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瓢儿酒工艺优化研究

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【摘要】:
姜伦阳  (山东鲁源酒业有限公司,山东沂源256100)  摘要:目的探讨瓢儿酒低温发酵的最佳工艺条件以及冷冻过滤澄清瓢儿酒对其色泽和VC含量的影响。方法以瓢儿酒的色泽、香气、口感和后味及产品指标等综合评价分数为考察指标,采用响应面法对瓢儿酒低温发酵的工艺条件进行优化,最终确定瓢儿酒发酵的最佳工艺参数。结果瓢儿酒发酵的最佳工艺参数为:发酵温度为15℃、糖度为21oBrix、pH值为3.5,此外,过

姜伦阳

  (山东鲁源酒业有限公司,山东沂源 256100)

  摘要:目的 探讨瓢儿酒低温发酵的最佳工艺条件以及冷冻过滤澄清瓢儿酒对其色泽和VC含量的影响。方法 以瓢儿酒的色泽、香气、口感和后味及产品指标等综合评价分数为考察指标,采用响应面法对瓢儿酒低温发酵的工艺条件进行优化,最终确定瓢儿酒发酵的最佳工艺参数。结果 瓢儿酒发酵的最佳工艺参数为:发酵温度为15℃、糖度为21oBrix、pH值为3.5,此外,过滤温度控制在-5℃,有利于保持瓢儿酒的色泽。结论 研制出了草莓果香浓郁,口味醇厚,最大限度保留原料中VC、多酚类等功能性营养成份的原生态瓢儿酒。

  关键词:瓢儿酒;低温发酵;冷冻过滤;工艺优化

  瓢儿,又叫野草莓,学名“菠萝莓”(pineberry),与草莓味道、外形十分相似,只有樱桃般大小[1]。瓢儿白色果肉上点缀棕红色芝麻状小红点,果体仅有人工栽培草莓的十分之一,生长区多分布在陕南浅山阴凉地带,多见于陕西略阳、汉中、甘肃陇南等地[2,3]。

  瓢儿是热敏性水果原料,采用传统热加工过程,极易使其特征香气成分发生劣变,而特征香气是构成果蔬风味品质的重要特征,直接影响消费者对产品的喜好和可接受水平[4]。

  目前,国内外关于葡萄酒的酿造工艺的研究报道较多[5,6,7],草莓酒酿造工艺的研究鲜有报道。马子骏等[8]对草莓酿造酒特性和人工加糖发酵的工艺进行了相关的研究;刘文慧[9]等对草莓酒的酿造工艺及香气成分分析进行了研究;严汉彬等[10]研究了香蕉和草莓复合果酒的酿造工艺。根据果酒酿造工

  艺特性,本试验在采用国内成熟的果酒加工先进技术基础上,以最大限度保留热敏性原料瓢儿的感官品质和营养成分为着眼点,融入低温发酵技术和冷冻过滤技术相结合工艺,进行新产品瓢儿酒的工艺技术优化。

  1 材料与方法

  1.1 材料与试剂

  原料瓢儿:采摘于陕西汉中;酿酒高活性干酵母:安琪酵母(伊犁)有限公司;白砂糖、柠檬酸(食品级):市售;抗坏血酸(分析纯):天津市科密欧化学试剂有限公司;果胶酶(20000U/g):和氏璧生物技术有限公司;硅藻土、明胶、单宁(分析纯):成都科龙化工试剂厂。

  1.2 仪器与设备

  ZG140榨汁机:广州振兴实业有限公司;AL204电子天平:梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司;723-可见分光光度计:上海棱光科技有限公司;930N荧光分光光度计:上海仪电分析仪器有限公司;2-16K型冷冻离心机:德国SIGMA公司;不锈钢板框过滤器:上海青上过滤设备有限公司。

  1.3 试验方法

  1.3.1 瓢儿酒制备

  (1)原料预处理。挑选成熟、无病害的新鲜瓢儿,去除果梗后,用清水冲洗果实表面的泥土,沥干水分。

  (2)榨汁。将沥干的瓢儿放入组织破碎机中破碎,破碎过程中采用流加的方式向瓢儿浆中加入抗坏血酸护色,添加量为0.2g/kg。

  (3)超高压酶解和灭酶。按瓢儿浆果肉量0.01~0.05%的配比添加果胶酶,搅拌均匀,然后装入聚丙烯薄膜袋中,并用真空包装机封口,置于超高压设备的压力腔内,选择压力为100~200MPa下,酶解2~4h。酶解结束后,将压力升至300MPa,保压10min灭酶。

  (4)发酵指标控制。经超高压酶解后的瓢儿浆,调整糖度至20~24°Brix,调整pH至3.3~3.9。

  (5)酿酒酵母活化。按一定配比的酿酒活性干酵母,用10倍水溶解,在30~35℃条件下活化20min,然后加入到少量瓢儿原浆中活化20min,冷却备用。

  (6)酵母菌接种。将活化后的酿酒酵母加入到糖分调节后的瓢儿浆中,进行无菌接种,接种量为原浆量的3%。

  (7)低温发酵。采用低温发酵有利于瓢儿中易挥发香气物质最大限度地保留。发酵温度控制在13~18℃,定期测定发酵液中总糖和酒精的含量,原浆发酵至总糖小于4g/L时结束发酵,然后进行压榨分离,将自流汁与压榨汁分别存放,待降温静置7d后,将二者混合得到瓢儿原酒。

  (8)澄清处理。在上述瓢儿原酒中添加0.03%的明胶与0.06%的单宁,使原酒中不稳定物质沉淀,然后过滤分离。

  (9)冷冻过滤。将澄清处理后的原酒在-10~-5℃条件下存放7d,然后保持原酒温度-5℃左右过滤。

  (10)复配陈酿。对原酒的酒精度和糖度进行调整后静置陈酿,陈酿温度保持在13~15℃。

  (11)冷冻精滤。将复配陈酿后的原酒在-10~-5℃下存放7d,冷冻过滤,温度保持在-5℃左右。

  1.3.2 低温发酵瓢儿酒的工艺优化

  发酵温度高,果汁中的芳香成分以及色素的损失较大;低温发酵,酒品质好,能减少原料中营养成分的损失,最大限度地保留其营养价值。因此,本课题控制发酵温度在18℃以下。选取发酵温度(A)、发酵液糖度(B)、发酵pH(C)等3个因素进行响应面分析,确定最佳发酵工艺参数,因素水平设计见表1。

  表1 响应面分析试验因素水平表

  Table 1 Factors and levels in response surface design

水平

A

发酵温度(℃)

B

发酵液糖度(°Brix)

C

发酵pH

-1

12

20

3.1

0

15

22

3.5

1

18

24

3.9

  1.3.3瓢儿酒综合评价方法

  通过瓢儿酒的色泽、香气、口感和后味等感官特性及产品指标进行综合评价,评分方法及依据综合考虑GB/T15038、GB/T5009.49、GB/T 4789.25[11,12,13]。综合评价(总分100)标准如表2所示:

  表2 瓢儿酒综合评价标准

  Table 2 Comprehensive evaluation standards of pineberry wine

项  目

标  准

分  数

(80分)

色  泽

清亮透明,琥珀红色

16-20

橙红色,澄清无明显悬浮物

12-15

暗红色,浑浊沉淀

�12

香  气

果香和酒香浓郁

16-20

有淡淡的果香

12-15

酒香不足有异味

�12

口  感

酒体丰满,甘甜爽口

16-20

略有酸涩

12-15

口味酸涩,口感不佳

�12

后  味

回味醇香,入喉有余香

16-20

略有回味,入口柔和

12-15

回味不足,较难入口

�12

产品指标

(20分)

理化指标

参照GB/T5009.49评价

20

微生物指标

参照GB/T4789.25评价

10

  1.3.4冷冻过滤澄清瓢儿酒对其色泽和VC含量的影响

  采用冷冻过滤澄清瓢儿酒,与传统过滤方法相比,能降低产品的香气、色泽和营养物质的损耗。控制过滤温度分别为-10℃、-5℃、0℃、5℃、10℃时,考察过滤温度对瓢儿酒色泽及VC含量的影响。

  色泽分析:用色差仪测定L*、a*、b*、E*,其中:L*代表亮度,a*表征红绿色,b*表征黄蓝色,E*代表色度,色差ΔE表示瓢儿酒颜色变化。当ΔE>2时,表示样品的色泽变化明显,ΔE越大,表示颜色变化越明显。

  2 结果与分析

  2.1响应面分析结果

  以瓢儿酒的色泽、香气、口感和后味及产品指标等感官评价分数为考察指标,采用响应面试验优化瓢儿酒低温发酵的最佳工艺条件,结果如表3所示。

  表3 响应面试验设计方案及结果

  Table 3 Experimental design and results of response surface design

试验号

A

发酵温度/℃

B

发酵液糖度/°Brix

C

发酵pH

综合指标/分

1

1

0

1

75.2

2

0

-1

-1

79.8

3

0

0

0

88.5

4

0

0

0

88.3

5

1

0

-1

69.3

6

1

1

0

73.2

7

-1

-1

0

75.1

8

-1

0

-1

73.0

9

0

1

1

74.6

10

-1

1

0

72.8

11

1

-1

0

76.7

12

0

-1

1

79.2

13

0

0

0

89.2

14

0

1

-1

77.4

15

0

0

0

89.6

16

0

0

0

88.7

17

-1

0

1

63

  2.2模型建立及显著性检验

  试验结果采用Design-Expert8.0.6软件的ANOVA程序,进行二次回归分析,得到瓢儿酒综合感官指标值的变化对发酵温度、发酵液糖度以及pH的标准回归方程为:瓢儿酒综合评价值=+88.86+1.13A-1.60B-0.94C -0.30A*B+3.98A*C-0.55B*C-11.02A2-3.39B2-7.72C2,式中,自变量A为发酵温度(℃);自变量B为发酵液糖度(oBrix);自变量C为发酵pH。回归统计分析结果见表4。

  表4 回归统计分析结果

  Table 4 Analysis of variance for the regression model

系数来源

平方和

自由度

均方

F值

Prob>F

显著性

Model

991.09

9

110.12

115.84

<0.0001

+++

A

13.78

1

13.78

14.50

0.0066

 

B

20.48

1

20.48

21.54

0.0024

 

C

7.03

1

7.03

7.40

0.0298

 

AB

0.36

1

0.36

0.38

0.5578

 

AC

63.2

1

63.2

66.48

<0.0001

+++

BC

1.12

1

1.12

1.27

0.2964

 

A2

511.10

1

511.10

537.63

<0.0001

+++

B2

48.46

1

48.46

50.98

0.0002

++

C2

250.78

1

250.78

263.80

<0.0001

+++

残差

6.65

7

0.95

 

 

 

失拟

5.52

3

1.84

6.50

0.0511

不显著

净误差

1.31

4

0.28

 

 

 

R2

0.9933

 

 

 

 

 

Radj2

0.9848

 

 

 

 

 

  注:+++ :极显著,++ :显著

  由表4可知,模型极显著(P<0.0001),因变量与所考察自变量之间的线性关系显著(R2=0.9933),表明所建立的模型可以用来解释99.33%的响应变化;模型调整确定系数为0.9848,说明该模型能解释98.48%响应值的变化,只有1.52%的总变异没有包括其中,拟合程度较好,失拟不显著(P>0.01),说明本试验所得二次回归方程高度显著,能够很好地对响应值进行预测。AC、A²、C²对瓢儿酒感官评价值的影响极显著;B²对瓢儿酒感官评价值的影响显著。

  2.3瓢儿酒发酵响应面分析及优化

  根据回归方程,得到各因素交互作用对瓢儿酒感官评价值影响的响应面图和等高线图(图1),其中等高线圆形表示两因素交互作用不显著,椭圆表示两交互作用显著。

  利用Design-Expert软件分析得到最优发酵条件,当发酵温度为15.64℃、糖度为21.53oBrix、pH值为3.48时,瓢儿酒综合指标为89.10分。考虑到实际操作性,设定发酵温度为15℃、糖度为21oBrix、pH值为3.5。对以上最优工艺进行3批验证试验,综合评价分数分别为89.76分、89.48分、89.15分,试验平均值为89.47分,与理论预测值较为接近,故确定瓢儿酒发酵最佳工艺参数:发酵温度为15℃、糖度为21oBrix、pH值为3.5。

  a)发酵温度与发酵液糖

  b)发酵温度与pH

  c)发酵液糖度与pH

  图1 两因素交互作用对感官评价值影响的响应面和等高线图

  Figure 1 Response surface and contour for the clarity of the interaction

  2.4冷冻过滤澄清瓢儿酒对其色泽和VC含量的影响

  2.4.1过滤温度对瓢儿酒色泽的影响

  不同过滤温度对瓢儿酒色泽的影响见表5。

  表5 不同过滤温度对瓢儿酒色泽的影响

  Table 5 Effect of filtering temperature on the color of pineberry wine

组别

 

L

a

b

ΔE

对照样品

 

30.65±0.09a

14.58±0.08a

4.74±0.05a

 

冷冻

过滤

温度/℃

-10

30.65±0.21a

14.63±0.35a

4.69±0.05b

0.07±0.16a

-5

30.34±0.11a

14.17±0.22ab

4.61±0.02b

0.53±0.16b

0

29.37±0.22b

13.99±0.14b

4.28±0.03c

1.48±0.16c

5

28.56±0.16c

13.24±0.23b

3.97±0.04d

2.60±0.16d

10

27.46±0.18d

12.05±0.32c

3.73±0.06d

4.21±0.16e

  注:L代表亮度,a代表红绿色,b代表黄蓝色,ΔE代表色差

  由表5可知,冷冻过滤处理瓢儿酒,其亮度值L均降低,但当过滤温度保持在-5℃以下,瓢儿酒的亮度值L与对照品相比无显著性差异,色差值ΔE<2,色泽变化不明显,说明低温对其色泽影响较小,可以保持瓢儿酒原有的色泽。当过滤温度在5~10℃时,其亮度L、a、b值均显著降低,瓢儿酒色差值ΔE>2,色泽变化显著。因此,过滤温度控制在-5℃,有利于保持瓢儿酒的色泽。

  2.4.2过滤温度对瓢儿酒VC保存率的影响

  过滤温度对瓢儿酒VC保存率的影响见表6和图2。

  表6 过滤温度试验结果

  Table 6 The results of filtering temperature

过滤温度/℃

-10

-5

0

5

10

过滤时间/min

VC保留率/%

20

97.26

96.38

95.13

92.66

87.46

40

96.00

95

93.52

90.45

84.7

60

94.94

94.02

91.45

88.53

81.79

80

93.64

92.3

90.01

85.89

78.69

100

92.54

90.02

88.12

82.16

77.58

120

90.03

88.73

86.34

80.34

75.25

  图2 过滤温度对瓢儿酒VC保存率的影响

  Figure 2 Effect of filtering temperature on the VC retention rate of pineberry wine

  从以上可以看出,过滤过程中瓢儿酒VC的保存率逐渐降低,在-10℃、-5℃以下过滤时,VC保存率分别为90.03和88.73%。当温度升高到10℃时,VC含量显著降低,VC的保存率为75.25%。该现象发生的原因是过滤时瓢儿酒中的VC易与周围环境中的氧气发生反应所致,而这一反应与温度有关,温度越高,反应活性越强,VC的保存率越低。因此,综合考虑瓢儿酒中营养成分保留及生产成本,试验选择过滤温度为-5℃。综上所述,低温过滤有利于保持瓢儿酒的色泽和提高VC保存率,过滤温度控制在-5℃左右。

  3讨论

  本课题选用原生态瓢儿为原料,采用低温发酵和冷冻过滤相结合技术开发原生态瓢儿酒,其关键工艺技术如下:

  (1)确定瓢儿酒生产中低温发酵的最佳工艺条件为:发酵温度为15℃、糖度为21oBrix、pH值为3.5。

  (2)低温发酵后的瓢儿酒经下胶处理后,采用冷冻过滤澄清。先将瓢儿酒迅速冷却到-10℃,并在过滤过程中保持温度为-5℃,最终经复配后,制得营养价值和感官品质高的原生态瓢儿酒。

  (3)本试验研制出草莓果香浓郁,口味醇厚,最大限度保留原料中VC、多酚类等功能性营养成份的原生态瓢儿酒。

  综上,本试验充分利用汉中的特色资源研发生产瓢儿酒,将资源优势转化为经济优势,符合国家产业政策和行业发展方向,对促进农业产业化可持续发展、调整产业结构、培育新的经济增长点、加快当地农民致富都具有积极的意义。

  参考文献

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