王乃娟,程健博，岳曉霞，郭碧野，張根生*

(1.浙江舟富食品有限公司，浙江舟山316200；2.哈爾濱商業(yè)大學(xué)，黑龍江省普通高等學(xué)校食品科學(xué)與工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，哈爾濱150076)

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桑葚甜紅果酒工藝優(yōu)化及其MRI法的驗(yàn)證

王乃娟1,程健博2，岳曉霞2，郭碧野2，張根生2*

(1.浙江舟富食品有限公司，浙江舟山316200；2.哈爾濱商業(yè)大學(xué)，黑龍江省普通高等學(xué)校食品科學(xué)與工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，哈爾濱150076)

摘要：以鮮桑葚果為主要原料，利用純種果酒酵母菌強(qiáng)制干預(yù)桑葚果發(fā)酵制成甜紅果酒，通過單因素和正交試驗(yàn)，并以出酒率和感官評(píng)價(jià)為指標(biāo)，利用低頻核磁共振成像(MRI)技術(shù)對(duì)各方案組的穩(wěn)定性進(jìn)行比較驗(yàn)證，從而確定桑葚甜紅果酒最優(yōu)制備工藝。結(jié)果表明：最佳工藝為酵母菌接種量0.2g/kg、發(fā)酵溫度20℃、發(fā)酵時(shí)間15d、亞硫酸鈉添加量0.011%。在此條件下制成的桑葚甜紅果酒感官評(píng)分為93分，出酒率62.4%，制作出的桑葚甜紅果酒澄清透明有光澤悅目協(xié)調(diào)，有濃郁的原果香微帶醇香，風(fēng)味柔和酸甜適口，口感潤(rùn)滑稠厚，穩(wěn)定性良好。

關(guān)鍵詞：桑葚；甜紅果酒；低場(chǎng)核磁共振影像

桑葚(FructusMori)，又名桑果、桑棗、桑實(shí)等，是多年生木本植物桑樹所結(jié)的聚合型多肉漿果[1-2]。我國(guó)桑葚資源豐富，全國(guó)各省市均有桑葚的分布，中國(guó)共有15個(gè)種4個(gè)變種3000多個(gè)種質(zhì)資源[3]。桑葚果富含有機(jī)酸、維生素及礦物質(zhì)，同時(shí)脂肪和蛋白質(zhì)的含量也較高，桑葚中的鉀、鐵、鈣、磷含量也高于蘋果。桑葚還富含游離氨基酸，人體必需的8種氨基酸和2種半必需氨基酸均在桑葚中含有[4]。桑葚果中的多糖是藥理活性很強(qiáng)的成分，具有的抗氧化、降血糖、抗輻射、抗腫瘤及調(diào)節(jié)免疫力等多種生物學(xué)活性[5]，桑葚果中的白藜蘆醇對(duì)冠心病、高血脂癥有預(yù)防作用[6]能抑制癌細(xì)胞的生長(zhǎng)，并阻止血栓的形成[7]。白藜蘆醇更被喻為自紫杉醇之后的又一新的綠色抗癌藥物，受到人們的廣泛關(guān)注[8]。低頻核磁共振成像(MRI)技術(shù)作為一種新型快速無損檢測(cè)得到了人們的認(rèn)可[9-10]，利用灰度值把NMR參數(shù)(如自旋密度ρ，弛豫時(shí)間T1、T2等)作為空間坐標(biāo)的函數(shù)[11]，間接反應(yīng)水分自由度[12]及水分分布[13]。

本研究利用純種果酒酵母菌強(qiáng)制干預(yù)桑葚果發(fā)酵制成甜紅果酒，通過單因素及正交試驗(yàn)確定最優(yōu)工藝，再利用低頻核磁共振成像(MRI)技術(shù)對(duì)不同組別的穩(wěn)定性進(jìn)行比較驗(yàn)證，為試驗(yàn)結(jié)果提供可靠的依據(jù)。

1材料與方法

1.1材料與儀器

桑葚：齊齊哈爾市甘南林場(chǎng)；果酒干酵母：安琪酵母股份有限公司；白砂糖：市售；馬鈴薯：市售；乙酸鋅：天津雙船化學(xué)試劑廠；亞鐵氰化鉀：天津市福晨化學(xué)試劑廠；酒石酸鉀鈉：天津福晨化學(xué)試劑廠；冰乙酸：天津市永大化學(xué)試劑有限公司。

NM120型低場(chǎng)核磁共振分析儀：上海紐邁電子科技有限公司；ALC-210.2型電子天平：賽多利斯科學(xué)儀器(北京)有限公司；G238型打漿機(jī)：廣東省中山市聯(lián)寶電器制造有限公司；XA5-HUD-1型酒精計(jì)：北京中西泰安技術(shù)服務(wù)有限公司；PB-10型酸度計(jì)：賽多利斯科學(xué)儀器(北京)有限公司。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1桑葚甜紅果酒工藝流程

鮮桑葚果→篩選→打漿→接種酵母→主發(fā)酵→過濾→冷藏后酵→低溫儲(chǔ)酒→明膠沉降澄清→粗過濾→精過濾→調(diào)酒→灌裝(洗瓶)→水殺→冷卻→成品桑葚甜紅果酒

1.2.2操作要點(diǎn)

篩選：將鮮桑葚果倒入篩選平臺(tái)，人工除去腐敗變質(zhì)、蟲噬、傷病果。

打漿：將刷選后的鮮桑葚果，均勻的輸入打漿機(jī)內(nèi)，在打漿的同時(shí)要均勻的加入適量亞硫酸，防止桑葚汁氧化。

接種酵母：將活性干酵母與桑葚果漿及軟化水，混合攪拌1h，加入盛有桑葚果漿的小型發(fā)酵罐內(nèi)，攪拌均勻，發(fā)酵溫度控制在25℃。

化糖：發(fā)酵過程中，根據(jù)酵母降糖曲線，將白砂糖分批進(jìn)行化糖，再將化好的糖漿倒入小型發(fā)酵罐中，攪拌均勻[14]。

過濾：將主發(fā)酵完成后的桑葚果酒用四層紗布進(jìn)行過濾。冷藏后酵：將過濾后的桑葚果酒置入冰柜中冷凍，溫度控制在-10℃，后發(fā)酵3個(gè)月，再將后發(fā)酵完成的桑葚果酒倒入小型儲(chǔ)酒罐中。

澄清過濾：將明膠加入軟化水中溶化，再將明膠溶液倒入下膠罐中，與桑葚果酒攪拌均勻，靜置24h，經(jīng)過兩層紗布初濾，再通過4層紗布夾帶脫脂棉精濾。

成分調(diào)整：根據(jù)對(duì)桑葚果酒的成分測(cè)定結(jié)果，對(duì)桑葚果酒成分進(jìn)行調(diào)整，再將調(diào)整后的桑葚果酒倒入儲(chǔ)酒罐。灌裝：將調(diào)配好的桑葚果酒裝入已滅菌的玻璃罐中，灌裝時(shí)要求溫度高于60℃熱灌裝，少留頂隙迅速封好蓋，嚴(yán)防桑葚果酒沾在罐口及罐外壁。

殺菌：桑葚果酒裝罐密封后采用100℃水浴殺菌，首先，將瓶蓋留有一定的縫隙進(jìn)行殺菌20min，此步驟是為了排除瓶?jī)?nèi)的冷空氣，然后，將瓶蓋封嚴(yán)進(jìn)行水浴殺菌時(shí)間達(dá)5min，冷卻至室溫即得到成品[15]。

1.2.3桑葚果酒發(fā)酵工藝中酵母菌最適接種量的單因素實(shí)驗(yàn)[16]

取5份10kg破碎好的桑葚，酵母菌接種量取：0.01%、0.02%、0.03%、0.04%、0.05%，發(fā)酵溫度25℃，發(fā)酵時(shí)間12d，亞硫酸鈉添加量0.011%，根據(jù)感官評(píng)價(jià)找出最適的酵母接種量。

1.2.4桑葚果酒發(fā)酵工藝中發(fā)酵溫度的單因素實(shí)驗(yàn)[17]

取5份10kg破碎好的桑葚，發(fā)酵溫度?。?5℃、20℃、25℃、30℃、35℃，酵母菌接種量取0.3g/kg，發(fā)酵時(shí)間12d，亞硫酸鈉添加量0.011%，根據(jù)感官評(píng)價(jià)找出最適發(fā)酵溫度。

1.2.5桑葚果酒發(fā)酵工藝中發(fā)酵時(shí)間的單因素實(shí)驗(yàn)

取5份10kg破碎好的桑葚，發(fā)酵時(shí)間?。?2d、13d、14d、15d、16d，酵母菌接種量取0.3g/kg，發(fā)酵溫度25℃，亞硫酸鈉添加量0.011%，根據(jù)感官評(píng)價(jià)找出最適發(fā)酵時(shí)間。

1.2.6桑葚果酒發(fā)酵工藝中亞硫酸鈉添加量的單因素實(shí)驗(yàn)[18]

取5份10kg破碎好的桑葚，亞硫酸鈉添加量取：0.008%、0.009%、0.010%、0.011%、0.012%，酵母菌接種量取0.3g/kg，發(fā)酵溫度25℃，發(fā)酵時(shí)間12d。根據(jù)感官評(píng)價(jià)找出最適亞硫酸鈉添加量。

1.2.7桑葚酒中酒精度的測(cè)定

根據(jù)GB/T15038-2006中的酒精計(jì)法測(cè)定桑葚果酒的酒精度[19]。

1.2.8正交試驗(yàn)

依據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，選取合適的因素水平，以感官評(píng)分為評(píng)價(jià)指標(biāo)，采用L9(34)表正交試驗(yàn)方案，確定桑葚果酒的最佳發(fā)酵工藝配方。

1.2.9產(chǎn)品的感官評(píng)價(jià)指標(biāo)

對(duì)桑葚果酒的綜合品質(zhì)進(jìn)行感官品質(zhì)鑒定，選出10人組成評(píng)委，分別對(duì)產(chǎn)品的色澤、香氣、口感和組織4個(gè)方面進(jìn)行評(píng)定，經(jīng)統(tǒng)計(jì)后取平均分。感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1　感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

2結(jié)果與分析

2.1桑葚果酒發(fā)酵工藝單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1.1酵母菌發(fā)酵產(chǎn)酒精曲線

桑葚果酒發(fā)酵工藝酵母菌產(chǎn)酒精曲線如圖1所示：

圖1　酵母菌發(fā)酵產(chǎn)酒精曲線圖

如圖1所示，在前2天，酵母菌數(shù)量較少，幾乎不產(chǎn)酒精；當(dāng)發(fā)酵第2天后，酒精度數(shù)開始上升；在發(fā)酵第17天，酵母菌產(chǎn)酒精量達(dá)到最大值。發(fā)酵第17天后酒精度有所下降，可能的原因是發(fā)酵液中酵母可利用的糖含量低，影響酵母的發(fā)酵作用，而乳酸菌開始發(fā)酵。

2.1.2酵母菌接種量對(duì)發(fā)酵工藝的影響結(jié)果

將感官評(píng)價(jià)所得的數(shù)據(jù)取其平均值及出酒率得到的測(cè)定結(jié)果如下：

由圖2可知，隨著酵母菌接種量的增加，感官評(píng)分呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢(shì)；當(dāng)酵母菌接種量達(dá)到0.02%時(shí)，桑葚果酒的感官評(píng)分最高；隨后再增加酵母菌接種量，感官評(píng)分不再增大，反而下降。由于當(dāng)酵母菌接種量低于最佳值時(shí)，發(fā)酵進(jìn)行的不完全，果酒甜度較大，酒精度不夠，感官評(píng)分較低。當(dāng)達(dá)到最佳值時(shí)，發(fā)酵反應(yīng)則較徹底，感官評(píng)分達(dá)到最大。當(dāng)酵母菌接種量過大時(shí)，發(fā)酵過度，而且會(huì)降低果酒的品質(zhì)，感官評(píng)分下降。酵母菌接種量達(dá)到0.02%時(shí)，出酒率已經(jīng)處于平穩(wěn)狀態(tài)，所以由單因素試驗(yàn)看出0.02%的酵母菌接種量為最適接種量。

圖2　酵母菌接種量的影響

2.1.3果酒發(fā)酵溫度對(duì)發(fā)酵工藝的影響結(jié)果

將感官評(píng)價(jià)所得的數(shù)據(jù)取其平均值及出酒率得到的測(cè)定結(jié)果如下：

圖3　發(fā)酵溫度的影響

由圖3可知，發(fā)酵溫度對(duì)出酒率影響不明顯，但發(fā)酵溫度對(duì)桑葚果酒的發(fā)酵工藝的影響是先呈上升趨勢(shì)，當(dāng)溫度20℃時(shí)達(dá)到最高點(diǎn)后，又開始呈下降趨勢(shì)。這是由于隨著溫度的升高桑葚果酒發(fā)酵加快，發(fā)酵反應(yīng)的速率增加，感官評(píng)分增加；但當(dāng)溫度繼續(xù)升高會(huì)導(dǎo)致發(fā)酵速度過快，影響果酒的品質(zhì)，感官評(píng)分降低。由此確定20℃為最佳酶解溫度。

2.1.4果酒發(fā)酵時(shí)間對(duì)發(fā)酵工藝的影響結(jié)果

將感官評(píng)價(jià)所得的數(shù)據(jù)取其平均值及出酒率得到的測(cè)定結(jié)果如下：

圖4　發(fā)酵時(shí)間的影響

由圖4可知，隨著發(fā)酵時(shí)間的逐漸延長(zhǎng)，出酒率逐漸增加，當(dāng)發(fā)酵時(shí)間超過14d時(shí)，出酒率達(dá)到峰值，感官評(píng)分也逐漸增加，當(dāng)發(fā)酵時(shí)間達(dá)到14d時(shí)，感官評(píng)分達(dá)到最高；隨著時(shí)間的繼續(xù)延長(zhǎng)，感官評(píng)分開始下降。因?yàn)殡S著時(shí)間的延長(zhǎng)，果酒可以得到充分發(fā)酵，發(fā)酵反應(yīng)進(jìn)行的較完全，當(dāng)超過一定時(shí)間后，果酒發(fā)酵過度，感官評(píng)分開始下降。綜合考慮，最佳發(fā)酵時(shí)間為14d。

2.1.5亞硫酸鈉添加量對(duì)發(fā)酵工藝的影響結(jié)果

將感官評(píng)價(jià)所得的數(shù)據(jù)取其平均及出酒率值得到的測(cè)定結(jié)果如下：

圖5　亞硫酸鈉添加量的影響

由圖5可知，隨著亞硫酸鈉添加量的增加，感官評(píng)分呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢(shì)；當(dāng)亞硫酸鈉添加量達(dá)到0.011%時(shí)，桑葚果酒的感官評(píng)分最高；隨后再增加亞硫酸鈉添加量，感官評(píng)分不再增大。由于當(dāng)亞硫酸鈉添加量低于最佳值時(shí)，影響酵母菌的發(fā)酵。當(dāng)達(dá)到亞硫酸鈉添加量達(dá)到最佳值時(shí)，酵母菌開始正常發(fā)酵。當(dāng)亞硫酸鈉添加量過大時(shí)，抑制酵母菌的發(fā)酵過程，出酒率下降明顯，而且會(huì)降低果酒的品質(zhì)，感官評(píng)分降低。所以由單因素試驗(yàn)看出亞硫酸鈉添加量達(dá)到0.011%為最適接種量。

2.2桑葚果酒最佳工藝的確定

在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)，優(yōu)化調(diào)配工藝。以酵母菌接種量、發(fā)酵溫度、發(fā)酵時(shí)間、亞硫酸鈉的添加量為因素，以感官評(píng)價(jià)、出酒率得分為衡量指標(biāo)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2。

由表2正交試驗(yàn)結(jié)果可知，各因素對(duì)桑葚甜紅果酒感官評(píng)價(jià)的影響主次為B>D>C>A，即發(fā)酵溫度>亞硫酸鈉添加量>發(fā)酵時(shí)間>酵母菌接種量，最佳配方為A2B2C3D2，這個(gè)組合并不在9次試驗(yàn)中，所以對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果顯示，此方案下感官評(píng)分為93分，出酒率62.4%；各因素對(duì)桑葚甜紅果酒出酒率的影響主次為D>C>B>A，即亞硫酸鈉添加量>發(fā)酵時(shí)間>發(fā)酵溫度>酵母菌接種量，最佳配方為A2B2C2D1，這個(gè)組合并不在9次試驗(yàn)中，所以對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果顯示，此方案下感官評(píng)分為89分，出酒率63.1%。綜合考慮極差分析結(jié)果，以感官評(píng)價(jià)為主導(dǎo)，兩組最優(yōu)方案出酒率相差較小，即發(fā)酵溫度>亞硫酸鈉添加量>發(fā)酵時(shí)間>酵母菌接種量，最佳配方為A2B2C3D2，即酵母菌接種量為0.02%、發(fā)酵溫度為20℃、發(fā)酵時(shí)間為15d、亞硫酸鈉添加量為0.011%。根據(jù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)該工藝制備的桑葚果酒質(zhì)量較高。

表2　桑葚果酒正交試驗(yàn)表

3MRI法比較驗(yàn)證

果酒在儲(chǔ)藏過程中經(jīng)常由于酒石酸、單寧等物質(zhì)的析出，伴隨沉淀、分層、絮凝等穩(wěn)定性不良的問題[20]，本研究為更加直觀嚴(yán)謹(jǐn)表征不同工藝條件下桑葚甜紅果酒的穩(wěn)定性，利用低場(chǎng)核磁共振成像及偽彩影像技術(shù)分別對(duì)靜置3個(gè)月的感官評(píng)價(jià)正交最優(yōu)方案組及出酒率正交最優(yōu)方案組、單因素試驗(yàn)中酵母菌最適接種量組、最適發(fā)酵溫度組、最適發(fā)酵時(shí)間組、亞硫酸鈉最適添加量組進(jìn)行檢測(cè)比對(duì)。MRI參數(shù)為：SF1=18MHz、SF2=10MHz、TD=200、Sw=40KHz、Dw=25、ACQ=5ms、DT2=1.15[21-22]。

圖6中自左至右依次為感官評(píng)價(jià)正交最優(yōu)方案組及出酒率正交最優(yōu)方案組、單因素試驗(yàn)中酵母菌最適接種量組、最適發(fā)酵溫度組、最適發(fā)酵時(shí)間組、亞硫酸鈉最適添加量組的低頻核磁共振掃描偽彩圖，分析可知，感官評(píng)價(jià)正交最優(yōu)方案組的成像清晰，氫質(zhì)子分布均勻，無堆積現(xiàn)象，完整性也較好，但中部有黑色區(qū)域，證明體系內(nèi)存在微量空氣氣泡，穩(wěn)定性良好；出酒率正交最優(yōu)方案組成像邊緣迷糊，可見明顯掛壁現(xiàn)象，氫質(zhì)子堆積分布；酵母菌最適接種量組可見明顯氫質(zhì)子堆積，有非肉眼可見絮凝現(xiàn)象；最適發(fā)酵溫度組成像最清楚，氫質(zhì)子分布均勻，穩(wěn)定性最優(yōu)；最適發(fā)酵時(shí)間組存在密集絮凝，穩(wěn)定性不佳；亞硫酸鈉最適添加量組可見明顯沉淀、空洞區(qū)域，成像不清晰，邊緣模糊，液體流動(dòng)性偏差。

圖6　各方案組的低頻核磁偽彩成像

雖然通過MRI偽彩圖測(cè)定最適發(fā)酵溫度組穩(wěn)定性最好，但口感不佳、出酒率偏低，所以綜合指標(biāo)考慮，選擇感官評(píng)價(jià)正交最優(yōu)方案組為最佳方案。

4結(jié)論

通過單因素、正交試驗(yàn)及MRI偽彩成像得出桑葚甜紅果酒的最佳工藝為酵母菌接種量為0.02%、發(fā)酵溫度為20℃、發(fā)酵時(shí)間為15d、亞硫酸鈉添加量為0.011%。制作出的桑葚甜紅果酒澄清透明有光澤悅目協(xié)調(diào)，有濃郁的原果香微帶醇香，風(fēng)味柔和酸甜適口，口感潤(rùn)滑稠厚，不渾濁無沉淀物，穩(wěn)定性良好。

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Mulberry Sweet Berry-red Wine Process Optimization And MRI Validation

Wang Naijuan1, Cheng Jianbo2, Yue Xiaoxia2, Guo Biye2, Zhang Gensheng2*

(1.Zhejiang Zhoufu Foods CO., LTD, Zhoushan 316200；2.Key Laboratory for Food Science and Engineering of Heilongjiang Province, Harbin University of Commerce, Harbin 150076)

Abstract:Forced intervention sweet red wine using of pure mulberry fruit wine yeast fermentation in fresh mulberry fruit as the main raw material. Used the low-frequency magnetic resonance imaging (MRI) technique on the stability of each group were compared to verify the program in order to determine the optimal mulberry sweet red wine preparation by single factor and orthogonal experiment, and liquor yield and sensory evaluation as an indicator. The results showed that: the optimum for the yeast inoculation was 0.2g / kg, fermentation temperature was 20 ℃, fermentation time was 15d, sodium sulfite dosage was 0.011%. Under this condition, sweet red wine made from mulberry sensory score of 93, the rate was 62.4% alcohol, making a mulberry sweet red wine clear and transparent coordination pleasing glossy, rich raw fruit microstrip mellow, soft and sweet and sour flavor palatability, taste lubrication thick, good stability.

Key words:Mulberry; Sweet berry-red wine; MRI

中圖分類號(hào):TS262.7

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

作者簡(jiǎn)介：王乃娟(1982-)，女，工程師，碩士，主要從事方便食品及海產(chǎn)品的研究，E-mail：154158636@qq.com；*通訊作者：張根生(1964-)，男，教授，碩士，主要從事畜產(chǎn)品加工研究。

收稿日期：2015-12-25

DOI.:10.13268/j.cnki.fbsic.2016.02.003