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        紅樹莓果酒澄清工藝的優(yōu)化及理化指標(biāo)的測定

        2018-09-07 02:58:26夏天奇高新亞劉小琳王金玲
        中國釀造 2018年8期
        關(guān)鍵詞:皂土酒體果酒

        夏天奇,高新亞,劉小琳,王 晴,王金玲*

        (1.東北林業(yè)大學(xué) 林學(xué)院,黑龍江 哈爾濱 150040;2.東北林業(yè)大學(xué) 工商管理學(xué)院,黑龍江 哈爾濱 150040)

        紅樹莓(Rubus idaeusL.)為薔薇科懸鉤子屬的木本植物,是一種藥食同源的聚合漿果,因其富含花青素、黃酮、鞣花酸、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)等天然活性成分,對癌癥、肥胖[1]、糖尿病、心血管疾病、神經(jīng)變性、黃斑變性、炎癥損傷[2]等疾病有顯著抑制作用,能有效預(yù)防衰老[3],因此被列為世界第三代水果,已成為食品、保健品的研究焦點(diǎn)[4],在化妝品、醫(yī)藥等方面有廣泛應(yīng)用價(jià)值。

        紅樹莓果實(shí)出汁率較高,以其為原料釀制的果酒具有典型的樹莓果香與發(fā)酵酒香,酒體豐滿,是營養(yǎng)價(jià)值極高的低度保健酒[5]。而紅樹莓果酒中含有的果膠質(zhì)、蛋白質(zhì)[6]、色素、單寧等大分子物質(zhì),在加工、儲存過程中易產(chǎn)生渾濁[7],嚴(yán)重影響果酒的澄清度及品質(zhì)。

        澄清劑皂土吸水膨脹后,每克皂土約有750 m2的表面積,此外,皂土中硅氧四面體或鋁氧八面體可形成負(fù)電性吸附中心[8],因此,當(dāng)皂土以溶膠的形式懸浮于果酒中時,可通過范德華力和負(fù)電荷作用吸附大量正電性蛋白質(zhì),鐵、銅離子,色素和其他膠體粒子,通過沉降作用澄清果酒,同時提高果酒品質(zhì),增強(qiáng)果酒對銅破敗病以及褐變的抵抗能力。MIHUCZ V G[9]等研究發(fā)現(xiàn),在乙醇濃度12%和pH 3.56時皂土有最大澄清效果,適于偏酸性果酒的澄清。目前國內(nèi)關(guān)于紅樹莓果酒的澄清研究主要有果膠酶[10]、復(fù)合澄清劑[11]兩方面,而對皂土的系統(tǒng)深入研究鮮少。本研究采用皂土對紅樹莓果酒進(jìn)行澄清處理,采用單因素及響應(yīng)面試驗(yàn)優(yōu)化澄清工藝,并探討澄清前后果酒的酒精度、總糖、滴定酸、總酚、總黃酮、花色苷的含量變化,以期為紅樹莓果酒產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)奠定實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。

        1 材料與方法

        1.1 材料與試劑

        紅樹莓果實(shí):黑龍江省哈爾濱市售;葡萄酒果酒專用酵母、偏重亞硫酸鉀、皂土(均為食用級):帝伯仕法國進(jìn)口;福林-酚試劑(分析純):天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所;蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品(純度99%)、沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)品(純度98%):上海源葉生物科技有限公司。

        1.2 儀器與設(shè)備

        722S可見分光光度計(jì):上海精密科學(xué)儀器有限公司;WNY-01酒精計(jì):河北省滄州地區(qū)醫(yī)藥公司;PHS-26數(shù)顯pH計(jì):上海精密儀器有限公司。

        1.3 方法

        1.3.1 紅樹莓果酒的制備工藝流程及操作要點(diǎn)

        操作要點(diǎn):

        預(yù)處理:挑選新鮮、成熟度高的紅樹莓,去果蒂后漂洗,瀝干。

        調(diào)整成分:添加白砂糖調(diào)節(jié)發(fā)酵醪濃度至22°Bx,添加碳酸氫鈉溶液調(diào)節(jié)發(fā)酵醪pH值為3.5~4.0。

        接種:稱取干酵母溶入10倍質(zhì)量的白砂糖溶液(2%)中,30℃活化20~30 min,加入1%活化酵母。

        主發(fā)酵:在23~25℃進(jìn)行7 d的主發(fā)酵,發(fā)酵過程中及時進(jìn)行攪拌,破壞發(fā)酵形成的泡蓋,以便完全發(fā)酵。

        倒罐:當(dāng)糖度<50 g/L,酒精度為10%vol~13%vol時,主發(fā)酵結(jié)束,將經(jīng)過主發(fā)酵后的發(fā)酵醪用4層紗布過濾,倒罐裝料率要大,酒液應(yīng)接近罐頂,以減少罐內(nèi)氧氣,防止醋酸菌污染。

        調(diào)整成分:補(bǔ)加白砂糖調(diào)節(jié)發(fā)酵醪濃度至20°Bx。

        陳釀:20~22℃左右發(fā)酵15 d。

        澄清:采用澄清劑法對果酒進(jìn)行澄清。

        殺菌:當(dāng)產(chǎn)品在輸送鏈上通過殺菌室時,130~160℃的過熱蒸汽從上下噴射45 s。

        1.3.2 分析檢測

        透光率(T)測定:取澄清后紅樹莓果酒的上清液,以蒸餾水為參比,在波長800 nm處測定透光率;吸光度值(A)測定:因透光率T/%=10-A,所以果酒透光率的變化趨勢與吸光度值的變化趨勢相反,同時測定果酒透光率和吸光度值可規(guī)避操作中的人為誤差、環(huán)境因素及果酒成分變化對澄清度的影響,更準(zhǔn)確的判斷澄清劑濃度、溫度、時間對果酒澄清度的影響。取澄清后紅樹莓果酒的上清液,以蒸餾水為參比,在波長610 nm處測定吸光度值;酒泥高度測定:于25 mL刻度比色管中根據(jù)刻度讀取酒泥高度(澄清之后同時測定果酒的透光率、吸光度值、酒泥高度。測定之前不需要澄清處理,經(jīng)過皂土澄清后的果酒,酒泥結(jié)構(gòu)致密,沉積在瓶底,與酒體上清有明顯分離界限。),酒精度的測定采用酒精計(jì)法[13];殘?zhí)菧y定斐林試劑滴定法[13];滴定酸度測定酸堿中和滴定法[13];花色苷含量測定采用pH示差法[14];總酚含量測定采用Folin酚法[15],以沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)溶液質(zhì)量濃度(x)為橫坐標(biāo),吸光度值(y)為縱坐標(biāo),得到?jīng)]食子酸標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程:y=0.016 0x+0.029 0,相關(guān)系數(shù)R2=0.999 3;總黃酮含量測定采用比色法[16],以蘆丁標(biāo)準(zhǔn)溶液質(zhì)量濃度(x)為橫坐標(biāo),吸光度值(y)為縱坐標(biāo),得到蘆丁標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程:y=0.0118x-0.0013,相關(guān)系數(shù)R2=0.9991。

        1.3.3 紅樹莓果酒感官評價(jià)

        紅樹莓果酒感官評分標(biāo)準(zhǔn)見表1。感官評價(jià)請10位品酒專家(男性5名,女性5名),按澄清度(20分)、色澤(20分)、香味(30分)和滋味(30分)的評分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行打分,取10位專家打分的平均值作為最終得分,滿分100分。

        1.3.4 單因素澄清試驗(yàn)優(yōu)化澄清工藝

        表1 紅樹莓果酒感官評分標(biāo)準(zhǔn)Table1 Sensory evaluation standards of red raspberry fruit wine

        1%皂土溶液的配制:精確稱取1 g皂土,用10 g 50℃的熱蒸餾水充分?jǐn)嚢杈鶆颍偌诱麴s水89 g,浸泡12~24 h,制成膠體懸浮液,在添加酒液之前再充分?jǐn)嚢?,以便于能夠均勻的分布于酒液中[17]。

        皂土添加量的確定:向紅樹莓原酒中添加1%皂土溶液使皂土終含量分別為0.01 g/L、0.02 g/L、0.03 g/L、0.04 g/L、0.05 g/L,在25℃條件下避光隔氧靜置4 d,取上清液測定透光率、吸光度值,并讀取酒泥高度[18]。

        皂土澄清時間的確定:固定皂土添加量0.03g/L,在25℃條件下,避光隔氧靜置2 d、4 d、6 d、8 d、10 d、12 d、15 d,取上清液測定透光率、吸光度值,并讀取酒泥高度。

        皂土澄清溫度的確定:固定皂土添加量0.03g/L,分別在15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃條件下,避光隔氧靜置4d,取上清液測定透光率、吸光度值,并讀取酒泥高度。

        1.3.5 響應(yīng)曲面優(yōu)化澄清工藝

        為分析各個因素之間的交互作用對紅樹莓果酒透光率的影響,在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上,采用響應(yīng)面分析法,以透光率(Y)為響應(yīng)值,澄清溫度(X1)、皂土添加量(X2)、澄清時間(X3)為考察因素,通過Design Expert 8.06設(shè)計(jì)3因素3水平試驗(yàn),根據(jù)結(jié)果進(jìn)行分析,并驗(yàn)證結(jié)果的可靠性。響應(yīng)面優(yōu)化因素與水平設(shè)計(jì)見表2。

        表2 Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素與水平Table 2 Factors and levels of Box-Behnken experiments

        1.3.6 數(shù)據(jù)處理與分析

        每個試驗(yàn)均為3次重復(fù),數(shù)據(jù)采用“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示,采用Excel 2010、Origin 8.0、Design-Expert 8.06、SPSS24進(jìn)行分析處理并作圖。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 皂土澄清工藝優(yōu)化的單因素試驗(yàn)

        2.1.1 皂土添加量對澄清效果的影響

        圖1 皂土添加量對紅樹莓果酒澄清效果的影響Fig.1 Effect of bentonite addition on clarification effect of red raspberry fruit wine

        由圖1可知,皂土添加量在0.01~0.04 g/L范圍內(nèi),吸光度值沒有明顯變化(P>0.05),果酒的透光率及酒泥高度隨皂土添加量增大而增加;皂土添加量為0.04 g/L時,果酒的透光率及酒泥高度均為最大,分別為95.5%、0.2 cm;皂土添加量>0.04 g/L之后,透光率及酒泥高度減小。可能是由于皂土吸附能力達(dá)到平衡后,增加皂土添加量,因下膠過量而引起酒體渾濁。因此,選擇最佳皂土添加量為0.04g/L。

        2.1.2 澄清溫度對澄清效果的影響

        圖2 澄清溫度對紅樹莓果酒澄清效果的影響Fig.2 Effect of clarification temperature on clarification effect of red raspberry fruit wine

        由圖2可知,澄清溫度在15~45℃范圍內(nèi),紅樹莓果酒透光率和酒泥高度隨澄清溫度的增加先增大后減??;澄清溫度在溫度20℃時透光率和酒泥高度均為最大,分別為94.8%、0.36 cm;澄清溫度>20℃之后,皂土的架橋作用弱于膠體作用,澄清效果下降[19],透光率和酒泥高度隨澄清溫度的增加逐漸減小。吸光度值隨澄清溫度的增加先減小后增大,并在澄清溫度為20℃達(dá)到最小值。在溫度20℃時酒體豐滿,清澈透明,果香濃郁。因此,最佳澄清溫度為20℃。

        2.1.3 澄清時間對澄清效果的影響

        圖3 澄清時間對紅樹莓果酒澄清效果的影響Fig.3 Effect of clarification time on clarification effect of red raspberry fruit wine

        由圖3可知,紅樹莓果酒的透光率隨澄清時間在2~15d范圍內(nèi)的增加先增大后減小,并在澄清時間6 d時透光率達(dá)最大,為94.8%,澄清時間>6 d之后,透光率逐漸下降。酒泥高度隨時間在2~15 d范圍內(nèi)的增加而逐漸增大,吸光度值隨時間的延長先減小后增大。澄清6d后的紅樹莓果酒澄清透明,色澤光亮,酒泥致密。因此,最佳澄清時間為6 d。

        2.2 皂土澄清工藝的響應(yīng)面優(yōu)化

        在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上,采用Box-Behnken設(shè)計(jì)試驗(yàn),設(shè)計(jì)3因素3水平響應(yīng)面試驗(yàn),以透光率(Y)為響應(yīng)值,響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及試驗(yàn)結(jié)果見表3。方差分析結(jié)果見表4。

        表3 Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果Table 3 Design and results of Box-Behnken experiments

        表4 響應(yīng)面試驗(yàn)二次回歸方程方差分析Table 4 Variance analysis of quadratic regression equation of response surface experiments

        由表4可知,方差分析模型中P<0.01,說明模型極顯著,擬合精度好,可利用該響應(yīng)面近似模型進(jìn)行后續(xù)優(yōu)化;失擬項(xiàng)P>0.05,視為不顯著,說明該模型在被研究的整個回歸區(qū)域內(nèi)擬合較好;模型決定系數(shù)R2=0.899 5,說明相關(guān)性較好,模型預(yù)測值能較好的反映實(shí)際值[20]。因此,回歸方程符合檢驗(yàn)原則,該模型合適,可以用此分析皂土添加量、澄清溫度、澄清時間對紅樹莓果酒透光率的影響。模擬項(xiàng)的X1、X2、X12達(dá)到極顯著水平(P<0.01),X3、X22、X32對響應(yīng)值無顯著影響(P>0.05),結(jié)合F值,可以看出各因素對于果酒透光率的影響順序分別為:X1>X2>X3。擬合回歸方程為:

        以回歸方程為依據(jù),給制各參數(shù)間交互作用的三維空間響應(yīng)曲面圖,考察在皂土添加量、澄清溫度、澄清時間中某一個因素固定為中心值時,其他兩個因素的交互作用對紅樹莓果酒透光率的影響,結(jié)果見圖4。由圖4可知,響應(yīng)面曲面圖可反映各因素間的交互作用對響應(yīng)值的顯著程度,曲面越陡表示交互作用越強(qiáng),曲面越平表示交互作用越弱。3個因素之間交互作用的強(qiáng)弱可以通過等高線形狀直觀反映出來,交互作用越明顯,則等高線的橢圓越明顯,反之就越圓。3個因素交互作用X1X2>X1X3>X2X3,與表4方差分析結(jié)果相符。

        圖4 皂土添加量、澄清時間及澄清溫度對紅樹莓果酒澄清效果影響的響應(yīng)面及等高線Fig.4 Response surface plots and contour lines of effects of interactions between bentonite addition,clarification time and temperature on clarification effect of red raspberry fruit wine

        采用軟件優(yōu)化功能得出在所選試驗(yàn)因素范圍,最佳試驗(yàn)條件為澄清溫度21.27℃、皂土添加量0.04 g/L、澄清時間8 d,模型預(yù)測透光率95.60%??紤]到實(shí)際操作,選取最佳澄清條件為皂土添加量0.04 g/L、澄清溫度21℃、澄清時間8 d。在此優(yōu)化條件下進(jìn)行3次平行驗(yàn)證試驗(yàn),澄清后紅樹莓果酒透光率可達(dá)96.40%,與預(yù)測值非常接近,這表明該模型能較好地預(yù)測紅樹莓果酒澄清效果。

        2.3 澄清劑處理對紅樹莓果酒理化指標(biāo)的影響

        紅樹莓果酒澄清前后理化指標(biāo)的對比,結(jié)果見表5所示。

        表5 紅樹莓果酒澄清前后理化指標(biāo)對比Table 5 Comparison of physical and chemical indexes before and after clarification of red raspberry fruit wine

        由表5可知,澄清度比未處理前提高了39.7%,總糖、滴定酸、酒精度、總酚、總黃酮、花色苷均有所下降。透光率、酒精度、總酚、總黃酮、花色苷澄清前后變化極顯著(P<0.01),感官評分變化顯著(P<0.05),總糖、滴定酸變化不顯著(P>0.05)。

        澄清后果酒透光率相比原酒得到提高,花色苷、酚類物質(zhì)、黃酮類物質(zhì)的含量相比原酒降低。皂土在澄清過程中吸附酒體中的單寧,單寧的去除可減少果酒的酸澀感,口感醇厚,酸甜適中,果香與酒香協(xié)調(diào),酒體呈玫瑰紅色且澄清透亮,因此,相比原酒,澄清后果酒的感官評分明顯提高。澄清后果酒的酒精度雖有下降,但維持在15.8%vol;紅樹莓果酒中的酸有原料帶來的檸檬酸,也有發(fā)酵產(chǎn)生的醋酸、乳酸、丁酸、琥珀酸等,若含酸量適當(dāng),則果酒滋味醇厚、協(xié)調(diào)、適口,反之則差;澄清前后果酒中糖分變化不明顯,對果酒口感無太大影響;澄清后果酒中總酚、黃酮、花色苷含量相比原酒雖有減少,但酒體中仍然保留有這些活性成分,并且通過澄清除去了一部分大分子膠體物質(zhì),使得果酒清亮透明,有光澤,無懸浮、沉淀和渾濁現(xiàn)象。

        3 結(jié)論

        本研究采用單因素及響應(yīng)面試驗(yàn)優(yōu)化了皂土對紅樹莓果酒的澄清工藝為皂土添加量0.04 g/L,澄清溫度21℃,澄清時間8d。在此優(yōu)化條件下,紅樹莓果酒透光率為96.40%,總糖含量7.13 g/L,酒精度15.8%vol,滴定酸度20.5 g/L,總酚含量0.83 g/L,總黃酮含量2.29 g/L,花色苷含量0.89 g/L,感官評分88分。澄清后果酒清亮透明,顏色酒紅,酒體豐滿,醇厚協(xié)調(diào)。

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