石榴酒发酵生产工艺及褐变研究

2013-08-07 09:12李敏杰

食品工业科技 2013年9期

熊亚，李敏杰，覃懿

(1.攀枝花学院生物与化学工程学院，四川攀枝花617000;2.攀枝花市干热河谷特色生物资源工程技术中心，四川攀枝花617000;3.四川农业大学资环学院，四川雅安625000)

石榴是石榴科植物石榴的果实，又名安石榴、丹若、金婴、天浆等。成熟的石榴皮色鲜红或粉红，常会裂开，露出晶莹如宝石般的子粒，酸甜多汁，回味无穷［1］。石榴汁中含有丰富营养物质，如维生素、矿物质、碳水化合物以及人体必需的多种微量元素［2］。研究表明石榴的营养成分如下:含糖量:7.5% ～11.8%，可溶性固体物:16%，总酸:2.24%～5.5%，还有蛋白质、维生素C 和丰富的矿物质元素和17 种必需氨基酸，其中含钙、铁、磷的量很高，对于健康起着重要作用［3］。石榴果食用较不方便，将其加工为具有较高附加值且保留其营养成分的果酒产品，不仅可以增加农民收入，还可以减少运输、储存过程中的损失，扩大石榴的销路。同时由于石榴酒在加工、销售、储存过程中容易发生褐变，严重影响了石榴酒的感官质量，也将严重影响其经济效益。根据前人的研究，影响褐变的因素可分为:酶促褐变和非酶促褐变［4］。酶促褐变:是在有氧的条件下，酚酶催化酚类物质形成醌及其聚合物的反应过程。非酶促褐变:研究表明含有酚酸(主要有表儿茶素的衍生物、儿茶素、没食子酸、咖啡酸、花青素)和邻羟基酚结构的类黄酮在石榴酒的褐变机制中很重要，其中黄烷-3-醇衍生物被科学家认为是非酶促氧化褐变最有用的基质，它的含量与褐变程度有重要的关系［5］。所以，石榴酒褐变主要是氧化褐变。本实验以石榴为原料生产发酵果酒，主要对石榴果酒的生产工艺进行优化，也对石榴酒的氧化褐变的抑制进行研究。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

石榴采自四川省攀枝花市仁和区大田镇;果胶酶江苏锐阳生物科技有限公司，酶活:30 万U;安琪葡萄酒高活性干酵母安琪酵母股份有限公司，酵母数量:1 ×1010个/g。

BL610 电子天平上海精天电子仪器有限公司;托盘天平荣成市晟博机械公司、10609CHO 手持折光仪郑州南北仪器设备公司;电炉宁波东方公司，752 型紫外可见分光光度计上海恒平科学仪器有限公司;冰箱青岛海尔股份有限公司产品;BM255 果汁机美的集团有限公司。

1.2 工艺流程

1.3 分析检测方法

酒精度的测定:蒸馏法［6］;总酸(以柠檬酸计)含量的测定:滴定法;挥发酸(以醋酸计)含量的测定:蒸馏法;总糖含量的测定:斐林试剂法;细菌总数的测定:稀释平板计数法;大肠菌群:乳糖胆盐发酵法［7］。透光率的测定:分光光度法。

1.4 工艺要点

选料:选择新鲜完好、成熟度较高的石榴，首先看品种，一般是黄色的最甜。其次看光泽，如果光滑到发亮那说明石榴新鲜的，表面如果有黑斑的话，则说明不新鲜了。再次拈重量了，较重的是熟透了的，里面水分会比较多。最后看石榴的皮是不是很饱满，就是皮和里面的肉很紧绷的那样，否则就代表石榴不新鲜了。

去皮:将成熟的石榴剥去外皮，包括果肉之间的黄色组织，人工去皮，去皮时并应去净烂肉、斑点。

榨汁:将去皮后的石榴进行榨汁，榨汁时不能加过多的水，加水量控制在10%～20%，同时加入亚硫酸和果胶酶［8］。

酶解:石榴果实中含有大量果胶，会影响石榴籽的出汁率，所以在榨汁时添加果胶酶，可提高酶解效率［9］，以除去果胶。添加果胶酶后，在常温下进行搅拌澄清，并静置24 小时，在过滤后测得石榴籽和残渣重量可得出汁率。

过滤:将石榴汁用纱布过滤(过滤前应用亚硫酸对纱布进行清洗)滤去石榴籽及残渣。

糖酸调整:根据石榴原汁中的含糖的多少可按比例加入白砂糖，将果汁的糖度调至20Bx，pH 控制在3.5～4.5［10］。

发酵:将活化的安琪葡萄酒高活性干酵母接入石榴汁中进行酒精发酵。在发酵过程要检测各种参数以监测发酵是否顺利进行，主要的参数有温度、糖度、比重、酸度。起酵后，以醪液的比重判断发酵进行的程度，当比重下降到1.000 以下后，检测糖度，当糖度在4g/L 以下，加入100mg/kg 亚硫酸终止发酵。并检测果酒酒精度。

澄清:发酵结束后静置澄清1 周。

过滤:澄清结束后将酒液倒罐，并将底部沉淀进行过滤。

1.5 单因素实验

果酒发酵是经过一系列酶的催化作用把发酵液中的糖转化为CO2、酒精以及其他代谢产物，给予果酒独特风味的过程。其中发酵温度，二氧化硫的添加量和酵母接种量都对发酵结果有直接的影响，所以分别进行单因素实验。根据酵母的适宜生长温度范围，我们选取20～28℃为温度因素的实验范围，当进行实验时固定另外2 个因素条件，根据前人研究的结果我们选取二氧化硫的添加量为60mg/kg，接种量为4%。以发酵后果酒的酒精度为指标，得出某温度值为最优值。然后以此温度，接种量4% 为固定值，对二氧化硫的添加量做单因素实验，得出二氧化硫添加量为多少时为最优值。同理，可得接种量的最优值。

1.6 正交实验设计

由图1～图3 可得，以发酵温度(℃)、二氧化硫(mg/kg)和酵母菌接种量(%，体积分数)为三个因素，并选取各自最佳值相近的三水平进行正交实验［11］(见表1)，以发酵结束后的酒精度(%)为验证指标。

1.7 石榴酒褐变的控制

褐变控制方法有:添加适合的抗氧化剂;降低氧化底物含量;降低溶氧浓度;改变催化氧化的条件。在本次实验中，我们采用降低氧化底物含量方法来抑制褐变，主要是采用加入不同澄清剂的方法实验澄清效果，得出最佳的澄清剂。选取明胶、PVPP、硅藻土为澄清剂进行比较，结合前人研究用量为0.04%和0.08%。

表1 果酒发酵正交实验Table 1 Orthogonal test of liquor fermentation

2 结果及分析

2.1 酶解对出汁率的影响

由表2 可知，在果胶酶用量为40mg/kg 时，石榴籽出汁率最高。

表2 酶解对出汁率实验结果Table 2 the results of juice yield on Enzymatic Hydrolysis

2.2 单因素实验结果

考查发酵温度因素对石榴酒酒精度的影响时，固定另外2 个因素条件，即二氧化硫的添加量为60mg/kg，接种量为4%。实验结果见图1。根据图1可知，最优发酵温度为24℃。考查二氧化硫添加量对石榴酒酒精度的影响，得图2。由图2 可知二氧化硫最佳添加量为50mg/kg。根据图3 可知，最佳接种量为5%。

图1 发酵温度对果酒酒精度的影响Fig.1 Impact of the fermentation temperature on the alcoholic strength of liquor

图2 二氧化硫添加量对果酒酒精度的影响Fig.2 Impact of the amount of SO2 on the alcoholic strength of liquor

图3 接种量对果酒酒精度的影响Fig.3 Impact of inoculum size on the alcoholic strength of liquor

正交实验结果及方差分析见表3、表4。从表3中可见，石榴酒发酵的正交实验中，R1＞R2＞R3，即发酵温度对果酒的酒精度影响最大，其次是二氧化硫添加量，再次是接种量。最优组合是A2B2C2，即发酵温度为24℃，二氧化硫添加量50mg/kg，酵母接种量为5%。由表5 可以看出，发酵温度的F 值达到显著水平，即发酵温度的影响具有显著性。

2.3 正交实验结果

2.4 正交实验结果验证

由于从实验得到的最佳工艺条件组合(A2B2C2)并未包括在正交表的9 个实验内，为了进一步确定结果，在最佳发酵条件即发酵温度为24℃，二氧化硫添加量50mg/kg，酵母接种量为5% 下进行验证实验，得发酵酒精度为9.9%的石榴果酒(实验号10)。与正交实验中最优实验结果实验5 号进行对比，结果见表5。由表5 可知，最佳发酵条件下的石榴果酒品质最好。