苦水玫瑰冬枣酒发酵工艺的研究

何坤颖,刘兆墉,刘 磊,魏 月,马晶军*

(河北农业大学 理工学院,河北 沧州 061100)

摘 要:该研究以苦水玫瑰和冬枣为原料制备了一种果酒。通过单因素试验研究了酵母接种量、蔗糖用量、苦水玫瑰用量和发酵时间等因素对果酒酒精度和感官评分的影响。依据单因素试验结果,设计4因素3水平正交试验,进一步确定最优发酵工艺。结果表明,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。在此优化条件下,果酒酒精度为10.6%vol,感官评分为91分。最佳澄清剂为壳聚糖0.2 g/L。

关键词:苦水玫瑰;冬枣;果酒;发酵工艺

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。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

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。

1.2 仪器与设备

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 试验方法

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 结果与分析

2.1 单因素试验结果与分析

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

2.2 正交试验发酵工艺优化

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-

2.3 苦水玫瑰冬枣酒的质量指标检测

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。

2.4 澄清试验结果与分析

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。

3 结论

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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Fermentation technology of Kushui rose and winter jujube wine

HE Kunying,LIU Zhaoyong,LIU Lei,WEI Yue,MA Jingjun*
(College of Science&Technology,Agricultural University of Hebei,Cangzhou 061100,China)

Abstract:A kind of fruit wine was prepared by Kushui rose and winter jujube.The effects of yeast inoculum,sucrose addition,Kushui rose addition and fermentation time on alcohol content and sensory score of fruit wine were researched by single factor experiments.On the basis of single factor experiment,the orthogonal experiments with 4 factors and 3 levels were designed to further determine the optimal fermentation process.The results showed that the optimum technological conditions were as follows:yeast inoculum 0.05‰,sucrose addition 200 g/L,Kushui rose addition 25 g/L,and fermentation time 96 h.Under the condition,the alcohol content and the sensory evaluation score of the fruit wine were 10.6%vol and 91,respectively.The optimal clarifying agent of the fruit wine was chitosan 0.2 g/L.

Key words:Kushui rose;winter jujube;fruit wine;fermentation technology

中图分类号:TS261.4

文章编号:0254-5071(2019)09-0207-05

doi:10.11882/j.issn.0254-5071.2019.09.040

引文格式:何坤颖,刘兆墉,刘磊,等.苦水玫瑰冬枣酒发酵工艺的研究[J].中国酿造,2019,38(9):207-211.

收稿日期:2019-02-18

修回日期:2019-07-19

基金项目:河北省山区特色杂果近自然生产技术及产品加工创新与示范(16236802D-14);河北农业大学师生协同创新项目(2018bssxt13)

作者简介:何坤颖(1998-),女,本科生,研究方向为食品质量与安全研究。

*通讯作者:马晶军(1971-),男,教授,硕士,研究方向为分析化学。