermentation technology optimization
试验号 A B C D 酒精度/%vol 感官评分/分1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 1 1 2 2 2 3 3 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 2 3 1 3 1 2 1 2 3 3 1 2 2 3 1 10.5 10.1 9.5 11.4 9.4 8.7 11.3 10.9 7.5 82 83 89 79 84 91 85 73 92
表4 正交试验结果极差分析
Table 4 Range analysis of orthogonal experiment results
指标 因素 k1 k2 k3 R酒精度感官评分A B C D A B C D 10.03 11.07 10.03 9.13 84.67 82.00 82.00 86.00 9.83 10.13 9.67 10.03 84.67 80.00 84.67 86.33 9.90 8.57 10.07 10.60 83.33 90.67 86.00 80.33 0.20 2.50 0.40 1.47 1.33 10.67 4.00 6.00
表5 正交试验结果方差分析
Table 5 Variance analysis of orthogonal experiment results
指标 因素 偏差平方和 自由度 F值 P值--2 2 2 2 - 2 2 2 2 A B C D误--酒精度52.429 1.714 1.930 0.019 0.368 0.035差A B C D误差7.340 0.240 3.860 0.140-192.889 24.889 68.222 3.556- -- -感官评分54.250 7.000 19.188-0.018 0.125 0.050-
感官指标:酒液清亮,香气协调,有独特的风格,感官评分为93分。
理化指标:酒精度为10.6%vol;总酚质量浓度为2.20 mg/mL,透光率92%,糖度为8.9°Bx。
微生物指标:菌落总数<50CFU/mL,大肠杆菌未检出。
图5 壳聚糖澄清试验结果
Fig.5 Results of chitosan clarification experiments
由图5可知,随着壳聚糖用量的增加,苦水玫瑰冬枣酒的透光率先上升后下降。当壳聚糖的用量在0.2~0.6 g/L范围内时,澄清效果最好。壳聚糖的用量继续增加时,果酒的透光率下降。考虑到澄清效果及成本,壳聚糖的最佳用量为0.2 g/L。
本试验对苦水玫瑰冬枣酒的发酵工艺进行了研究,通过单因素试验和正交试验最终确定最佳工艺条件为酵母接种量0.05‰,蔗糖用量200 g/L,苦水玫瑰用量25 g/L,发酵时间96 h,壳聚糖用量0.2 g/L。在此优化条件下,得到的苦水玫瑰冬枣酒酒液清亮,色泽诱人,果香酒香协调。本研究对苦水玫瑰及冬枣的深加工进行了有益的探索,为后续的研究提供一定的依据。
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