红枣蒸馏酒原酒发酵工艺优化及品质分析

王淑豪，冯 雪，赵京涛，王 彬

（1.廊坊师范学院 综合实验中心，河北 廊坊 065000；2.廊坊师范学院 生命科学学院，河北 廊坊 065000）

红枣又名大枣、华枣，是鼠李科枣属植物枣树的果实，富含维生素、氨基酸、黄酮类、皂苷类等多种营养成分，素有“木本粮食、滋补佳品”之称，具有极高的食用和药用价值[1]。红枣含糖量丰富，红枣汁经过发酵后，可以制备高酒精度果酒[2]，且具有独特的风味[3]。由于碰伤、裂果、成熟度低等问题，产生的残次枣失去了商品价值，但仍具有很高的营养成分和加工特性，将其发酵成红枣酒，实现残次枣的综合加工利用，提高红枣的利用价值，以促进红枣精深加工及红枣酒的发展[4]。目前红枣酒的文献报道中多是发酵温度、初始糖度、酵母接种量等工艺参数优化[5-6]，鲜有关于检测甲醇含量的报道。红枣是我国的特色果品，因此国外鲜有关于红枣果酒和红枣蒸馏酒的研究报告。尽管国家提出酿酒工业生产的“四个转变”，即高度酒向低度酒转变，蒸馏酒向酿造酒转变，粮食酒向果酒庄，一般酒向优质酒转变[7]，然而，在华北太行山一些地域，传统民间酿制红枣蒸馏酒（红枣白酒，枣酒）有着悠久的历史。枣酒风味独特、酒性柔和、枣香浓郁，目前仍然深受当地民众喜爱。然而，枣酒甲醇含量超过国家标准，达不到市场销售标准，制约了其发展。

甲醇是易挥发有酒精气味的强麻醉性无色液体，对人体有强烈毒性，是食用酒中的有害成分和限量成分。甲醇在人体内代谢缓慢[8]，其氧化产物和细胞色素氧化酶的铁结合而抑制细胞内氧化过程，抑制糖的有氧分解，使体内乳酸和有机酸积累造成酸中毒[9]，其毒理作用主要是对血管有麻痹作用及导致神经变性的作用。甲醇作为食用酒中的一种副产物[10]，其主要来自酿酒原料（粮谷、薯类、水果、乳类等）中的果胶[11]。果胶物质是一种多糖聚合物，酿酒原料在蒸煮等预处理、发酵过程中，果胶在热、酸、碱或果胶酶作用下分解产生的甲醇[12]。酿酒原料果胶含量与酒中甲醇含量具有一定正相关性[13]，通常麸皮、薯类、谷糠和苦荞壳等果胶含量偏高[14]。水果（如山楂、桃子、柿子、红枣、苹果等）中果胶含量丰富，其相应的果酒中甲醇含量也较高。发酵用酵母及其种类[15-16]、不同杀菌方式[17]以及酒的发酵工艺条件[18]影响甲醇的生成。颜雪辉等[19]研究表明，随着发酵温度升高，酵母菌生长旺盛，甲醇含量也较高。张丽芝[20]研究发现，枣酒在16～20 ℃发酵条件下甲醇生成量为12.33mg/L，在21～25℃发酵条件下甲醇生成量为20.64mg/L，在26～30 ℃发酵条件下甲醇生成量为41.51 mg/L。

本研究以干红枣为原料制备红枣果酒，进而蒸馏获得红枣蒸馏酒，对红枣蒸馏酒原酒酿造工艺进行优化及品质分析。借助Origin 2022 SR1软件，拟合发酵阶段酒精度和甲醇在发酵阶段和蒸馏阶段随自变量发酵温度、干酵母接种量以及初始糖度的变化规律，旨在为甲醇含量符合国家标准的红枣蒸馏酒酿制提供理论依据，为红枣精深加工及红枣蒸馏酒工业的发展奠定基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

干红枣：产地山东；酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）LALVIN RC212：憨酒匠自酿红酒坊；白砂糖（食品级）：南宁糖业股份有限公司明阳糖厂；柠檬酸（分析纯）、果胶酶（酶活60 000 U/g）、偏重亚硫酸钾（分析纯）：烟台帝伯仕自酿机有限公司；甲醇、乙醇（均为色谱纯）：国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

TCL-100电子计量秤：浙江昊宇工贸有限公司；JJ124BC电子天平：常熟双杰测试仪器厂；PHS-25酸度计：上海仪电科学仪器股份有限公司；303-4数显电热培养箱：南通科学仪器厂；XS2-H生物显微镜：重庆光学仪器厂；GLS-HY-01恒温水浴锅、QC-607破碎机：北京格力森酒业有限公司；RHB-90手持式折光仪：上海光学仪器厂；5 L常压玻璃蒸馏器全套装置：河北省黄骅市新兴电器厂。

1.3 方法

1.3.1 红枣蒸馏酒加工工艺流程及操作要点

操作要点：

挑选、清洗：剔除变质、虫害的红枣，清洗红枣表面灰尘污物。

蒸煮：按干红枣（未去核）与水质量比为1∶3加水，蒸煮60 min，使红枣充分吸水膨胀，冷却后，补齐损失的水分。打浆：用破碎机轻柔充分破碎成枣浆液，使枣核不破碎。酶解：加入枣浆质量0.2%的果胶酶，在45 ℃下酶解6 h，以提高枣浆出汁率。

调糖、调酸：枣浆糖度为15°Bx。在此基础上加入白砂糖，调节发酵枣浆至不同初始糖度。用柠檬酸调枣浆pH至4.5。

添加二氧化硫：向枣浆中加入偏重亚硫酸钾108 mg/L，使得枣浆中总二氧化硫质量浓度为60 mg/L，保持6 h后接种发酵，可防止发酵初期杂菌污染。

接种：将干酵母加入10倍质量温水中（28～30 ℃）活化，搅拌均匀，保持15 min，得到活化酵母。

发酵：接入活化酵母，充分搅拌枣浆发酵醪液，使酵母分散均匀，发酵温度25 ℃，发酵时间为9 d，发酵醪液酒精度不再变化，结束发酵。

过滤：人工采用漏勺过滤掉枣核，酒渣分离，得到红枣原酒。

蒸馏：在常压玻璃蒸馏器装置中对红枣原酒进行蒸馏，分段收集蒸馏液，每段（瓶）170 mL。混合前几段原酒液，使得甲醇含量为1.9 g/L（符合国标≤2.0 g/L），获得红枣蒸馏酒。

1.3.2 红枣原酒发酵工艺单因素试验

发酵时间的选择：在发酵温度25 ℃，干酵母接种量为0.6 g/L，初始糖度为22.0°Bx的条件下分别发酵3 d、4 d、5 d、6 d、7 d、8 d、9 d、10 d，考察发酵时间对红枣酒发酵的影响。

发酵温度的选择：在酵母接种量为0.6 g/L，初始糖度为22.0°Bx，发酵温度分别为19 ℃、22 ℃、25 ℃、28 ℃、31 ℃条件下发酵9 d，考察发酵温度对红枣酒发酵的影响。

酵母接种量的选择：在初始糖度为22.0°Bx，发酵温度为25 ℃，酵母接种量分别为0.2 g/L、0.4 g/L、0.6 g/L、0.8 g/L、1.0 g/L条件下发酵9 d，考察酵母接种量对红枣酒发酵的影响。

初始糖度的选择：在初始糖度分别为15.0°Bx、18.5°Bx、22.0°Bx、25.5°Bx、29.0°Bx，酵母接种量为0.6 g/L，发酵温度为25 ℃条件下发酵9 d，考察初始糖度对红枣酒发酵的影响。

1.3.3 红枣原酒的蒸馏

初始糖度分别设置为15.0 °Bx、18.5 °Bx、22.0 °Bx、25.5°Bx、29.0°Bx的枣浆醪液，酵母接种量为0.71 g/L，发酵温度为24 ℃条件下发酵9 d。发酵结束后，在常压玻璃蒸馏器装置中对红枣发酵醪液（4.5 L）进行蒸馏，分段收集蒸馏液酒样（170 mL/瓶），直至即时酒精度及甲醇含量降到0为止，停止收样，检测各蒸馏分段收集样品的酒精度和甲醇含量。

1.3.4 酒精回收率计算

酒精回收率是一批次红枣原酒醪液（4.5 L）蒸馏获得的蒸馏原酒（甲醇含量为1.9 g/L）中酒精量与4.5 L果酒醪液酒精总量之比

1.3.5 甲醇和酒精度的检验方法

酒精度的检测：参照国标GB/T 5009.225—2023《酒和食用酒精中乙醇浓度的测定》[21]；甲醇的检测：参照国标GB/T 5009.266—2016《食品中甲醇的测定》[22]。甲醇的限量（以100%酒精计）按照国标GB 2757—2012《蒸馏酒及其配制酒》[23]要求：粮谷类≤0.6 g/L，其他类≤2.0 g/L。

1.3.6 红枣蒸馏酒感官评分

参照文献[24-25]及国标GB/T 11856—2008《白兰地》[26]制定红枣蒸馏酒感官评分标准，满分100分，具体评分标准见表1。

表1 红枣蒸馏酒的感官评分标准Table 1 Sensory evaluation standards of distilled jujube liquor

1.3.7 发酵阶段和蒸馏阶段的酒精度和甲醇含量变化规律

基于实验数据，绘制发酵阶段因变量酒精度和甲醇与自变量发酵温度、酵母接种量和初始糖度关系曲线，以及蒸馏阶段酒精度和甲醇与蒸馏收样样本体积的关系曲线。根据曲线设立相关拟合函数（在发酵阶段采用二元二次函数，在蒸馏阶段采用分段函数和指数函数相结合），并借助Origin 2022 SR1软件分别拟合酒精度和甲醇含量在发酵阶段和蒸馏阶段随自变量参数的变化规律，最后根据拟合曲线来寻找最优条件。

2 结果与分析

2.1 红枣原酒发酵工艺优化单因素试验

2.1.1 发酵时间对红枣原酒发酵的影响

由图1可知，在发酵时间3～8 d范围内酒精度迅速提高，并在发酵时间为9 d时，酒精度即可达到10.2%vol，发酵时间＞9 d之后，酒精度不再增加。红枣发酵醪是枣肉、枣皮和枣核混合的枣浆液，发酵时间在3～8 d范围内，由于酵母的增殖，产生越来越多的CO2，发生顶帽现象，因此，需要每天压帽盖搅拌2～3次，可使酵母与枣肉中的糖分充分混合，促进发酵。因此，选择最适发酵时间为9 d。

图1 发酵时间对红枣原酒中酒精度的影响Fig.1 Effect of fermentation time on alcohol content of jujube original wine

2.1.2 发酵温度对红枣原酒发酵的影响

由图2可知，随着发酵温度在19～25 ℃范围内的升高，红枣酒的酒精度随之升高；当发酵温度为25 ℃时，发酵醪液中的酒精度最高，为10.2%vol；当发酵温度＞25 ℃之后，发酵醪液中的酒精度有所下降。发酵温度在19～31 ℃范围内对甲醇含量影响不大，其原因可能是甲醇主要来自原料红枣中的果胶，在蒸煮等预处理过程中，果胶在热及果胶酶作用下分解产生甲醇，而在发酵过程中，发酵温度在19～31 ℃范围内，残留的果胶含量较低，发酵温度影响不大。

图2 发酵温度对红枣原酒酒精度和甲醇含量的影响Fig.2 Effect of fermentation temperature on alcohol content and methanol contents of jujube original wine

发酵温度过低时，酵母菌生长缓慢，代谢受到抑制。随着发酵温度升高，酵母菌生长速度加快，达到一定的菌体浓度后进入产酒期，产酒率提高；温度过高，会导致菌体衰老加快、丧失活力甚至过早死亡，从而降低产酒率，影响酒的品质，过高的发酵温度使得果酒口感寡淡且有一丝苦味，感官评分降低。因此，选择最适发酵温度为25 ℃。

2.1.3 酵母接种量对红枣原酒发酵的影响

由图3可知，随着酵母接种量在0.2～0.6 g/L范围内的增加，发酵醪液中的酒精度随之逐渐升高；当酵母接种量达到0.6 g/L时，酒精度达到峰值10.2%vol；当酵母添加量＞0.6 g/L之后，酒精度稍有下降。酵母菌生长过于旺盛，消耗了部分糖分，造成发酵生成酒精的糖分含量降低，从而导致发酵后期酒精得率降低。酵母接种量在0.2～0.6 g/L范围内对甲醇含量影响不大。当酵母接种量为0.2 g/L 时，甲醇含量最高，随酵母接种量增加甲醇含量稍稍降低。已知甲醇主要来源于原料红枣中的果胶，不同酵母接种量的发酵枣浆醪液是同一批次制备的。不同酵母接种量发酵后甲醇含量的差异可能是由于每个样品不同酒精度的差异。因此，选择最适酵母接种量为0.6 g/L。

图3 酵母接种量对红枣原酒中酒精度及甲醇含量的影响Fig.3 Effect of yeast inoculum on alcohol content and methanol contents of jujube original wine

2.1.4 初始糖度对红枣原酒发酵的影响

由图4可知，酒精度随着初始糖度（15.0～29.0°Bx范围内）增加而增加，初始糖度越高，发酵获得的酒精度也越高，酒的香气和口感等感官评分也越低。甲醇含量随着初始糖度的增加而降低，可能的原因之一是初始糖度的增加使得酒精度增加，按100%酒精度计算后从而导致甲醇含量数据降低。在较低的初始糖度15.0～22.0°Bx范围内，红枣果酒甲醇的含量降低明显，初始糖度＞22.0°Bx之后，甲醇含量降低的幅度随初始糖度增加不显著，甲醇含量趋于平缓。

图4 初始糖度对红枣原酒酒精度及甲醇含量的影响Fig.4 Effect of initial sugar content on alcohol content and methanol contents of jujube original wine

一定范围内，高糖度会导致酵母菌过快生长繁殖，赋予香气和醇厚感的酸类、酯类和高级醇类物质相对产生量下降，影响酒的风味和口感。鉴于发酵初始糖度以及蒸馏过程对甲醇含量的影响，为了获得甲醇含量符合国家标准（≤2.0 g/L）的蒸馏原酒，同时使得口感和香气等感官评分最优，选择这5个初始糖度（15.0°Bx、18.5°Bx、22.0°Bx、25.5°Bx、29.0°Bx）进行发酵实验。

2.2 红枣原酒的蒸馏

为了考察不同初糖浓度及蒸馏过程对蒸馏酒甲醇含量的影响，将5个不同初始糖度（15.0°Bx、18.5°Bx、22.0°Bx、25.5°Bx、29.0°Bx）的枣浆在发酵温度24 ℃、酵母接种量0.71 g/L的条件（Origin 2022 SR1软件拟合优化的结果）下发酵9 d，分别取4.5 L发酵醪液进行蒸馏，蒸馏液分段取样，每瓶170 mL，依次各取9瓶。蒸馏收集液中酒精度和甲醇含量变化见图5。

图5 不同初始糖度红枣原酒蒸馏样品中酒精度（a）及甲醇含量（b）的变化Fig.5 Changes of alcohol content (a) and methanol contents (b) in jujube original wine distilled samples with different initial sugar contents

由图5a可知，初始糖度为15.0°Bx、18.5°Bx、22.0°Bx、25.5°Bx和29.0°Bx的发酵醪液蒸馏液第一个分馏段（前170 mL），其酒精度分别为54.41%vol、61.2%vol、66.2%vol、68.3%vol和69.7%vol，即初始糖度越高，蒸馏原酒的酒精度越高。在蒸馏过程中，酒精度的变化趋势是随着时间的延长而下降，最终在第9个蒸馏液分段样品酒精度降低为0。

由图5b可知，初始糖度为15.0°Bx、18.5°Bx、22.0°Bx、25.5°Bx和29.0°Bx的发酵醪液蒸馏液第一个分馏段，其甲醇含量分别为2.85 g/L、2.05 g/L、1.69 g/L、1.50 g/L和1.42 g/L，在蒸馏过程中甲醇含量的变化趋势是随着蒸馏液过程呈先增加后下降趋势，第7号均达到最大值，甲醇含量分别为7.85 g/L、6.25 g/L、5.05 g/L、4.08 g/L和3.28 g/L，之后至第9号降低为0。初始糖度为15.0°Bx和18.5°Bx的发酵醪液，在整个蒸馏过程中收集的蒸馏液，其甲醇含量始终大于国家标准甲醇限量值（≤2.0 g/L）。

甲醇的变化规律均为“先上升-后下降”，酒头低，酒尾高。沸点不同的组分组成的混合液在蒸馏时，挥发和分离不是由各自纯组分的沸点来决定的，还决定于分子之间引力。甲醇的沸点（64.7 ℃）比乙醇（78.3 ℃）低，根据沸点分馏规律，沸点低者应先逸出，但实验结果表明，酒尾甲醇浓度比酒头高。在水含量较低或没有水存在时，甲醇易挥发。当含有大量水时，由于甲醇分子和水分子都是极性分子，它们之间可以形成氢键，这种氢键力作用要比范德华力稳定得多，只有提供足够的能量才能打破分子间的氢键，所以，随着蒸馏时间的延长，甲醇分子和水分子的氢键断裂速度加快，甲醇分子逸出速度加快，酒尾部甲醇浓度较高。

综合蒸馏过程中酒精度及甲醇含量的变化，选择最适初始糖度为22.0°Bx。

2.3 酒精度和甲醇在发酵阶段和蒸馏阶段的变化规律

2.3.1 酒精度和甲醇在发酵阶段的变化

借助Origin 2022 SR1软件拟合因变量酒精度（y1）和甲醇含量（y2）在发酵阶段随自变量发酵温度（x1）、酵母接种量（x2）和初始糖度（x3）的变化规律，结果见图6。由图6可知，当发酵温度25 ℃、酵母接种量0.6 g/L时，发酵醪液中的酒精度最高，在初始糖度实验范围内，最高初始糖度29.0°Bx时酒精度最高。在3个自变量发酵温度、酵母接种量和初始糖度的实验范围内，发酵温度越低、酵母接种量越高、初始糖度越高，发酵醪液中的甲醇含量越低。发酵温度、酵母接种量和初始糖度等3个自变量与因变量酒精度及甲醇含量的关系并非线性关系，所以选择二次函数来逼近拟合。拟合方程如下：

图6 酒精度和甲醇含量在发酵阶段的拟合曲线Fig.6 Fitting curves of alcohol content and methanol content during the fermentation

分别对酒精度和甲醇含量的函数求全导数，结果如下：

当发酵温度为19 ℃，酵母接种量为0.85 g/L以及初始糖度为29.0°Bx时，甲醇产量最低，为1.66 g/L，此时发酵醪液酒精度为11.99%vol。为了在国标甲醇限量值≤2.0 g/L范围内获得最大酒精度，将发酵温度提高至24 ℃，酵母接种量降低至0.71 g/L，初始糖度为22.0°Bx。在此最佳条件下，甲醇含量为1.71 g/L，酒精度为12.51%vol。

酒精度实际测量数值与拟合函数的预测数值相差不大，酒精度预测误差在±0.3以内，甲醇预测误差在±0.04以内，误差在可接受范围内，表明拟合函数的相关性较好。

2.3.2 酒精度和甲醇在蒸馏阶段的变化

借助Origin 2022 SR1软件拟合因变量酒精度（y1）和甲醇含量（y2）在蒸馏阶段随自变量初始糖度（x1）和蒸馏液收样体积（x2）的变化规律，结果见图7。

图7 酒精度（a,b）和甲醇含量（c,d）在蒸馏阶段的拟合曲线Fig.7 Fitting curves of alcohol content (a, b) and methanol contents(c, d) during the distillation

由图7a和7b可知，发酵醪液初始糖度越高，蒸馏液中酒精度越高，酒精度的变化趋势是随着在蒸馏过程中的延长而下降，第9个蒸馏液分段样品酒精度降低为0。由图7c和7d可知，发酵醪液初始糖度越高，蒸馏液中甲醇含量越低，甲醇含量的变化趋势是前期阶段随着在蒸馏过程中的延长而增加，第7号均达到最大值，之后至第9号降低为0。2个自变量蒸馏液收样体积和初糖浓度与因变量酒精度和甲醇含量的关系也是非线性关系，所以选择分段函数、指数函数和二次函数来逼近拟合。拟合方程如下：

酒精度实际测量值与拟合函数的预测误差基本在±4以内，甲醇预测误差基本在±0.5以内，拟合函数的相关性较好。

初糖浓度15.0°Bx和18.5°Bx的蒸馏酒样中甲醇含量始终大于国家标准甲醇限量值（≤2.0 g/L），故不再进行后续分析和感官鉴评样品。分别对初糖浓度22.0°Bx、25.5°Bx和29.0°Bx的发酵蒸馏收样液中酒精度和甲醇的函数对蒸馏分段函数x2积分，结果如下：

蒸馏拟合分析结果可描述蒸馏酒液收样体积与酒液中酒精度和甲醇含量对应的函数关系。初糖浓度22.0°Bx、25.5°Bx和29.0°Bx的红枣酒的蒸馏酒液，其收样体积与酒液中酒精度、甲醇含量以及酒精回收率对应的函数关系曲线见图8。

图8 初始糖度22.0 °Bx（a）、25.5 °Bx（b）和29.0 °Bx（c）条件下蒸馏酒液体积与酒精度、甲醇含量以及酒精回收率的函数关系Fig.8 Functional relationship between distillate volume and alcohol content, methanol content, alcohol recovery under initial sugar contents 22.0 °Bx (a)、25.5 °Bx (b) and 29.0 °Bx (c)

拟合分析结果可描述有效体积范围内的任意收样体积的蒸馏酒液中甲醇和酒精度。由图8可知，随着蒸馏酒液收样体积的增加酒精度随之降低，甲醇含量增加，酒精回收率增加。为获得甲醇含量符合国家标准（≤2.0 g/L）酒液，采用蒸馏“去尾”工艺，收集前期甲醇含量低的蒸馏酒液，去掉后面甲醇含量高的部分，以期获得甲醇含量合格的蒸馏酒液，同时获得最高的酒精回收率。

2.4 红枣蒸馏酒的感官鉴评

分别收集初始糖度22.0°Bx、25.5°Bx和29.0°Bx的红枣酒的蒸馏酒样液，3种蒸馏液收样体积、甲醇、酒精度、酒精回收率以及感官评分结果见表2。

表2 3种红枣蒸馏酒的参数及感官评分Table 2 Parameters and sensory evaluation of 3 kinds of distilled jujube liquors

由表2可知，初始糖度22.0°Bx的红枣蒸馏酒酒样感官评分最高，达92分，酒体澄清透明，具有明显的枣香，酒香醇和、优雅，口味甘冽、丰满、绵柔，具有独特的风格，但是酒精回收率为73.0%。初始糖度25.5°Bx的酒样感官评分为86分，香气和口味略低于22.0°Bx的红枣白酒，但是，酒精回收率高达94.5%。初始糖度29.0°Bx的蒸馏酒样的酒精回收率为98.2%，但是其酒样感官评分最低，为68分，枣香较淡，枣酒风格不突出。初始糖度越高，红枣蒸馏酒的酒精度和酒精回收率越高，感官评分越低。

3 结论

以市售干红枣为原料，进行红枣醪液酒精发酵制备红枣原酒。在红枣原酒发酵工艺优化单因素试验基础上，借助Origin 2022 SR1软件拟合发酵阶段，得到最佳发酵工艺为发酵时间9 d、发酵温度24 ℃、干酵母接种量0.71 g/L、初始糖度22.0°Bx。在此优化条件下，甲醇含量为1.71 g/L，酒精度为12.51%vol。对发酵醪液进行蒸馏，在蒸馏过程中，酒精度随着蒸馏时间的延长而下降，而甲醇含量为酒头低，酒尾高。借助Origin 2022 SR1软件拟合蒸馏过程，结果可描述蒸馏酒液收样体积与酒液中酒精度和甲醇对应的函数关系。通过蒸馏收样的“去尾”工艺，可获得甲醇含量符合国家标准（≤2.0 g/L）的枣酒，达到市场销售标准。白酒酒体澄清透明，晶亮，具有明显的枣香，酒香醇和、优雅，口味甘冽、丰满、绵柔，具有本品独特的风格，感官评分最高达92分，甲醇含量为1.90 g/L，酒精度54.7%vol，酒精回收率73.0%。本研究为甲醇含量符合国家标准的红枣蒸馏酒酿造奠定了理论基础。