沙棘冰酒發酵工藝研究

夏 霞

（伊犁職業技術學院，新疆 伊犁 835000）

1 沙棘的概況

1.1 沙棘概況及其分布

沙棘是一種落葉灌木或喬木，成年樹高超過1.5 m以上，部分亞種的高大喬木可生長至15 m[1]。沙棘是一種古老的植物，據稱2 億年前就在地球上出現，在全球均有分布。沙棘根系發達，主根粗壯、側根、須根茂密，根系總長度往往是主干的幾十倍，沙棘根系含有固氮瘤，可自行富集泥土中的氮肥。另外，沙棘莖葉中含特殊的植物蛋白，不僅可抗超過50 ℃的高溫，也耐極低的嚴寒，這些特點確定了沙棘可以在干旱、惡劣的環境中生長。新疆是我國主要的干旱半干旱地區，這一地區主要分布有蒙古沙棘和中亞沙棘。中亞沙棘莖葉上有小鱗片，耐旱耐寒、果實大，干果脆，馴化樹種的果實有極高的經濟價值[2]。

1.2 沙棘的生物活性

沙棘分雌雄，授粉后的雌樹可結果，中亞沙棘8 月即可成熟，果實含糖8%左右，含酸在4%左右。沙棘果有特殊香味，偏酸，入口有澀味。雖然如此，由于含有大量營養物質，沙棘既可以作為新鮮水果直接食用，也有極高的藥用價值。

1.3 沙棘的營養價值及相關產業

沙棘活性成分多，在醫藥和食療上受到消費者熱捧。沙棘果汁中的抗氧化成分多，如維C、維E、抗壞血酸和黃酮類物質。這些物質可以幫助人體清除血液內的自由基、游離的脂肪等，促進血液循環，預防心血管類疾病。沙棘汁內的生物堿和活性酚類物質還可以清除血液中的膽固醇、低密度脂蛋白等，從而發揮軟化血管、降低血壓和提高心臟供血功能等效用[3]。《甘露本草明鏡》 《中藥大辭典》等醫藥書籍均提到了沙棘活血化瘀、固本培元的功效。

1.4 沙棘冰酒研究的目的和意義

新疆地區沙棘資源豐富，品種優良，為規模化加工提供基礎。沙棘果中營養物質豐富，生物活性物質含量高，具有較高的經濟價值。在古代中國，藏醫和蒙醫就開始將沙棘作為藥物為人們治病，藏醫經典著作《四部醫典》中對沙棘的藥用價值進行了介紹，《中國藥典》[4]也在1977年將沙棘收錄其中。

沙棘相關系列產品的開發生產具有較高的經濟效益，新鮮的沙棘果4.50 元/ kg，而沙棘冰酒市場價格達200 元以上，附加值較大[4-5]，通過對沙棘果進行開發研究，延長沙棘產品的產業鏈，使沙棘原料得到充分利用，擴大市場需求，提高種植的積極性，促進當地經濟的發展[6]。

目前，在新疆地區對沙棘冰酒的研究開發正處于研究階段，研發沙棘冰酒對新疆沙棘產業的拓展具有積極的作用。為了更好地利用沙棘，享受自然的饋贈，滿足現代人們健康、快捷的生活需求，期望通過研究將沙棘果加工成營養豐富，易于攜帶、運輸和貯藏的沙棘冰酒。

2 沙棘冰酒釀造工藝的研究

以沙棘汁為原料，通過單因素試驗和響應面分析，研究料液比、發酵溫度、初始糖度、酵母添加量對沙棘冰酒發酵的影響，并對冰酒進行澄清試驗。確定了沙棘冰酒最佳發酵工藝條件，得到了風味獨特的冰酒。

2.1 材料與儀器

2.1.1 材料與試劑

沙棘原漿（食品級），新疆阿勒泰提供；白砂糖、安琪酵母（食品級），市售；碳酸鈣（分析純），德興市明緣化工材料有限責任公司提供；果膠酶（分析純），肇東日成酶制劑有限公司提供；偏重亞硫酸鉀（分析純）、酒石酸鉀鈉（分析純），天津市大茂化學試劑廠提供；葡萄糖（食品級），山東西王糖業有限公司提供；明膠（食品級）、亞鐵氰化鉀（分析純），天津市風船化學試劑有限公司提供；殼聚糖（食品級），天津博迪化工有限公司提供；氫氧化鈉（分析純），天津市光復科技發展有限公司提供；鹽酸（分析純），哈爾濱理工化學試劑有限公司提供；硫酸銅（分析純），天津市天力化學試劑有限公司提供；次甲基藍（分析純），天津市天新精細化工開發中心提供。

2.1.2 儀器與設備

SPX-250B 型生化培養箱，常州諾基儀器有限公司產品；MC202231 型手持糖度折光儀，成都泰華光學有限公司產品；MULTIFUGE X1R 型離心機，常州萬合儀器制造有限公司產品；SH21-1 型磁力攪拌器，上海梅穎浦儀器儀表制造有限公司產品；S-3C型pH 計，上海精密科學儀器有限公司產品；FA201S 型電子分析天平，上海天平儀器廠產品；DL-1 型電子萬用爐，北京市永光明醫療儀器有限公司產品；LDZX-30KBS 型立式壓力蒸汽滅菌鍋，濟南思卓醫療器械有限公司產品；DK-8D 型數顯恒溫水浴鍋，上海予卓儀器有限公司產品；Uvmini-1240型紫外- 可見分光光度計，上海元析儀器有限公司產品。

2.2 試驗方法

2.2.1 工藝流程

2.2.2 操作要點

（1） 原料處理。冰凍后的沙棘原漿在流動水下解凍，用離心機進行去油，下清液貯存備用。

（2） 成分調整。沙棘汁中的糖分含量低，酸度高，適當地添加白砂糖以降低酸度，可以提高沙棘冰酒的口感和風味，沙棘原漿含糖量約為8%，pH值約為2.98，通過預試驗將沙棘汁與蒸餾水按2∶1的比例復合得到發酵液，然后將發酵液的糖度調至24 °Bx，pH 值用碳酸鈣調至 3.8。

（3） 澄清。向發酵完成的沙棘冰酒中加入明膠和殼聚糖混合澄清劑，于23 ℃下澄清后過濾。

2.2.3 沙棘冰酒釀造的單因素試驗設計方案

（1） 沙棘冰酒料液比對沙棘冰酒發酵的影響。將沙棘果汁與水按比例1∶1，2∶1，3∶1，4∶1，5∶1 進行復合，每瓶裝100 mL，pH 值調至2.8，將初始糖度調至24 °Bx，加入0.02%的酵母到發酵液中，于28 ℃條件下發酵。

（2） 初始糖度對沙棘冰酒發酵的影響。將沙棘果汁與水按2∶1 比例復合，每瓶裝100 mL，pH 值調整為3.8，將酵母按0.02%添加到初始糖度水平為20，22，24，26，28 °Bx 的發酵液中，于 28 ℃條件下發酵。

（3） 酵母添加量對沙棘冰酒發酵的影響。將沙棘果汁與水按2∶1 比例復合，每瓶裝100 mL，pH值調至3.8，初始糖度調至24 °Bx，將活化好的酵母按0.01%，0.02%，0.03%，0.04%，0.05%的添加量分別加入到發酵液中，于28 ℃條件下發酵。

（4） 發酵溫度對沙棘冰酒發酵的影響。將沙棘果汁與水按2∶1 比例復合，每瓶裝100 mL，pH 值調至3.8，初始糖度調至24 °Bx，將酵母按0.02%的添加量加入到發酵液中，分別于20，22，24，26，28 ℃條件下發酵。

2.2.4 利用響應面分析法對最佳發酵工藝的確定

在單因素試驗的基礎上，選取4 個因素即料液比、初始糖度、酵母添加量和發酵溫度，并以酒精度和感官評分為響應值，采用Design Expert 8.0 軟件中中心組試驗[7]，進行響應面優化試驗，預測最佳工藝參數。

響應面分析試驗因素與水平設計見表1。

表1 響應面分析試驗因素與水平設計

2.2.5 測定方法

（1） 理化測定方法。可溶性固形物測定采用糖度計法；總糖測定采用直接滴定法，參照GB/T 15038—2006；總酸測定采用電位滴定法，參照GB/T 15038—2006；酒精度測定采用酒精計法，參照GB/T 15038—2006；色度測定采用比色法；細菌總數測定采用稀釋平板計數法，參照GB/T 4789—2010；大腸菌群測定采用多管發酵法，參照GB/T 4789—2010。

（2） 感官評定。選擇有果酒品評經驗的人員，組成一個10 人的小組，每人分別對沙棘冰酒進行品評后打分，結果取平均值，主要從外觀、色澤、形態、香氣、口感幾個方面進行評定。

沙棘冰酒感官評價評審標準見表2。

表2 沙棘冰酒感官評價評審標準

2.2.6 澄清工藝對沙棘冰酒的影響

（1） 沙棘冰酒的澄清試驗。取50 mL 沙棘冰酒于小燒杯中，加入澄清劑，充分攪拌，于25 ℃下靜置3 d 后測定其澄清效果。

（2） 澄清度測定方法。在波長420 nm 處用可見分光光度計測定待測樣品的吸光度，平行做3 次，取平均值。分析不同比例澄清劑對冰酒品質的影響，用未加入澄清劑的酒樣和澄清后效果較好的處理酒樣作對照。

2.3 試驗結果與分析

2.3.1 單因素試驗結果與分析

（1） 料液比對沙棘冰酒發酵的影響。

料液比對冰酒發酵過程中酒精度和感官評分的影響見圖1。

圖1 料液比對冰酒發酵過程中酒精度和感官評分的影響

由圖1 可知，沙棘和水比例為5∶1 時，酒精度最低，為10.5%Vol；隨著沙棘和水的比例降低，發酵液的發酵速度逐漸提高，冰酒的酒精度也隨之增加，沙棘和水比例為1∶1 時，酒精度最高，但是果香味和酒香不夠，沙棘的味道不突出。沙棘和水比例為2∶1 時，色澤金黃色、口感爽口、感官評分最高，綜合考慮料液比選擇2∶1 為宜。

（2） 酵母添加量對沙棘冰酒發酵的影響。

酵母添加量對冰酒發酵過程中酒精度和感官評分的影響見圖2。

圖2 酵母添加量對冰酒發酵過程中酒精度和感官評分的影響

由圖2 可知，酵母量為0.01%時，酒精度為10.5%Vol；酵母添加量增加時，酒精度也隨之增加，酵母添加量達到0.05%時，由于酵母自身的消耗作用及發酵作用，糖的消耗量加快，酒精度最高。酵母添加量過高導致酒中產生異味，感官評分反而不高；在酵母添加量為0.03%時，感官評分最高，果香和酒香濃郁，無雜味，因此確定發酵過程中酵母添加量為0.03%。

（3） 初始糖度對沙棘冰酒發酵的影響。

初始糖度對冰酒發酵過程中酒精度和感官評分的影響見圖3。

由圖3 可知，初始糖度為20 °Bx 時，產生的酒精度為10.3%Vol；初始糖度的增加，酒精度也隨之增加，當初始糖度超過26 °Bx 時，過高的濃度使酵母菌的發酵速度下降，酒精度隨之下降；當初始糖度在26 °Bx 時，酒精度最高，此時感官評分也最高，因此初始糖度應為26 °Bx。

圖3 初始糖度對冰酒發酵過程中酒精度和感官評分的影響

（4） 發酵溫度對沙棘冰酒發酵的影響。

發酵溫度對冰酒發酵過程中酒精度和感官評分的影響見圖4。

圖4 發酵溫度對冰酒發酵過程中酒精度和感官評分的影響

由圖4 可知，在20 ℃下發酵時，酒精度最低為10.2%Vol；隨著發酵溫度的升高，酒精度隨之升高，在28 ℃下發酵時，酒精度最高為12%Vol，此時溫度適合酵母菌的生長，繁殖速度快，消耗過多酒液中的營養成分，對沙棘冰酒香氣和風味產生不良影響，使感官評分下降；在22 ℃時，冰酒的感官評分達到最高。因此，發酵溫度為22 ℃時發酵為宜。

2.3.2 最佳工藝驗證

按照優化發酵條件進行試驗，制作沙棘冰酒，測定酒精度，并讓單因素試驗時的受試者進行評分，進行驗證，實際測得的酒精度為12%Vol 與理論值12.568 5%Vol 相差不顯著，感官評分為93分，與理論值95.956 6分相差不顯著。

2.3.3 澄清劑試驗結果與分析

明膠、殼聚糖對沙棘冰酒的澄清效果見圖5。

由圖5 可知，在復合澄清試驗中，透光率呈現先增加后下降的趨勢，在明膠添加量為1%，殼聚糖添加量為2%時，此時得到最大的透光率為91%。殼聚糖本身也可作為增稠劑也可以作為澄清劑，其作用原理是正負電荷微粒間的靜電作用，使不穩定的膠體顆粒沉淀，濃度過高，使環境形成穩定的黏稠體系，不利于澄清。

圖5 明膠、殼聚糖對沙棘冰酒的澄清效果

2.4 試驗結果

沙棘冰酒主要成分結果見表3。

表3 沙棘冰酒主要成分結果

以沙棘汁為原料，通過單因素試驗和響應面分析，研究料液比、發酵溫度、初始糖度、酵母添加量對沙棘冰酒發酵的影響，并對冰酒進行澄清試驗。試驗結果顯示，冰酒發酵優化參數為料液比2∶1，發酵溫度24 ℃，初始糖度27%，酵母添加量0.03%，在此工藝條件下，發酵成的冰酒酒精度為12.5%Vol，感官評分為96分。采用最佳發酵參數發酵出的酒，酒體呈現出金黃色的外觀特征，沙棘果香突出，酒香濃郁，口感甘洌。

在冰酒發酵完成后，進行復合澄清試驗，分析復合澄清劑澄清劑對沙棘冰酒穩定性影響，結果表明，在25 ℃下，澄清劑最佳添加條件為明膠添加量1%，殼聚糖添加量2%，此時沙棘冰酒的澄清度和穩定性最好。

3 結論

在發酵過程中，用沙棘汁與水復合，與純沙棘汁對比，復合沙棘汁更容易發酵，通過對不同復合發酵液發酵后的酒精度、感官評分進行分析，確定比例為2∶1 是各項指標最好。馬寧安[7]的研究表明，糖度調整為 28 °Bx 接入 30 mg/L 的發酵酵母，在 15～18 ℃下發酵20～30 d，產生酒精度9%～12%Vol[63]。研究結果顯示，沙棘冰酒最佳發酵工藝為料液比2∶1，發酵溫度24 ℃，初始糖度27°Bx，酵母添加量0.03%，在該配比方案下沙棘冰酒酒精度為12.5%Vol，感官評分96分。

澄清效果直接影響果酒品質。果酒的澄清方法有添加澄清劑、自然澄清法、冷凍澄清法和加酶澄清法等，以殼聚糖和明膠為澄清劑。在單因素試驗的基礎上，沙棘冰酒最佳澄清條件為明膠添加量1%和殼聚糖添加量2%，在25 ℃條件下，透光率達到91%。

沙棘的開發利用目前取得一些成就，但還是一個涉及面廣、內容很豐富的課題。沙棘含有豐富的維生素、氨基酸、有機酸和礦物質等，具有豐富的營養價值，可以發展為營養的冰酒，可以滿足人們對無公害、安全和營養型食品的需求，因此發展沙棘冰酒市場前景十分廣闊。