張衛(wèi)華， 段依夢(mèng)， 鄒小欠， 杜傳來(lái)， 蒲 磊

(安徽科技學(xué)院 食品工程學(xué)院，安徽 鳳陽(yáng) 233100)

我國(guó)石榴品種資源豐富,遍及世界各地,含有多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)如維生素,礦物質(zhì),人體必需的微量元素等[1]。以石榴為原料,通過(guò)酒精發(fā)酵、醋酸發(fā)酵[2-3]得到一種果蔬深加工產(chǎn)品——石榴果醋。隨著人們生活水平的提高,逐漸開(kāi)始追求美味而又健康的食品,通過(guò)石榴的加工,在健康方面,果醋可以促進(jìn)人們的腸道蠕動(dòng),對(duì)健胃消食具有一定的作用[4],可使胃口增加,利于消化,健脾益胃,具有很強(qiáng)的營(yíng)養(yǎng)特色[5-6],屬于一種食療飲品;在保健方面,果醋中含有人體必需的氨基酸、有機(jī)酸等,具有營(yíng)養(yǎng)和保健功能。石榴中還含有很強(qiáng)的抗氧化性,與糧食醋相比具有更高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,果醋深受人們的喜愛(ài),果醋在口味和營(yíng)養(yǎng)都有著明顯的優(yōu)勢(shì),而常見(jiàn)的有關(guān)報(bào)道和市場(chǎng)銷(xiāo)售的都是蘋(píng)果醋、梨醋等[7-9],關(guān)于石榴果醋的探究卻很少。

本試驗(yàn)以石榴為原料,開(kāi)發(fā)果醋產(chǎn)品,用殼聚糖處理石榴果汁;對(duì)石榴果醋進(jìn)行多次研制試驗(yàn),篩選果酒干酵母添加量,發(fā)酵溫度、時(shí)間以及醋酸發(fā)酵的酒精度等加工因素,選出最優(yōu)工藝。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

石榴(安徽省懷遠(yuǎn)亞太石榴);殼聚糖(脫乙酰度為81%,河南明瑞食品添加劑有限公司);酵母,果酒干酵母(安琪酵母股份有限公司);醋酸桿菌(上海佳民釀造食品有限公司)。

1.2 儀器與設(shè)備

722型分光光度計(jì)(上海元析儀器有限公司);WZ111/ATC型手持式糖度計(jì)(上海淋譽(yù)貿(mào)易有限公司);S20K型酸度計(jì)(上海博取儀器有限公司);SPX-100B-Z型生化培養(yǎng)箱(杭州綠博儀器有限公司);WJS20A26型家用多功能榨汁機(jī)(廣東美的生活電器制造有限公司);TDL-40B型低速大容量離心機(jī)(長(zhǎng)沙湘銳離心機(jī)有限公司)。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 工藝流程圖

石榴→清洗→去皮→破碎→過(guò)濾→調(diào)整配比→酒精發(fā)酵→醋酸發(fā)酵→離心→殺菌→成品。

1.3.2 操作要點(diǎn)

1.3.2.1 果汁澄清 石榴經(jīng)清洗,去皮,擠壓后加入殼聚糖,添加適量的蒸餾水,使殼聚糖濃度為0.3 g/L,靜置15 min后離心,得石榴汁液,再加入白砂糖,使糖度達(dá)到8%,在95 ℃下進(jìn)行高溫滅菌15 min,滅菌完成后冷卻至室溫,備用[10-12]。

1.3.2.2 酒精發(fā)酵的單因素試驗(yàn) 控制其他因素不變,果酒干酵母添加量為0.1%、0.15%、0.2%、0.25%;酒精發(fā)酵溫度為24、28、32、36 ℃;初始糖度為10%、14%、18%、22%的情況下分別測(cè)定酒精度,得出最適的干酵母添加量、酒精發(fā)酵溫度以及初始糖度。

1.3.2.3 初始糖度 在發(fā)酵溫度32 ℃,初始糖度18%的條件下,分別加濃度為0、0.05、0.10、0.15、0.20、0.25、0.30g/L的殼聚糖,觀察石榴果汁絮凝效果和透光率[13],經(jīng)分析比對(duì),選擇適宜的殼聚糖添加量[14]。

1.3.2.4 醋酸發(fā)酵的單因素實(shí)驗(yàn) 在控制其他因素均不變的條件下,分別設(shè)定30、32、34、36、38、40 ℃;醋酸菌添加量為7%、8%、9%、10%、11%、12%;酒精度為5%、6%、7%、8%、9%、10%,通過(guò)對(duì)酸度的測(cè)定,得出最適的醋酸菌添加量、醋酸發(fā)酵溫度以及酒精度。

1.3.2.5 酒精發(fā)酵溫度的確定 在果酒干酵母添加量為0.15%,28 ℃下恒溫發(fā)酵3 d,酒精度達(dá)到最高。當(dāng)溫度過(guò)低或過(guò)高時(shí),酵母菌生長(zhǎng)受到抑制,導(dǎo)致酒精生成量降低[15]。因此,28 ℃為酵母最適發(fā)酵溫度。

1.3.2.6 醋酸發(fā)酵溫度的確定 酒精度6%,發(fā)酵溫度38 ℃,分別添加不同含量的醋酸菌,每24 h記錄1次酸度數(shù)據(jù)。經(jīng)分析比較,產(chǎn)酸量最佳條件為:發(fā)酵溫度38 ℃,醋酸菌的添加量10%,酒精度6%[16]。

1.3.3 酒精發(fā)酵的正交實(shí)驗(yàn) 在上述各單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,為優(yōu)化各種因素,將干酵母添加量、發(fā)酵溫度以及初始糖度設(shè)定為影響因子,以酒精度為指標(biāo),確定酒精發(fā)酵的最優(yōu)組合(表1)。

表1 酒精發(fā)酵正交試驗(yàn)的因素與水平

1.3.4 醋酸發(fā)酵的正交實(shí)驗(yàn) 在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,為優(yōu)化各種因素,將果酒酒精度、發(fā)酵溫度以及醋酸菌的添加量設(shè)定為影響因子,以酸度為指標(biāo),確定醋酸發(fā)酵的最優(yōu)組合(見(jiàn)表2)。

表2 醋酸發(fā)酵正交試驗(yàn)的因素與水平

1.3.5 果醋成品的感官評(píng)價(jià) 選擇10名專(zhuān)業(yè)評(píng)價(jià)員,對(duì)石榴果醋的色澤、氣味、質(zhì)地、酸度、甜度5個(gè)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)定(滿(mǎn)分100分),各指標(biāo)滿(mǎn)分均為20分,石榴果醋感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)表[17]見(jiàn)表3。

表3 石榴果醋感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

2 結(jié)果與分析

2.1 果酒干酵母添加量的確定

如圖1所示,果酒干酵母添加量對(duì)酒精度含量有直接的影響,當(dāng)果酒干酵母的添加量在0.1%～0.15%時(shí),酒精度呈上升趨勢(shì);達(dá)到0.15%時(shí)酒精度最高;大于0.2%時(shí),酒精度呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)[18]。

圖1 不同果酒干酵母的用量對(duì)產(chǎn)生酒精度效果的影響

圖2 不同發(fā)酵溫度對(duì)產(chǎn)生酒精含量的影響

2.2 初始糖度的確定

如表4所示,絮狀物的沉降時(shí)間,隨殼聚糖添加量的增加呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢(shì),而透光率則相反。當(dāng)殼聚糖添加量為0.15 g/L時(shí),沉降時(shí)間最短可達(dá)13 s,透光率最大可達(dá)95.8%。由表4可知,當(dāng)殼聚糖的添加量在0.10～0.20 g/L時(shí),石榴果汁澄清效果最好。

表4 不同殼聚糖添加量對(duì)石榴果汁澄清影響

2.3 酒精發(fā)酵溫度的確定

如圖2所示,當(dāng)發(fā)酵溫度在24～32 ℃時(shí),酒精度上升,當(dāng)發(fā)酵溫度在32～36 ℃時(shí),酒精含量下降[19]。當(dāng)酒精發(fā)酵溫度為32 ℃時(shí),酒精度含量最高。

2.4 不同初始糖度對(duì)酒精發(fā)酵的影響

如圖3所示,當(dāng)果酒糖度在10%～18%時(shí),酒精度呈上升趨勢(shì),其中在14%～18%時(shí)上升速度明顯增加,當(dāng)糖度達(dá)到18%后,酒精度下降[20]。當(dāng)糖度在18%時(shí),所產(chǎn)生的酒精度最高。

圖3 不同初始糖度對(duì)酒精發(fā)酵效果影響

2.5 酒精發(fā)酵正交試驗(yàn)的結(jié)果和分析

通過(guò)三因素三水平正交試驗(yàn),分別考察果酒干酵母添加量、發(fā)酵溫度、初始糖度對(duì)酒精發(fā)酵的影響,由表5極差分析可知,三種因素對(duì)酒精發(fā)酵的影響程度為:C>A>B,即初始糖度>添加量>發(fā)酵溫度。由結(jié)果可分析出:酒精發(fā)酵最優(yōu)組合為A2、B2、C3,經(jīng)進(jìn)一步驗(yàn)證分析發(fā)現(xiàn),酒精發(fā)酵最佳組合也為A2、B2、C3,因此酒精發(fā)酵最佳組合為A2、B2、C3,即酒精發(fā)酵最佳條件:發(fā)酵溫度為32 ℃,初始糖度為18 ℃,果酒干酵母的接種量為0.15%。

表5 酒精發(fā)酵的正交試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.6 不同醋酸發(fā)酵溫度對(duì)產(chǎn)酸的影響

當(dāng)發(fā)酵時(shí)間在1～6 d時(shí),產(chǎn)酸量均升高,發(fā)酵時(shí)間在第7～8 d時(shí),其中發(fā)酵溫度為38 ℃條件下的繼續(xù)增加,其他溫度條件下產(chǎn)酸量均下降。因此,在38 ℃時(shí)產(chǎn)酸量相對(duì)較高,果醋的發(fā)酵程度最佳(圖4)。

2.7 醋酸發(fā)酵添加量的確定

如圖5所示,當(dāng)發(fā)酵天數(shù)在1～7 d時(shí),添加量的產(chǎn)酸值均呈上升趨勢(shì),在發(fā)酵天數(shù)在第7～8 d時(shí),其中添加量為10%的產(chǎn)酸量仍是增加的趨勢(shì),其他添加量逐漸平緩[21]。因此,醋酸菌添加量為10%時(shí),產(chǎn)酸量相對(duì)較高,果醋發(fā)酵程度最佳。

圖4 發(fā)酵溫度對(duì)產(chǎn)酸量的影響

圖5 添加量對(duì)產(chǎn)酸量效果的影響

2.8 醋酸發(fā)酵酒精度的確定

如圖6所示,發(fā)酵的時(shí)間在1～7 d時(shí),不同酒精度產(chǎn)酸量均在增加,其中第7～8 d時(shí),酒精度為6%的果酒所產(chǎn)生的酸量相對(duì)較高。因發(fā)酵剛開(kāi)始時(shí),酒精濃度過(guò)高使醋酸菌受到抑制,從而使產(chǎn)酸量下降,除此之外發(fā)酵周期還會(huì)延長(zhǎng)[22]。因此,可初步確定果酒酒精度為6%時(shí),得到的酸量相對(duì)較高,果醋發(fā)酵程度也是最佳。

2.9 醋酸發(fā)酵正交試驗(yàn)的優(yōu)化

采用三因素三水平正交試驗(yàn)考察不同因素對(duì)產(chǎn)酸量的影響,并且對(duì)果醋采用感官分析的方式來(lái)優(yōu)化,由表6可知果醋感官評(píng)價(jià)影響順序?yàn)镃>A>B,最優(yōu)組合為A1、B1、C1,由極差計(jì)算分析可知,3種因素對(duì)醋酸發(fā)酵影響程度為:A>B>C,最優(yōu)組合為A1、B1、C1,即發(fā)酵溫度38 ℃,醋酸菌添加量10%,酒精度6%,因此,可以確定醋酸發(fā)酵的最佳組合為A1、B1、C1,在此條件下所產(chǎn)生的醋酸最佳。

圖6 酒精度對(duì)產(chǎn)酸量效果的影響

組別因素 ABC感官評(píng)分產(chǎn)酸量/% 1111402.38 2122362.573133382.484212332.695223352.916231372.827313401.988321382.269332342.09 K1114113105K2105109103K3112109113R9412因素主次優(yōu)化C>A>B A1、B1、C1 K18.427.747.46K27.437.057.35K36.337.397.37R2.090.690.11因素主次A、B、C 優(yōu)化方案A1、B1、C1 最終方案A1、B1、C1

3 結(jié)論與討論

目前,果醋的加工已有很多研究,如采用紅棗作為原料,以安琪酵母作為紅棗果醋酒精發(fā)酵菌種,通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)確定酒精發(fā)酵的最佳工藝:含糖量12%、酵母添加量20%、發(fā)酵溫度30 ℃、發(fā)酵時(shí)長(zhǎng)為7 d。陳麗娜等[20]以龍眼作為原料,通過(guò)單因素和正交實(shí)驗(yàn),對(duì)龍眼果醋酒精發(fā)酵工藝條件進(jìn)行優(yōu)化,結(jié)果表明最佳發(fā)酵溫度為26 ℃,酵母接種量為6.0%,果汁糖度為22%。林祥群等以石河子150紅棗作為原料,進(jìn)行紅棗果醋飲料工藝研究,經(jīng)實(shí)驗(yàn)室自行發(fā)酵的紅棗果醋為原料進(jìn)行調(diào)配果醋飲料,最佳調(diào)配工藝為:果醋添加量6 mL/100 mL,紅棗汁添加量為5 mL/100 mL,白砂糖添加量為8 g/100 mL,通過(guò)實(shí)驗(yàn)表明在醋酸發(fā)酵階段的最適發(fā)酵溫度為24～30 ℃,最適酒精濃度為4%～8%,搖床轉(zhuǎn)速對(duì)醋酸發(fā)酵影響不大。

本實(shí)驗(yàn)以懷遠(yuǎn)石榴果實(shí)為主要原料,經(jīng)過(guò)挑選、破碎、沉淀澄清、滅菌制得成品。通過(guò)對(duì)石榴果醋各參數(shù)的確定,運(yùn)用單因素和正交試驗(yàn),結(jié)合感官評(píng)價(jià)分析,對(duì)石榴果醋研制條件進(jìn)行了分析優(yōu)化。確定石榴果醋飲料的最佳配方:其中酒精發(fā)酵最適條件為:果酒干酵母添加量0.15%、初始糖度18%、發(fā)酵溫度32 ℃、醋酸發(fā)酵的最適條件為:發(fā)酵溫度38 ℃、醋酸菌添加量10%、石榴果酒酒精度6%。