劉洪星 中國人民大學(xué)

板栗屬于殼斗科栗屬的堅果類食品,又名栗子﹑栗果。板栗含有豐富的淀粉、蛋白質(zhì)、氨基酸等營養(yǎng)物質(zhì)，口感甜糯芳香、風(fēng)味獨(dú)特;而且還含有胡蘿卜素、核黃素、生育酚等多種維生素以及Ca，F(xiàn)e，K，Mg，Zn 等礦質(zhì)元素，因此板栗素有“千果之王”之稱[1]。同時板栗食性溫和，味甘；具有入脾、胃、腎經(jīng)的效果。同時具有養(yǎng)胃健胃﹑補(bǔ)腎強(qiáng)筋、活血止血等臨床功效[2]。但是，新鮮的板栗不易儲存，容易造成板栗的大量浪費(fèi)[3]。因此，加大板栗產(chǎn)品的開發(fā)力度,開發(fā)出更多的產(chǎn)品來提高板栗的應(yīng)用價值具有重要的意義。紅棗, 又名中華大棗，為鼠李科植物棗屬的果實(shí)干燥而成，主產(chǎn)于山東﹑河南[4]，具有藥食同源的作用。紅棗有“天然維生素丸”的美譽(yù)，其果肉除了豐富的維生素外還富含蛋白質(zhì)﹑糖類﹑氨基酸以及Fe、Zn、Ca﹑P等微量元素。 而且，紅棗能補(bǔ)氣益中，滋脾土，潤心肺，調(diào)營養(yǎng)，緩陰血，生津液，悅顏色，通九竅，助十二經(jīng)，和百藥；具有抗癌、抗過敏、防止心血管疾病等很高的藥用價值[5]。因此，加上其獨(dú)特的口味以及豐富的營養(yǎng)價值和藥用價值,以紅棗為原料的飲料不僅具有解渴作用,還具有營養(yǎng)保健功能[6]。近些年，雖然關(guān)于板栗和紅棗的單獨(dú)產(chǎn)品出現(xiàn)在人們的生活中，但是關(guān)于板栗和紅棗的復(fù)合產(chǎn)品鮮見報道。因此，本文考慮到板栗和紅棗均具有很高的營養(yǎng)價值和藥用價值，對板栗和紅棗深加工為復(fù)合酒精飲料進(jìn)行研究并對其加工工藝進(jìn)行優(yōu)化。

一、材料

（一）材料與試劑

板栗，產(chǎn)自山東省泰安市；干酵母，購于齊齊哈爾臺龍食品有限公司；α-淀粉酶（活性≥3700活力單位/克），購自天津市大茂化學(xué)試劑廠；β-淀粉酶（活性：10萬單位/克），購自北京奧博星生物技術(shù)有限責(zé)任公司；糖化酶（活性≥10萬單位/克），購自北京奧博星生物技術(shù)有限責(zé)任公司；白砂糖，購于萊蕪潤楓糖業(yè)有限公司。

（二）儀器與設(shè)備

DK-98-1型電熱恒溫水浴鍋，JFSD-70實(shí)驗(yàn)室粉碎磨，DGG-9030A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，SPX-150型生化培養(yǎng)箱，HR2860型飛利浦?jǐn)嚢铏C(jī)。

二、方法

（一）工藝流程

圖1 板栗紅棗復(fù)合酒精飲料的工藝流程圖

（二）操作要點(diǎn)

1.板栗預(yù)處理

（1）栗子粉：選用成熟度高，色澤好，新鮮飽滿的板栗去皮，剔除腐爛、病蟲及霉變果，切成小塊，放入鼓風(fēng)機(jī)充分干燥，用粉碎機(jī)粉碎并過40目篩，得到均勻的栗子粉。

（2）糊化：將得到的栗子粉與蒸餾水按著料液比1：4進(jìn)行充分混合，加入0.2% (占原料量）氯化鈣（Ca2+濃度50～70 ppm）并攪拌均勻成為懸浮液，然后在水浴鍋中90 ℃加熱2 h進(jìn)行糊化。

（3）液化：隨后加1%（占原栗子粉量)α-淀粉酶進(jìn)行液化處理，繼續(xù)加熱維持30～60 min，不斷補(bǔ)充水分獲得液化醪。

（4）糖化：加入25%（占原栗子粉量）的白砂糖后迅速冷卻至60℃，接著加入0.5%原料的糖化酶和β-葡萄糖淀粉酶糖化4h，得到糖化醪。

2.紅棗預(yù)處理

（1）打漿：將紅棗與蒸餾水按1：4混合后打漿。

（2）糖化：將漿液加熱至60 ℃，接著加入0.5%原料的糖化酶和β-葡萄糖淀粉酶糖化4h，得到糖化醪。

3.活化酵母

在100 mL 2%滅菌糖液中加入5 g干酵母，在30～33 ℃條件下活化30～60 min。活性干酵母的添加量為投料量的0.5%～1.2%。

4.單因素實(shí)驗(yàn)

（1）選取時間、溫度和料液比三個因素分別進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)分析。

（2）發(fā)酵時間單因素實(shí)驗(yàn)：將板栗與紅棗水解液為1:1的發(fā)酵基質(zhì)在30 ℃條件下進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵時間從4 d～8 d分為5組，每組重復(fù)三次，確定最佳發(fā)酵時間。

（3）發(fā)酵溫度單因素實(shí)驗(yàn)：將板栗與紅棗水解液為1:1的發(fā)酵基質(zhì)發(fā)酵4 d，溫度取26 ℃、28 ℃、30 ℃、32 ℃、34 ℃五個不同級別，每組重復(fù)三次，確定最佳發(fā)酵溫度。

（4）板栗與紅棗水解液配比單因素實(shí)驗(yàn)：將板栗與紅棗水解液按1:1、2:1、3:1、4:1、5:1五種不同配比水平在30 ℃條件下發(fā)酵4 d，每組重復(fù)做三次，確定最佳發(fā)酵配比。

（5）由單因素實(shí)驗(yàn)所得結(jié)果通過響應(yīng)面法對發(fā)酵工藝進(jìn)行優(yōu)化以獲得最佳發(fā)酵條件。

（三）感官評價標(biāo)準(zhǔn)

板栗紅棗復(fù)合酒精飲料的感官評分標(biāo)準(zhǔn):參照《葡萄與葡萄酒實(shí)驗(yàn)技術(shù)操作規(guī)范》和葡萄酒、果酒國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T15038-2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》的評測方法。

具體實(shí)驗(yàn)方法：由專業(yè)人員組成10人評定小組, 要求評定前12 h不吸煙、不飲酒、不食辛辣等刺激性食物; 評定過程不準(zhǔn)相互交談。組織結(jié)構(gòu)具有板栗漿的均勻膠體狀態(tài)，無肉眼可見的外來雜質(zhì)，滿分20分；外觀呈現(xiàn)無脂肪上浮, 無蛋白顆粒, 無沉淀，滿分20分；色澤具有板栗漿特有的亮黃色，澄清透明，滿分30分；味道具有板栗與紅棗固有的芳香滋味和氣味, 無異味，滿分30分。評定標(biāo)準(zhǔn)參照表1, 分?jǐn)?shù)越低，代表距離評價標(biāo)準(zhǔn)越遠(yuǎn)。每評完一個產(chǎn)品以清水漱口, 間隔10 min后再評定下一個樣品, 根據(jù)表1的評分標(biāo)準(zhǔn)針對實(shí)驗(yàn)樣品進(jìn)行評分, 最后填好評分表并署名。

表1 板栗紅棗復(fù)合酒精飲料的感官評分標(biāo)準(zhǔn)

（四）響應(yīng)面法實(shí)驗(yàn)

根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可分別得出發(fā)酵時間，發(fā)酵溫度以及板栗與紅棗水解液配比對發(fā)酵效果的影響規(guī)律，此處以酒精度為發(fā)酵效果評價指標(biāo)。根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)，其它因素不變，發(fā)酵時間4天發(fā)酵效果最佳，同理可得出最佳發(fā)酵溫度為30℃，最佳板栗與紅棗水解液配比為3：1。在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，確定發(fā)酵時間，發(fā)酵溫度，發(fā)酵基質(zhì)比的水平，以發(fā)酵液的感官指標(biāo)為響應(yīng)值，確定復(fù)合飲料的最佳工藝條件。復(fù)合飲料的因素水平表見表2。

表2 板栗紅棗復(fù)合酒精飲料因素水平表

三、結(jié)果與分析

（一）單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果

經(jīng)單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析可知，當(dāng)發(fā)酵時間為4 d，溫度為30 ℃，配比為3:1時所獲得的發(fā)酵液口感優(yōu)良，有較柔和的板栗味道，且色澤清澈透亮。

（二）響應(yīng)面法優(yōu)化發(fā)酵條件

在單因素的基礎(chǔ)上，根據(jù)Box-Behnken中心組合設(shè)計原理，本實(shí)驗(yàn)以感官指標(biāo)為響應(yīng)值，利用Design Expert 7.1.1軟件設(shè)計了三因素三水平的響應(yīng)面法實(shí)驗(yàn)，共有15個實(shí)驗(yàn)點(diǎn)，其中12個為析因點(diǎn)，3個為零點(diǎn)以估計誤差。

（三）方差分析

根據(jù)回歸試驗(yàn)設(shè)計的原理，利用軟件對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，設(shè)置綜合感官指標(biāo)，包括色澤、組織結(jié)構(gòu)、氣味等，以綜合感官指標(biāo)為響應(yīng)值，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行響應(yīng)面回歸分析。得到的回歸模型方程如下：R1=80.00+9.12A+8.50B+1.13C-6.88A2-5.63B2-24.88C2-2.50A＊B+0.75A＊C-1.00B＊C。

對于二次多項(xiàng)式各項(xiàng)對響應(yīng)值的影響大小用F檢驗(yàn)來評價。對回歸模型方程的各項(xiàng)分別進(jìn)行F檢驗(yàn)，得到P值，通過P值大小來評估各項(xiàng)的顯著性，按照統(tǒng)計學(xué)習(xí)慣，P≤0.01,為極顯著,P≤0.05,為顯著,P＞0.05,顯著性為不顯著。在建立的回歸模型方程的各項(xiàng)中，一次項(xiàng)A的F值為62.55，P值為0.0005，B的F值為54.27，P值為0.0007，說明一次項(xiàng)A、B在概率水平99%以上的條件下是顯著的，C項(xiàng)F值為10.13，Prob＞F的值為0.3743，表示影響不顯著。二次項(xiàng)A2的F值為16.39，P值為0.0098、B2的F值為10.97，P值為0.0212，C2的F值為214.52，P值為0.001，三者P值均小于0.05，其中A2、B2項(xiàng)P值小于0.01，可得到二次項(xiàng)A2、B2、C2在概率水平在97%的條件下是極顯著的。同理看交叉項(xiàng)AB、AC、BC，AB的F值為2.35，P值為0.1861、AC的F值為0.21，P值為0.6651，BC的F值為0.38，P值為0.5668，三者P值均大于于0.05，說明交叉項(xiàng)AB、AC、BC對方程影響都不顯著。

用F檢驗(yàn)對回歸方程進(jìn)行評價，模型的F值為23.92，其Prob＞F的值為0.0004, 表明回歸模型在概率水平在99%的條件下是顯著的。回歸模型方程的有一個較高的確定系數(shù)( R2= 0.9982) ，說明本次的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以用這個方程解釋，模型方程與實(shí)際情況擬合性較好，較為準(zhǔn)確的反映了發(fā)酵溫度，發(fā)酵時間以及水解液基質(zhì)比例對感官指標(biāo)的影響。

（四）板栗紅棗復(fù)合酒精飲料的發(fā)酵工藝優(yōu)化

根據(jù)回歸方程，固定其中的一個因素在中間水平值，可以分別研究發(fā)酵時間（A），發(fā)酵溫度（B）以及栗子紅棗水解液基質(zhì)比(C)對感官指標(biāo)的作用規(guī)律，運(yùn)用軟件分別作出發(fā)酵時間（A）和發(fā)酵溫度（B），發(fā)酵時間(A)，栗子紅棗水解液基質(zhì)比(C)以及發(fā)酵溫度（B）和水解液比例（C）的響應(yīng)面圖譜，根據(jù)得出的響應(yīng)面圖譜，尋找得到最佳感官指標(biāo)的因素水平?？煞謩e得到：當(dāng)發(fā)酵時間為4 d時，水解液比例為3:1時，感官指標(biāo)最大；在水解液比例為3:1時，隨著發(fā)酵溫度的增加，感官指標(biāo)增長，在31 ℃處達(dá)到最大之后略有下降；溫度30 ℃時，隨著發(fā)酵時間的延長，感官指標(biāo)增加，在4.5～5 d達(dá)到最大值且趨于穩(wěn)定。

通過Design Expert軟件對數(shù)據(jù)優(yōu)化后的回歸方程進(jìn)行求解，軟件預(yù)測的獲得最佳感官的條件為：發(fā)酵時間4.31 d，發(fā)酵溫度31.74 ℃，栗子紅棗水解液基質(zhì)比為3.02?？紤]到實(shí)驗(yàn)的可行性，故將最佳條件修正為：發(fā)酵時間4 d，發(fā)酵溫度31 ℃，栗子紅棗水解液基質(zhì)比為3。并在此條件下進(jìn)行三次驗(yàn)證性試驗(yàn)，測得感官指標(biāo)平均值為89，大于理論預(yù)測值85.6，說明優(yōu)化后該操作條件合理可靠，能維持較高的感官指標(biāo)，對生產(chǎn)實(shí)踐具有一定參考價值。

四、結(jié)論

以板栗和紅棗為原料，考察發(fā)酵溫度、時間以及料液比對板栗紅棗復(fù)合酒精飲料的影響。單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)發(fā)酵時間為4 d，溫度為30 ℃，配比為3:1時所獲得的發(fā)酵液口感優(yōu)良，有較柔和的板栗味道，且色澤清澈透亮。進(jìn)而，通過響應(yīng)曲面法優(yōu)化板栗紅棗復(fù)合酒精飲料的制備工藝，結(jié)果表明發(fā)酵時間4 d，發(fā)酵溫度31 ℃，栗子紅棗水解液基質(zhì)比為3：1時其感官指標(biāo)最大，且高于理論值，與單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果相對應(yīng)。因此，該優(yōu)化后的工藝條件對板栗紅棗復(fù)合酒精飲料的研究以及生產(chǎn)奠定一定的基礎(chǔ)。