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        響應(yīng)面法優(yōu)化火龍果酒發(fā)酵工藝及其雞尾酒的調(diào)配

        2019-05-09 06:16:58
        中國釀造 2019年4期
        關(guān)鍵詞:火龍糖度雞尾酒

        方 堃

        (南寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院 旅游學(xué)院,廣西 南寧 530008)

        火龍果(Hylocereus undulatusBritt.)又名仙蜜果、青龍果、紅龍果,屬仙人掌科,柱狀仙人掌亞科,富含維生素及鈣、鎂、磷、鐵等礦物質(zhì),是一種高維生素、低糖類、低脂肪的“一高兩低”保健水果[1-2],其種子含有大量的脂肪、蛋白質(zhì)、內(nèi)酯、氨基酸、維生素和微量元素等成分,具有很高的生物活性作用[3-5]。特別是其中花青素化合物具有降脂、抗氧化、抑制多酚氧化酶的功能,對便秘及糖尿病等病癥具有輔助治療作用,集營養(yǎng)、藥用和保健功能于一身[6-8],深受消費者的青睞。但是由于火龍果水分含量高,在貯藏過程中易被霉菌污染,品質(zhì)變差,影響其口感和營養(yǎng)價值。有學(xué)者將火龍果鮮果進行深加工[9-11],釀造成果酒,所得的酒體紅色,香味濃郁,具有明顯的火龍果香氣及酒香,這不僅提升了火龍果的利用價值,還可有力緩解火龍果鮮果滯銷問題。

        雞尾酒是一種以基酒和調(diào)味、輔助原料混合而成的飲品,是由兩種或兩種以上的酒或飲料、果汁、汽水混合而成[12-14]。而基酒則是決定雞尾酒特點和風(fēng)格基調(diào)的基本要素,常用作雞尾酒基酒的有朗姆酒、龍舌蘭酒等。本實驗采用紅皮紅肉種火龍果為原料,經(jīng)清洗、剔除火龍果中的果皮、榨汁等程序,制成火龍果汁,經(jīng)菌種接種發(fā)酵成火龍果酒。再以陳釀好的火龍果酒為基酒,配火龍果汁、白糖水,調(diào)配出具有特色火龍果口味的雞尾酒,裝瓶后經(jīng)滅菌工藝,制得方便運輸和銷售的預(yù)調(diào)酒飲品,為火龍果新產(chǎn)品開發(fā)利用提供參考。

        1 材料與方法

        1.1 材料與試劑

        選擇飽滿成熟、紅色、香味濃的火龍果,剔除果皮,棄發(fā)霉變質(zhì)果;RW果酒酵母、Lalvin 71B降酸酵母:安琪酵母股份有限公司;果膠酶(10 000 U/g):南寧東恒華道生物科技有限責(zé)任公司;白砂糖(食用一級):市售。

        1.2 儀器與設(shè)備

        FHT-200發(fā)酵罐:上海普利生儀器廠;DS-1高速榨汁機:上海標(biāo)本模型廠;FUHE型多用途真空泵:無錫市新佳儀器有限公司;Bilon-09均質(zhì)機:常州市高日儀器設(shè)備有限公司;RL1020型超高溫瞬時滅菌機:上海得力佳設(shè)備有限公司;SF-SA微濾設(shè)備:深圳市甘博分離技術(shù)有限公司。

        1.3 方法

        1.3.1 火龍果雞尾酒的工藝流程

        1.3.2 火龍果雞尾酒的操作要點

        原料的選擇:選擇飽滿成熟、香味濃的紅心火龍果。

        亞硫酸處理:得到原果汁后用0.05 g/L偏重亞硫酸鉀溶液處理,以防止氧化,同時防止雜菌生長。

        酶處理:分別添加0.09 g/L果膠酶,45℃保溫酶解1 h,在此條件下,火龍果鮮汁中不溶性固形物的含量由30%降低至5%左右。

        酵母活化:以1∶1比例混合果酒酵母和降酸酵母,于2%的糖水中37℃搖床培養(yǎng)30 min。

        主發(fā)酵:將活化后的酵母以一定比例接入火龍果汁中,添加一定量的白砂糖調(diào)整糖度,以提高發(fā)酵酒度。分別添加一定量的檸檬酸調(diào)整pH,在一定溫度條件下進行密閉式發(fā)酵,發(fā)酵時間7 d。

        過濾:主發(fā)酵結(jié)束后,將發(fā)酵液進行酒渣分離。

        陳釀:在10℃的貯藏條件下陳釀2~3個月。

        配制火龍果雞尾酒:以火龍果酒為基酒,配以火龍果汁、500 g/L白糖水等輔料,過濾后裝瓶,采用75℃殺菌15 min[15-17],即得到火龍果雞尾酒。

        1.3.3 火龍果酒發(fā)酵條件優(yōu)化

        (1)單因素試驗

        分別考察火龍果汁的起始糖度(16%、18%、20%、22%、24%、26%)、起始pH值(2.7、3.0、3.3、3.6、3.9、4.2)、主發(fā)酵溫度(15℃、20℃、25℃、30℃)、接種量(0.2%、0.6%、1.0%、1.4%、1.8%、2.2%)對發(fā)酵液酒精度、殘?zhí)橇恳约盎瘕埞凭C合感官評分的影響。

        (2)響應(yīng)面試驗

        在單因素試驗基礎(chǔ)上,采用響應(yīng)面方案設(shè)計,優(yōu)化生產(chǎn)工藝配方,試驗因素與水平見表1。

        表1 火龍果發(fā)酵工藝優(yōu)化響應(yīng)面試驗因素與水平Table 1 Factors and levels of response surface methodology for pitaya fermentation conditions optimization

        1.3.4 火龍果雞尾酒配制的條件優(yōu)化

        以火龍果酒為基酒,添加火龍果汁和白糖水20%進行調(diào)配,配制火龍果預(yù)調(diào)酒,分別研究兩者不同添加量對火龍果雞尾酒感官評分的影響。

        1.3.5 感官評價標(biāo)準

        本實驗采用感官評分法分別對試驗中火龍果酒以及火龍果預(yù)調(diào)酒的色、香、味、形等因素進行評分。請10名具有品評經(jīng)驗的專業(yè)人員品嘗鑒評后打分取平均值,滿分以100分計,具體評分標(biāo)準見表2。

        表2 火龍果酒綜合感官評分標(biāo)準Table 2 Comprehensive sensory evaluation standards of pitaya wine

        1.3.6 火龍果雞尾酒的質(zhì)量指標(biāo)

        參考相關(guān)文獻,對預(yù)調(diào)好的火龍果雞尾酒的感官指標(biāo)、理化指標(biāo)、微生物以及營養(yǎng)成分等指標(biāo)進行分析測定[18-19]。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 火龍果酒發(fā)酵條件優(yōu)化單因素試驗

        2.1.1 起始糖度對火龍果酒品質(zhì)的影響

        調(diào)整火龍果汁的起始糖度分別為16%、18%、20%、22%、24%、26%,起始pH值3.6,菌種接種量1.0%,25℃條件下恒溫發(fā)酵7 d。陳釀結(jié)束后,取發(fā)酵液測酒精度及殘?zhí)橇浚⒖疾炱鹗继嵌葘瘕埞凭C合感官評分的影響,結(jié)果見圖1。

        圖1 起始糖度對火龍果酒品質(zhì)的影響Fig.1 Effect of initial sugar content on the quality of pitaya wine

        如圖1所示,起始糖度為24%左右時,該發(fā)酵液酒精度達到14.1%vol,此時發(fā)酵液中的殘?zhí)橇繛?.8%;繼續(xù)增加起始糖度,發(fā)酵液的酒精度不升反降,發(fā)酵液中的殘?zhí)橇恳蚕鄳?yīng)升高,可能是由于糖度過高會導(dǎo)致高滲透壓環(huán)境而不利于酵母生長繁殖,使得發(fā)酵不徹底所致。而起始糖度對感官評分的影響,呈現(xiàn)先增大后變緩的趨勢,在起始糖度達到20%以后,對果酒的感官評分影響不大,綜合考慮起始糖度選擇20%~24%之間較適宜。

        2.1.2 起始pH值對火龍果酒品質(zhì)的影響

        調(diào)整火龍果汁起始pH值分別為2.7、3.0、3.3、3.6、3.9、4.2,起始糖度22%,酵母接種量1%,25℃條件下恒溫發(fā)酵7 d。陳釀結(jié)束后,取樣測酒精度及殘?zhí)呛?,并考察起始pH值對火龍果酒綜合感官評分的影響,結(jié)果見圖2。

        圖2 初始pH值對火龍果酒品質(zhì)的影響Fig.2 Effect of initial pH on the quality of pitaya wine

        由圖2可知,pH值為3.9時,發(fā)酵液中的酒精度較高,此時發(fā)酵液中的殘?zhí)橇繛?.5%;pH值為3.6時,發(fā)酵液的酒精度為12.6%vol,此時發(fā)酵液中的殘?zhí)橇孔畹?,說明在pH值3.6和3.9的環(huán)境中酵母對糖的利用較為徹底。而在pH值為2.7和4.2的環(huán)境下,發(fā)酵液中的酒精度都不高,殘?zhí)橇繀s很高,可能是由于這兩種pH值環(huán)境下,酵母的發(fā)酵容易受到環(huán)境雜菌的干擾,從而影響其正常的代謝活動。而起始pH值對感官評分的影響,呈現(xiàn)先增大后變緩的趨勢,在起始pH值達到3.3以后,對果酒的感官評分影響不大,綜合考慮,調(diào)整起始pH值在3.3~3.9之間較適宜。

        2.1.3 主發(fā)酵溫度對火龍果酒品質(zhì)的影響

        調(diào)整火龍果汁的起始糖度22%,起始pH值3.6,酵母接種量1.0%,將發(fā)酵液分別置于15℃、20℃、25℃、30℃條件下恒溫發(fā)酵7d,取樣測發(fā)酵液的酒精度及殘?zhí)呛?,并考察主發(fā)酵溫度對火龍果酒綜合感官評分的影響,結(jié)果見圖3。

        由圖3可知,主發(fā)酵溫度為25℃時,發(fā)酵液中的酒精度最高,此時殘?zhí)橇窟_到了8.2%,也相對較高,這可能是由于溫度高,酵母的繁殖代謝速率加快,但同時也會使得酵母較早進入衰亡期,從而縮短了發(fā)酵周期;而當(dāng)主發(fā)酵溫度為15℃時,發(fā)酵液中的酒精度只有11.2%vol,殘?zhí)橇恳蚕鄬^高,可能是溫度過低會抑制酵母的生長繁殖,不利于發(fā)酵。而隨著主發(fā)酵溫度的增加,感官評分呈遞減的趨勢,在主發(fā)酵在達到30℃以后,對果酒的感官評分最低,綜合考慮,選擇主發(fā)酵溫度為15~25℃較適宜。

        圖3 主發(fā)酵溫度對火龍果酒品質(zhì)的影響Fig.3 Effect of main fermentation temperature on the quality of pitaya wine

        2.1.4 菌種接種量對火龍果酒品質(zhì)的影響

        調(diào)整火龍果汁起始糖度22%,起始pH值3.6,將接種量分別調(diào)整為0.2%、0.6%、1.0%、1.4%、1.8%、2.2%,25℃條件下恒溫發(fā)酵7d,取樣測發(fā)酵液酒精含量及殘?zhí)橇?,并考察菌種接種量對火龍果酒綜合感官評分的影響,測定結(jié)果見圖4。

        圖4 接種量對火龍果酒品質(zhì)的影響Fig.4 Effect of inoculum on the quality of pitaya wine

        由圖4可知,菌種接種量對發(fā)酵液中酒精含量及殘?zhí)橇坑绊懖淮螅诮湍附臃N量在為0.2%~1.0%范圍內(nèi),發(fā)酵液酒精度與接種量呈正相關(guān);當(dāng)接種量>1.0%之后,發(fā)酵液酒精度隨著酵母接種量的增加而降低,而殘?zhí)橇侩S之增加,這可能是接種密度過大,導(dǎo)致發(fā)酵液中溶氧不足,從而抑制了酵母的生長。而菌種接種量對感官評分的影響,也隨著菌種接種量的增加而出現(xiàn)波動,在菌種接種量為1.0%時感官評分最高,但是與其他水平下的評分相差不大,綜合考慮各方面因素,最終將菌種接種量確定為1.0%。同時,考慮到接種量對整個發(fā)酵影響并不明顯,故而在響應(yīng)面試驗中接種量不作為考察因子進行考慮。

        2.2 火龍果酒發(fā)酵條件優(yōu)化響應(yīng)面試驗

        參考相關(guān)文獻[20-21],以感官評分為果酒的關(guān)鍵指標(biāo),酒精度及殘?zhí)橇繛檩o助指標(biāo),以起始糖度(A)、起始pH值(B)、主發(fā)酵溫度(C)為評價因素,感官評分(Y)為評價指標(biāo)進行響應(yīng)面試驗,由Design-Expert軟件處理數(shù)據(jù),響應(yīng)面試驗結(jié)果見表3,方差分析見表4。

        表3 火龍果發(fā)酵工藝優(yōu)化響應(yīng)面試驗結(jié)果與分析Table 3 Results and analysis of response surface methodology for pitaya fermentation conditions optimization

        對響應(yīng)值與各個因素進行回歸擬合,該模型對應(yīng)的回歸方程:Y=77.26+4.10A+0.93B-1.58C-1.26AB-2.82AC-3.18BC-8.52A2-5.15B2-1.18C2

        由表4結(jié)果可知,整體模型P值<0.01,說明此時回歸方差模型極顯著,該試驗方法可靠。方程失擬項P值>0.05,不顯著,該回歸模型與實測值能較好的擬合。其中C項、A2項對響應(yīng)值影響顯著(P<0.05),A項、B2項、C2項對響應(yīng)值影響極顯著(P<0.01),各個因素對火龍果酒感官影響大小順序依次為:起始糖度(A)>主發(fā)酵溫度(C)>起始pH值(B)。

        響應(yīng)面Y對于因素A、B、C值構(gòu)成的三維空間在二維平面上的圖,可清晰明了的反映各因素之間的關(guān)系。Design-Expert處理得到各因素交互作用對火龍果酒感官評分響應(yīng)面的分析結(jié)果見圖5。

        圖5 起始糖度、起始pH值及主發(fā)酵溫度交互作用對感官評分影響的響應(yīng)面及等高線Fig.5 Response surface plots and contour line of effects of interaction between initial sugar content,initial pH value and main fermentation temperature on sensory evaluation

        表4 回歸模型的方差分析Table 4 Variance analysis of regression model

        結(jié)合圖5中出現(xiàn)的8個極值點進行比較分析,得到火龍果酒的最佳提取條件:起始糖度22.62%、起始pH值3.64、主發(fā)酵溫度15℃,在此條件下,火龍果酒的感官評價的預(yù)測值達到88.69分。綜合考慮實驗的可操作性,將提取條件設(shè)定為起始糖度22.6%、起始pH值3.6、主發(fā)酵溫度15℃,在此條件下進行試驗,得到的火龍果酒的感官評分為88.64分,與模型的預(yù)測值吻合程度較高,說明了本試驗所獲得的回歸模型方程具有良好的可靠性和實用性。

        2.3 火龍果雞尾酒的調(diào)制

        2.3.1 火龍果汁添加量的選擇

        以火龍果酒為基酒,添加500g/L的白糖水20%,考察火龍果汁添加量(5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%)對火龍果雞尾酒的綜合感官評分的影響,結(jié)果見圖6。

        圖6 火龍果汁添加量對飲品綜合感官評分的影響Fig.6 Effect of pitaya juice addition on comprehensive sensory evaluation of beverage

        由圖6結(jié)果可知,火龍果雞尾酒中火龍果汁添加量為15%~25%時,飲品的綜合口感評分最高,此時飲料中有適宜的火龍果香味,口感醇香;再增加火龍果汁的量,預(yù)調(diào)酒整體的酒香下降,考慮到經(jīng)濟成本,火龍果汁添加量選擇15%較適宜。

        2.3.2 白糖水添加量的選擇

        圖7 白糖水添加量對飲品綜合感官評分的影響Fig.7 Effect of sugar water addition on comprehensive sensory evaluation of beverage

        以火龍果酒為基酒,添加火龍果汁15%,考察白糖水添加量為10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%對火龍果雞尾酒的綜合感官評分的影響,結(jié)果見圖7。

        由圖7結(jié)果可知,火龍果雞尾酒中白糖水添加量為25%左右時,飲品的綜合口感評分最高,此時飲品微甜,可以掩蓋住火龍果酒中酒精不適口感;再增加白糖水的添加量,飲品的甜度會增加,偏離雞尾酒的預(yù)期口味,所以白糖水添加量選擇25%較適宜。

        2.4 火龍果雞尾酒的質(zhì)量指標(biāo)

        2.4.1 感官指標(biāo)

        配制好的火龍果雞尾酒顏色呈橙紅色,澄清透亮;酒體的火龍果香味良好,有愉快的酒香;口感柔純正,口味協(xié)調(diào),有醇香;組織均勻,無雜質(zhì)。

        2.4.2 理化指標(biāo)

        酒體的酒精度為(8.4±0.5)%vol,總糖為(4.1±0.5)g/L,可溶性固形物≥10%,甲醇≤0.40 g/L,雜醇油≤0.10 g/L,揮發(fā)酸(以醋酸計)≤1.1mg/L,總酸(以檸檬酸計)≤0.3g/L。

        2.4.3 微生物指標(biāo)

        菌落總數(shù)≤50 CFU/mL,大腸桿菌≤3 CFU/100 mL,致病菌未檢出。

        2.4.4 營養(yǎng)指標(biāo)

        火龍果雞尾酒營養(yǎng)成分也比較豐富,維生素A含量為6.37 mg/L,維生素B1為9.36 mg/L,維生素B2為0.64 mg/L,維生素B6為1.67 mg/L,維生素B12為0.21 mg/L,維生素C為120.36 mg/L,維生素E為2.39 mg/L;還含有礦質(zhì)元素,如Ca為1.12 mg/L,Mg為0.14 mg/L,F(xiàn)e為0.002 0 mg/L,Cu為0.000 20 mg/L,Zn為0.008 6 mg/L等,表明其富含多種維生素和礦物元素。

        3 結(jié)論

        在火龍果雞尾酒研制過程中,分別研究了起始糖度、起始pH值、主發(fā)酵溫度以及菌種接種量對火龍果酒品質(zhì)的影響。試驗結(jié)果表明,當(dāng)起始糖度22.6%,起始pH值3.6,主發(fā)酵溫度15℃,菌種接種量1.0%時,火龍果酒的綜合感官最優(yōu),為88.64分。陳釀澄清后,配以15%火龍果汁和25%的白糖水,調(diào)配出口感較佳的火龍果雞尾酒?;瘕埞u尾酒呈橙紅色,澄清透亮,具有火龍果香味,有愉快的酒香,口感柔和純正,其理化指標(biāo)和微生物指標(biāo)符合相關(guān)國家標(biāo)準要求,并含有多種維生素、微量元素,具有一定的營養(yǎng)保健功能,且易于攜帶和運輸,具有潛在市場價值。

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