無甜苷羅漢果汁發(fā)酵制備果酒的研究

李思思，李俊，何星存，蘇小建，藍(lán)福生，韋鴻飛

（1.大連工業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，遼寧大連116034；2.賀州學(xué)院食品科學(xué)與技術(shù)研究院，廣西賀州542800；3.廣西師范大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院，廣西桂林541004；4.桂林吉福思羅漢果有限公司，廣西桂林541004）

羅漢果（Siraitia grosvenorii（Swingle）C.Jeffrey），學(xué)名“光果木鱉”，又名拉江果、羅晃子、漢果、假苦瓜等，隸屬于葫蘆科（Cucurbitaceae）羅漢果屬多年生草質(zhì)藤本植物，據(jù)《中藥志》等文獻(xiàn)中相關(guān)的記載，羅漢果味道甘甜、性涼，具有清熱解暑、潤肺止咳的功效，傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)認(rèn)為，羅漢果可以用于治療高血壓、肺結(jié)核、哮喘、胃炎、百日咳、急慢性氣管炎和急慢性扁桃腺炎等疾病[1-2]。在羅漢果之鄉(xiāng)的廣西壯族自治區(qū)，人們把羅漢果用作藥材使用的歷史已有300余年，是國家衛(wèi)生部認(rèn)定的藥食兩用的天然產(chǎn)物資源之一[3-4]。羅漢果甜甙因其具有高甜度、低熱量的特點(diǎn)，適用于糖尿病和肥胖癥患者的使用，因此當(dāng)前國內(nèi)外對(duì)羅漢果研究利用的重心仍舊主要集中在羅漢果甜甙的開發(fā)上。目前，廣西的羅漢果企業(yè)在進(jìn)行羅漢果生產(chǎn)及深加工時(shí)大都僅提取了占羅漢果質(zhì)量2%的甜甙[5]，羅漢果甜甙可做成各式各樣的甜味劑產(chǎn)品而被廣泛應(yīng)用[6-7]，而甜甙洗脫吸附過程需排放大量含糖和其他有機(jī)化合物的柱流液，國內(nèi)對(duì)于羅漢果甜甙生產(chǎn)中這部分柱流液的利用研究較少，目前，國內(nèi)報(bào)道的有蘇小建等[8]進(jìn)行了羅漢果甜甙加工廢液發(fā)酵乙醇的研究；莫艷琴等[9]做了IC反應(yīng)器處理羅漢果加工廢液的啟動(dòng)研究；李玉英等[10]采用UASB工藝處理羅漢果加工廢液，王慶[11]探索了羅漢果加工廢液綜合處理工藝研究，可為企業(yè)帶來一定的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益。據(jù)文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)[12-17]，國內(nèi)利用羅漢果釀制發(fā)酵型酒類和羅漢果色素成分分析的的研究是相對(duì)較少的。國內(nèi)僅有的幾家企業(yè)只是生產(chǎn)羅漢果飲料，迄今為止尚未見對(duì)羅漢果柱流液（即無甜苷羅漢果汁）進(jìn)行發(fā)酵為果酒的研究報(bào)道，因此，將羅漢果柱流液制成羅漢果酒對(duì)提高羅漢果附加值、拓展羅漢果市場(chǎng)具有積極作用和長遠(yuǎn)綜合利用意義。

本選題以無甜苷濃縮羅漢果汁為原料釀制羅漢果酒，研究了羅漢果酒的生產(chǎn)工藝條件，不僅解決了羅漢果企業(yè)甜甙生產(chǎn)中柱流液廢棄物的綜合利用問題，提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，更為羅漢果的深加工開辟一條新的途徑，豐富酒的種類。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

一水合檸檬酸（分析純）：國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；無水碳酸鈣、NaOH、亞硫酸氫鈉、酚酞（均為分析純）：西隴化工股份有限公司；無甜苷濃縮羅漢果果汁（液狀）：桂林吉福思羅漢果有限公司；白砂糖：市售；酵母菌：安琪酵母股份有限公司，均為食用級(jí)。

1.2 儀器與設(shè)備

L418110數(shù)字式水果糖度計(jì)：愛拓中國分公司（ATAGO）；PHSJ-3F型酸度計(jì)：成都世紀(jì)方舟科技有限公司；FA2004N電子天平：上海菁海儀器有限公司；DHG-9145A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱：上海齊欣科學(xué)儀器有限公司；IS-RDV3恒溫振蕩器：杭州諾丁器材有限公司；N-1300旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀、OSB-2200油浴鍋、CA-1115A冷卻水循環(huán)裝置：上海愛朗儀器有限公司；LD5-10型低速離心機(jī)：北京醫(yī)用離心機(jī)廠。

1.3 發(fā)酵工藝要點(diǎn)

1.3.1 工藝流程

1.3.2 操作要點(diǎn)

1）稀釋：原料為濃縮60倍的無甜苷羅漢果汁，濃度過高，黏稠度大，需要按比例把濃縮的果汁加蒸餾水稀釋至所需濃度，備用。

2）調(diào)配：果汁的含糖量過低，若僅用果汁發(fā)酵則酒精度較低。因此，用白砂糖調(diào)整果汁糖度，檸檬酸調(diào)整酸度，添加60 mg/L SO2，后在120℃下高溫蒸汽滅菌10 min，冷卻備用。

3）酵母活化：按活性干酵母粉∶蔗糖溶液比例為1∶10（g/mL）將酵母接入2%的無菌蔗糖溶液中，振搖均勻后在35℃～40℃條件下培養(yǎng)40 min。

4）主發(fā)酵：在無菌條件下按5%的比例接入活化的酵母液后置于30℃條件下發(fā)酵，每天測(cè)定糖度和酒精度，發(fā)酵至糖度和酒精度均達(dá)穩(wěn)定值時(shí)，主發(fā)酵結(jié)束。

5）后發(fā)酵：將經(jīng)過主發(fā)酵后的發(fā)酵醪用4層紗布過濾，濾液轉(zhuǎn)入另一個(gè)消毒容器中在15℃～20℃左右發(fā)酵 15 d～20 d。

6）陳釀：將酒液更換經(jīng)消毒的容器，控溫在10℃～15℃之間陳釀2月～3月，期間適時(shí)更換容器1次～2次。

7）澄清：在酒液中按0.5 g/L添加殼聚糖，于室溫靜置72 h后采用低速離心機(jī)在3 000 r/min下離心20 min，得到澄清透亮的羅漢果酒。

1.3.3 發(fā)酵工藝條件試驗(yàn)

在預(yù)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，本試驗(yàn)的主發(fā)酵發(fā)酵周期為5 d，發(fā)酵液總體積為500 mL。在單因素試驗(yàn)中，一般發(fā)酵條件為：體積稀釋比1∶60，酵母菌菌液接種量5%，發(fā)酵溫度26℃，發(fā)酵5 d，對(duì)發(fā)酵液的總糖、總酸、酒精含量和感官評(píng)價(jià)進(jìn)行分析測(cè)定。具體條件如下：

1）無甜苷羅漢果汁稀釋比例的確定：無甜苷濃縮羅漢果汁分別按體積比 1 ∶20、1 ∶40、1 ∶60、1 ∶80、1 ∶100的比例進(jìn)行稀釋；2）酵母菌菌液接種量的確定：無甜苷濃縮羅漢果汁稀釋60倍，分別接種3%、5%、7%、9%、11%的酵母菌菌液；3）發(fā)酵溫度的確定：把調(diào)配好的原始發(fā)酵液分別放置現(xiàn)在溫度為22、24、26、28、30℃的搖床中進(jìn)行發(fā)酵；4）發(fā)酵液初始糖度的確定：把發(fā)酵液的初始糖度分別調(diào)整為 9、11、13、15、17 °BX；5）初始pH值的確定：把發(fā)酵液的初始pH值分別調(diào)整為 3.0、3.2、3.4、3.8、4.2、4.6，其它發(fā)酵條件不變，然后進(jìn)行檢測(cè)分析。

1.4 發(fā)酵條件的優(yōu)化

以發(fā)酵溫度、接種量、初始糖度、初始pH值為單因素，考慮到羅漢果發(fā)酵制品為傳統(tǒng)的低度酒飲料，以酒精度為檢測(cè)指標(biāo)，進(jìn)行L9（34）正交試驗(yàn)，正交因素水平表如表1所示。

表1 正交試驗(yàn)因素表Table 1 Table of orthogonal experiment factors

1.5 理化指標(biāo)分析

酒精含量測(cè)定：蒸餾比重法；

糖度的測(cè)定：數(shù)字式水果糖度計(jì)；

pH值的測(cè)定：酸度計(jì)法；

總酸的測(cè)定：酸堿滴定法，參照GB/T 12456-2008《食品中總酸的測(cè)定》，以乙酸計(jì)；

總糖的測(cè)定：菲林試劑滴定法，參照GB/T 15038-2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》，以葡萄糖計(jì)。

2 結(jié)果與分析

2.1 無甜苷濃縮羅漢果汁的稀釋比對(duì)發(fā)酵制品糖度與酒精度的影響

無甜苷濃縮羅漢果汁按體積稀釋成不同的比例時(shí)，發(fā)酵液的變化情況如圖1、圖2所示。

將發(fā)酵液初始糖度調(diào)整至15°BX，用檸檬酸調(diào)節(jié)pH值為4左右，發(fā)酵溫度控制在26℃左右，選取安琪酵母為發(fā)酵菌種用于無甜苷羅漢果酒的發(fā)酵試驗(yàn)，由圖1、圖2可知，無甜苷濃縮羅漢果汁的稀釋比不同，其發(fā)酵過程中酵母降糖量、產(chǎn)酒精量不等。稀釋體積比為1∶20～1∶60的發(fā)酵液產(chǎn)酒精量較高，產(chǎn)酒精最高峰中稀釋體積比為1∶60的發(fā)酵液在第5天出現(xiàn)，用時(shí)較短。綜上，無甜苷濃縮羅漢果汁的稀釋體積比為1∶60時(shí)，發(fā)酵液的各項(xiàng)指標(biāo)較好。

圖1 無甜苷濃縮羅漢果汁的稀釋比對(duì)發(fā)酵制品糖度的影響Fig.1 Effect of dilution ratio of Siraitia grosvenorii juice without sweeteners glycosides concentrate on sugar degree of fermented products

圖2 無甜苷濃縮羅漢果汁的稀釋比對(duì)發(fā)酵制品酒精含量的影響Fig.2 Effect of dilution ratio of Siraitia grosvenorii juice without sweeteners glycosides concentrate on alcohol content of fermented products

2.2 不同初始糖度對(duì)發(fā)酵制品糖度與酒精度的影響

發(fā)酵液的初始糖度不一樣時(shí)，發(fā)酵液的變化情況如圖3、圖4所示。

將發(fā)酵液初始糖度分別調(diào)至 9、11、13、15、17 °BX，以安琪酵母為發(fā)酵菌種，用檸檬酸把果汁pH值分別調(diào)4左右，發(fā)酵溫度控制26℃左右，發(fā)酵5 d。由圖3、圖4可知，初始糖度越高，酒精量在不斷增加，發(fā)酵時(shí)間較長，當(dāng)初始糖度在15°BX～17°BX范圍時(shí)，能在5 d內(nèi)出現(xiàn)產(chǎn)酒精最高峰，為了節(jié)省發(fā)酵時(shí)間，提高效率，因而初始糖度在15°BX～17°BX范圍內(nèi)時(shí)較為合適。而在一定范圍內(nèi)初始糖度越高，得到的原酒酒精含量越高，酒的風(fēng)味越發(fā)濃郁，但糖度太高，原酒殘?zhí)呛侩S之增加，相反可能因高糖會(huì)抑制酵母產(chǎn)酒代謝，其酒精含量反而降低。綜合考慮，原酒酒精含量和感官評(píng)定，初始糖度控制在15°BX效果較好。

圖3 不同初始糖度對(duì)發(fā)酵制品糖度的影響Fig.3 Effects of different initial sugar degree on sugar degree of fermented products

圖4 不同初始糖度對(duì)發(fā)酵制品酒精含量的影響Fig.4 Effects of different initial sugar degree on alcohol content of fermented products

2.3 不同酵母菌液的接種量對(duì)發(fā)酵制品糖度與酒精度的影響

接種不同量的酵母菌菌液，發(fā)酵液的變化情況如圖5、圖6所示。

圖5 不同酵母菌接種量對(duì)發(fā)酵制品糖度的影響Fig.5 Effects of different yeast inoculation on sugar degree of fermented products

圖6 不同酵母菌接種量對(duì)發(fā)酵制品酒精含量的影響Fig.6 Effects of different yeast inoculation on alcohol content of fermented products

將發(fā)酵液初始糖度調(diào)整至15°BX，以安琪酵母作為發(fā)酵菌種，用檸檬酸把發(fā)酵液的pH值分別調(diào)至4.0左右，發(fā)酵溫度控制在26℃左右，分別把安琪酵母菌液接種量控制為 3%、5%、7%、9%、11%，發(fā)酵 5 d。由圖5、圖6可知，發(fā)酵至4 d時(shí)，接種量為11%的發(fā)酵液最先到達(dá)產(chǎn)酒精最高峰，當(dāng)發(fā)酵5d時(shí)接種量為11%和5%的發(fā)酵液產(chǎn)酒精最高，到達(dá)產(chǎn)酒精最高峰。總體來說，酵母菌接種量為11%和5%時(shí)，發(fā)酵液的產(chǎn)酒精量相比較而言較好。綜合資源利用而言，酵母接種量在5%時(shí)較為適宜，此時(shí)酒體肥碩，酒味清新柔和。

2.4 不同發(fā)酵溫度對(duì)發(fā)酵制品糖度與酒精度的影響

設(shè)置不同發(fā)酵溫度，不同發(fā)酵溫度下發(fā)酵液的變化情況如圖7、圖8所示。

圖7 不同發(fā)酵溫度對(duì)發(fā)酵制品糖度的影響Fig.7 Effects of different fermentation temperature on sugar degree of fermented products

將發(fā)酵液初始糖度調(diào)整至15°BX，以安琪酵母作為發(fā)酵菌種，用檸檬酸把發(fā)酵液的pH值分別調(diào)至4.0左右，分別把發(fā)酵溫度控制為 22、24、26、28、30 ℃，發(fā)酵5 d。由圖7、圖8可知，發(fā)酵液的產(chǎn)酒精有一個(gè)由低到高的過程。發(fā)酵至5 d時(shí)，30℃的發(fā)酵制品產(chǎn)酒精量最高，當(dāng)發(fā)酵溫度低于26℃時(shí)，發(fā)酵遲緩、主發(fā)酵時(shí)間延長；當(dāng)發(fā)酵溫度為30℃時(shí)，發(fā)酵旺盛，糖降和酒精生成速度快，酒香較濃，因此主發(fā)酵溫度控制在30℃左右較為合適。

圖8 不同發(fā)酵溫度對(duì)發(fā)酵制品酒精含量的影響Fig.8 Effects of different fermentation temperature on alcohol content of fermented products

2.5 不同初始pH值時(shí)對(duì)發(fā)酵制品糖度與酒精度的影響

發(fā)酵液的初始pH值不一樣時(shí)，發(fā)酵液的變化情況如圖9、圖10所示。

圖9 不同初始pH值對(duì)發(fā)酵制品糖度的影響Fig.9 Effect of different initial pH on sugar degree in fermented products

圖10 不同初始pH值對(duì)發(fā)酵制品酒精含量的影響Fig.10 Effect of different initial pH on alcohol content in fermented products

將發(fā)酵液初始糖度調(diào)整至15°BX，以安琪酵母作為發(fā)酵菌種，用檸檬酸把發(fā)酵液的pH值分別調(diào)至3.0、3.4、3.8、4.0和 4.2，發(fā)酵溫度 30 ℃，發(fā)酵 5 d。結(jié)果由圖9、圖10可知，將發(fā)酵液初始pH值調(diào)至3.4左右時(shí)，酒精發(fā)酵達(dá)最佳狀態(tài)，酒體香氣較濃，酸度適中；當(dāng)pH值調(diào)至3.0左右時(shí)，酒精度相對(duì)較低，酸澀味重，風(fēng)味和口感差；當(dāng)pH值調(diào)至4.2左右時(shí)，酒體有強(qiáng)烈的辛辣味和刺喉感，口味欠佳，因此將主發(fā)酵初始pH值調(diào)至3.4左右較為合適。

2.6 發(fā)酵條件工藝的優(yōu)化

以因素溫度、酵母菌菌液接種量、初始pH值、初始糖度為單因素，做L9（34）的正交試驗(yàn)，以酒精含量為檢測(cè)指標(biāo)，結(jié)果如表2所示。

表2 濃縮無甜縮羅漢果汁發(fā)酵制品的正交試驗(yàn)結(jié)果Table 2 Orthogonal experimental results of concentrated sweet potato juice fermented products

由表2可知，影響發(fā)酵液的產(chǎn)酒精量的主次因素為C＞D＞A＞B，即主要的因素是初始糖度，其次是初始pH值，接著是發(fā)酵液溫度，影響相對(duì)較小的是發(fā)酵液的酵母接種量。發(fā)酵的最優(yōu)組合為A2B3C3D2，即濃縮無甜苷羅漢果汁發(fā)酵的最佳工藝為：發(fā)酵溫度28℃，酵母菌菌液接種量7%，發(fā)酵液的初始糖度15°BX，發(fā)酵液初始pH 3.4。經(jīng)過驗(yàn)證試驗(yàn)，最優(yōu)組合在發(fā)酵6 d時(shí)酒精含量由最開始的0%vol增長到9.0%vol，達(dá)到產(chǎn)酒精量最高峰。

3 結(jié)論

本文利用無甜苷濃縮羅漢果汁為原料，接種酵母菌菌液，考察不同的接種量、不同的稀釋比例、發(fā)酵液的初始糖度、初始pH值的發(fā)酵過程中發(fā)酵液的總糖、糖度、總酸的影響。根據(jù)單因素試驗(yàn)及正交試驗(yàn)結(jié)果顯示，影響發(fā)酵液產(chǎn)酸的主要因素為初始糖度，初始pH值，接著是發(fā)酵液溫度，影響相對(duì)較小的是發(fā)酵液的酵母接種量。得出濃縮無甜苷羅漢果汁的發(fā)酵最佳工藝為：發(fā)酵溫度28℃，酵母菌菌液接種量7%，發(fā)酵液的初始糖度15°BX，發(fā)酵液初始pH 3.4。

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