保健型紅棗啤酒發(fā)酵工藝研究

孫 科

（徐州生物職業(yè)技術(shù)學(xué)院 生物工程系，江蘇 徐州 221006）

紅棗（Zizyphus jujubadates）廣泛種植在我國西北地區(qū)，具有極高的營養(yǎng)價(jià)值和保健功能。《齊民要術(shù)》中，紅棗就位于果中之首。紅棗含有大量的糖、蛋白質(zhì)、脂類、維生素、粗纖維等，特別是維生素C的含量更是“果中之冠”，所以紅棗又有“天然維生素丸”之稱[1]。《本草綱目》記載：“大棗味甘，無毒，安中養(yǎng)脾，平胃氣，通九竅。[2]”紅棗具有極高的醫(yī)療保健功能，具有補(bǔ)血益氣、養(yǎng)胃健脾、保護(hù)肝臟、和解藥毒、增強(qiáng)肌力等功效，還可止咳、潤肺、治虛[3]。啤酒是一種營養(yǎng)豐富，低酒精度的飲品，隨著生活水平提高，人們?cè)絹碓疥P(guān)注啤酒的保健功能。該實(shí)驗(yàn)研究保健型紅棗啤酒的生產(chǎn)工藝，以滿足人們對(duì)啤酒日益增高的保健功能的需求。

本實(shí)驗(yàn)以大麥芽、紅棗為原料，研究保健型紅棗啤酒的釀造工藝和工藝參數(shù)，為紅棗啤酒的發(fā)酵生產(chǎn)提供理論支持，從而豐富了紅棗在食品加工領(lǐng)域的研究開發(fā)，增加其社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

紅棗：市售；大麥芽、酒花、啤酒酵母：青島啤酒（徐州）有限公司；糖化酶（食品級(jí)）：四川省山野生物科技有限公司；液化酶（食品級(jí)）：濟(jì)南德克生物技術(shù)有限公司；其他化學(xué)試劑：實(shí)驗(yàn)室自備。

1.2 儀器與設(shè)備

小型啤酒生產(chǎn)線：生物工程系發(fā)酵實(shí)訓(xùn)中心；JB/T5374-1991型電子天平（靈敏度為0.01%）：梅特勒托利多儀器有限公司；PB-10型酸度計(jì)：德國賽多利斯公司；MASTER-10T手持式折射儀：廣州戈迪電子科技有限公司；SHP6-60高壓均質(zhì)機(jī)：上海科學(xué)技術(shù)大學(xué)機(jī)電廠；XSP-2CA型顯微鏡：上海上光新光學(xué)科技有限公司；BCD-181WA冰箱：青島海爾股份有限公司；GMF-FP-500打漿機(jī)、GMF-FC-500果蔬破碎機(jī)：上海果豐機(jī)械設(shè)備有限公司；JM-125Q型膠體磨：廊坊市惠友機(jī)械有限公司。

1.3 方法

1.3.1 紅棗啤酒加工工藝流程

1.3.2 紅棗糖化液的制備

篩選：紅棗的篩選，選擇大小均勻、顆粒飽滿、成熟度一致，無霉變、無蟲蛀的優(yōu)質(zhì)紅棗。

烘烤：為了在啤酒中增加紅棗特有的棗香氣味，需要對(duì)紅棗進(jìn)行烘烤。紅棗的主體香氣需要在一定的溫度條件下才能更好的發(fā)揮出來。因此紅棗在淋洗破碎之后，放在90～95℃中的烘箱中烘焙1～2h，要求焙烤均勻、微糊而不焦，使紅棗具有濃郁的棗香味[4]。

糖化：在紅棗果漿中加入檸檬酸，調(diào)節(jié)果漿的pH值為4.0～4.5，于60～70℃溫度條件下進(jìn)行糖化。為了提高紅棗原汁的質(zhì)量，在紅棗果漿中加入10%的大麥芽作為糖化劑，同時(shí)加入糖化酶。紅棗果漿的糖化受糖化時(shí)間、糖化溫度和糖化酶的添加量影響。在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以反映糖化程度的葡萄糖當(dāng)量（dextrose equivalent，DE）值為考察指標(biāo)，采用L9（33）正交試驗(yàn)來確定糖化的最佳條件。正交試驗(yàn)優(yōu)化糖化條件L9（33）因素水平見表1。

表1 正交試驗(yàn)優(yōu)化糖化條件因素與水平Table 1 Factors and levels of orthogonal experiments for saccharification conditions optimization

滅酶：將糖化后的紅棗果漿加溫超過85℃，保持10～15min，使糖化酶失活[5]。

過濾：把滅酶以后的紅棗果漿，用三層紗布過濾，得到澄清的紅棗原汁。

1.3.3 麥芽汁的制備

粉碎：大麥芽粉碎要求皮殼破而不碎，盡可能完整，而大麥的胚乳等內(nèi)容物盡可能破碎。

糖化：大麥芽粉碎后，37℃時(shí)按1∶3.5的料水比例加入糖化鍋，攪拌均勻后緩慢升溫至45℃，保溫40min，使蛋白質(zhì)分解為可溶性的小分子。然后緩慢升溫至62℃，保溫40min，再緩慢升溫至68℃，保溫30min，直到用碘液檢驗(yàn)糖化液不再顯示藍(lán)色為止。最后升溫至78℃，糖化結(jié)束[6]。

煮沸：在麥芽汁煮沸時(shí)添加酒花，酒花添加量0.08%～0.13%。酒花添加方式為3次添加法，第1次添加，在煮沸后5～15min，添加量為酒花總量的10%；第2次添加，在煮沸后30～40min，添加量為酒花總量的50%；第3次添加，在煮沸后80～85min，添加余下的40%，最后再煮沸20min，煮沸結(jié)束[7]。

發(fā)酵：冷卻后的麥汁和過濾后的紅棗原汁按比例泵入發(fā)酵罐，起始發(fā)酵溫度為8℃，主酵溫度以12℃為宜。滿罐后分別在24h和36h排出冷凝固物。當(dāng)發(fā)酵液殘?zhí)墙禐?°Bx左右時(shí)，保壓進(jìn)入后發(fā)酵，罐壓維持在0.12MPa，貯酒時(shí)間不少于15d[8]。

1.3.4 紅棗啤酒最佳工藝的確定

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)不同的紅棗原汁的添加量、添加方式和發(fā)酵時(shí)間對(duì)紅棗啤酒作感官評(píng)分，采用正交試驗(yàn)來確定紅棗啤酒的最佳工藝條件，工藝優(yōu)化正交試驗(yàn)因素與水平見表2。

表2 紅棗啤酒工藝條件優(yōu)化正交試驗(yàn)因素和水平Table 2 Factors and levels of orthogonal experiments for technology conditions optimization

1.3.5 紅棗啤酒的質(zhì)量分析

糖度的測(cè)定：采用阿貝折光儀直接測(cè)定；pH值的測(cè)定：采用酸度計(jì)測(cè)定；酵母數(shù)的測(cè)定：采用血球記數(shù)法；成品啤酒酒精度的測(cè)定：采用蒸餾法[9]；成品啤酒中雙乙酰的測(cè)定：參照參考文獻(xiàn)[5]；總糖的測(cè)定：采用苯酚-硫酸法[10]；還原糖的測(cè)定：3，5-二硝基水楊酸法（dinitrosalicylic acid，DNS）[11]。

感官評(píng)定：選請(qǐng)青島啤酒（徐州）有限公司15位具有豐富感官評(píng)定經(jīng)驗(yàn)的評(píng)定員對(duì)紅棗啤酒進(jìn)行評(píng)分，評(píng)分的比重為：色澤10分、香氣30分、風(fēng)味40分、體態(tài)20分，滿分100分，進(jìn)行綜合評(píng)分，滿分100分，最終取平均值。

微生物指標(biāo)的測(cè)定：按照GB2758—2012《發(fā)酵酒及其配制酒》中的規(guī)定進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 糖化最佳工藝條件的確定

通過正交試驗(yàn)確定最佳的糖化工藝結(jié)果見表3。

表3 正交試驗(yàn)優(yōu)化糖化條件結(jié)果與分析Table 3 Results and analysis of orthogonal experiments for saccharification conditions optimization

由表3可知，影響糖化程度的因素順序：B＞C＞A，即糖化酶的添加量＞糖化時(shí)間＞糖化溫度。根據(jù)表3中極差分析可知，糖化工藝的最佳糖化條件為A2B2C3，即糖化溫度65℃、糖化酶的添加量為90U/g、糖化時(shí)間120min。在該最佳糖化條件下，DE值為38.9%。

表4 糖化條件優(yōu)化正交試驗(yàn)結(jié)果方差分析Table 4 Variance analysis of orthogonal experiments results for saccharification conditions optimization

由表4可知，糖化酶的添加量和糖化時(shí)間對(duì)DE值影響都非常顯著，而糖化酶的添加量影響最為顯著，糖化時(shí)間影響次之，而糖化溫度影響不顯著。

2.2 紅棗啤酒最佳工藝參數(shù)的確定

通過正交試驗(yàn)確定紅棗啤酒最佳工藝參數(shù)，結(jié)果見表5。

表5 紅棗啤酒最佳工藝條件的正交試驗(yàn)結(jié)果與分析Table 5 Results and analysis of orthogonal experiments for technology conditions optimization

由表5可知，影響啤酒發(fā)酵工藝的條件主次順序?yàn)锽＞A＞C，即紅棗原汁的添加方式＞紅棗原汁的添加量＞發(fā)酵時(shí)間。表4極差分析可以看出，各因素最佳組合為A2B2C2，即紅棗啤酒發(fā)酵時(shí)在主發(fā)酵階段加入12%的紅棗原汁發(fā)酵12d啤酒的質(zhì)量最高。在該最佳發(fā)酵工藝條件下，產(chǎn)品的感官評(píng)分為94.6分。

2.3 紅棗啤酒的產(chǎn)品質(zhì)量

2.3.1 感官指標(biāo)[13]

保健型紅棗啤酒的感官指標(biāo)見表6。

表6 保健型紅棗啤酒的感官指標(biāo)Table 6 Sensory indexes of red jujube beer

2.3.2 理化指標(biāo)[14]

保健型紅棗啤酒的理化指標(biāo)見表7。

表7 保健型紅棗啤酒的理化指標(biāo)Table 7 Physicochemical indexes of red jujube beer

2.3.3 微生物指標(biāo)[15]

產(chǎn)品微生物指標(biāo)符合GB2758—2012《發(fā)酵酒及其配制酒》的規(guī)定要求。

3 結(jié)論

紅棗在制備紅棗原汁時(shí)，需要進(jìn)行糖化。最佳的糖化工藝為糖化溫度65℃、糖化酶的添加量為90U/g、糖化時(shí)間120min。紅棗啤酒在發(fā)酵過程中，最佳的發(fā)酵工藝為紅棗原汁添加量為12%，主發(fā)酵時(shí)添加，發(fā)酵時(shí)間12d。采用在主發(fā)酵時(shí)添加紅棗原汁讓紅棗原汁和麥芽汁共同發(fā)酵的方法，從而使直接在啤酒中加入紅棗原汁啤酒非生物穩(wěn)定性差、口味不協(xié)調(diào)等缺陷得到改善，使紅棗啤酒特有的風(fēng)味更加突出，增加了啤酒的特殊保健功能。

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