劉志明姜亦超 鄧玉云 韓金柏

（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)食品學(xué)院，黑龍江大慶163319）

·工藝技術(shù)·

紫薯渣發(fā)酵制取低醇飲料

劉志明*姜亦超 鄧玉云 韓金柏

（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)食品學(xué)院，黑龍江大慶163319）

紫薯富含花青素、硒、綠原酸和膳食纖維等成分，具有降壓、補血、益氣、潤肺、養(yǎng)顏之功效，還有抗氧化、抗突變、增強人體免疫力、預(yù)防癌癥、延緩衰老、促進腸胃蠕動和排毒、降低心血管疾病發(fā)生率、保肝護肝等醫(yī)療保健功能。紫薯花青素品質(zhì)好且穩(wěn)定。生鮮紫薯提取色素后的殘渣含有淀粉和花青素，可發(fā)酵制取低醇飲料。目前雖有用紫薯制作發(fā)酵酒的研究，但尚未見到以紫薯提取色素后的殘渣研制低醇飲料的報道。以提取色素后的薯渣為原料發(fā)酵制取低醇紫薯飲料，殘存的花青素在釀制過程中會保留于成品中，令低醇飲料色澤誘人，保健作用突出，是紫薯資源綜合利用的有效途徑。

1　材料與方法

1.1試驗材料與儀器

紫薯，群紫1號，市售；釀酒高活性干酵母，廣東省東莞糖廠酵母分廠；檸檬酸（AR），天津市巴斯夫化工有限公司。

CP313型電子天平；DELTA320型pH計；WZ型手提式糖度計；SYQ-DSX-280A型手提式不銹鋼壓力蒸氣滅菌器；DRP-9052型恒溫培養(yǎng)箱；TD5A型多管架式離心機（0 r/min～4 000 r/min）；DS-1型高速組織搗碎機；玻璃計量器具，包括移液管、容量瓶、量筒等；尼龍紗布，孔徑0.125 mm。

1.2試驗方法

1.2.1工藝流程

紫薯低醇飲料制作工藝流程如圖1所示。

圖1　紫薯低醇飲料制作流程

工藝注釋：①將紫薯去皮、切塊，加提取液（pH值2.01的檸檬酸水溶液），打漿（料液比1 g∶1 mL），提取色素（70 ℃，60 min，提取2次），離心、壓濾，得薯渣（混勻）；②蒸汽滅菌，滅菌壓力0.1kPa，滅菌時間20 min；③干酵母比滅菌水為1 g∶10 mL，在30 ℃下活化1 h，接種于紫薯渣中；④將發(fā)酵物裝入錐形瓶中，蓋好多孔塞，放入恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)，控溫控時發(fā)酵；⑤用尼龍紗布壓濾發(fā)酵產(chǎn)物；⑥在3 000 r/min下離心壓濾液10 min，收集濾液；⑦同條件“②”。

1.2.2研制試驗

1.2.2.1單因素試驗

分別調(diào)制pH值為4.0、4.5和5.0的紫薯渣勻漿各1份，均按0.4%（質(zhì)量分數(shù)，下同）接種量接活化干酵母，在32.5 ℃發(fā)酵120 h；在3份pH值為4.5的薯渣勻漿中各接入0.4%的活化干酵母，分別于28.0 ℃、32.5 ℃和37.0 ℃溫度下發(fā)酵120 h；在3份pH值為4.5的薯渣勻漿中各接入0.4%的活化干酵母，在32.5 ℃溫度下分別發(fā)酵96 h、120 h和144 h；在3份pH值為4.5的薯渣中分別加入0.3%、0.4%和0.5%的活化干酵母，于28 ℃溫度下發(fā)酵120 h。發(fā)酵產(chǎn)物經(jīng)壓濾、離心分離、沉淀后得紫薯低醇飲料，以酒精度、糖度、pH值和感官評分作為衡量依據(jù)綜合評定其品質(zhì)。

1.2.2.2正交試驗

在單因素試驗基礎(chǔ)上，將發(fā)酵溫度（A）、發(fā)酵物pH值（B）、發(fā)酵時間（C）和酵母添加量（D）設(shè)計成L9（34）正交試驗（每組試驗做3個平行樣）。按照單因素試驗中衡量依據(jù)綜合評定后，確定最優(yōu)工藝參數(shù)組合，并放大（3倍）樣量，進行驗證試驗。

1.2.2.3品質(zhì)評價

酒精度，按GB/T 10345—2007方法測定。

糖度，用手提式糖度計測定。

酸度，用校正好的pH計測定pH值，以pH值表征酸度。

綜合感官評定方法和評分標準如表1所示。

表1　紫薯低醇飲料評分標準

保質(zhì)期按有關(guān)文獻方法評定。

2　結(jié)果與分析

2.1單因素試驗

2.1.1發(fā)酵物pH值

微酸環(huán)境有利于酵母菌生長，雜菌的代謝活動受到抑制，但酸度過大時酵母菌代謝活動也會受到抑制，發(fā)酵速率減緩?？刂瓢l(fā)酵溫度32.5 ℃，酵母加量0.4%，發(fā)酵時間120 h，分別調(diào)整發(fā)酵物pH值為4.0、4.5和5.0，發(fā)酵產(chǎn)物酒精度、糖度和pH值數(shù)據(jù)如圖2所示。感官評定表明，pH值為4.0時發(fā)酵產(chǎn)物酸味重，pH值為5.0時發(fā)酵產(chǎn)物口感淡薄，pH值4.5時口感較好，綜合評分較高。

圖2　發(fā)酵物pH值與紫薯低酵飲料物性關(guān)系

2.1.2發(fā)酵溫度

根據(jù)單因素試驗設(shè)計，發(fā)酵溫度對發(fā)酵產(chǎn)物酒精度、糖度和PH值的影響結(jié)果如圖3所示。試驗表明，試驗條件下，隨著溫度升高，發(fā)酵產(chǎn)物糖度增大、酒精度減小，37.0 ℃時發(fā)酵產(chǎn)物酒精度較低，感官品質(zhì)也不如28.0 ℃和32.5 ℃發(fā)酵產(chǎn)物好。32.5 ℃的發(fā)酵產(chǎn)物綜合性能較好。

圖3　發(fā)酵溫度與紫薯低酵飲料物性關(guān)系

2.1.3發(fā)酵時間

根據(jù)單因素試驗設(shè)計，發(fā)酵時間對發(fā)酵產(chǎn)物酒精度、糖度和PH值的影響結(jié)果如圖4所示。試驗結(jié)果表明，發(fā)酵時間越短，產(chǎn)物酒精度越低；糖度越高，酒精度越低。發(fā)酵120 h和144 h時產(chǎn)物酒精度相對較高，感官評定效果也較好，故應(yīng)控制發(fā)酵時間靠近120 h。

圖4　發(fā)酵時間與紫薯低酵飲料物性關(guān)系

2.1.4酵母添加量

發(fā)酵過程中若酵母接種量過大，發(fā)酵醪中的營養(yǎng)物質(zhì)多消耗在菌體細胞的生長繁殖上，使產(chǎn)物量減少，降低低醇飲料品質(zhì)，故接種量要適宜。酵母添加量對發(fā)酵產(chǎn)物糖度、PH值和酒精度影響的試驗結(jié)果如圖5所示。結(jié)果表明，在0.3%～0.5%范圍內(nèi)，酵母加量增大時酒精度無大變化，0.4%的酵母加量時酒精度略高，感評效果也較好，所以酵母加量應(yīng)靠近0.4%。

圖5　酵母添加量與紫薯低酵飲料物性關(guān)系

2.2正交試驗

由單因素試驗確定的正交試驗因素和水平如表2所示。按L9（34）正交設(shè)計進行4因素3水平正交試驗，并且每組做3個平行試驗，正交試驗結(jié)果如下頁表3所示。將原料同比例放大（3倍）的重復(fù)試驗結(jié)果如下頁表4所示。

表2　正交試驗因素水平表

由表4極差R值可知，試驗條件下紫薯低醇飲料制備的各因素影響程度為：B＞A＞C=D，即發(fā)酵物pH值＞發(fā)酵溫度＞發(fā)酵時間=酵母添加量。B和A為主要因素，C和D為次要因素。各因素的最佳水平組合為A1B2C2D2，即發(fā)酵溫度28 ℃，發(fā)酵物pH值4.5，發(fā)酵時間120 h，酵母接種量0.4%，在此條件下制得的紫薯低醇飲料具有較佳口感。按照表4中酒精度和感官評分相對較高的3組（2#、5#和8#，其中2#為最佳組合）條件進行符合試驗的結(jié)果如表5所示。2#發(fā)酵產(chǎn)物品質(zhì)與表3中相近，所得紫薯低醇飲料色澤紫紅，具有紫薯特有的濃郁香氣，醇味綿軟，淡甜微酸、有紅葡萄酒風(fēng)格。按有關(guān)文獻方法評定結(jié)果，該酒保質(zhì)期在18個月以上。

表3　L9（34）正交試驗結(jié)果

表4　放大樣的二次L9（34）正交試驗結(jié)果

表5　紫薯低醇飲料符合試驗結(jié)果

2.3討論

直接用鮮紫薯提取色素，可減少因淀粉糊化對提取和分離帶來的不利影響。薯渣雖在提取色素時經(jīng)歷較高溫度，但尚未達到其淀粉完全糊化的程度，直接用酵母發(fā)酵導(dǎo)致產(chǎn)物酒精度低于有關(guān)文獻報道的11%。上述發(fā)酵工藝流程中無液化和糖化步驟，使發(fā)酵時紫薯淀粉未能充分利用，致酒精度偏低（若深度糊化后再糖化、發(fā)酵，酒精度會大幅增高），但該設(shè)計工藝簡單，成本低。試驗條件下制得的紫薯低醇飲料澄清度稍差，若制備時添加果膠酶，可便于過濾和沉淀。發(fā)酵物用檸檬酸調(diào)節(jié)pH值，有利于紫薯低醇飲料呈現(xiàn)特有的紫紅色，增強感官品質(zhì)。

3　結(jié)論

以提取色素后的紫薯渣為原料，在發(fā)酵物pH值4.5，發(fā)酵溫度28 ℃，酵母加量0.3%和發(fā)酵時間120 h的優(yōu)化工藝條件下直接發(fā)酵，可制得感官較佳的紫薯低醇飲料。紫薯低醇飲料酒精度2%～3%，糖度4%～5%，pH值4.3～4.8，顏色紫紅，淡香微甜，醇酸適口，與紅葡萄酒風(fēng)格相似。飲料中引入的紫薯花青素，增強了保健作用，適合成年人群飲用。以紫薯提取色素后的殘渣發(fā)酵制備紫薯低醇飲料，工藝簡單、成本低，可使紫薯資源得到綜合利用。

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［11］中華人民共和國衛(wèi)生部. GB 2758—2012 發(fā)酵酒及其配制酒［S］.北京：中國標準出版社，2012：1-2.

Research of low-alcohol beverage producing by fermentation with purple sweet potato residue

LIU Zhiming*JIANG Yichao DENG Yuyun HAN Jinbai
（Foodstuff college，Heilongjiang bayi agricultural university，Heilongjiang Daqing 163319，China）

以提取色素后的紫薯渣為原料進行發(fā)酵醇化，產(chǎn)物經(jīng)壓濾除渣、離心去雜、沉淀，制得紫薯低醇飲料，采用正交試驗對其工藝進行優(yōu)化，通過感官評定，酒精度、糖度和pH值測定，綜合評價其品質(zhì)。結(jié)果表明，發(fā)酵物pH值和發(fā)酵溫度是影響發(fā)酵的主要因素，發(fā)酵時間和酵母添加量為次要因素。最優(yōu)發(fā)酵工藝參數(shù)為發(fā)酵物pH值4.5，發(fā)酵溫度28 ℃，酵母接種量3%，發(fā)酵時間120 h。該條件下制得的紫薯低醇飲料酒精度2%～3%，糖度4%～5%，pH值4.3～4.8，色澤紫紅、酒味純淡、口感綿軟。

紫薯渣；發(fā)酵；低醇飲料

Taking purple sweet potato residue after extraction of the pigment as a raw material for fermentation aging，slag product by pressure filtration，centrifugation to mixed，precipitate to obtain a purple potato low-alcohol beverages，orthogonal experiment to optimize their processes through sensory evaluation，alcohol content，sugar content and pH measurement，comprehensive evaluation of its quality. The results showed that the fermentation product of fermentation temperature and pH value were the main factors affecting the fermentation，yeast fermentation time and dosage secondary factors. Optimum fermentation parameters for the fermentation product are pH value of 4.5，fermentation temperature 28 ℃，3% yeast inoculation，fermentation time 120 h. Under these conditions，the resulting purple potato low-alcohol beverage is with alcohol 2% ～3%，sugar content 4% ～ 5%，pH value of 4.3～4.8，the color purple，pale pure alcohol，soft texture.

purple potato residue；fermentation；low-alcohol beverage

TS275.5

A

1673-6044（2016）01-0035-04

10.3969/j.issn.1673-6044.2016.01.011

*劉志明，男，1961年出生，2000年畢業(yè)于黑龍江大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院有機化學(xué)專業(yè)，副教授，碩士。

2016-02-27