張 軍，王 靜

（1.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院漿果研究所，黑龍江綏棱 152200；2.遼寧省朝陽縣水土保持工作站，遼寧朝陽 122000）

格瓦斯飲料是通過酵母和乳酸菌發(fā)酵而釀制的,所以不僅酸甜適口,而且營養(yǎng)豐富，含有多種糖類、有機(jī)酸、維生素、氨基酸等，除消暑、解渴外還能增進(jìn)人體消化功能，是既可作飲料又可代酒助興的良好飲品，婦幼皆宜的一種發(fā)酵飲料。以沙棘、藍(lán)莓、玉米為原料生產(chǎn)格瓦斯，能夠發(fā)揮各自的優(yōu)勢，其營養(yǎng)成分全面、搭配合理，改善其飲料的色澤和口味，使口感風(fēng)味俱佳，達(dá)到營養(yǎng)、功能互補(bǔ)效果，能為人體提供更全面的營養(yǎng)，更容易吸收，更時(shí)尚健康，符合當(dāng)前人們的需要。篩選本地區(qū)特色原料資源，研發(fā)出風(fēng)味功效俱佳、市場受眾面大的果糧復(fù)合型格瓦斯飲料，走出我國格瓦斯飲料產(chǎn)品開發(fā)的一條新路，帶動(dòng)沙棘加工業(yè)的發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

沙棘脫油鮮果汁：黑龍江省今帝酒業(yè)有限公司提供。野生藍(lán)莓鮮果汁：大興安嶺北奇神公司提供。玉米粉：大連興澤制麥有限公司提供。白砂糖、乳糖均為食品級。香檳酵母、啤酒酵母、安琪葡萄酒酵母、安琪干酵母、羅氏干酵母、產(chǎn)朊假絲酵母、嗜酸鏈球菌、長雙歧桿菌、保加利亞乳桿菌、嗜熱鏈球菌、干酪乳桿菌分別購于黑龍江省微生物研究所、黑龍江省美華生物技術(shù)股份有限公司。

儀器與設(shè)備：pH計(jì)、氣相色譜儀、二氧化碳含量測定儀、紫外線分光光度計(jì)、無菌培養(yǎng)箱（上海人和科學(xué)儀器有限公司）、離心機(jī)（北京醫(yī)用離心機(jī)廠）、固形物測定儀（上海索光光電技術(shù)有限公司）、均質(zhì)機(jī)（浙江東頂生物制藥設(shè)備有限公司）、硅藻土過濾器（浙江東頂生物制藥設(shè)備有限公司）、微孔膜過濾器（浙江東頂生物制藥設(shè)備有限公司）、二級連續(xù)發(fā)酵控制系統(tǒng)（江蘇江中生物發(fā)酵設(shè)備有限公司）；全自動(dòng)飲料灌裝機(jī)（浙江來福飲料機(jī)械制造有限公司）。

馴化培養(yǎng)基：將玉米粉文火炒干、炒香（不能碳化），裝入150目篩布袋內(nèi)用繩子扎好袋口，以10%（W/W）比例加到90℃左右凈水中，一同加入0.03%啤酒花，浸泡2～3h后，加入6%白砂糖溶解，用200目篩布過濾，制成玉米汁培養(yǎng)液。在500mL三角瓶中加入200mL玉米汁培養(yǎng)液，一同加入沙棘藍(lán)莓復(fù)合果汁（添加量15%，比例為3∶2），0.8kg/cm3滅菌20min，冷卻即成。

1.2 工藝流程

原料的選擇與處理→調(diào)配→殺菌→冷卻→接種→發(fā)酵→終止（酸度3.0g/L±）→冷卻→過濾→調(diào)整→殺菌→灌裝→檢驗(yàn)→貯存

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 沙棘果汁與藍(lán)莓果汁添加量及比例的確定

按果汁添加量與比例分別設(shè)：18%（沙棘：藍(lán)莓=1∶1）、15%（沙棘：藍(lán)莓=1∶2）、15%（沙棘：藍(lán)莓=2∶1）、12%（沙棘：藍(lán)莓=1∶1），按格瓦斯生產(chǎn)工藝流程發(fā)酵，選用安琪干酵母（接種量5%）、乳酸菌（接種量0.5%）、白砂糖10%，發(fā)酵溫度32℃，酸度達(dá)到2.8～3.0g/L時(shí)停止發(fā)酵。對發(fā)酵醪汁進(jìn)行口感品評，確定最佳比例與添加量方案。

1.3.2 玉米粉添加及量的確定

防止玉米粉炒焦糊，用夾層氣鍋炒干、炒香，裝入150目篩布袋內(nèi)用繩子扎好袋口，放入90℃水中浸泡，浸出液降溫至35～36℃，加入安琪酵母、乳酸菌、白砂糖、藍(lán)莓沙棘混合果汁（1.3.1最佳條件），發(fā)酵溫度控制在36℃以下。添加量分別：5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%，浸提時(shí)間150～200min,發(fā)酵時(shí)間16h,感官評分標(biāo)準(zhǔn)參照表1。

表1 發(fā)酵品感官評分標(biāo)準(zhǔn)表

1.3.3 酵母的選擇與優(yōu)化

選擇適合格瓦斯發(fā)酵特征酵母：香檳酵母、啤酒酵母、安琪葡萄酒酵母、安琪干酵母、羅氏干酵母、產(chǎn)朊假絲酵母、嗜酸鏈球菌、長雙歧桿菌、保加利亞乳桿菌、嗜熱鏈球菌、干酪乳桿菌，進(jìn)行單一和組合試驗(yàn)，在定性的基礎(chǔ)上，進(jìn)行量化試驗(yàn)，篩選出發(fā)酵醪汁口感較佳和CO2含量高的菌種。

1.3.4 發(fā)酵單因素試驗(yàn)

篩選發(fā)酵溫度：將酵母（三菌復(fù)合一次性發(fā)酵）分別接種到含糖量為5%的馴化培養(yǎng)液中，在24℃、27℃、30℃、33℃、36℃、39℃下發(fā)酵。每隔4h測定發(fā)酵醪汁糖值，分析其變化特征。

篩選初始pH值：用飽和碳酸鈉將調(diào)整后的馴化培養(yǎng)液設(shè)為6個(gè)水平，pH3.0、pH3.5、pH4.0、pH4.5、pH5.5、pH6.5，接入10%最適發(fā)酵菌株液，溫度36℃，將糖度調(diào)整至5%，發(fā)酵過程中每隔4h對發(fā)酵醪汁的糖度、pH變化進(jìn)行測定，發(fā)酵結(jié)束后進(jìn)行結(jié)果分析。

篩選酵母接種量：把馴化發(fā)酵培養(yǎng)液調(diào)整pH為3.5，發(fā)酵溫度36℃，糖度調(diào)整至5%，分別接入體積的1%、2%、3%、4%復(fù)選最佳菌株活化液，觀測發(fā)酵過程中糖下降特征，主發(fā)酵結(jié)束后進(jìn)行分析比較。

篩選糖添加種類與用量：分別添加2%乳糖、蔗糖、果糖、麥芽糖作為碳源，在發(fā)酵醪汁中接入混合菌種，36℃靜止培養(yǎng)24h，比較其對菌種的生長影響。表現(xiàn)較佳進(jìn)行3%、5%、7%、9%、11%添加量的發(fā)酵感官品質(zhì)分析，確定添加量。

1.3.5 發(fā)酵工藝優(yōu)化（正交試驗(yàn)）

選用單因素試驗(yàn)的數(shù)值，確定4因素（發(fā)酵溫度、pH值、發(fā)酵時(shí)間、酵母接種量），進(jìn)行4因素3水平的正交試驗(yàn)，優(yōu)化發(fā)酵工藝條件。測定分析殘?zhí)?、酒精度，進(jìn)行感官評定分析[1]，確定最佳發(fā)酵組合。

1.3.6 穩(wěn)定性檢驗(yàn)[2]

根據(jù)斯托克原理，測定其沉淀率，作為評價(jià)穩(wěn)定性的依據(jù)。將灌裝后產(chǎn)品放置10d后，在有刻度的離心管中，準(zhǔn)確加入發(fā)酵好的格瓦斯樣品10mL，然后在轉(zhuǎn)速3500r/min下離心30min，棄去上清液，準(zhǔn)確稱取沉淀物質(zhì)量，按公式計(jì)算沉淀率，作為產(chǎn)品穩(wěn)定性評價(jià)指標(biāo)。

沉淀率=沉淀物質(zhì)量（g）/10mL樣品質(zhì)量（g）×100%

1.4 指標(biāo)檢測

可溶性固形物[3]：按GB/T12143-2008中第4章規(guī)定執(zhí)行?？偺怯门崃衷噭┓y定，還原糖的測定，取20mL原汁定溶到200mL，再取50mL定容100mL（容量瓶），取菲林各5mL加入原汁5mL，煮沸再加甲基藍(lán)。配合阿貝折光儀測定法。

總酸測定[4]：按GB/T12456規(guī)定執(zhí)行。吸取10mL樣液，加入100mL煮沸并冷卻到室溫的蒸餾水，加入2～3滴酚酞指示劑，用0.lmol/LNaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至微紅色，以30s不褪色為終點(diǎn)，記下消耗NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的毫升數(shù)，按以下公式計(jì)算酸含量。酸（%）=C×V×K/W×%，其中C：NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的分子量濃度（mol/L），V：滴定至終點(diǎn)時(shí)消耗NaOH溶液的用量（mL），K轉(zhuǎn)化為乳酸的系數(shù)0.09，即lmol氫氧化鈉相當(dāng)于酸克數(shù)，W：取樣量（mL）。

pH值的測定：用pH計(jì)直接測定或精密pH試紙。

CO2壓力的測定[5]：二氧化碳含量測定儀測定。

吸光度的測定[6]：采用紫外線分光光度計(jì)，在540mm波長下測定溶液的吸光度，以O(shè)D值表示。

酒精度的測定[7]：蒸餾法與氣相色譜儀測定結(jié)合。

微生物指標(biāo)檢驗(yàn)[8]，按GB/T4789.21規(guī)定執(zhí)行。

感官評定：評定小組由10人組成，都是從事食品行業(yè)的專業(yè)人員。要求評定人員在參加評定前12h不吸煙，不喝酒，不食辛辣等刺激性食品，評定一個(gè)樣品以清水漱口，間隔10min進(jìn)行下一個(gè)樣品的測定，認(rèn)真填寫評分表并簽名。

2 結(jié)果與分析

2.1 藍(lán)莓果汁與沙棘果汁添加量及比例的確定

從表2得出，以沙棘與藍(lán)莓果汁12%添加量、3：2比例處理表現(xiàn)最佳，其酸甜適中，紅色均勻，有較濃沙棘、藍(lán)莓果復(fù)合香味，其體現(xiàn)柔和協(xié)調(diào)的獨(dú)特復(fù)合風(fēng)味，并能體現(xiàn)格瓦斯的風(fēng)味。而藍(lán)莓汁與沙棘汁配比為2∶1、1∶1時(shí)藍(lán)莓香味過濃，掩蓋了沙棘的香味，無復(fù)合的香氣和滋味。而藍(lán)莓汁與沙棘汁配比為1∶2時(shí)，風(fēng)味上偏向于沙棘，藍(lán)莓風(fēng)味被掩蓋，體現(xiàn)不出復(fù)合的風(fēng)味。

2.2 玉米粉添加量的確定

在糖化玉米時(shí)，為防止玉米粉炒焦糊，用夾層氣鍋炒香。放入90℃水中浸泡，浸出液降溫至40℃以下，加入安琪酵母、乳酸菌、白砂糖、12%藍(lán)莓沙棘混合果汁（3∶2），發(fā)酵溫度36℃。從表3發(fā)酵結(jié)果顯示，9%添加量可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求，較經(jīng)濟(jì)、易處理。感官評分標(biāo)準(zhǔn)也參照表1。

表2 藍(lán)莓果汁與沙棘果汁添加量及比例的試驗(yàn)

表3 玉米粉添加量試驗(yàn)

2.3 酵母的選擇與優(yōu)化

從表4與圖1中得出，安琪干酵母和羅氏干酵母的發(fā)酵產(chǎn)氣量在發(fā)酵初期，產(chǎn)氣量增長幅度較大，CO2的壓力變化較大。而安琪干酵母從發(fā)酵4h后產(chǎn)氣量明顯增大，且在20h內(nèi)CO2壓力在一直上升。在發(fā)酵時(shí)間、發(fā)酵溫度以及接種量等發(fā)酵條件相同的情況下，安琪干酵母的產(chǎn)氣量表現(xiàn)最佳，其對培養(yǎng)液的發(fā)酵效果達(dá)到格瓦斯飲料有效發(fā)酵的要求，確定以安琪干酵母作為沙棘藍(lán)莓復(fù)合格瓦斯飲料的主發(fā)酵劑。

2.4 多菌種復(fù)合發(fā)酵

以安琪干酵母為主發(fā)酵劑，以保加利亞乳桿菌、嗜酸鏈球菌為副發(fā)酵劑，進(jìn)行復(fù)合發(fā)酵（初始總糖10%）的結(jié)果表明，其三者比例以3∶1∶1、添加量5%，復(fù)合發(fā)酵結(jié)果（一次性發(fā)酵）表現(xiàn)最佳，發(fā)酵醪總評分達(dá)84分。

2.5 發(fā)酵單因素試驗(yàn)

2.5.1 發(fā)酵溫度

從圖2得出，以33～39℃的發(fā)酵溫度使糖快速降低、CO2的壓力上升作用明顯，評定各發(fā)酵醪汁的感官，以36℃表現(xiàn)最佳。同時(shí)，自然條件下以40℃以下接種，至發(fā)酵旺盛期結(jié)束，其發(fā)酵醪汁的溫度始終在33～36℃間，這可簡化對發(fā)酵溫度的控制。

表4 初篩發(fā)酵劑單一試驗(yàn)結(jié)果

2.5.2 初始pH值

從圖3得出，以pH值3.0～4.0范圍內(nèi)，糖降解快，表明其發(fā)酵速度快，產(chǎn)CO2量大。發(fā)酵醪汁的感官也較好。這要求掌握好果汁的添加比例，使初始pH值達(dá)到要求。

2.5.3 接種量

從圖4中得出，隨著接種量的增加，發(fā)酵效果加強(qiáng)，3%接種量達(dá)到設(shè)計(jì)要求。一定的物質(zhì)條件下，達(dá)到發(fā)酵要求（產(chǎn)CO2量、殘?zhí)橇浚忠w現(xiàn)經(jīng)濟(jì)適用，菌種的接種量要適中。

2.5.4 糖的添加種類與量的確定結(jié)果

從圖5得出，乳糖、蔗糖、果糖、麥芽糖對復(fù)合菌繁育的影響差異明顯，在蔗糖為糖源的發(fā)酵醪汁中生長，菌體濃度最高，說明蔗糖能更好地被復(fù)合菌利用，并促進(jìn)其快速生長。乳糖表現(xiàn)次之，其它糖類作為碳源，菌體濃度較低，不適合復(fù)合菌的生長，因此，確定蔗糖是其繁育的最佳碳源，可輔之乳糖。

表5 發(fā)酵劑復(fù)合優(yōu)化試驗(yàn)

表6 添加糖復(fù)合優(yōu)化試驗(yàn)

從表6中得出，隨著乳糖添加量的減少，其發(fā)酵醪汁的酸度降低，這是乳酸菌分解乳糖生成乳酸的結(jié)果，但乳酸過多對風(fēng)味的影響是負(fù)面的。因此，根據(jù)感官評定結(jié)果，結(jié)合發(fā)酵醪汁調(diào)整后的糖酸比例（最適值為30～32）平衡的要求，以蔗糖與乳糖混合添加量為9%、比例為5∶1的條件最為優(yōu)越，感官總分為86分，是發(fā)酵成為商品的最佳條件。

2.6 發(fā)酵工藝優(yōu)化

方差分析結(jié)果表明，影響其發(fā)酵工藝的因素主次為接種量＞發(fā)酵溫度＞發(fā)酵時(shí)間＞初始pH值，正交試驗(yàn)最佳水平為D2A2C2B2，即發(fā)酵的最佳組合為接種量3×10-4、發(fā)酵溫度36℃、發(fā)酵時(shí)間15h、初始pH值3.5。但在此正交試驗(yàn)L9（34）中沒有D2A2C2B2實(shí)測值，需要驗(yàn)證實(shí)際結(jié)果，以利于工藝的提高。

表7 工藝優(yōu)化正交試驗(yàn)L9（34）

表8 產(chǎn)品沉淀率（%）

2.7 正交驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

考慮在上述正交試驗(yàn)中沒有D2A2C2B2最佳組合實(shí)測值，因而對該組合進(jìn)行單獨(dú)試驗(yàn)。在500mL，三角瓶中加入7%玉米粉的浸提液，再加入藍(lán)莓沙棘復(fù)合果汁（添加量12%，比例為3∶2），滅菌（0.8kg/cm3）20min，總糖度調(diào)整至9%、pH值在3.5左右，按3∶1∶1接種3%的安琪干酵母、保加利亞乳桿菌、嗜酸鏈球菌復(fù)合菌種，在36℃溫度下發(fā)酵15h，經(jīng)過滅菌出來的產(chǎn)品感官評分值為92.7，產(chǎn)品表現(xiàn)優(yōu)級。

2.8 穩(wěn)定性檢驗(yàn)

從表8得出，采用雙過濾澄清（硅藻土+微孔膜）的產(chǎn)品的沉淀率明顯降低，平均值為0.51，比自然澄清產(chǎn)品的外觀要好些，但自然澄清的產(chǎn)品風(fēng)味要較強(qiáng)制澄清的產(chǎn)品風(fēng)味濃郁，因此，在保持發(fā)酵產(chǎn)品原有特性基礎(chǔ)上，過濾水平要滿足商品性的同時(shí)，又要保持其營養(yǎng)成分的最大體現(xiàn)。

3 結(jié)論

（1）沙棘與藍(lán)莓果汁12%添加量、3∶2比例處理表現(xiàn)最佳，玉米粉9%添加量可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求，較經(jīng)濟(jì)、易處理。

（2）安琪干酵母、保加利亞乳桿菌、嗜酸鏈球菌為發(fā)酵劑進(jìn)行復(fù)合發(fā)酵，比例3∶1∶1、添加量5%，復(fù)合發(fā)酵結(jié)果（一次性發(fā)酵）表現(xiàn)最佳，發(fā)酵醪總評分達(dá)84分。

（3）影響其發(fā)酵工藝的因素主次為接種量＞發(fā)酵溫度＞發(fā)酵時(shí)間＞初始pH值，正交試驗(yàn)最佳組合是接種量3×10-4、發(fā)酵溫度36℃、發(fā)酵時(shí)間15h、初始pH值3.5。驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)最佳組合的產(chǎn)品感官評分值為92.7，產(chǎn)品表現(xiàn)優(yōu)級。

（4）理化指標(biāo)：可溶性固形物5.5%～6.0%；總酸3.0～3.5g/L；pH值3.0～3.3；CO2含量≥0.10g/100mL；乙醇（20℃）（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）≤0.8%。

（5）原格瓦斯液總糖＜40g/L時(shí)，一般用蔗糖將總糖調(diào)至＞40g/L；可用檸檬酸調(diào)酸，也可用乳酸調(diào)酸，但保持其酸味平衡；發(fā)酵工藝要求最大程度保持二氧化碳含量，減少其散失，不用機(jī)械法增加二氧化碳量。

[1] 盧大修 .格瓦斯飲料的制造[J].食品科學(xué),1982（6）：40-45.

[2] 徐速,劉復(fù)軍,梁金鐘,等 .工業(yè)化主產(chǎn)格瓦斯的研究[J].生物技術(shù),1997（4）：12-15.

[3] 張柏青 .蘇聯(lián)格瓦斯生產(chǎn)工藝學(xué)[J].食品科學(xué),1985（4）：10-14.

[4] 唐軍虎,潘陽,敬思群 .大棗格瓦斯飲料的研制[J].中國釀造,2010（4）：60-63.

[5] 張素華,孫長花,薛凌燕 .花卉格瓦斯飲料的研制[J].食品與發(fā)酵工業(yè),2006（07）：64-56.

[6] 羅斌,胡亞平,李海林,等 .果蔬格瓦斯飲料的研制[J].保鮮與加工,2009（5）：44-47.

[7] 張素華,丁國祥,孫長花 .茉莉、玫瑰格瓦斯飲料的研制[J].食品科技,2006,31（8）：197-200.

[8] 葛健,王正祥 .工業(yè)微生物實(shí)驗(yàn)技術(shù)手冊[M].北京：中國輕工業(yè)出版社,1994,355-357.