韓基明，楊春，杜亞軍，張玲*

山西農(nóng)業(yè)大學(xué)，山西功能食品研究院（太原 030031）

木棗為山西省呂梁地區(qū)和陜西省榆林地區(qū)主要生態(tài)與經(jīng)濟(jì)兼用樹(shù)種，木棗內(nèi)含豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和生物活性成份，是一種藥食兩用價(jià)值很高的天然保健食品[1]，歷來(lái)深受人們喜愛(ài)。由于鮮棗在常溫條件下極易發(fā)生失水皺縮、軟化褐變以及發(fā)酵霉?fàn)€，生產(chǎn)上常將其制成干棗等加工品[2]，其附加值和對(duì)殘次果的利用有限[3]。因此，開(kāi)發(fā)紅棗特色制品成為棗產(chǎn)業(yè)化的重要課題。近年來(lái)有關(guān)棗醋[4-7]、棗酒[8-9]、棗發(fā)酵飲品的開(kāi)發(fā)應(yīng)用有較大的發(fā)展?jié)摿Γ狈?zhuān)用的營(yíng)養(yǎng)助劑以滿(mǎn)足生產(chǎn)中的實(shí)際需求。故研究其發(fā)酵專(zhuān)用營(yíng)養(yǎng)助劑可為木棗資源的綜合利用，以及棗酒、棗醋的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

木棗（采自山西臨縣林家坪鄉(xiāng)木棗園）。酵母：SQB（圣琪釀酒高活性干酵母）、BV818（安琪葡萄酒活性干酵母）、AQH（安琪釀酒高活性干酵母）。酶制劑：果膠酶A（夏盛）、果膠酶B（諾維信）、果膠酶C（恒生）、酸性蛋白酶（10萬(wàn) U，夏盛）、纖維素酶（夏盛）。營(yíng)養(yǎng)添加劑（均為市購(gòu)食品級(jí)）。

電子分析天平（上海奧豪斯儀器有限公司）；顯微鏡（奧林巴斯）；菌落計(jì)數(shù)器（上海那艾精密儀器有限公司）；酒精計(jì)（河北武強(qiáng)縣同輝儀表廠(chǎng)）；培養(yǎng)箱（金壇區(qū)西城新瑞儀器廠(chǎng)）；蔗糖儀（成都市青羊聯(lián)合光學(xué)儀器）；氣相色譜儀（美國(guó)安捷倫公司）。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 棗酒生產(chǎn)工藝流程

1.2.2 木棗汁的制備

取干木棗（水分20%左右），清洗后，按1∶2（g/mL）加入純凈水，加熱至80 ℃，保溫2 h，濾出棗汁，加入1倍的純凈水2次提取，于80 ℃保溫1.5 h，合并2次提取棗汁，繼續(xù)加熱至濃度為20%后，用0.180 mm孔徑濾布過(guò)濾備用。

1.2.3 商業(yè)酵母的活化

參考文獻(xiàn)[10]，略有改動(dòng)。稱(chēng)取0.5 g活性干酵母于4.5 mL無(wú)菌水的試管中（復(fù)水活化用水葡萄糖含量為2%），置于35 ℃水浴中進(jìn)行靜置活化15～30 min，每5 min搖動(dòng)1次，直至有大量氣泡產(chǎn)生。

1.2.4 酒精度的測(cè)定

酒精蒸餾法[11]。

1.2.5 高級(jí)醇（以異戊醇和正丁醇兩者的總量為代表）的測(cè)定方法

甲醇、異戊醇和正丁醇含量的測(cè)試方法為氣相色譜法。相關(guān)參數(shù)：GC-9860氣相色譜儀配有氫焰檢測(cè)器（FID）、AHS-6890A自動(dòng)頂空進(jìn)樣裝置（山東滕州市魯創(chuàng)分析儀器有限公司）毛細(xì)管色譜柱（白酒分析專(zhuān)用柱50 m×0.32 mm×0.5 μm）；流速：氫氣30 mL/min，空氣300 mL/min；載氣為氮?dú)?50 mL/min，分流比30∶1；頂空進(jìn)樣裝置溫度80 ℃；溫度：甲醇、異戊醇和正丁醇標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)時(shí)柱溫80 ℃，保留10 min，棗酒樣品時(shí)柱溫80 ℃，保留60 min。

1.2.6 碳源營(yíng)養(yǎng)的選擇和補(bǔ)充

在木棗汁（可溶性固形物含量15%）發(fā)酵過(guò)程中，分別補(bǔ)充添加木棗汁（可溶性固形物含量20%）、葡萄糖、果糖、蔗糖，測(cè)試并比較不同添加量（加入未發(fā)酵棗汁中）和不同添加階段（固定添加量8%）對(duì)棗酒酒精度的影響。

1.2.7 氮源營(yíng)養(yǎng)的選擇和補(bǔ)充

利用酵母殘?jiān)灾频?。將棗酒發(fā)酵結(jié)束后發(fā)酵罐底部剩余的酵母殘?jiān)湃氪驖{機(jī)中，轉(zhuǎn)速6 000 r/min下保持5 min，采用物理破碎的方式，可將酵母的細(xì)胞壁破成碎片，便于進(jìn)一步微生物分解。將破碎后的酵母渣漿倒入酶解罐中，加入蛋白酶，添加量為漿液質(zhì)量的0.5%，在35～40 ℃溫度下恒溫0.5～1 h，取出冷藏備用。

有研究報(bào)道在酒精發(fā)酵過(guò)程中，酵母優(yōu)先利用的氮源為銨態(tài)氮[12]。選用自制氮源、尿素、磷酸氫二銨、氯化銨作為氮源營(yíng)養(yǎng)，添加到棗汁發(fā)酵液中，測(cè)定棗酒的酒精度和高級(jí)醇。

1.2.8 維生素營(yíng)養(yǎng)的選擇與影響效果

選擇對(duì)酵母發(fā)酵有明顯作用的B族維生素作為維生素營(yíng)養(yǎng)添加劑，發(fā)酵24 h后通過(guò)顯微鏡觀察酵母的生長(zhǎng)狀況和繁殖數(shù)量。

1.2.9 其他營(yíng)養(yǎng)添加劑的選擇和補(bǔ)充

選擇海藻糖、山梨醇、氯化鈉和甘油等物質(zhì)作為酵母營(yíng)養(yǎng)劑，加入可溶性固形物30%的棗汁中，觀察釀酒酵母和產(chǎn)香酵母的生長(zhǎng)繁殖狀況，測(cè)定其對(duì)釀酒酵母和產(chǎn)香酵母耐高濃度底物性能的影響，將發(fā)酵液的酒精度調(diào)到12%vol，通過(guò)觀察酵母的生長(zhǎng)繁殖情況，判定其對(duì)酵母耐酒精性的影響。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同碳源對(duì)棗酒發(fā)酵的影響

由圖1可知：葡萄糖最易被酵母利用，添加量6%時(shí)酒精度就可達(dá)12.2%vol，果糖添加量8%時(shí)酒精度為最高，達(dá)到12.4%vol，蔗糖利用率較低，添加量8%時(shí)酒精度可達(dá)11.1%vol，添加量超過(guò)8%后，酒精度增加不大，可能由于糖度過(guò)高，抑制酵母的生長(zhǎng)，導(dǎo)致過(guò)早衰退，發(fā)酵后勁不足，添加濃縮后的木棗汁（濃度20%）作為碳源，酒精度呈緩慢增加趨勢(shì)。

圖1 不同碳源添加量對(duì)棗酒酒精度的影響

由圖2可知，固定添加量8%，最佳添加階段為發(fā)酵第4天，此時(shí)添加葡萄糖可使棗酒的酒精度達(dá)12.2%vol，添加果糖酒精度最高，可達(dá)12.5%vol，超過(guò)5 d后添加，酒精度大幅降低。

圖2 不同添加階段對(duì)酒精度的影響

由此可知，最佳碳源為葡萄糖和果糖，最佳添加量為6%～8%，最佳添加階段為發(fā)酵后第4天，可使棗酒的酒精度最高達(dá)到12.2%vol～12.5%vol。

2.2 不同氮源對(duì)棗酒發(fā)酵的影響

在棗汁發(fā)酵第2天添加不同氮源營(yíng)養(yǎng)劑，添加量均為棗汁質(zhì)量的0.1%，每天測(cè)試發(fā)酵液酒精度含量，結(jié)果如圖3所示。結(jié)果表明，添加氮源后，發(fā)酵液的酒精度比不加氮源的發(fā)酵液有不同程度的增加，并且增加速度快1 d，添加自制氮源的發(fā)酵液酒精度在發(fā)酵第7天最高可達(dá)12.3%vol，添加磷酸氫二銨的發(fā)酵液酒精度增加最快，在發(fā)酵第6天可達(dá)最高為11.9%vol。

圖3 添加不同氮源對(duì)棗酒酒精度的影響

圖4和圖5表示在棗汁發(fā)酵第2天添加不同量的自制氮源后，棗汁發(fā)酵第7天對(duì)比測(cè)試的結(jié)果。結(jié)果表明：隨著氮源添加量增加，發(fā)酵液的酒精度含量明顯增加，添加量0.1%時(shí)，酒精度最高可達(dá)12.3%vol，但繼續(xù)增加添加量后，酒精度略有降低；甲醇含量隨著氮源添加量增加，略有增加；高級(jí)醇含量隨著氮源添加量增加而增高。

圖4 自制氮源添加量對(duì)棗酒中酒精度的影響

圖5 自制氮源添加量對(duì)棗酒中甲醇和高級(jí)醇含量的影響

結(jié)果顯示：在棗汁發(fā)酵液中添加有機(jī)氮源和無(wú)機(jī)氮源，均會(huì)提高發(fā)酵液的酒精度，最佳添加量為0.1%，添加過(guò)量反而會(huì)略微降低酒精度，無(wú)機(jī)氮源較有機(jī)氮源能夠更快速地被酵母利用；氮源的添加略微增加發(fā)酵液的甲醇含量，影響不明顯，但能顯著增加發(fā)酵液中高級(jí)醇含量，這與文獻(xiàn)報(bào)道的結(jié)論一致[13]。

2.3 不同維生素對(duì)棗酒發(fā)酵的影響

由表1可見(jiàn)：添加維生素B1和維生素B2對(duì)釀酒酵母和產(chǎn)香酵母影響不大；添加維生素B6和煙酸對(duì)釀酒酵母略有促進(jìn)生長(zhǎng)的作用，對(duì)產(chǎn)香酵母有較大促進(jìn)作用；添加泛酸對(duì)釀酒酵母的促進(jìn)作用很明顯，對(duì)產(chǎn)香酵母的促進(jìn)作用不明顯；添加葉酸和硫胺素對(duì)釀酒酵母和產(chǎn)香酵母均具有很大的促進(jìn)作用，酵母形狀也明顯壯大。

表1 不同維生素對(duì)棗酒發(fā)酵過(guò)程中酵母生長(zhǎng)的影響

2.4 其他營(yíng)養(yǎng)劑對(duì)棗酒發(fā)酵的影響

由表2可知：添加一定量氯化鈉和甘油能顯著提高釀酒酵母和產(chǎn)香酵母的耐高濃度底物性能和耐酒精性能，添加山梨醇的效果一般，海藻糖的效果最差。

表2 營(yíng)養(yǎng)添加劑對(duì)酵母耐酒精性和耐高濃度底物性能的影響

3 結(jié)論

在木棗發(fā)酵的不同階段適量添加發(fā)酵營(yíng)養(yǎng)劑，可提高酵母細(xì)胞耐滲透壓的能力，從而能夠在高濃度底物和產(chǎn)物的環(huán)境中正常代謝，并且，可促進(jìn)酵母繁殖生長(zhǎng)，加快底物的消耗，降低殘?zhí)?，提高出酒率，最終能夠提高發(fā)酵效率，降低綜合生產(chǎn)成本。結(jié)果表明，碳源營(yíng)養(yǎng)劑的添加可選擇棗汁和葡萄糖或果糖的混合添加方式，兼顧快速補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)和降低成本的作用，在發(fā)酵第4天加入，最佳添加量為6%～8%；氮源營(yíng)養(yǎng)劑的添加可選擇有機(jī)氮源（自制氮源）和無(wú)機(jī)氮源（磷酸氫二銨）復(fù)合添加的方式，于發(fā)酵第2～第3天添加，保持在氨基酸態(tài)氮含量不大于400 mg/L水平下，以避免產(chǎn)生過(guò)多的高級(jí)醇；維生素營(yíng)養(yǎng)劑的添加可采取將幾種維生素（維生素B6、煙酸、葉酸、泛酸、硫胺素）復(fù)合添加的方式，能更好的發(fā)揮協(xié)同作用，于棗汁發(fā)酵后第2天加入，最佳添加量為0.2 mg/L；在需要高濃度棗汁發(fā)酵或發(fā)酵高酒精度的棗酒情況下，可添加抗?jié)B透壓營(yíng)養(yǎng)劑氯化鈉和甘油，其在棗汁中的添加量分別為4.2%和5.8%。