紫薯渣發酵制取低醇飲料

劉志明姜亦超 鄧玉云 韓金柏

（黑龍江八一農墾大學食品學院，黑龍江大慶163319）

·工藝技術·

紫薯渣發酵制取低醇飲料

劉志明*姜亦超 鄧玉云 韓金柏

（黑龍江八一農墾大學食品學院，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、養顏之功效，還有抗氧化、抗突變、增強人體免疫力、預防癌癥、延緩衰老、促進腸胃蠕動和排毒、降低心血管疾病發生率、保肝護肝等醫療保健功能。紫薯花青素品質好且穩定。生鮮紫薯提取色素后的殘渣含有淀粉和花青素，可發酵制取低醇飲料。目前雖有用紫薯制作發酵酒的研究，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將發酵物裝入錐形瓶中，蓋好多孔塞，放入恒溫培養箱內，控溫控時發酵；⑤用尼龍紗布壓濾發酵產物；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%（質量分數，下同）接種量接活化干酵母，在32.5 ℃發酵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 ℃溫度下發酵120 h。發酵產物經壓濾、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綜合評定其品質。

1.2.2.2正交試驗

在單因素試驗基礎上，將發酵溫度（A）、發酵物pH值（B）、發酵時間（C）和酵母添加量（D）設計成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綜合評定后，確定最優工藝參數組合，并放大（3倍）樣量，進行驗證試驗。

1.2.2.3品質評價

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

保質期按有關文獻方法評定。

2　結果與分析

2.1單因素試驗

2.1.1發酵物pH值

微酸環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，發酵速率減緩。控制發酵溫度32.5 ℃，酵母加量0.4%，發酵時間120 h，分別調整發酵物pH值為4.0、4.5和5.0，發酵產物酒精度、糖度和pH值數據如圖2所示。感官評定表明，pH值為4.0時發酵產物酸味重，pH值為5.0時發酵產物口感淡薄，pH值4.5時口感較好，綜合評分較高。

圖2　發酵物pH值與紫薯低酵飲料物性關系

2.1.2發酵溫度

根據單因素試驗設計，發酵溫度對發酵產物酒精度、糖度和PH值的影響結果如圖3所示。試驗表明，試驗條件下，隨著溫度升高，發酵產物糖度增大、酒精度減小，37.0 ℃時發酵產物酒精度較低，感官品質也不如28.0 ℃和32.5 ℃發酵產物好。32.5 ℃的發酵產物綜合性能較好。

圖3　發酵溫度與紫薯低酵飲料物性關系

2.1.3發酵時間

根據單因素試驗設計，發酵時間對發酵產物酒精度、糖度和PH值的影響結果如圖4所示。試驗結果表明，發酵時間越短，產物酒精度越低；糖度越高，酒精度越低。發酵120 h和144 h時產物酒精度相對較高，感官評定效果也較好，故應控制發酵時間靠近120 h。

圖4　發酵時間與紫薯低酵飲料物性關系

2.1.4酵母添加量

發酵過程中若酵母接種量過大，發酵醪中的營養物質多消耗在菌體細胞的生長繁殖上，使產物量減少，降低低醇飲料品質，故接種量要適宜。酵母添加量對發酵產物糖度、PH值和酒精度影響的試驗結果如圖5所示。結果表明，在0.3%～0.5%范圍內，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，所以酵母加量應靠近0.4%。

圖5　酵母添加量與紫薯低酵飲料物性關系

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，正交試驗結果如下頁表3所示。將原料同比例放大（3倍）的重復試驗結果如下頁表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，即發酵物pH值＞發酵溫度＞發酵時間=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，即發酵溫度28 ℃，發酵物pH值4.5，發酵時間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果如表5所示。2#發酵產物品質與表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、有紅葡萄酒風格。按有關文獻方法評定結果，該酒保質期在18個月以上。

表3　L9（34）正交試驗結果

表4　放大樣的二次L9（34）正交試驗結果

表5　紫薯低醇飲料符合試驗結果

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，直接用酵母發酵導致產物酒精度低于有關文獻報道的11%。上述發酵工藝流程中無液化和糖化步驟，使發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、發酵，酒精度會大幅增高），但該設計工藝簡單，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。發酵物用檸檬酸調節pH值，有利于紫薯低醇飲料呈現特有的紫紅色，增強感官品質。

3　結論

以提取色素后的紫薯渣為原料，在發酵物pH值4.5，發酵溫度28 ℃，酵母加量0.3%和發酵時間120 h的優化工藝條件下直接發酵，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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［3］李若西. 開發前景廣闊的黑薯和紫薯［J］.農業科技通訊，2005（1）：33.

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［11］中華人民共和國衛生部. GB 2758—2012 發酵酒及其配制酒［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酵醇化，產物經壓濾除渣、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化，通過感官評定，酒精度、糖度和pH值測定，綜合評價其品質。結果表明，發酵物pH值和發酵溫度是影響發酵的主要因素，發酵時間和酵母添加量為次要因素。最優發酵工藝參數為發酵物pH值4.5，發酵溫度28 ℃，酵母接種量3%，發酵時間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年畢業于黑龍江大學化學化工學院有機化學專業，副教授，碩士。

2016-02-27