仙人掌果白蘭地優化工藝的研究

蔡海燕，劉義會，余 航，郭 杰，李 覓，張 穎，常少健，張 磊

（1.四川省食品發酵工業研究設計院，四川成都611130；2.釀酒生物技術及應用四川省重點實驗室，四川成都611130；3.國家固態釀造工程技術研究中心，四川瀘州646000）

仙人掌果原名蕨麻，為仙人掌屬植物的果實。果肉含有豐富的微量元素、蛋白質、氨基酸、維生素、多糖類、黃酮類和果膠等，具有極高的營養價值。據《中藥大辭典》記載，仙人掌果具有行氣活血、祛濕退熱、抗氧化、生肌養顏等藥用價值，是集營養和保健于一體的優質滋補果品。仙人掌果多糖具有一定的降血糖、降血脂、降血壓和抗腫瘤的作用，其機制可能與改善免疫功能、清除自由基、增強機體抗氧化功能和誘導腫瘤細胞凋亡有關[1-5]。我國仙人掌果資源豐富，但仙人掌果及其深加工產品市場占有率不高，其經濟價值得不到良好的體現。

以仙人掌果為原料，釀制而成的仙人掌果白蘭地產品，具有酒體澄清透明、香氣極其濃郁、經久不散、空杯留香，入口綿柔清爽、甘甜適口的特征[6-7]。適量的高級醇不僅能使酒體醇甜，還能與酸生成酯類物質，使酒體豐滿；但含量過高時，除了飲用時感覺會有明顯異雜味外，還會導致頭暈、頭痛，即俗稱“上頭”。高級醇是酵母代謝的產物，在酵母酒精發酵過程中產生，發酵因素影響高級醇的含量，發酵工藝決定著高級醇含量的高低[8-9]。采用傳統帶皮發酵工藝釀造的仙人掌果白蘭地中高級醇含量一般較高，以單因素變量實驗及正交試驗，研究了一種以破碎、酶解、壓榨、蒸煮的處理方式再發酵的工藝。該工藝不但降低了成品酒中高級醇含量，同時保留了仙人掌果特有香氣風格。

1 材料與方法

1.1 材料

原料：四川甘孜州所產仙人掌果。

輔料：白砂糖，檸檬酸，偏重亞硫酸鉀，酵母活化劑GoFerm?，Lalvin D80酵母，Lalvin QA23酵母，復合果膠酶EX-V（多聚半乳糖醛酸酶、果膠酯酶、果膠裂解酶復合制劑）。

儀器設備：50 L不銹鋼發酵罐，0～50℃恒溫培養箱，手持折光糖度計，20 L蒸餾器，小型硅藻土抽濾機，pH計，20 L夏朗德蒸餾機組，氣相色譜儀Agilent 682。

1.2 試驗方法

1.2.1 工藝流程

1.2.2 操作要點

1.2.2.1 破碎處理

將成熟的仙人掌果實進行分選，剔除生青果和腐爛果后洗凈、破碎并打漿，制得仙人掌果漿；在打漿過程中加入偏重亞硫酸鉀，其中偏重亞硫酸鉀添加量為50 mg/L。

1.2.2.2 酶解

在仙人掌果漿中加入果膠酶EX-V進行酶解處理。

1.2.2.3 壓榨

將酶解后的仙人掌果漿經螺桿壓榨機壓榨，分離果汁并棄渣。

1.2.2.4 煮沸

將壓榨后的仙人掌果汁加熱至沸騰，再冷卻至室溫。

1.2.2.5 澄清

將冷卻后的仙人掌果汁與皂土混合后進行澄清處理并倒罐去除酒泥，再進行第一次固液分離，制得仙人掌果清汁，棄渣；計算出汁率，并檢測清汁pH值、總酸及可溶性固形物含量。

1.2.2.6 糖酸度調整

根據檢測數據，在仙人掌果清汁中加入一定量白砂糖和檸檬酸，使其總糖濃度約為225 g/L，總酸含量約為4 g/L。

1.2.2.7 發酵

對酵母進行活化處理，把活化保護劑溶解于20倍重量的溫度為40～45℃的純水中，制得活化培養液，然后向降溫至35～40℃的活化培養液中加入果酒酵母并靜置，靜置時間為15～30 min，制得酵母活化液；將所得酵母活化液加入混合汁中進行發酵，制得發酵原酒；果酒酵母Lalvin D80與果酒酵母Lalvin QA23混合接種，接種總計量為300 mg/L。每隔8 h檢測比重糖度，并在全程發酵過程以升高或降低溫度控制發酵速率，使每天比重糖度降低2°Bx左右。

1.2.2.8 終止發酵

發酵經10～14 d結束。向發酵原酒中加入皂土進行澄清處理，并倒罐去除酒泥，進行第二次固液分離，制得發酵清酒，棄渣；發酵結束后檢測酒精度及總糖指標。

1.2.2.9 后發酵

主發酵結束后，密閉發酵容器，靜置放置在15～25℃環境內靜置60 d，之后檢測總糖指標，如總糖含量高于4 g/L則繼續放置30 d。

1.2.2.10 蒸餾

一次蒸餾：測量所得果酒的酒精度，添加軟化水調節果酒酒精度至9%vol，轉入夏朗德蒸餾機組的底鍋中進行一次蒸餾，制得一次蒸餾酒液，預計所得蒸餾酒液酒精度為55%vol～65%vol；根據蒸餾前果酒的酒精度及體積計算出所述蒸餾酒液的預計體積并去除酒頭，所述酒頭的體積為所述蒸餾酒液預計體積的1%～3%，去除酒頭后，繼續接取蒸餾酒液，當蒸餾酒液達到預計體積時，停止接取，得到一次蒸餾酒液。

二次蒸餾：向一次蒸餾酒液中添加軟化水調節酒精度，所述軟化水體積為一次蒸餾酒液體積的30%，所得酒液轉入夏朗德蒸餾機組的底鍋中進行二次蒸餾，制得二次蒸餾酒液，預計所得蒸餾酒液的酒精度為70%vol～85%vol；按照一次蒸餾時計算蒸餾酒液預計體積及酒頭量的方法，計算出二次蒸餾酒液的預計體積并去除酒頭，接取二次蒸餾酒液預計體積的蒸餾酒，完成二次蒸餾，得到二次蒸餾酒液。

1.2.2.11 陳釀及調配

所得蒸餾酒經密封存放，陳釀過后制得基酒，經調配降度后得成品。

1.2.3 酶解條件優化實驗

果膠酶的使用對增加果汁可溶性固形物（TSS）有直接影響，其中主要影響因素包括：酶計量、酶解時間、酶解溫度及酶解pH值。以此4個因素進行正交試驗，以壓榨澄清后的仙人掌果果汁可溶性固形物含量為標準進行酶解條件優化實驗，正交試驗因素水平見表1。

表1 酶解條件正交優化試驗因素水平

1.2.4 菌種選擇實驗

選定Lalvin D80酵母（浸提型）與Lalvin QA23酵母（產香型），酵母添加比例分別以4∶0、3∶1、2∶2、1∶3、0∶4進行單因素變量試驗，統一由蒸餾水降度至40%vol，并對成品酒進行感官評價。感官評價由10名品評小組成員對各樣品分別進行隨機編號品評，并完成品評表。品評表參照國際烈酒品嘗評分表[10]，經品評員品評后，各項取平均分記錄。結果見表2。

表2 成品酒品評打分表(空表)

1.2.5 高級醇優化實驗

以常規破碎帶渣發酵法為對照實驗組（實驗過程跳過步驟1.2.2.2—1.2.2.5，破碎后直接帶渣發酵），并以成品酒中異戊醇、正丙醇、異丁醇及總高級醇含量為標準，檢驗對比本實驗方法對降低成品酒中高級醇含量的作用。高級醇檢驗方法參照GB/T 11856—2008白蘭地[11]，其中色譜條件：氫焰檢測，檢測器溫度為250℃，H2流速40 mL/min，空氣流速400 mL/min，載氣N21.8 kg/cm2，流速0.89 mL/min，分流比29∶1，尾吹26.5 mL/min；用叔戊醇、乙酸正戊酯、2-乙基正丁酸作內標。并對對照組及實驗組進行感官評價，評價方法參照1.2.4。

2 結果與分析

2.1 酶解條件優化實驗結果及分析

酶解條件正交優化試驗結果如表3所示，影響酶解效果的因素為酶解溫度＞酶解時間＞酶添加量＞pH值。最適工藝條件為：酶添加量20 mg/L，酶解時間36 h，酶解溫度20 ℃及pH3.6（A2B3C3D1），在該條件下的TSS值為14.0°Bx，為實驗中的最優結果。4個因素中，酶解時間、酶解溫度及pH值都為三水平中的極限值，因考慮到果酒發酵條件，其酶解時間、酶解溫度及pH值都不建議超過本實驗的極限值，因此，實驗中的酶解最優條件可作為優化結果使用。

表3 酶解條件正交優化試驗結果

2.2 菌種選擇實驗結果及分析

經不同比例酵母接種實驗，如圖1所示，混合酵母接種所得樣品比兩個純種酵母發酵所得樣品的感官評價高，且影響較為明顯。其中，以純種Lalvin D80酵母發酵所得樣品感官評分最低（74.7分）；Lalvin D80與Lalvin QA23酵母比例為1∶3時，感官評價總分最高（87.3分），為最佳接種比例。

圖1 不同比例Lalvin D80酵母及Lalvin QA23酵母的感官評價結果

2.3 高級醇優化實驗結果及分析

經對比實驗結果顯示，按照實驗方案中破碎—酶解—壓榨—澄清—發酵的清汁發酵工藝，較以往的帶渣發酵工藝在異戊醇、正丙醇、異丁醇及總高級醇含量上均明顯下降，其中異丁醇含量下降最為明顯，下降率達97.29%（見表4）。整體出酒率變化并不明顯，出酒率下降僅為2.85%。其他理化指標變化相對較明顯，如3-羥基-2-丁酮、丁酸、β-苯乙醇等物質含量均增加100%以上，各類物質變化情況有待進一步實驗研究。

表4 帶渣發酵與清汁發酵主要色譜數據及出酒率對比

如圖2所示，實驗組各數據指標明顯優于對照組，尤其是香氣方面評分。根據感官記錄顯示，對照組較實驗組有更明顯的青草味香氣，實驗組整體香氣更和諧舒適，且花香、果香更明顯，特征性突出。

圖2 不同前處理方式的感官評價結果

3 結論

在用復合果膠酶對仙人掌果汁進行酶解處理的流程中，酶解條件為酶添加量20 mg/L、酶解時間36 h，酶解溫度20℃及pH3.6時，所得果汁可溶性固形物（TSS）含量最高；所接種的Lalvin D80酵母與Lalvin QA23酵母用量比為1∶3時，感官評價最優；經過破碎、酶解、壓榨、澄清的清汁發酵工藝較傳統帶渣發酵工藝在異戊醇、正丙醇、異丁醇及總高級醇含量上有明顯下降。采用本試驗優化工藝后所制得的仙人掌果白蘭地酒液色澤澄清透明，果香幽雅濃郁，入口綿柔甘洌，空杯留香持久，具有仙人掌果特有的香氣風格。