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        藜麥松露糯米復配飲料酒發(fā)酵工藝優(yōu)化

        2022-08-05 11:35:40李翔胡海洋龔曉源蔣方國鄧杰徐漪沙周闖
        食品研究與開發(fā) 2022年15期

        李翔,胡海洋,龔曉源,蔣方國,鄧杰,2,徐漪沙,周闖*

        (1.成都大學農(nóng)業(yè)部雜糧重點實驗室,四川 成都 610106;2.雅安漢源縣市場監(jiān)督管理局,四川 雅安 625300)

        藜麥(Chenopodium quinoa Willd.)又名為金谷子[1],是一種糧食作物和功能食品,藜麥中含有豐富的蛋白質(zhì)、膳食纖維、礦物質(zhì)和維生素等營養(yǎng)素,富含酚類、黃酮和皂苷類等活性成分[2-4]。松露(Truffle)又名塊菌,是一類價格昂貴的食藥用菌,松露因具有豐富的營養(yǎng)、獨特的香味和清新鮮美的滋味等優(yōu)點,被譽為餐桌上的“黑色金剛石”[5-7]。

        發(fā)酵飲料酒是指飲料原料通過微生物發(fā)酵后調(diào)配而成的飲料產(chǎn)品[8-9]。米酒在國內(nèi)形成了深厚的飲食文化,因口感柔和、香氣宜人而深受消費者喜愛。本文利用甜酒曲發(fā)酵高淀粉含量的藜麥、糯米與香氣獨特的松露復合而成的基料,研究藜麥松露糯米復配飲料酒的發(fā)酵工藝,并對終產(chǎn)品的營養(yǎng)品質(zhì)進行測定,為其工業(yè)化生產(chǎn)提供參考。

        1 材料與方法

        1.1 材料與試劑

        藜麥:山西華青藜麥產(chǎn)品開發(fā)有限公司;松露:四川品高農(nóng)產(chǎn)有限公司;糯米:市售;甜酒曲:安琪酵母股份有限公司;氫氧化鈉、酚酞(均為分析純):上海阿拉丁生化科技股份有限公司;鹽酸、濃硫酸、硼酸、硫酸鉀、乙酸鋅、硫酸銅、亞鐵氰化鉀、甲基紅、酒石酸鉀鈉、葡萄糖(均為分析純):成都科龍化工試劑廠;LB肉湯培養(yǎng)基、營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基:上海瑞楚生物科技有限公司。

        1.2 儀器與設(shè)備

        冷凍干燥機(FD-1A-50):北京博醫(yī)康實驗儀器有限公司;全自動酒精計分析儀(DMA 4100M):奧地利安東帕公司;高速臺式離心機(SF-TGL-16M):上海菲恰爾分析儀器有限公司;智能型恒溫培養(yǎng)箱(SPX-150B):上?,樮幵O(shè)備有限公司;全自動索式抽提器(FT-630):北京中西遠大科技有限公司。

        1.3 試驗方法

        1.3.1 工藝流程

        1.3.2 操作要點

        1.3.2.1 藜麥預處理

        選用籽粒飽滿、無空殼、無雜質(zhì)的干燥藜麥,用清水搓洗至水中無懸浮物和泡沫為止,備用[10]。

        1.3.2.2 松露預處理

        選用無蟲害的松露,去除表面雜質(zhì),用水洗凈,切塊0.5 cm3,放入0~4℃預冷24 h,再放入冷凍干燥機冷凍干燥 24 h,備用[11]。

        1.3.2.3 糯米預處理

        選用粒大飽滿、干燥糯米用水清洗4次~5次,再用純凈水于25℃下浸泡24 h,備用。

        1.3.2.4 發(fā)酵底物制備

        將備好的藜麥、糯米按一定比例和松露塊2 g混合,沸水蒸煮20 min后,攤開冷卻至25℃,作為發(fā)酵底物,備用。

        1.3.2.5 發(fā)酵

        將底物加入到玻璃發(fā)酵罐內(nèi),再將甜酒曲、水混合加入到發(fā)酵罐內(nèi)(發(fā)酵液),拌勻,然后密封放入28℃恒溫培養(yǎng)箱,發(fā)酵48 h[12]。

        1.3.2.6 過濾、灌裝、滅菌

        將發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵液經(jīng)紗布過濾傾至潔凈的空發(fā)酵罐內(nèi),并壓榨紗布內(nèi)的發(fā)酵液至罐內(nèi),靜置2 h;再經(jīng)紗布過濾后灌裝于玻璃瓶中,將其放入60℃~70℃的水浴鍋中恒溫滅菌30 min[13],將滅菌后的原漿汁液密封裝罐,成品。

        1.4 藜麥松露糯米復配飲料酒感官評價

        由20個食品專業(yè)且感官靈敏的人員,經(jīng)培訓后組成感官評定小組,測試前先評估評價小組的一致性、評價員的區(qū)分力和重復性。在飯后2 h用清水漱口,采用感官系列分析方法對各項指標進行評價,找到各個初始配方下飲料酒在色澤、氣味、味道、酒體上的差異,綜合分數(shù)滿分為100分[14]。去掉高低極值,平均后即為結(jié)果。評分標準見表1。

        表1 藜麥松露糯米復配飲料酒的感官評分標準Table 1 Sensory score table of compound alcoholic beverage of quinoa truffle and glutinous rice

        1.5 單因素試驗設(shè)計

        發(fā)酵基料主要是藜麥和糯米,而添加松露是為了補足香氣。基于此,在經(jīng)過大量預試驗的前提下,設(shè)定藜麥與糯米總質(zhì)量為100.0 g,固定松露添加量2.0 g、發(fā)酵溫度28℃、發(fā)酵時間48 h[12]。以感官評分、酒精度和總酸含量為指標,分別考察藜麥與糯米質(zhì)量比(1∶1、1 ∶2、1 ∶3、1 ∶4、1 ∶5)、甜酒曲添加量(0.4、0.6、0.8、1.0、1.2 g)、加水量(65、70、75、80、85 g)3 個因素對飲料酒品質(zhì)的影響。

        1.6 響應面優(yōu)化設(shè)計

        將藜麥與糯米質(zhì)量比(A)、甜酒曲添加量(B)、加水量(C)3個因素作為自變量,以感官評分為響應值。將單因素試驗結(jié)果作為編碼水平進行響應面優(yōu)化,試驗設(shè)計見表2。

        表2 Box-Behnken試驗設(shè)計因素與水平設(shè)計Table 2 Box-Behnken experimental design factors and levels

        1.7 理化成分檢測

        為了對產(chǎn)品的品質(zhì)、安全和營養(yǎng)進行初步評估,測定了總酸含量、酒精度、蛋白質(zhì)含量和微生物等指標,具體檢測指標和方法見表3。

        表3 藜麥松露糯米復配飲料酒營養(yǎng)成分和安全性測定Table 3 Determination of nutritional components and safety of compound alcoholic beverage of quinoa,truffle and glutinous rice

        1.8 數(shù)據(jù)處理

        每個指標均做3次重復試驗,用WPS 2020軟件處理所得數(shù)據(jù),單因素結(jié)果方差和顯著性采用SPSS 17.0軟件進行分析,并應用Design-Expert 8.0.6統(tǒng)計軟件進行響應面優(yōu)化處理。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 單因素試驗結(jié)果

        2.1.1 藜麥與糯米質(zhì)量比對飲料酒品質(zhì)的影響

        藜麥與糯米質(zhì)量比對飲料酒品質(zhì)的影響見圖1。

        圖1 藜麥與糯米質(zhì)量比對飲料酒的感官評分、酒精度及總酸含量的影響Fig.1 Effects of weight ratio of quinoa to glutinous rice on sensory score,alcohol content and total acid content of alcoholic beverage

        由圖1可知,受原料種類以及淀粉含量的影響,隨著藜麥和糯米質(zhì)量比的增加,飲料酒的酒精度先降低后升高,總酸含量不斷下降,而感官評分先升高后降低。當質(zhì)量比為1∶5時,酒精度和總酸含量達到最高,入口有一種苦澀味,感官評分最低;質(zhì)量比為1∶3時,總酸含量適中,感官評分最高;酒精度在原料質(zhì)量比1∶3~1∶2的變化不是很明顯,同時考慮到成本,因此選擇1∶3為藜麥與糯米的最適質(zhì)量比,此時產(chǎn)品酒體協(xié)調(diào)、光澤好、風味足。

        2.1.2 甜酒曲添加量對飲料酒品質(zhì)的影響

        甜酒曲添加量對飲料酒品質(zhì)的影響見圖2。

        圖2 甜酒曲添加量對飲料酒的感官評分、酒精度及總酸含量的影響Fig.2 Effects of adding amount of sweet koji addition on sensory score,alcohol content and total acid content of alcoholic beverage

        由圖2可知,當甜酒曲添加量為0.4 g~1.0 g時,飲料的感官評分、酒精度和總酸含量整體均呈現(xiàn)增加趨勢,原因是甜酒曲添加量過少,根霉繁殖到高峰需要時間,發(fā)酵啟動慢,周期延長,使酒精度和總酸含量偏低[23]。添加量為1.0 g時,酒精度為0.98%vol,總酸含量最高,感官品質(zhì)最佳,可能是發(fā)酵結(jié)束時有殘?zhí)谴媪簦泻土怂釢奈兜?,使成品酸甜適中,口感柔和。添加量達到1.2 g時,感官評分和總酸含量呈下降趨勢,酒精度持續(xù)上升到1.40%vol,這也驗證了甜酒曲添加量為1.0 g時存在還原性糖殘留的現(xiàn)象。因此選擇1.0 g為甜酒曲的最適添加量。

        2.1.3 加水量對飲料酒品質(zhì)的影響

        加水量對飲料酒品質(zhì)的影響見圖3。

        圖3 加水量對飲料酒的感官評分、酒精度及總酸含量的影響Fig.3 Effects of adding amount of water on sensory scores,alcohol content and total acid content of alcoholic beverage

        由圖3可知,當加水量由65 g上升到75 g時,感官評分和總酸含量逐漸增加到最大值,隨著加水量的增加,總酸含量的變化不明顯,酒精度持續(xù)增長后也出現(xiàn)下降趨勢;加水量為75 g與85 g時的酒精度和總酸含量相差不大,但后者感官評分更低,尤其是色澤、氣味等比較寡淡,說明水分添加過多會對飲料酒產(chǎn)生稀釋作用而不利于其品質(zhì)提升[24];而當水分添加過少,酒精度和總酸含量都非常低,是因為形成高糖高滲透環(huán)境影響了酵母的功能[25-26],這會造成原料利用率不足以及成品率降低等問題。因此選擇75 g為最適加水量。

        2.2 響應面試驗結(jié)果與分析

        響應面試驗結(jié)果見表4。

        表4 響應面分析試驗結(jié)果Table 4 Response surface analysis experimental results

        續(xù)表4 響應面分析試驗結(jié)果Continue table 4 Response surface analysis experimental results

        采用Design-Expert 8.0.6統(tǒng)計軟件將表4的試驗數(shù)據(jù)進行多元回歸擬合與方差分析(ANOVA),得到感官評分(Y)對自變量因素的二次多項式回歸模型方程為Y=83.97-0.21A-2.01B+1.52C+1.00AB-0.75AC-1.04BC-1.14A2-4.33B2-3.51C2。

        經(jīng)過Design-Expert 8.0.6統(tǒng)計軟件分析,得到藜麥松露糯米復配飲料酒感官評分的ANOVA分析,見表5。

        表5 藜麥松露糯米復配飲料酒感官評分的ANOVA分析Table 5 ANOVA analysis of sensory score of compound alcoholic beverage of quinoa,truffle and glutinous rice

        由表5感官評分回歸模型的ANOVA分析可知,該模型差異性極顯著(P<0.01),失擬項不顯著(P>0.05),說明方程能準確反映感官評分與各因素之間的關(guān)系。由F值的大小判斷影響飲料酒感官評分的主次因素順序為B>C>A,由R2值與R2Adj值可知,該模型中的97.38%的感官評分變化均與A、B、C 3個自變因素有關(guān),表明進行飲料酒的感官評分預測可以用該模型。由P值的大小判斷模擬項的顯著性:一次項B和C極顯著,A不顯著。二次項B2和C2極顯著,A2顯著。而交互項AB、AC和BC均不顯著。

        利用Design-Expert 8.0.6軟件對表5的數(shù)據(jù)進行二次多元回歸擬合,A、B及C 3個因素對感官評分(Y)的影響交互作用關(guān)系見圖4。

        圖4 各個因素對飲料酒的感官評分影響的響應面圖Fig.4 Response surface diagram of the effects of various factors on sensory score of alcoholic beverage

        由圖4可知,響應面圖的坡面越陡,兩個因素對響應值的交互作用越顯著[27],由此可知,3個因素對感官評分的交互作用顯著關(guān)系為BC>AB>AC。

        2.3 模型驗證試驗

        經(jīng)Design Expert 8.0.6軟件分析得出,在發(fā)酵工藝為藜麥與糯米質(zhì)量比1∶3.06、甜酒曲添加量0.97 g、加水量73.1 g時,測得藜麥松露糯米復配飲料酒的感官評分為83.64。但考慮實際操作性,將發(fā)酵工藝調(diào)整為藜麥與糯米質(zhì)量比1∶3、甜酒曲添加量1.0 g、加水量73.0 g。在此工藝下進行3次重復驗證試驗,得出的飲料酒感官評分為84.06。與預測值的誤差較小,在合理范圍之內(nèi),所以此模型運用響應面優(yōu)化得到的工藝具有可靠性。

        2.4 理化成分檢測結(jié)果與分析

        藜麥松露糯米復配飲料酒營養(yǎng)成分及其安全性測定結(jié)果見表6。

        表6 藜麥松露糯米復配飲料酒營養(yǎng)成分及其安全性Table 6 Nutritional components and safety of compound alcoholic beverage of quinoa,truffle and glutinous rice

        由表6可知,根據(jù)國家關(guān)于發(fā)酵飲料的相關(guān)標準及規(guī)定(pH值和可溶性固形物含量參考格瓦斯飲料的標準QB/T 5341—2018《格瓦斯發(fā)酵飲料》[28]),藜麥松露糯米復配飲料酒中的pH值、可溶性固形物含量以及酒精度均符合相關(guān)標準,且其中的總糖、脂肪、蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)含量較高。滅菌后飲料的菌落總數(shù)和大腸桿菌數(shù)均符合標準GB 7101—2015《食品安全國家標準飲料》[29]。由此可以看出藜麥松露復配發(fā)酵低酒精度飲料是一款兼具營養(yǎng)價值和安全性的飲料。

        3 結(jié)論

        通過單因素試驗并利用響應面法優(yōu)化藜麥松露糯米復配飲料酒的最佳發(fā)酵工藝為藜麥與糯米總質(zhì)量100.0 g、松露添加量2.0 g、藜麥與糯米質(zhì)量比1∶3、甜酒曲添加量1.0 g、加水量73.0 g、發(fā)酵溫度與時間分別為28℃、48 h,此工藝下的飲料感官評分為84.06,酒精度1.02%vol、總酸含量1.30 g/L。利用國家標準等方法對其營養(yǎng)和安全性進行檢測,結(jié)果顯示為pH值3.72±0.16、可溶性固形物含量(24.20±0.07)%、總糖含量(11.93±0.25)g/100g、脂肪含量(2.34±0.22)g/100 g、蛋白質(zhì)含量(6.85±0.51)g/100 g、菌落總數(shù)(24±5)CFU/mL、大腸桿菌未檢出。此研究主要是利用藜麥、糯米和松露進行復配并發(fā)酵,從原料的選取進行創(chuàng)新,將營養(yǎng)與風味相互融合,利用簡單的制備工藝,開發(fā)出一款風味獨特且營養(yǎng)全面的飲料酒,為進一步豐富飲料酒的種類提供工藝參考。

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