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        帶皮發(fā)酵橘子酒工藝研究

        2018-10-16 08:06:04蔣燕明陳清嬋
        釀酒科技 2018年9期
        關(guān)鍵詞:橘皮糖度酒精度

        蔣燕明,彭 歡,唐 赟,陳清嬋

        (荊楚理工學院生物工程學院,湖北荊門448000)

        柑橘是我國水果產(chǎn)量第二的水果種類[1],由于柑橘皮占果實重量的25%[2],所以我國的柑橘經(jīng)食用和加工后會產(chǎn)生大量的柑橘皮。這些柑橘皮除了一小部分被曬干制成中藥陳皮或陳皮蜜餞等產(chǎn)品外,絕大部分都成為生產(chǎn)廢料或生活垃圾而被丟棄,不僅會因霉爛變質(zhì)而污染環(huán)境,而且也是一種資源的極大浪費[3]。實際上,橘皮營養(yǎng)豐富,富含類胡蘿卜素,黃酮類化合物,Vc、VE,糖類和K、Mg、Ca、P等多種微量元素[4],具有開胃通氣、化痰鎮(zhèn)咳、止吐解酒等作用,實屬一種廉價的營養(yǎng)保健食品。橘皮醬油[5]、橘皮果醋[6-7]、橘皮果醬[8]等產(chǎn)品的研究已有報道,但帶橘皮發(fā)酵果酒的報道還鮮有報道。橘子酒的釀造普遍是以果肉榨汁為原料,橘皮直接丟棄而其中的營養(yǎng)價值沒有得到利用。為此,本實驗將橘皮進行處理,與果肉一同打漿,通過發(fā)酵將果皮及果實中的各種營養(yǎng)成分、香氣和色澤都融入到酒液中,從而使橘子酒香味濃郁、顏色美觀,又有豐富的營養(yǎng)價值,同時為橘皮的深度開發(fā)利用提供了一條新途徑。

        1 材料與方法

        1.1 材料、試劑

        橘子,湖北荊門漳河產(chǎn);白砂糖,食用,市售;菌種,從橘皮中篩選的酵母菌;亞硫酸,天津市福晨化學試劑廠(分析純);硝酸鋁,天津市福晨化學試劑廠(分析純);亞硝酸鈉,天津市福晨化學試劑廠(分析純);鄰苯二甲酸氫鉀,天津市化學試劑一廠(分析純);氫氧化鈉,武漢市洪山中南化工試劑有限公司(分析純);95%vol乙醇,武漢市洪山中南化工試劑有限公司;蘆丁,北京索萊寶科技有限公司(純度95%);馬鈴薯葡萄糖培養(yǎng)基(PDA培養(yǎng)基),青島高科因海博生物技術(shù)有限公司。

        1.2 儀器與設(shè)備

        SW-CJ-1F型單人雙面凈化工作臺,薊州凈化;紫外可見分光光度計,北京普析通用儀器有限責任公司;101-1型電熱恒溫干燥箱,北京科偉永興儀器有限公司;YXQ-LS-100S11立式壓力蒸汽滅菌器,上海博訊實業(yè)有限公司。

        1.3 方法

        1.3.1 工藝流程(見圖1)

        1.3.2 菌種的分離、純化及篩選

        (1)酵母的分離、純化

        選取1個新鮮無病蟲害的橘子,在自然環(huán)境(室內(nèi))放置14 d,從其表面挑取橘皮,制得菌懸液,在PDA培養(yǎng)基上,30℃下平板培養(yǎng)3 d。觀察菌落情況,然后對菌體進行鏡檢,分離出單個菌落,逐步進行分離、純化[9]。取合適的菌體反復進行平板培養(yǎng)、分離、觀察、鏡檢,將適宜菌株轉(zhuǎn)移至試管斜面PDA培養(yǎng)基,以30℃進行增殖培養(yǎng),3 d時轉(zhuǎn)移到4℃冰箱中保藏備用[10]。

        圖1 橘子酒發(fā)酵流程圖

        表1 酒液評分標準[13]

        (2)菌落形態(tài)學鑒定

        參照《真菌鑒定手冊》[11]和《酵母菌的特征與鑒定手冊》[12],對酵母進行形態(tài)學鑒定。

        (3)菌種液制備

        從斜面培養(yǎng)基上取1環(huán)活化菌種接入50 mL馬鈴薯葡萄糖液體培養(yǎng)基(馬鈴薯200 g,蔗糖20 g,水1000 mL,121℃下滅菌15 min)30℃培養(yǎng)3 d。菌種液酵母菌濃度達到3.3×107cfu/mL。

        (4)菌種的篩選

        將菌種分別加入帶皮橘汁中,在30℃下發(fā)酵5 d。將發(fā)酵好的橘子酒給6位師生進行感官評定,感官評分標準見表1,滿分100分。取6位成員評分的平均值為最終得分,通過最終得分篩選菌種。

        1.3.3 發(fā)酵工藝單因素實驗

        (1)帶皮橘汁的制備

        選擇成熟無病蟲害的新鮮橘子,剝下橘皮清洗,并將橘皮于95℃以上水中燙2~3 min[6]。橘子分瓣,橘皮和橘子汁一起打漿,皮和果肉比例約為1∶5。向橘子果漿中加入水,比例為水∶汁=1∶3,得到待發(fā)酵橘子液。

        (2)糖度對發(fā)酵的影響

        調(diào)整混合汁的糖度以提升酒精度,使糖度(°Bx)分別為12、14、16、18、20。發(fā)酵條件為SO2添加量為60 mg/L,酵母添加量為0.3%,發(fā)酵時間為5 d,溫度為30℃。發(fā)酵結(jié)束后,測定糖度、酒精度、黃酮含量。

        (3)SO2添加量對發(fā)酵的影響

        向混合橘子汁中添加亞硫酸,使SO2添加量分別為20 mg/L、40 mg/L、60 mg/L、80 mg/L、100 mg/L。發(fā)酵條件為糖度16°Bx,酵母添加量為0.3%,發(fā)酵時間為5 d,溫度為30℃。發(fā)酵結(jié)束后測定糖度、酒精度、黃酮含量。

        (4)酵母接種量對發(fā)酵的影響

        向混合橘子汁中添加選育的酵母菌,添加量分別為0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%。發(fā)酵條件為發(fā)酵條件為糖度16°Bx,SO2添加量為60 mg/L,發(fā)酵時間為5 d,溫度為30℃。發(fā)酵結(jié)束后測定糖度、酒精度、黃酮含量。

        (5)發(fā)酵溫度對發(fā)酵的影響

        發(fā)酵溫度(℃)設(shè)為18、22、26、30、34。發(fā)酵條件為糖度16 °Bx,SO2添加量為60 mg/L,酵母添加量為0.3%,發(fā)酵時間為5 d。發(fā)酵結(jié)束后測定糖度、酒精度、黃酮含量。

        1.3.4 發(fā)酵工藝正交試驗設(shè)計

        選取糖度、SO2添加量、酵母添加量、發(fā)酵溫度4個因素及其3個水平進行4因素3水平正交試驗,以最終的酒精度,感官評分為評價指標,對實驗結(jié)果進行方差分析,得到最優(yōu)的發(fā)酵工藝條件。感官評分標準見表1,正交試驗因素與水平見表2。

        表2 正交試驗因素與水平

        1.3.5 測試指標與方法

        糖度:手持糖度計法。

        酒精度:蒸餾法。用容量瓶取100 mL酒樣于500 mL蒸餾瓶中,用50 mL水洗容量瓶后并入蒸餾瓶中,收集餾出液100 mL,冷卻后用酒精計測量并按20℃條件下的值校正。

        黃酮含量:鋁鹽分光光度法。標準曲線見圖2。

        圖2 黃酮含量標準曲線

        1.3.6 數(shù)據(jù)處理

        所有試驗指標測定3次,取平均值;試驗數(shù)據(jù)用Excel軟件處理。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 酵母菌種分離、純化及篩選結(jié)果

        反復進行多次分離、純化,得到了符合酵母特征的初篩酵母菌2株,分別命名為JP-1、JP-2。2株菌株在PDA培養(yǎng)基上30℃培養(yǎng)3 d后,觀察其菌落形態(tài),酵母的菌落及個體形態(tài)結(jié)果,分別用JP-1、JP-2發(fā)酵的帶皮橘子酒的感官評定結(jié)果見表3。

        表3 酵母的菌落及個體形態(tài)

        由感官評定結(jié)果選擇菌株JP-1作為發(fā)酵菌株。

        2.2 發(fā)酵工藝單因素實驗結(jié)果

        2.2.1 糖度對發(fā)酵的影響(圖3、圖4)

        由圖3、圖4可知,酒精度隨著原液中初始糖度的增加而升高,在糖度為20°Bx時,達到最大,為8.3%vol,因其可轉(zhuǎn)化成酒精的糖增多了。隨著初始糖度的增加,殘?zhí)呛恳灿兴黾?,原液初始糖度?0°Bx時,達到最大,為6.9°Bx。黃酮含量也隨著初始糖度的增加而增加,最大為0.215 mg/mL。這是可能是由于酒精濃度的增加,溶解在酒液中的黃酮含量也隨之增加[14]。

        圖3 初始糖度對酒液中糖度和酒精度的影響

        圖4 初始糖度對黃酮含量的影響

        2.2.2 SO2添加量對發(fā)酵的影響(圖5、圖6)

        圖5 SO2添加量對糖度和酒精度的影響

        圖6 SO2添加量對黃酮含量的影響

        由圖5、圖6可知,隨著SO2添加量的增加,酒精度先增大后減小,酒精度在SO2添加量為80 mg/L時,達到最大值,為6.3%vol。這是由于SO2添加量的增大,抑制了雜菌的生長[15],為酵母菌的繁殖創(chuàng)造了有利條件,從而使酒精度升高,同時SO2添加量過量時,也會抑制酵母菌的生長,所以酒精度又下降。黃酮含量與酒精濃度相關(guān),在80 mg/L時達到了最大值,為0.320 mg/mL。

        2.2.3 酵母接種量對發(fā)酵的影響(圖7、圖8)

        圖7 酵母添加量對糖度和酒精度的影響

        圖8 酵母添加量對黃酮含量的影響

        由圖7、圖8可知,酵母接種量是影響乙醇發(fā)酵的重要因素之一,在不同的接種量條件下,酵母利用各種發(fā)酵性物質(zhì)轉(zhuǎn)化為酒精的量是不同的[16]。隨著酵母添加量的增加,酒精度先升后降,在酵母添加量為0.3%時,達到最大,為8.3%vol。這是由于酵母添加量增大,其繁殖能力增強,產(chǎn)酒精量多,而酵母量過大時,繁殖競爭力增大,代謝產(chǎn)物過多反而抑制了其生長發(fā)酵。酒液中的糖度依然與酒精度呈負相關(guān)。黃酮含量隨著酵母添加量的增加先升高后降低,在酵母添加量為0.3%時,達到最大為0.292 mg/mL。一方面是因為酒精體積分數(shù)的增加酒液中溶解的黃酮含量增加,另一方面是由于溶液中的酵母增加,其代謝產(chǎn)生的丙酮酸、乙醛等與黃酮產(chǎn)生一些大分子衍生物,致使黃酮含量下降。

        2.3.4 發(fā)酵溫度對發(fā)酵的影響(圖9、圖10)

        圖9 發(fā)酵溫度對糖度和酒精度的影響

        圖10 發(fā)酵溫度對黃酮含量的影響

        由圖9、圖10可知,發(fā)酵溫度對發(fā)酵結(jié)果的影響較大,發(fā)酵溫度為18℃時酒精度最低,為2.7%vol,在30℃時達到最高為7.7%vol。這是因為在18℃時的酵母菌繁殖能力弱,產(chǎn)酒精能力低,在30℃時所用酵母菌適合生長繁殖,產(chǎn)酒精能力強。糖度與酒精度呈負相關(guān)。黃酮含量與酒精濃度呈正相關(guān),在30℃時達最大值0.308 mg/mL。

        2.3 發(fā)酵工藝的正交試驗結(jié)果

        2.3.1 正交試驗方案及結(jié)果

        為確定最佳發(fā)酵條件,在單因素的基礎(chǔ)上,以糖度、SO2添加量、接種量、發(fā)酵溫度為因素設(shè)計L9(34)正交試驗,以酒精度和感官綜合評分為評價標準,正交試驗結(jié)果見表4、表5。

        表4 發(fā)酵工藝因素正交試驗結(jié)果

        表5 發(fā)酵工藝因素正交試驗指標分析

        由表5可知,以酒精度為指標的分析中,極差RA>RC>RB>RD,所以因素主次為A>C>B>D,即初始糖度>接種量>SO2添加量。發(fā)酵溫度又因為酒精度越大越好,取各因素最大K值所對應的水平,即為 A3B3C2D2,即糖度 20 °Bx,SO2添加量為100 mg/mL,酵母添加量為0.3%,發(fā)酵溫度為30℃。

        以感官評分為指標的分析中,極差RD>RC>RA>RB,所以因素主次為D>C>A>B,即發(fā)酵溫度>接種量>初始糖度>SO2添加量。綜合感官評分結(jié)果,取各因素最大K值所對應的水平,即為A3B3C3D2,即糖度20 °Bx,SO2添加量為100 mg/mL,酵母添加量為0.4%,發(fā)酵溫度為30℃。

        在以上指標分析結(jié)果中,除了酵母添加量的水平取值不同,其他因素水平選取相同。而酵母添加量在兩個指標分析中所占主次地位相同,所以需要進行驗證實驗。

        2.3.2 正交試驗優(yōu)化結(jié)果驗證(表6)

        表6 驗證試驗結(jié)果

        由表6可知,A3B3C2D2和A3B3C3D2方案所得的果酒的品質(zhì)都較好,酒精度含量高,感官評價良好,且分數(shù)相差不大。因此,考慮經(jīng)濟因素,選擇A3B3C2D2為帶皮橘子酒發(fā)酵最優(yōu)方案,即加水比例為1∶3,糖度20 °Bx,SO2添加量為100 mg/mL,酵母添加量為0.3%,發(fā)酵時間為6 d,發(fā)酵溫度為30℃。測得其黃酮含量為0.330 mg/mL。

        3 結(jié)論

        經(jīng)單因素和正交試驗得出,帶皮橘子酒發(fā)酵最佳工藝為:糖度為20 °Bx,SO2添加量為100 mg/L,酵母添加量為0.3%,發(fā)酵時間為5 d,發(fā)酵溫度為30℃。酒精度達到9.4%vol,黃酮含量為0.330 mg/mL。本工藝方案釀造的柑橘果酒保留了橘子的風味和營養(yǎng)價值,同時添加了橘皮中特有的風味和營養(yǎng)物質(zhì),使成品清香怡人,具有良好的營養(yǎng)保健價值。

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