甘蔗芭蕉復(fù)合果酒發(fā)酵工藝研究

余森艷，朱金蓮，李志紅

（廣西民族師范學(xué)院化學(xué)與生物工程學(xué)院，廣西 崇左 532200）

甘蔗是南方地區(qū)主要的經(jīng)濟(jì)作物[1]，在我國廣西、海南、福建、廣東、臺灣等地區(qū)廣泛種植[2]。甘蔗含有豐富的水分、糖分，以及對人體新陳代謝有益的鈣、鐵、有機酸、蛋白質(zhì)、多種維生素等物質(zhì)，清甜多汁，具有生津解渴、清熱解毒、抗氧化等功效[3-4]。

芭蕉打漿后出汁率較低，而甘蔗出汁率高，將二者互補進(jìn)行混合釀制果酒，可以增加果品的附加值[5]。廣西是我國甘蔗和芭蕉的主產(chǎn)區(qū)，充分利用廣西地區(qū)甘蔗、芭蕉資源，將2種果品結(jié)合起來，開發(fā)出一種融合甘蔗和芭蕉風(fēng)味、酒香濃郁、口感醇厚、符合大眾口味的創(chuàng)新型復(fù)合果酒，具有較為廣闊的增值效益，可減少不耐貯藏運輸?shù)陌沤对侠速M，拓寬甘蔗產(chǎn)業(yè)鏈，帶動地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展，為甘蔗、芭蕉產(chǎn)業(yè)深加工和綜合利用開拓更多途徑。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

甘蔗、芭蕉，購自廣西崇左市農(nóng)貿(mào)市場；維C（食品級）、無水檸檬酸（食品級），河南萬邦實業(yè)有限公司提供；白砂糖，安琪酵母（赤峰）有限公司提供；帝伯仕果酒專用酵母，煙臺帝伯仕酵母有限公司提供。

JYZ-E3C型原汁機、JYL-C051型九陽料理機，九陽股份有限公司產(chǎn)品；YP5002型電子天平，上海佑科儀器儀表有限公司產(chǎn)品；C21-WT21O3A型電磁爐，廣東美的生活電器制造有限公司產(chǎn)品；LRH-400A型生化培養(yǎng)箱，廣東泰宏君科學(xué)儀器股份有限公司產(chǎn)品；PAL-1型數(shù)顯糖度計，日本愛拓-上海右一儀器有限公司產(chǎn)品。

1.2 試驗方法

1.2.1 工藝流程

①甘蔗→去皮切塊→壓榨→過濾→甘蔗汁；

②芭蕉→去皮切片→熱燙滅酶→護(hù)色打漿→芭蕉漿； 果酒酵母

①+②→混合調(diào)糖→滅菌冷卻→恒溫發(fā)酵→過濾澄清→成品。

1.2.2 操作要點

（1）甘蔗原汁的制備。選擇產(chǎn)自崇左市江州區(qū)新鮮無霉?fàn)€、無病蟲害的紫皮果蔗，去皮、切塊、壓榨，過濾滅菌獲得原汁，備用。

（2）芭蕉漿的制備。選擇無腐爛、無病蟲害且成熟度及甜度適宜的當(dāng)?shù)匕沤叮瑢⑵淙テず笄谐?～3 cm的均勻薄片立即放入沸水中熱燙2 min，然后撈出用涼開水迅速冷卻。熱燙有利于去掉芭蕉的酸澀味，并減少果肉褐變[6]。然后將芭蕉破碎打漿，加入0.1%檸檬酸及0.1%維C進(jìn)行護(hù)色處理。

（3）混合調(diào)糖、滅菌冷卻。將甘蔗汁與芭蕉漿按一定質(zhì)量比混合，添加白砂糖調(diào)整至適宜的初始糖度，分裝到消毒后的發(fā)酵罐中，在100℃沸水中水浴滅菌15 min，滅菌后迅速分段冷卻至室溫。

（4）添加酵母、恒溫發(fā)酵。將一定量的酵母添加到滅菌冷卻后的甘蔗芭蕉混合液中攪拌均勻，密封后放置于恒溫箱中進(jìn)行酒精發(fā)酵。

（5）過濾澄清。甘蔗芭蕉復(fù)合果酒發(fā)酵結(jié)束后過濾澄清即得成品。

1.2.3 產(chǎn)品質(zhì)量評價

（1）感官評定方法。邀請15位經(jīng)過食品感官評定培訓(xùn)的師生對甘蔗芭蕉復(fù)合果酒進(jìn)行品評，主要從風(fēng)味、氣味、色澤及組織形態(tài)4個方面進(jìn)行評分，統(tǒng)計結(jié)果取平均值。

甘蔗芭蕉復(fù)合果酒感官評分標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 甘蔗芭蕉復(fù)合果酒感官評分標(biāo)準(zhǔn)

（2）理化指標(biāo)測定方法。酒精度，采用果酒專用酒精計測定；糖度，采用數(shù)顯手持糖度計測定。

1.3 單因素試驗

（1）酵母添加量單因素試驗設(shè)計。在甘蔗汁/芭蕉漿原料配比1∶1，初始糖度16%，發(fā)酵溫度30℃，發(fā)酵時間6 d的條件下，以酵母添加量0.2%，0.3%，0.4%，0.5%，0.6%為變量進(jìn)行單因素試驗，通過感官評價、酒精度2項指標(biāo)來確定酵母添加量的適宜范圍。

（2）甘蔗汁/芭蕉漿原料配比單因素試驗設(shè)計。在酵母添加量0.4%，初始糖度16%，發(fā)酵溫度30℃，發(fā)酵時間6 d的條件下，以甘蔗汁/芭蕉漿配比1∶3，1∶2，1∶1，2∶1，3∶1為變量進(jìn)行單因素試驗，通過感官評價、酒精度2項指標(biāo)來確定甘蔗汁/芭蕉漿原料配比的適宜范圍。

（3）初始糖度單因素試驗設(shè)計。在酵母添加量0.4%，甘蔗汁/芭蕉漿原料配比1∶1，發(fā)酵溫度30℃，發(fā)酵時間6 d的條件下，以初始糖度12%，14%，16%，18%，20%為變量進(jìn)行單因素試驗，通過感官評價、酒精度2項指標(biāo)來確定初始糖度的適宜范圍。

（4）發(fā)酵溫度單因素試驗設(shè)計。為確定最適發(fā)酵溫度，在酵母添加量0.4%，甘蔗汁/芭蕉漿原料配比1∶1，初始糖度16%，發(fā)酵時間6 d的條件下，以發(fā)酵溫度24，26，28，30，32℃為變量進(jìn)行單因素試驗，通過感官評價、酒精度2項指標(biāo)來確定發(fā)酵溫度的適宜范圍。

（5）發(fā)酵時間單因素試驗設(shè)計。在酵母添加量0.4%，甘蔗汁/芭蕉漿原料配比1∶1，初始糖度16%，發(fā)酵溫度30℃的條件下，以發(fā)酵時間4，5，6，7，8 d為變量進(jìn)行單因素試驗，通過感官評價、酒精度2項指標(biāo)來確定發(fā)酵時間的適宜范圍。

1.4 正交試驗

在單因素試驗的基礎(chǔ)上選取酵母添加量、初始糖度、發(fā)酵溫度3個因素，各取3個水平進(jìn)行正交試驗優(yōu)化，通過感官評定、酒精度2項指標(biāo)來確定最佳因素組合，以獲得甘蔗芭蕉復(fù)合果酒的最佳發(fā)酵工藝條件。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗結(jié)果與分析

2.1.1 酵母添加量對甘蔗芭蕉復(fù)合果酒發(fā)酵的影響

酵母添加量對酒精度和感官評分的影響見圖1。

發(fā)酵過程中酵母添加量決定了酵母菌的生長繁殖速度和果酒發(fā)酵的快慢。由圖1可知，酒精度和感官評分呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，在酵母添加量為0.5%時均達(dá)到最高。原因是發(fā)酵過程中酵母添加量過少會導(dǎo)致發(fā)酵速度過慢，發(fā)酵液中的糖分不能被充分轉(zhuǎn)化為酒精，使得酒味淡薄、酒香不夠濃郁。酵母添加量過多時酵母的繁殖生長能力增強，酵母菌會在短時間將糖分消耗掉，導(dǎo)致生成酒精的底物減少，且過多酵母會影響果酒的風(fēng)味。綜上分析，選擇酵母添加量為0.4%，0.5%，0.6%用于正交試驗。

圖1 酵母添加量對酒精度和感官評分的影響

2.1.2 甘蔗汁/芭蕉漿原料配比對甘蔗芭蕉復(fù)合果酒發(fā)酵的影響

甘蔗汁/芭蕉漿原料配比對酒精度和感官評分的影響見圖2。

圖2 甘蔗汁/芭蕉漿原料配比對酒精度和感官評分的影響

適宜的原料配比可使復(fù)合果酒將不同水果中的風(fēng)味融合形成獨特的酒體口感[7]。由圖2可知，甘蔗芭蕉復(fù)合果酒的酒精度和感官評分隨著甘蔗汁的增多而上升，在甘蔗汁/芭蕉漿原料配比為3∶1時達(dá)到最高。原因是芭蕉漿的比例過高時容易掩蓋甘蔗的清香味，使得風(fēng)味不協(xié)調(diào)，且會因芭蕉漿帶來的濃稠組織狀態(tài)影響口感導(dǎo)致感官評分不高。而甘蔗汁風(fēng)味清甜、出汁率高，在甘蔗芭蕉復(fù)合果酒發(fā)酵中有利于糖分轉(zhuǎn)化為酒精，當(dāng)甘蔗汁/芭蕉漿原料配比為3∶1的情況下產(chǎn)品風(fēng)味最好。綜上分析，選擇甘蔗汁/芭蕉漿為3∶1作為發(fā)酵原料配比的最優(yōu)值。

2.1.3 初始糖度對甘蔗芭蕉復(fù)合果酒發(fā)酵的影響

初始糖度對酒精度和感官評分的影響見圖3。

圖3 初始糖度對酒精度和感官評分的影響

在果酒發(fā)酵過程中糖分是產(chǎn)生酒精的底物，也是供酵母菌生長和繁殖的碳源[8]。由圖3可知，酒精度和感官評分隨著糖度的增加而上升，酒精度在初始糖度為18%時達(dá)到最高并與20%基本持平，感官評分卻在初始糖度20%時有所下降。原因是發(fā)酵過程中酵母菌也可將糖分轉(zhuǎn)化為醇類、醛類、酯類等物質(zhì)，較低的糖分會導(dǎo)致酒精得率較低，出現(xiàn)酒體不完整、酒香味不濃等情況。糖分越多轉(zhuǎn)化的酒精度就越高，醛類、酯類等副產(chǎn)物也會增多，容易導(dǎo)致果酒口感變差，從而影響果酒的風(fēng)味。與此同時，過高的糖分會抑制酵母菌生長與代謝，導(dǎo)致糖的利用率下降，使得酒精的轉(zhuǎn)化速度過慢、延長發(fā)酵時間、增加生產(chǎn)成本[9]。綜上分析，選擇初始糖度為16%，18%，20%用于正交試驗。

2.1.4 發(fā)酵溫度對甘蔗芭蕉復(fù)合果酒發(fā)酵的影響

發(fā)酵溫度對酒精度和感官評分的影響見圖4。

圖4 發(fā)酵溫度對酒精度和感官評分的影響

在果酒發(fā)酵過程中酵母菌的活性與溫度有關(guān)。由圖4可知，酒精度與感官評分隨著溫度的升高呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，酒精度在發(fā)酵溫度為30℃時達(dá)到最高，而感官評分卻在28℃時評分最高。原因是在發(fā)酵過程中發(fā)酵溫度過低會抑制酵母菌生長導(dǎo)致酒精的底物轉(zhuǎn)化速度減慢，發(fā)酵時間延長、酒精度也相應(yīng)較低，使得酒體發(fā)酵不完整、酒味淡薄等。發(fā)酵溫度過高則會導(dǎo)致酵母菌生長過快、提前衰老甚至過熱死亡，使得后期發(fā)酵不充分，不利于果酒風(fēng)味物質(zhì)的形成，同時容易產(chǎn)生其他酸類物質(zhì)影響果酒口感[10]。綜上分析，選擇發(fā)酵溫度為28，30，32℃用于正交試驗。

2.1.5 發(fā)酵時間對甘蔗芭蕉復(fù)合果酒發(fā)酵的影響

發(fā)酵時間對酒精度和感官評分的影響見圖5。

圖5 發(fā)酵時間對酒精度和感官評分的影響

適宜的發(fā)酵時間可使果酒的發(fā)酵底物充分轉(zhuǎn)化為酒精，在復(fù)合果酒發(fā)酵過程中還可使不同的水果風(fēng)味充分融合，使果酒口感風(fēng)味更豐富。由圖5可知，酒精度隨著發(fā)酵時間的增加而上升，在第7天時達(dá)到最高，感官評分則隨著時間的增加呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。原因是在發(fā)酵過程中糖分在酵母的作用下不斷轉(zhuǎn)化為酒精，發(fā)酵時間過短糖分未能充分轉(zhuǎn)化，形成的酒精度較低，酒體風(fēng)味物質(zhì)不能充分形成，酒香不夠濃郁。發(fā)酵時間過長，產(chǎn)生酒精的底物被消耗完后的酒精度將不再上升，反而增加相應(yīng)的生產(chǎn)成本，且發(fā)酵時間過長還可能會導(dǎo)致酸類及雜菌產(chǎn)生，影響果酒的口感風(fēng)味。綜上分析，選擇7 d作為發(fā)酵時間的最優(yōu)值。

2.2 正交試驗結(jié)果

正交試驗因素與水平設(shè)計見表2，正交試驗結(jié)果及分析見表3。

表2 正交試驗因素與水平設(shè)計

由表3可知，在甘蔗芭蕉復(fù)合果酒發(fā)酵工藝過程中，影響酒精度的3個因素主次順序為發(fā)酵溫度＞初始糖度＞酵母添加量，各因素中最佳組合為A2B2C1；影響感官評分的3個因素主次順序為酵母添加量＞發(fā)酵溫度＞初始糖度，各因素中最佳組合為A2B2C1。即甘蔗芭蕉復(fù)合果酒的最佳發(fā)酵工藝條件為酵母添加量0.5%，初始糖度18%，發(fā)酵溫度28℃。

表3 正交試驗結(jié)果及分析

基于酒精度的正交試驗結(jié)果方差分析見表4。

由表4可知，A因素（酵母添加量）和C因素（發(fā)酵溫度）對酒精度的影響達(dá)到了顯著水平，而B因素（初始糖度）則不顯著。

表4 基于酒精度的正交試驗結(jié)果方差分析

基于感官評分的正交試驗結(jié)果方差分析見表5。

由表5可知，A因素（酵母添加量）和B因素（初始糖度）對感官評分的影響達(dá)到了顯著水平，而C因素（發(fā)酵溫度）則不顯著。

表5 基于感官評分的正交試驗結(jié)果方差分析

2.3 驗證試驗

因正交試驗中得出的最佳因素組合A2B2C1未在正交試驗表中，為確保最佳因素組合發(fā)酵工藝達(dá)到最優(yōu)，對該組合進(jìn)行驗證試驗，按照A2B2C1的組合因素重復(fù)3次試驗取平均值。

驗證結(jié)果見表6。

由表6可知，驗證結(jié)果中酒精度平均值為9.6%Vol，感官評分平均值為95.0分，與正交試驗表中的所有因素組合相比，酒精度和感官評分都相對更高，說明A2B2C1是甘蔗芭蕉復(fù)合果酒發(fā)酵工藝的最優(yōu)組合，即酵母添加量0.5%，初始糖度18%，發(fā)酵溫度28℃。

3 結(jié)論

采用甘蔗汁與芭蕉漿制備復(fù)合果酒，通過單因素試驗確定了甘蔗汁/芭蕉漿原料配比為3∶1，最佳發(fā)酵時間為7 d，并在單因素試驗的基礎(chǔ)上選取酵母添加量、初始糖度、發(fā)酵溫度共3個因素進(jìn)行正交試驗，最終確定甘蔗芭蕉復(fù)合果酒的最佳發(fā)酵工藝條件為酵母添加量0.5%，初始糖度18%，發(fā)酵溫度28℃。在該發(fā)酵工藝條件下制作的復(fù)合果酒具有甘蔗的清甜風(fēng)味及芭蕉獨特的果香，滋味醇厚、酒香濃郁、風(fēng)味協(xié)調(diào)，酒精度可達(dá)9.6%Vol，綜合感官評分95.0分。