劉 金 鵬， 秦 艷 霞， 俞 志 敏， 王 偉

( 大連工業(yè)大學(xué) 生物工程學(xué)院, 遼寧 大連 116034 )

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響應(yīng)面法優(yōu)化藍(lán)莓啤酒釀制工藝

劉 金 鵬， 秦 艷 霞， 俞 志 敏， 王 偉

( 大連工業(yè)大學(xué) 生物工程學(xué)院, 遼寧 大連 116034 )

以濃縮藍(lán)莓汁、啤酒麥汁、啤酒酵母等為主要原料，采用低溫發(fā)酵技術(shù)釀制藍(lán)莓啤酒。通過對比不同藍(lán)莓汁添加時間和3種不同酵母的發(fā)酵結(jié)果，確定選用主酵結(jié)束添加藍(lán)莓汁和選用酵母3號作為發(fā)酵用菌種。酵母添加量、藍(lán)莓汁添加量和初始糖度的單因素試驗結(jié)果顯示，這3個因素對成品酒的感官影響作用顯著。采用Box-Behnken試驗設(shè)計和響應(yīng)面分析確定了最佳的發(fā)酵工藝條件：初始糖度為11.61 °BX，酵母添加量為5.22%，藍(lán)莓汁在發(fā)酵后期添加，添加量為14.95%。在此條件下，感官品評得分最高，均值為83.67，釀出的成品啤酒具有突出的藍(lán)莓果香，口味純正爽口。

藍(lán)莓；水果啤酒；釀制工藝；響應(yīng)面法

0 引 言

藍(lán)莓果實味道甜美，富含抗氧化劑、果膠、鞣花酸、熊果苷、花色素苷、類黃酮、花青苷等化合物及豐富的鐵、鋅、錳等微量元素，富含花青素和總酚等營養(yǎng)物質(zhì)，而這些化合物對于人體內(nèi)自由基的清除、抑制及逆轉(zhuǎn)人體衰老有密切關(guān)系，并具有多種保健功能[1]。例如，花青素聯(lián)合體內(nèi)膠原蛋白形成一層特殊的抗氧化保護(hù)膜，隨時阻斷自由基的干擾，并協(xié)助維生素C、E，增強(qiáng)它們的抗氧化功效[2]。果啤是最近幾年迅速流行起來的飲料產(chǎn)品，它既有啤酒的營養(yǎng)與芳香，又有較低的酒精度和果香口感，可滿足消費者的不同需要[3]。

本研究從對藍(lán)莓啤酒發(fā)酵工藝的角度出發(fā)，確定影響發(fā)酵工藝的單因素條件，并選取主要影響因素，通過相應(yīng)響應(yīng)面法進(jìn)行優(yōu)化。

1 材料與方法

1.1 材 料

啤酒麥汁、3種優(yōu)良啤酒酵母(saccharomycescerevisiae,編號1、2、3)，本試驗室提供。濃縮藍(lán)莓汁，福建省漳浦縣達(dá)川食品有限公司。

1.2 方 法

1.2.1 果啤的發(fā)酵

按濃縮藍(lán)莓汁與釀造用水體積比1∶3稀釋。采用巴氏滅菌法對果汁滅菌。

按5%的接種量接入冷麥汁中，20 ℃保溫2 d后轉(zhuǎn)入主酵，主酵溫度12 ℃，保持3～6 d，當(dāng)糖度降至4～5 °BX時，進(jìn)入后發(fā)酵。加入稀釋的藍(lán)莓汁，添加量15%(以啤酒體積計)，降溫至8 ℃，2～5 d，進(jìn)行雙乙酰還原，雙乙酰降至0.10 mg/L時，降溫至0～2 ℃，期間倒瓶幾次分離酵泥，保持10～15 d，發(fā)酵結(jié)束。

1.2.2 感官評分

發(fā)酵完成后，隨機(jī)選取12名有經(jīng)驗啤酒品評人員進(jìn)行品嘗打分。

表1 果味啤酒感官評分標(biāo)準(zhǔn)

1.2.3 分析方法

利用糖度計法測定原麥汁濃度[4]；利用酸堿滴定法滴定總酸[5];利用啤酒自動分析儀測定酒精度和發(fā)酵度;利用國標(biāo)法—EBC法測定雙乙酰[6]；利用分光光度計法測定色度[7];利用儀器法測定濁度[8]。

2 結(jié)果與討論

2.1 藍(lán)莓果汁添加時間的選擇

起始糖度為12 °BX，藍(lán)莓汁添加量15%，酵母添加量5%，主酵溫度12 ℃。藍(lán)莓果汁添加時間分別為主酵前添加、主酵完添加、后酵完添加，確定合適的藍(lán)莓果汁添加時間，結(jié)果如表2所示。

表2 果汁添加時間對啤酒質(zhì)量的影響

由表2可知，主酵前添加藍(lán)莓汁，對藍(lán)莓汁的風(fēng)味物質(zhì)破壞較大，影響果味啤酒口感，后酵完添加，雖然藍(lán)莓果香濃郁，但是跟啤酒口感不協(xié)調(diào)，評分較低雜質(zhì)多，也不利于儲存，因此選擇主酵完添加藍(lán)莓汁。

2.2 啤酒酵母菌種的選擇

確定藍(lán)莓果汁的添加時間為主酵完添加，分別用1號、2號、3號啤酒酵母進(jìn)行發(fā)酵。起始糖度為12 °BX，藍(lán)莓汁添加量15%，酵母添加量5%，主酵溫度12 ℃，確定發(fā)酵用酵母菌種，結(jié)果如表3所示。

表3 不同酵母菌種對啤酒質(zhì)量的影響

由表3可知，酵母菌種對藍(lán)莓果味啤酒的感官評分影響較大，按品評分?jǐn)?shù)，確定3號酵母作為試驗菌種。

2.3 響應(yīng)面法確定最佳發(fā)酵條件

對藍(lán)莓汁添加量、初始糖度和酵母添加量3個因素進(jìn)行響應(yīng)面試驗設(shè)計，確定藍(lán)莓啤酒的最佳生產(chǎn)工藝參數(shù)，如表4所示。利用Design-Expert 軟件，設(shè)計三因素三水平的響應(yīng)面分析試驗[9]，結(jié)果如表5所示。

表4 響應(yīng)面試驗因素水平表

表5 響應(yīng)面試驗方案及結(jié)果

根據(jù)表5中的試驗結(jié)果，以品評分?jǐn)?shù)為響應(yīng)值，利用Design Expert軟件對表的數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸模型方程的方差分析，得到了相對應(yīng)的二次方程模型。

R=79.20-1.13A+0.75B-0.12C+2.00AB-1.25AC-2.50BC-3.73A2-3.47B2-7.23C2

回歸方程模型的可信度分析及其方差分析結(jié)果如表6和表7所示。由表6和表7可知，試驗的Prob(F)>F為0.016 5，說明該模型可靠、線性關(guān)系顯著，而失擬項的Prob(F)>F為0.171 2，失擬項差異并不顯著。R2為0.878 6，表明87.86% 的響應(yīng)值能夠使用該模型來確定。該試驗的CV為3.99%，表明該模型能夠很好地反映實際的響應(yīng)值藍(lán)莓啤酒感官評分分?jǐn)?shù)。精密度為6.233，表明精密度較好。

表6 各因素模型分析

表7 可信度分析

2.4 藍(lán)莓啤酒的最佳生產(chǎn)工藝條件

分別以初始糖度(A)、酵母接種量(B)、藍(lán)莓汁添加量(C)為變量，繪制感官評分的響應(yīng)面圖，如圖1～3所示。由圖1～3可知，試驗建立的二元二次回歸方程為優(yōu)化藍(lán)莓果啤生產(chǎn)工藝提供了

圖1 初始糖度和酵母接種量對感官評價影響的響應(yīng)面圖

Fig.1 Response surface test of initial sugar content and yeast quantity effects on sensory evaluation

圖2 初始糖度和藍(lán)莓汁添加量對感官評價影響的響應(yīng)面圖

Fig.2 Response surface test of initial sugar content and blueberry juice quantity effects on sensory evaluation

圖3 酵母接種量和藍(lán)莓汁添加量對感官評價影響的響應(yīng)面圖

Fig.3 Response surface test of yeast quantity and blueberry juice quantity effects on sensory evaluation

較為合適的模型。獲得二次響應(yīng)面回歸模型后，通過DesignExpert軟件對回歸方程求最大值，可以得到回歸方程的最大值為糖度11.61 °BX，酵母添加量5.22%，藍(lán)莓汁添加量14.95%，此時試驗?zāi)Ｐ皖A(yù)測最大響應(yīng)的品評分?jǐn)?shù)為79.30。根據(jù)藍(lán)莓啤酒釀制工藝的最優(yōu)最佳條件，通過驗證試驗檢驗二次響應(yīng)面回歸模型的可靠性和有效性。

品評最佳工藝釀制的藍(lán)莓啤酒，三批次試驗得分結(jié)果分別為84、86、81，均值為83.67，與優(yōu)化前的藍(lán)莓啤酒感官評分相比較，顯著提高。

2.5 藍(lán)莓果啤的成品檢測

由表8可以看出，制備的成品藍(lán)莓啤酒各方面指標(biāo)均優(yōu)于市售樣酒。經(jīng)檢測，微生物指標(biāo)符合GB/T4927—2001啤酒標(biāo)準(zhǔn)。

表8 成品藍(lán)莓啤酒與市售酒樣的理化指標(biāo)對比

Tab.8 Comparison of physical and chemical indexes of the products and samples

指標(biāo)成品藍(lán)莓啤酒市售酒樣原麥汁濃度/°BX11．614．67酒精度/%3．473．609總酸/mL37．543．5色度/EBC15．2227．17ρ(雙乙酰)/(mg·mL-1)0．0810．090pH3．353．17發(fā)酵度/%52．1937．80泡持性/s260250注：總酸單位表示每毫升成品酒滴定到pH=8．2需要的標(biāo)準(zhǔn)氫氧化鈉體積。

3 結(jié) 論

以濃縮藍(lán)莓汁和啤酒麥汁為主要原料，采用低溫傳統(tǒng)啤酒發(fā)酵工藝釀造藍(lán)莓果啤。最佳發(fā)酵工藝條件為：初始糖度11.61 °BX，酵母添加量5.22%，藍(lán)莓汁在發(fā)酵后期添加，添加量為14.95%。

在此條件下釀出的藍(lán)莓果啤外觀深紅透明，泡沫豐富，口感風(fēng)味獨特，新鮮爽口，既有啤酒的典型性，又有藍(lán)莓的特殊風(fēng)味，是理想的果味啤酒。

[1] 劉歡.“漿果之王”藍(lán)莓的營養(yǎng)保健作用研究[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品,2009(19):228.

[2] 蘇蕾.原花青素保健功能研究概述[J].山東師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2007，22(3):113-115.

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[5] 金娟娟.啤酒的總酸及其測定[J].釀酒科技,2000(3):56-57.

[6] 柴平海,李爽,吳海平，等.啤酒中風(fēng)味物質(zhì)雙乙酰含量的測定[J].工業(yè)微生物,2001,31(4):31-33.

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[9] 王永菲,王成國.響應(yīng)面法的理論與應(yīng)用[J].中央民族大學(xué)學(xué)報,2005,14(3):236-240.

黃婷,周廣麒.藍(lán)莓酒的澄清工藝[J].大連工業(yè)大學(xué)學(xué)報,2016,35(6):424-427.

Optimization of blueberry beer brewing process by response surface method

LIU Jinpeng, QIN Yanxia, YU Zhimin, WANG Wei

( School of Biological Engineering, Dalian Polytechnic University, Dalian 116034, China )

The blueberry beer was brewed using low-temperature fermentation technology with concentrated blueberry juice, beer wort and beer yeast as main material. Adding blueberry juice after main fermentation and using No.3 yeast as fermentation strain were determined. The single factor results indicated that yeast amount, blueberry juice amount and initial concentration of sugar were the key factors and could influence the wine sensory. The best fermentation conditions were determined by Box-Behnken experiment and response surface analysis. The results showed that the best conditions were as follows: the initial sugar concentration of 11.61 °BX, adding amount of 5.22%, adding blueberry juice at late fermentation period and the concentration of 14.95%. Under the condition, the sensory evaluation score was highest and the average score was 83.67. The product had prominent blueberry fruit taste and tasted pure and refreshing.

blueberry; fruit beer; brewing process; response surface methodology

2015-03-03.

國家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金資助項目(31401681)；大連市科學(xué)技術(shù)基金資助項目(2013J21DW007).

劉金鵬(1989-)，男，碩士研究生；通信作者：王 偉(1978-)，男，講師.

TS262.5

A

1674-1404(2016)06-0420-04

LIU Jinpeng, QIN Yanxia, YU Zhimin, WANG Wei. Optimization of blueberry beer brewing process by response surface method[J]. Journal of Dalian Polytechnic University, 2016, 35(5): 420-423.