全 文 :467※技术应用 食品科学 2009, Vol. 30, No. 20
苦荞百合保健醋饮料酿造工艺研究
陈 景 1,黄 群 2 ,3,傅伟昌 2 ,3,欧阳辉 2 ,3,余 佶 2,罗兰萍 2
(1.吉首大学体育科学学院,湖南 吉首 416000;2.吉首大学食品科学研究所,湖南 吉首 416000;
3.植物资源保护与利用湖南省高校重点实验室,湖南 吉首 416000)
摘 要:以苦荞粉为主要原料,辅以百合精粉,液态发酵酿造苦荞百合保健醋饮料,采用单因素试验与正交试验
优化酿造工艺条件及产品配方。结果表明,最佳工艺条件为苦荞、百合粉加水充分糊化后加入 3.0% α-淀粉酶于
95℃液化 22min,再加入糖化酶糖化,调整料液糖度,接入活性干酵母 0.10%,32℃酒精发酵 6d;调整酒醪酒
精含量至 5%,接入 13%醋酸菌,32℃以 140r/min摇床发酵 5d。苦荞百合醋饮料最优配方为原醋 9%、蜂蜜 5%、
蛋白糖 0.3%、柠檬酸 0.13%。所得苦荞百合醋饮料酸味柔和,具有醋香味和苦荞特有香气。
关键词:苦荞;百合;酒精发酵;醋酸发酵;醋饮料
An Optimized Technique for Brewing Healthy Vinegar Beverage from Bitter Buckwheat and Lily
CHEN Jing1,HUANG Qun2,3,FU Wei-chang2,3,OUYANG Hui2,3,YU Ji2,LUO Lan-ping2
(1. College of Sports Science, Jishou University, Jishou 416000, China;
2. Institute of Food Science, Jishou University, Jishou 416000, China;
3. Key Laboratory of Plant Resources Conservation and Utilization of College of Hunan Province, Jishou 416000, China)
Abstract :A multifunctional healthy vinegar beverage was developed by liquid fermentation, with bitter buckwheat flour as
the main raw material and lily powder as the supplement. The optimal alcoholic fermentation and acetic acid fermentation
conditions and beverage formulation were investigated using orthogonal array design. In the optimized brewing process, bitter
buckwheat flour and lily powder were gelatinized, liquefied at 95 ℃ for 22 min by adding 3.0% of amylase, and saccharified by
adding saccharifying enzyme, followed by adjusting sugar content, inoculated with 0.10% of active dry yeast for alcoholic
fermentation at 32 ℃ for 6 d. Following adjustment of alcohol content to 5%, the fermentation mash was inoculated with 13%
of the commercial strain of acetic acid bacteria, Huniang 1.01 for fermentation on a 140 r/min shaker at 32 ℃ for 5 d. The optimal
formula for beverage production consisted of bitter buckwheat lily vinegar 9%, honey 5%, aspartame 0.3%, citric acid 0.13%.
The final product obtained tasted soft and had vinegar fragrance and unique flavor of bitter buckwheat.
Key words:bitter buckwheat;lily;alcoholic fermentation;acetic acid fermentation;vinegar beverage
中图分类号:TS275.4 文献标识码:B 文章编号:1002-6630(2009)20-0467-04
收稿日期:2009-05-18
作者简介:陈景(1963-),女,高级实验师,研究方向为体育运动保健学。E-mail:chj8563672@163.com
苦荞麦属蓼科双子叶植物,俗称苦荞,苦荞麦中
淀粉含量在 60%以上,生物总黄酮达 3.05%,矿物质含
量丰富,特别是钾、镁、铁含量高,大大增强了苦
荞麦的营养保健功能[1-3],由于苦荞营养价值和药用价值
极高,其新产品研发已成为时下热门课题。百合是多
年生宿根草本植物,不仅营养丰富,而且具有一定的
保健功效,是加工保健食品的良好原料[ 4 -5 ]。
醋饮料作为一种新型饮品,因其独特的口感、丰
富的营养价值以及保健功效,越来越受到消费者的亲
睐。近年来, 随着人们生活水平的提高,对醋饮料的需
求逐渐呈现多元化趋势,市场上出现了芦荟醋饮料;胡
萝卜、枸杞、苹果醋饮料;姜醋饮料;柿子醋饮料
等[ 6 -8 ]。目前,开发以苦荞、百合为原料的苦荞百合保
健醋饮料,符合当前人们回归自然的饮食需要,是一
种新型的保健醋饮料。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
苦荞粉、百合精粉 吉首市购;7658淀粉酶(2000U/g)
北京房山酶制剂总厂;糖化酶(5000U/g) 湖南鸿鹰祥生
物工程股分有限公司;无水氯化钙、柠檬酸、食用酒
精、食盐、蔗糖、蜂蜜、蛋白糖等均符合国家食用
2009, Vol. 30, No. 20 食品科学 ※技术应用468
卫生标准和食品添加剂标准。
活性干酵母 广东丹宝利酵母有限公司;醋酸菌
(沪酿 1.01) 上海迪发酿造生物制品有限公司。
醋酸菌活化培养基:葡萄糖 1 . 0g、酵母膏 1 .0g、
水 100ml、95%酒精 4ml。
1.2 仪器与设备
HH-2型数显恒温水浴锅 金坛市富华仪器有限公
司;LDZX-40AI型立式自动电热压力蒸汽灭菌器 上海
申安医疗器械厂;SPX-250B-Z型生化培养箱 上海博迅
实业有限公司;FUMA-QYC200变频摇床 上海福玛试
验设备有限公司;VS-1300L-U型超净工作台 苏州净化
设备厂;WYT手持式糖量计 成都光学厂。
1.3 生产工艺
1.3.1 工艺流程
苦荞粉 +百合粉→糊化→液化→糖化→酒精发酵→
醋酸发酵→澄清处理→陈酿→过滤→调配→灌装→杀菌
→成品
1.3.2 操作要点
糊化:将苦荞与百合粉按 3 : 1 比例混合加水,于
85~95℃糊化 1h,期间不断搅拌。
液化:加入物料量 1.5%~4.5%活化后α-淀粉酶和
2%无水氯化钙,并调整pH值至6.2~6.4,温度85~95℃,
直至滴入碘液无蓝色出现。
糖化:将液化后物料冷却至 60℃并恒温,加入物料
0.3%糖化酶,调整 pH值至 4.2,使其生成葡萄糖,糖
化时间为 1~3h,用手持糖度计测其糖度不再变化为止。
糖度调整:糖化液糖度达不到最佳酒精发酵条件,
加入蔗糖将糖度调整至 12%~16%,加柠檬酸调整 pH4.0
左右。
酒精发酵:加入柠檬酸调节糖化醪 pH4.0,控制糖
度为 12%~16%,加入 0.05%~0.15%经活化的活性干酵
母,进行酒精发酵,32℃发酵 5~7d,发酵前期通风
培养,主发酵期与后发酵期静止培养。
醋酸发酵:向酒精发酵醪中加入经活化的醋酸菌,
调节摇床温度、通风量等条件,发酵 4~6 d。
陈酿:发酵好的醋加入 2% 的食盐,陈酿 3 个月。
调配醋饮料:以苦荞百合复合醋为基料,加入蜂
蜜、蔗糖、柠檬酸等调成醋饮料。
1.4 方法
1.4.1 原料处理
α-淀粉酶活化:称取α-淀粉酶 2g,溶于 20倍水,
30℃活化 30min,保温期间经常摇动,促使酶溶出。
糖化酶活化:称取糖化酶 2g,溶于 20倍水,40℃
活化 1~2 h,保温期间经常摇动,促使酶溶出。
干酵母活化:按实验用量称取活性干酵母,35~
40℃条件下,用 2%的糖水复水 15~20min,然后在 28~
34℃活化 1~2h,有大量气泡产生时即可使用。
醋酸菌活化:保藏菌种经无菌操作接入醋酸菌活化
培养基 100ml/400ml三角烧瓶中,四层纱布封口,在 32℃
条件下,摇床培养 2 4 h。
1.4.2 工艺条件的优化试验
采用单因素试验,考察在不同酶用量和温度下,
完成液化所需时间,确定液化工艺条件;采用正交试
验 L9(34)优化酒精发酵工艺条件、醋酸发酵条件及醋饮
料配方。
1.4.3 测定方法
总酸(以醋酸计)测定:酸碱滴定法;酒精度测定:
蒸馏法;总糖测定:手持糖度计。
1.4.4 感官评定
由不同体质的 12人组成感官评定小组,采用综合
评分法对产品口感、香气、色泽与组织状态进行综合
评分。根据相关标准制定苦荞百合醋饮料感官评定标
准,见表 1 。
项目 评定内容 评分
纯正柔和、酸甜可口、细腻爽口 41~50
口感(50分) 酸甜较适宜,口感略粗糙 25~40
酸甜不适,醋味较浓,口感粗糙 < 25
香气(20分)
具有浓郁醋香,具有淡淡的苦荞清香 16~20
香气不浓郁,醋和蜂蜜的气味较欠协调 10~15
气味不协调 < 15
色泽与组织
米黄色,透明澄清,无悬浮物 21~30
状态(30分)
黄色,色泽稍暗,稍有悬浮物 15~20
不澄清透明,分层明显 < 15
表1 苦荞百合醋饮料感官评定标准(以100分计)
Table 1 Standards for sensory evaluation on vinegar beverage
made from bitter buckwheat flour and lily powder
2 结果与分析
2.1 酿造工艺条件确定
2.1.1 液化工艺条件确定
苦荞、百合粉充分糊化后,调节 pH值至 6.2~6.4,
加入 0.2%氯化钙,然后加淀粉酶将苦荞和百合中淀粉
进行水解,用碘色反应来测定淀粉液化程度,直至滴
入碘液无蓝色出现则液化完全。加入α- 淀粉酶液化效
果受多种因素影响,如酶用量、液化温度及时间等,
考察在不同酶用量和温度下,完成液化所需时间,确
定适宜液化条件,结果见图 1。
由图 1可知,在 95℃条件下,α-淀粉酶加入量为
3.0%,液化完成时间最短(22min)。在酶促反应中,如
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果底物浓度足以使酶饱和,则反应速度与酶浓度成正
比。由图 1 可以看出,反应速度并未与酶浓度成正比,
这可能是因为酶量较大,已经超出酶浓度的线性范围。
温度高,液化所需时间短,说明α- 淀粉酶耐高温,最
适作用温度较高。
水平 A接种量(%) B糖度(%) C发酵时间(d)
1 0.05 12 6
2 0.10 14 7
3 0.15 16 8
表2 酒精发酵正交试验因素水平表
Table 2 Factors and levels in orthogonal array design for
optimizing alcoholic fermentation
试验号 A B C 酒精度(%)
1 1 1 1 3.3
2 1 2 2 4.6
3 1 3 3 4.0
4 2 1 2 4.6
5 2 2 3 5.8
6 2 3 1 5.4
7 3 1 3 3.6
8 3 2 1 4.9
9 3 3 2 3.8
k1 3.967 3.833 4.533
k2 5.267 5.100 4.333
k3 4.100 4.400 4.467
R 1.300 1.267 0.200
表3 酒精发酵正交试验结果
Table 3 Results of orthogonal array design experiments for
optimizing alcoholic fermentation
水平 A 酒精含量(%) B 发酵时间(d) C 接种量(%)
1 2 4 7
2 5 5 10
3 8 6 13
表4 醋酸发酵正交试验因素水平表
Table 4 Factors and levels in orthogonal array design for
optimizing acetic acid fermentation
RA> RB> RC,即酵母接种量影响最大,其次是糖度,
发酵时间影响最小。因素优水平组合为 A 2B 2C 1,即酒
精发酵最优工艺条件为活性干酵母接种量 0.10%、糖度
1 4 %、发酵时间 6 d。
2.1.3 醋酸发酵条件的确定
由于醋酸菌为好氧菌,发酵过程中需不断通入氧
气,采用摇床发酵,摇床转速为 140r/min,温度为 32℃,
对影响醋酸发酵的因素进行单因素试验,然后以总酸含
量为评价指标,对各因素进行 L9(34)正交试验,优化醋
酸发酵工艺条件参数,因素水平取值见表 4,正交试验
结果见表 5。
试验号 A B C 总酸含量(%)
1 1 1 1 2.90
2 1 2 2 4.12
3 1 3 3 3.95
4 2 1 2 4.52
5 2 2 3 5.60
6 2 3 1 5.10
7 3 1 3 4.90
8 3 2 1 4.03
9 3 3 2 3.75
k1 3.657 4.107 4.010
k2 5.073 4.583 4.130
k3 4.227 4.267 4.817
R 1.416 0.476 0.807
表5 醋酸发酵正交试验结果
Table 5 Results of orthogonal array design experiments for
optimizing acetic acid fermentation
对表 5正交试验结果进行直观分析,由极差大小可
知,各因素对发酵效果影响次序为 A > C > B,由各
因素均值大小可知其最佳组合为 A2B2C3,即醋酸发酵最
佳酿造工艺参数:接种量为 13%、酒精加入量为 5%、
发酵时间为 5 d。
2.2 醋饮料配方优化
2.2.1 柠檬酸添加量对苦荞百合醋饮料风味影响
在 100ml饮料中,蜂蜜为 8.0%、苦荞百合醋为 8.0%
情况下,分别添加 0.10%、0.12%、0.14%、0.16%、
0.18%柠檬酸,试验结果见图2。由试验可得出添加 0.14%
柠檬酸,酸度比较柔和,爽口,回味绵长。
2.1.2 酒精发酵工艺条件确定
将苦荞百合糖化醪接入经活化活性酒精干酵母,32℃
酒精发酵 6~8d。为确保酵母繁殖,发酵前两天进行通
风培养,主发酵期与后发酵期静止培养。以酵母接种
量、糖度和发酵时间为考察因素,进行正交试验,以
酒精度为评价指标,对酒精发酵工艺条件进行优化,各
因素水平值见表 2,正交试验结果见表 3。
由表 3数据显示,采用直观分析法比较三个因素极
差 R值大小可知,各因素对试验指标影响的主次顺序是
淀粉酶用量(%)
图1 淀粉酶用量和温度对液化效果的影响
Fig.1 Effects of temperature and amylase amount on liquefaction
120
100
80
60
40
20
0
液
化
时
间
(m
in
)
1.5 3 4.5
85℃
90℃
95℃
2009, Vol. 30, No. 20 食品科学 ※技术应用470
2.2.2 苦荞百合醋添加量对苦荞百合醋饮料风味影响
在 100ml饮料中,蜂蜜为 8.0%,苹果酸 0.14%情
况下,分别添加 3.0%、5.0%、7.0%、9.0%、11.0%、
13%苦荞百合醋,实验结果见图 3。由试验可得出添加
9.0%苦荞百合复合醋,苦荞香味比较适口,口味纯正。
水平 A 醋用量(%) B 蜂蜜(%) C 蛋白糖(%) D 柠檬酸(%)
1 6 4 0.3 0.10
2 9 5 0.5 0.13
3 12 6 0.7 0.16
表6 正交试验因素水平表
Table 6 Factors and levels in orthogonal array design for
optimizing formulation of vinegar beverage
试验号 A B C D 评分
1 1 1 1 1 75
2 1 2 2 2 80
3 1 3 3 3 78
4 2 1 2 3 84
5 2 2 3 1 89
6 2 3 1 2 94
7 3 1 3 2 90
8 3 2 1 3 87
9 3 3 2 1 80
k1 77.667 83.000 85.333 80.333
k2 89.000 85.333 81.333 90.333
k3 85.667 84.000 83.000 85.667
R 11.333 2.333 4.000 10.000
表7 产品配方正交试验结果
Table 7 Results of orthogonal array design experiments for
optimizing formulation of vinegar beverage
2.2.3 苦荞百合保健醋饮料配方优化
以原醋、蛋白糖、蜂蜜、柠檬酸用量作为考察因
素,进行 L9(34)正交试验,以感官评分为评价指标,优
化苦荞百合醋饮料配方,各因素水平取值见表 6,正交
试验结果见表 7。
表 7 结果表明,各因素对产品口感、香气、色泽
与组织状态影响程度大小顺序为 A> D>C> B,由各
因素均值大小可知其最佳组合为 A2B2C1D2。上述实验中
未出现最佳组合,做验证性实验,结果评分值为 95分,
故优组合即产品最佳配方为每 100ml饮料中原醋 9%、蜂
蜜 5%、蛋白糖 0 .3%、柠檬酸 0 .13%。
2.3 产品质量指标
感官指标:淡黄色、澄清透明,无杂质、无沉
淀、具有苦荞特有香味,酸甜适口,口味纯正。
理化指标:总酸(以醋酸计)≥ 0.3g/100ml;还原糖
(以葡萄糖计)≥ 1.2g/100ml。
微生物指标:细菌总数≤ 10000CFU/ml,大肠菌群
≤ 3MPN/100ml,致病菌不得检出。
3 结 论
以苦荞粉和百合精粉为原料,采用液态发酵法酿造
苦荞百合醋,原料用量苦荞粉:百合粉为 3:1,在 95℃条
件下,α- 淀粉酶加入量为 3 . 0 %,液化完成时间为
22min;酒精发酵最佳条件为糖度 14%、酵母菌接种量
0.10%、发酵温度 32℃、发酵时间 6d;醋酸发酵最佳
条件为酒精含量5%、醋酸菌接种量13%、摇床转速140r/min、
温度 32℃、发酵时间 5d,所得苦荞百合醋酸度为 5.6g/
100ml。采用单因素试验和正交试验确定苦荞百合醋饮料
最优配方是苦荞百合醋用量 9%、蛋白糖用量 0.3%、蜂
蜜用量 5%、柠檬酸用量 0.13%。以上工艺生产的苦荞
百合醋饮料呈淡黄色,酸甜适中,具有苦荞特有香气
及醋与蜂蜜香气。采用苦荞、百合酿造醋饮料,能有
效地集中苦荞、百合风味和功能成分,是一种新型天
然营养功能醋饮料,但是能否作为运动保健饮料尚需做
进一步的运动员饮用实验。
参考文献:
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100
90
80
70
60
50
40
评
分
柠檬酸添加量(%)
0.1 0.12 0.14 0.16 0.18
图2 柠檬酸添加量对产品品质的影响
Fig.2 ffects of amount of added citric acid on beverage quality
100
90
80
70
60
50
40
评
分
醋添加量(%)
3 5 7 9 11 13
图3 醋添加量对产品品质的影响
Fig.3 Effects of amount of added vinegar on beverage quality