釀造石榴果醋加工工藝研究

張衛華， 段依夢， 鄒小欠， 杜傳來， 蒲 磊

(安徽科技學院 食品工程學院，安徽 鳳陽 233100)

我國石榴品種資源豐富,遍及世界各地,含有多種營養物質如維生素,礦物質,人體必需的微量元素等[1]。以石榴為原料,通過酒精發酵、醋酸發酵[2-3]得到一種果蔬深加工產品——石榴果醋。隨著人們生活水平的提高,逐漸開始追求美味而又健康的食品,通過石榴的加工,在健康方面,果醋可以促進人們的腸道蠕動,對健胃消食具有一定的作用[4],可使胃口增加,利于消化,健脾益胃,具有很強的營養特色[5-6],屬于一種食療飲品;在保健方面,果醋中含有人體必需的氨基酸、有機酸等,具有營養和保健功能。石榴中還含有很強的抗氧化性,與糧食醋相比具有更高的營養價值,果醋深受人們的喜愛,果醋在口味和營養都有著明顯的優勢,而常見的有關報道和市場銷售的都是蘋果醋、梨醋等[7-9],關于石榴果醋的探究卻很少。

本試驗以石榴為原料,開發果醋產品,用殼聚糖處理石榴果汁;對石榴果醋進行多次研制試驗,篩選果酒干酵母添加量,發酵溫度、時間以及醋酸發酵的酒精度等加工因素,選出最優工藝。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

石榴(安徽省懷遠亞太石榴);殼聚糖(脫乙酰度為81%,河南明瑞食品添加劑有限公司);酵母,果酒干酵母(安琪酵母股份有限公司);醋酸桿菌(上海佳民釀造食品有限公司)。

1.2 儀器與設備

722型分光光度計(上海元析儀器有限公司);WZ111/ATC型手持式糖度計(上海淋譽貿易有限公司);S20K型酸度計(上海博取儀器有限公司);SPX-100B-Z型生化培養箱(杭州綠博儀器有限公司);WJS20A26型家用多功能榨汁機(廣東美的生活電器制造有限公司);TDL-40B型低速大容量離心機(長沙湘銳離心機有限公司)。

1.3 試驗方法

1.3.1 工藝流程圖

石榴→清洗→去皮→破碎→過濾→調整配比→酒精發酵→醋酸發酵→離心→殺菌→成品。

1.3.2 操作要點

1.3.2.1 果汁澄清 石榴經清洗,去皮,擠壓后加入殼聚糖,添加適量的蒸餾水,使殼聚糖濃度為0.3 g/L,靜置15 min后離心,得石榴汁液,再加入白砂糖,使糖度達到8%,在95 ℃下進行高溫滅菌15 min,滅菌完成后冷卻至室溫,備用[10-12]。

1.3.2.2 酒精發酵的單因素試驗 控制其他因素不變,果酒干酵母添加量為0.1%、0.15%、0.2%、0.25%;酒精發酵溫度為24、28、32、36 ℃;初始糖度為10%、14%、18%、22%的情況下分別測定酒精度,得出最適的干酵母添加量、酒精發酵溫度以及初始糖度。

1.3.2.3 初始糖度 在發酵溫度32 ℃,初始糖度18%的條件下,分別加濃度為0、0.05、0.10、0.15、0.20、0.25、0.30g/L的殼聚糖,觀察石榴果汁絮凝效果和透光率[13],經分析比對,選擇適宜的殼聚糖添加量[14]。

1.3.2.4 醋酸發酵的單因素實驗 在控制其他因素均不變的條件下,分別設定30、32、34、36、38、40 ℃;醋酸菌添加量為7%、8%、9%、10%、11%、12%;酒精度為5%、6%、7%、8%、9%、10%,通過對酸度的測定,得出最適的醋酸菌添加量、醋酸發酵溫度以及酒精度。

1.3.2.5 酒精發酵溫度的確定 在果酒干酵母添加量為0.15%,28 ℃下恒溫發酵3 d,酒精度達到最高。當溫度過低或過高時,酵母菌生長受到抑制,導致酒精生成量降低[15]。因此,28 ℃為酵母最適發酵溫度。

1.3.2.6 醋酸發酵溫度的確定 酒精度6%,發酵溫度38 ℃,分別添加不同含量的醋酸菌,每24 h記錄1次酸度數據。經分析比較,產酸量最佳條件為:發酵溫度38 ℃,醋酸菌的添加量10%,酒精度6%[16]。

1.3.3 酒精發酵的正交實驗 在上述各單因素試驗的基礎上,為優化各種因素,將干酵母添加量、發酵溫度以及初始糖度設定為影響因子,以酒精度為指標,確定酒精發酵的最優組合(表1)。

表1 酒精發酵正交試驗的因素與水平

1.3.4 醋酸發酵的正交實驗 在單因素試驗的基礎上,為優化各種因素,將果酒酒精度、發酵溫度以及醋酸菌的添加量設定為影響因子,以酸度為指標,確定醋酸發酵的最優組合(見表2)。

表2 醋酸發酵正交試驗的因素與水平

1.3.5 果醋成品的感官評價 選擇10名專業評價員,對石榴果醋的色澤、氣味、質地、酸度、甜度5個指標進行評定(滿分100分),各指標滿分均為20分,石榴果醋感官評分標準表[17]見表3。

表3 石榴果醋感官評分標準

2 結果與分析

2.1 果酒干酵母添加量的確定

如圖1所示,果酒干酵母添加量對酒精度含量有直接的影響,當果酒干酵母的添加量在0.1%～0.15%時,酒精度呈上升趨勢;達到0.15%時酒精度最高;大于0.2%時,酒精度呈現下降的趨勢[18]。

圖1 不同果酒干酵母的用量對產生酒精度效果的影響

圖2 不同發酵溫度對產生酒精含量的影響

2.2 初始糖度的確定

如表4所示,絮狀物的沉降時間,隨殼聚糖添加量的增加呈現先下降后上升的趨勢,而透光率則相反。當殼聚糖添加量為0.15 g/L時,沉降時間最短可達13 s,透光率最大可達95.8%。由表4可知,當殼聚糖的添加量在0.10～0.20 g/L時,石榴果汁澄清效果最好。

表4 不同殼聚糖添加量對石榴果汁澄清影響

2.3 酒精發酵溫度的確定

如圖2所示,當發酵溫度在24～32 ℃時,酒精度上升,當發酵溫度在32～36 ℃時,酒精含量下降[19]。當酒精發酵溫度為32 ℃時,酒精度含量最高。

2.4 不同初始糖度對酒精發酵的影響

如圖3所示,當果酒糖度在10%～18%時,酒精度呈上升趨勢,其中在14%～18%時上升速度明顯增加,當糖度達到18%后,酒精度下降[20]。當糖度在18%時,所產生的酒精度最高。

圖3 不同初始糖度對酒精發酵效果影響

2.5 酒精發酵正交試驗的結果和分析

通過三因素三水平正交試驗,分別考察果酒干酵母添加量、發酵溫度、初始糖度對酒精發酵的影響,由表5極差分析可知,三種因素對酒精發酵的影響程度為:C>A>B,即初始糖度>添加量>發酵溫度。由結果可分析出:酒精發酵最優組合為A2、B2、C3,經進一步驗證分析發現,酒精發酵最佳組合也為A2、B2、C3,因此酒精發酵最佳組合為A2、B2、C3,即酒精發酵最佳條件:發酵溫度為32 ℃,初始糖度為18 ℃,果酒干酵母的接種量為0.15%。

表5 酒精發酵的正交試驗結果及分析

2.6 不同醋酸發酵溫度對產酸的影響

當發酵時間在1～6 d時,產酸量均升高,發酵時間在第7～8 d時,其中發酵溫度為38 ℃條件下的繼續增加,其他溫度條件下產酸量均下降。因此,在38 ℃時產酸量相對較高,果醋的發酵程度最佳(圖4)。

2.7 醋酸發酵添加量的確定

如圖5所示,當發酵天數在1～7 d時,添加量的產酸值均呈上升趨勢,在發酵天數在第7～8 d時,其中添加量為10%的產酸量仍是增加的趨勢,其他添加量逐漸平緩[21]。因此,醋酸菌添加量為10%時,產酸量相對較高,果醋發酵程度最佳。

圖4 發酵溫度對產酸量的影響

圖5 添加量對產酸量效果的影響

2.8 醋酸發酵酒精度的確定

如圖6所示,發酵的時間在1～7 d時,不同酒精度產酸量均在增加,其中第7～8 d時,酒精度為6%的果酒所產生的酸量相對較高。因發酵剛開始時,酒精濃度過高使醋酸菌受到抑制,從而使產酸量下降,除此之外發酵周期還會延長[22]。因此,可初步確定果酒酒精度為6%時,得到的酸量相對較高,果醋發酵程度也是最佳。

2.9 醋酸發酵正交試驗的優化

采用三因素三水平正交試驗考察不同因素對產酸量的影響,并且對果醋采用感官分析的方式來優化,由表6可知果醋感官評價影響順序為C>A>B,最優組合為A1、B1、C1,由極差計算分析可知,3種因素對醋酸發酵影響程度為:A>B>C,最優組合為A1、B1、C1,即發酵溫度38 ℃,醋酸菌添加量10%,酒精度6%,因此,可以確定醋酸發酵的最佳組合為A1、B1、C1,在此條件下所產生的醋酸最佳。

圖6 酒精度對產酸量效果的影響

組別因素 ABC感官評分產酸量/% 1111402.38 2122362.573133382.484212332.695223352.916231372.827313401.988321382.269332342.09 K1114113105K2105109103K3112109113R9412因素主次優化C>A>B A1、B1、C1 K18.427.747.46K27.437.057.35K36.337.397.37R2.090.690.11因素主次A、B、C 優化方案A1、B1、C1 最終方案A1、B1、C1

3 結論與討論

目前,果醋的加工已有很多研究,如采用紅棗作為原料,以安琪酵母作為紅棗果醋酒精發酵菌種,通過正交實驗確定酒精發酵的最佳工藝:含糖量12%、酵母添加量20%、發酵溫度30 ℃、發酵時長為7 d。陳麗娜等[20]以龍眼作為原料,通過單因素和正交實驗,對龍眼果醋酒精發酵工藝條件進行優化,結果表明最佳發酵溫度為26 ℃,酵母接種量為6.0%,果汁糖度為22%。林祥群等以石河子150紅棗作為原料,進行紅棗果醋飲料工藝研究,經實驗室自行發酵的紅棗果醋為原料進行調配果醋飲料,最佳調配工藝為:果醋添加量6 mL/100 mL,紅棗汁添加量為5 mL/100 mL,白砂糖添加量為8 g/100 mL,通過實驗表明在醋酸發酵階段的最適發酵溫度為24～30 ℃,最適酒精濃度為4%～8%,搖床轉速對醋酸發酵影響不大。

本實驗以懷遠石榴果實為主要原料,經過挑選、破碎、沉淀澄清、滅菌制得成品。通過對石榴果醋各參數的確定,運用單因素和正交試驗,結合感官評價分析,對石榴果醋研制條件進行了分析優化。確定石榴果醋飲料的最佳配方:其中酒精發酵最適條件為:果酒干酵母添加量0.15%、初始糖度18%、發酵溫度32 ℃、醋酸發酵的最適條件為:發酵溫度38 ℃、醋酸菌添加量10%、石榴果酒酒精度6%。