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桑椹酒发酵工艺优化的研究



全 文 :《食品工业》2013 年第34卷第 11 期 53
桑椹酒发酵工艺优化的研究
陆春霞,吴婧婧,周晓玲,梁贵秋,李全,陆飞
广西蚕业科学研究院(南宁 530007)
摘 要 研究3种桑椹酒发酵工艺的优化。结果表明: 1、当桑椹汁中可溶性固形物含量为24%~26%时, 桑椹酒的酒
度达到12%vol±1%vol, 发酵酒中的残糖量≤4 g/L, 说明发酵较彻底; 2、3种桑椹酒的最佳澄清剂为明胶。桑特优2号
的最佳澄清组合是: 明胶1.4 g/L+温度10 ℃+pH 3.6+澄清时间24 h, 此时透光率达最大值为85.2%; 桂桑优12的最佳澄
清组合是: 明胶2 g/L+温度10 ℃+pH 3.6+澄清时间24 h, 透光率达最大值为85%; 果大10的最佳澄清组合是: 明胶2.6
g/L+温度10 ℃+pH 3.6+澄清时间24 h, 透光率达最大值为83.8%。
关键词 桑椹酒; 工艺; 澄清; 优化
Study on the Optimization of Fermentation Process of Mulberry Wine
Lu Chun-xia, Wu Jing-jing, Zhou Xiao-ling, Liang Gui-qiu, Li Quan, Lu Fei
Guangxi Research Institute of Sericulture (Nanning 530007)
Abstract Study on optimization of three mulberry wine fermentation technology. The results showed: 1. when the mulberry
juice soluble solids content is 24%~26%, mulberry wine alcoholicity reached 12%vol±1%vol, and the fermentation is complete
in the residual glucose concentration≤4g/L; 2. Glutin is the best clarifying agent of three mulberry wine. Sant and NO.2
mulberry best to clarify the composition is: glutin1.4 g/L + temperature 10 ℃ + pH 3.6 + clarification time 24 h, the light transmittance
up to 85.2%; Guisangyou 12 mulberry best to clarify the composition is: glutin 2 g/L + temperature 10 ℃ + pH 3.6 + clarifi cation
time 24 h, the light transmittance up to 85%; Dashi mulberry best to clarify the composition is: glutin 2.6 g/L +
temperature 10 ℃ + pH 3.6 + clarifi cation time 24 h, the light transmittance up to 83.8%.
Keywords mulberry wine; technology; clarifi cation; optimization
桑椹(Mulberry)又名桑果,为多年生木本植物
桑树所结的聚花型多肉浆果[1],富含糖类、维生素和
花青素等物质,自古可作为“药食两用”,具有滋阴
补血、生津止渴、润肠通便等功效[2]。桑椹酒是以桑
椹为原料发酵而成的低度果酒,其营养丰富,具有良
好的保健功效[3]。桑椹酒作为一种新型的发酵果酒,
目前正成为人们研究的热点,如徐辉艳[4]、史清龙
等[5]、吴继军等[6]、陈祖满等[7]对桑椹酒的发酵工艺、
澄清工艺、规模化生产以及成分变化等进行了研究。
试验利用广西蚕业科学研究院酿制的3种桑椹酒进行
不同糖浓度发酵以及澄清进行研究,旨在摸索不同品
种的桑椹酒发酵工艺的优化,为广西桑椹果酒的规模
化发展提供参考依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料与仪器
桑果酒:广西蚕业科学研究院酿制,共3个品
种,包括桑特优2号、果大10、桂桑优12;白砂糖:
一级白砂糖,广西南宁市明阳农场;酵母:湖南安琪
酵母有限公司生产的优质葡萄酒活性干酵母;澄清
剂:PVPP(聚乙稀聚吡咯烷酮),皂土,明胶,壳
聚糖:均为市售。
分析天平(FA1004B 型):上海精科;数显糖度
计(PAL-α 型):爱宕ATAGO;酒精度计(PHS-3D
型):上海精科;低速台式离心机(DT5-2 型):北
京时代北得离心机有限公司;pH(Testr2 型):美国
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工艺技术
《食品工业》2013 年第34卷第 11 期 54
优特EUTECH;721分光光度计:上海菁华科技仪器
有限公司。
1.2 试验方法
1.2.1 白砂糖浓度发酵试验
设计5个不同浓度的白砂糖发酵试验,通过添加
相应的白砂糖到1 L并含有0.02% 安琪活性干酵母的
桑椹酒中,使桑椹酒中可溶性固形物含量分别为:
22%,24%,26%,28%,30%,于25 ℃~28 ℃下发
酵,20 d发酵结束后,分析其理化指标变化。运用蒸
馏法测出酒度,裴林法测总糖,氢氧化钠标准溶液滴
定法测总酸。
1.2.2 澄清试验设计
分别量取3种桑椹酒100 mL于三角瓶中,在自然
pH条件下,与PVPP、皂土、明胶、壳聚糖澄清剂充
分混匀,于5 ℃下静置澄清24 h,取上清液用离心10
min后,720 nm可见光处测定其透光率[8]。试验采用单
因素和正交试验进行,重复2次取平均值。
1.2.2.1 不同种类澄清剂试验
PVPP:称10 g PVPP配成10%的溶液。分别量取
0.2,0.4,0.6,0.8,1.0,1.2,1.4,1.6 mL的PVPP溶
液加入100 mL桑椹酒中充分混匀, PVPP的质量浓度
为:0.2,0.4,0.6,0.8,1.0,1.2,1.4,1.6 g/L。
壳聚糖:用2%的冰醋酸预溶10 g壳聚糖后加蒸馏
水配成2%的溶液。分别量取0.5,1.0,1.5,2,2.5,
3,3.5,4 mL壳聚糖溶液加入100 mL桑果酒中充分混
匀,壳聚糖的质量浓度为:0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,
0.6,0.7,0.8 g/L。
皂土:称10 g皂土配制10%的悬浮液,分别量取
0.3,0.5,0.7,0.9,1.1,1.3,1.5,1.7 mL加入100
mL桑椹酒中充分混匀,皂土的质量浓度为:0.3,
0.5,0.7,0.9,1.1,1.3,1.5,1.7 g/L。
明胶:称10 g明胶配制成10%溶液。分别量取
0.8,1.1,1.4,1.7,2,2.3,2.6,2.9 mL加入100 mL
桑椹酒中充分混匀,明胶的质量浓度为:0.8,1.1,
1.4,1.7,2,2.3,2.6,2.9 g/L。
1.2.2.2 单因素试验
从以上试验得出一个最适宜3种桑椹酒的澄清剂
后,进一步研究其澄清的作用条件,主要研究澄清温
度、pH、时间对澄清效果的影响。设计方法如下,
澄清剂量相同的条件下,澄清温度设计为:5 ℃,10
℃,15 ℃,20 ℃,25 ℃,30 ℃;pH为:3.2,3.4,
3.6,3.8,4,4.2,4.4;澄清时间为:5,10,15,
24, 48 h。
1.2.2.3 正交试验
为了确定最适澄清剂对3种桑椹洒澄清的最佳工
艺参数,在单因素试验的基础上以澄清剂的添加量、
pH、澄清温度做3因素3水平正交试验,按L9(34)正交
表设计试验。
2 结果分析
2.1 不同浓度白砂糖发酵试验结果
从表1可得出,在不同浓度的白砂糖发酵试验
中,经20 d发酵结束后,当桑椹汁中可溶性固形
物含量为24%~26%时,3个桑椹酒的酒度均达到
12%vol±1%vol,并且这个浓度范围内,发酵酒中的
残糖量≤4 g/L,说明发酵较为彻底;总酸含量中,果
大10的总酸为9.1~9.4 g/L;桂桑优12为3.4~6.3 g/L;桑
特优2号为2.9~4.5 g/L,果大10的总酸相对要高过另两
个品种,故酒的口感较酸。
表1 不同浓度白砂糖发酵试验结果
品种 可溶性固形物/% 酒度/%vol 总糖/g·L-1
总酸/
g·L-1
果大 10 22 9.8 1.5 8.6
24 11.3 3.3 9.4
26 12 4.0 9.1
28 14.2 2.5 8.8
30 15 2.7 9.5
桂桑优 12 22 9.8 2.6 2.9
24 11 1.9 3.4
26 12.7 1.8 6.3
28 13.2 8.6 6.7
30 13.4 14.5 6.8
桑特优 2 号 22 10.2 2.7 6.2
24 12.3 3.6 2.9
26 13.2 2.2 4.5
28 14 12.5 5.7
30 13.1 29.6 6.2
2.2 澄清试验结果
2.2.1 不同种类澄清剂试验结果
从图1可看出,PVPP对3种桑椹酒的澄清效果较
为显著,透光率随着PVPP添加量的增加而增大,但
到一定量后有所下降。当添加量为0.4 g/L时,桑特优2
号的澄清效果最好,透光率为82.9%;添加量为0.6 g/
L时,果大10的澄清效果较好,透光率为71.4%;添加
量为1.2 g/L时,桂桑优12的澄清效果较好,透光率为
52.3%。PVPP主要是通过吸附酒液中的花色苷和众多
酚,保持口感和风味,提高清晰度和改善色泽。从感
官上看,PVPP澄清后酒体较清澈,涩味减少,酒香
味有所提升,澄清后总酸、总糖、酒度(体积分数)
等理化指标无明显变化。
图1 PVPP的添加量与透光率的关系
工艺技术
《食品工业》2013 年第34卷第 11 期 55
从图2可看出,壳聚糖对3种桑椹酒的澄清效果较
为显著,透光率也是随着壳聚糖添加量的增加而增
大,但到一定量后有所下降。当添加量为0.5 g/L时,
桂桑优12的澄清效果较好,透光率为62.4%。添加量
为0.5 g/L时,桑特优2号的澄清效果最好,透光率为
81.4%;添加量为0.7 g/L时,果大10 的澄清效果较
好,透光率为76.4%。壳聚糖澄清原理主要是其形成
的正电荷与酒液中带负荷微粒发生作用,从而使蛋白
质、果胶、单宁等胶态颗粒被絮凝沉淀下来而达到澄
清的目的[9]。
图2 壳聚糖的添加量与透光率的关系
从图3可看出,皂土添加量的变化对3种桑椹酒的
的澄清效果不显著,酒体较为浑浊,酒的颜色澄清前
后无明显变化,透光率相对于对照无多大提高,说明
皂土对桑椹酒的澄清效果不明显。
图3 皂土的添加量与透光率的关系
从图4可以看出,明胶的澄清效果非常显著,优
于其他3种澄清剂,这与李凤[10]、吴翔等[11]、傅宗强
等[12]对研究明胶澄清的结果相同。当明胶的添加量增
大时,透光度增加,但当明胶达到一定量,3种桑椹
酒的透光率均不再增加,反而有所下降。明胶添加
量为1.4 g/L时,桑特优2号的澄清效果最好,透光率
为85.2%;添加量为2 g/L时,桂桑优12的澄清效果最
好,透光率为85%;添加量达到2.6 g/L时,果大10的
澄清效果最好,透光率为83.8%。明胶澄清的原理主
要是与桑椹酒中的多酚类物质与果胶纤维相互作用形
成沉淀,使酒液澄清。但是添加量超过一定量时,会
导致下胶过量,反而导致酒液澄清度下降,这与前人
的研究结果相同[9]。
2.2.2 澄清作用条件试验结果
为了摸索澄清剂的作用条件对其澄清效果的影
响,从以上结果中,选明胶作为3种桑椹酒的澄清
剂,进一步分析影响明胶澄清的条件,果大10、桑特
优2号、桂桑优12和3个品种明胶添加量分别取其最佳
添加量为:1.4, 2, 2.6 g/L,对澄清温度、澄清时间、
pH进行单因素试验结果如表2~表4。
从表2~表4可看出,在一定量的明胶添加量,澄
清时间为24 h,酒液为自然的pH条件下,温度对3种
桑椹酒的澄清效果影响最大,温度为5 ℃~15 ℃时澄
清效果较好;在一定量的明胶添加量,温度为5 ℃,
酒液为自然pH条件下,澄清时间为24 h时澄清效果较
好,再继续增加时间澄清效果无显著变化;在一定量
的明胶添加量,温度为5 ℃,澄清时间为24 h的条件
下,3种桑椹酒在接近自然的pH时,澄清效果较好。
图4 明胶的添加量与透光率的关系
表2 温度对透光率的影响
温度 /℃ 透光率 /%果大 10 桑特优 2 号 桂桑优 12
5 83.7 88.6 82.8
10 84.5 88.8 82.4
15 82.2 86.5 80.6
20 81.9 84.9 77.2
25 78.5 82 76.5
30 72.8 78.5 70.7
表3 澄清时间对透光率的影响
时间 /h 透光率 /%果大 10 桑特优 2 号 桂桑优 12
5 72.4 80.6 55.3
10 76.8 85.4 67.9
15 80.1 88.4 74.7
24 88.4 87 86.2
48 88.7 87.6 86.4
表4 pH对透光率的影响
pH 透光率 /%果大 10 桑特优 2 号 桂桑优 12
3.2 72.3 74.4 73.5
3.4 78.7 84 80.4
3.6 81.6 87.7 83.6
3.8 80.9 86.2 82.3
4 79.4 85.7 75.8
4.2 77.4 82.7 71.5
4.4 71.4 76.7 60.8
2.2.3 正交试验结果分析
为了确定明胶对3种桑椹酒最佳澄清工艺,以
添加量、pH、澄清温度做3因素3水平正交试验,按
L9(34) 正交表设计,试验结果如表5。
工艺技术
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由表6可知,温度对3个品种的澄清效果有显著
影响,pH和剂量无显著影响,从试验结果可得出,
pH以桑椹酒自然的pH为好。按R值大小三因素排列
顺序为B>A>C,按平均值大小,果大10、桑特优2
号、桂桑优12这3个品种的最优组合分别为B1A3C2、
B1A1C2、B1A2C2,且RA、RB、RC均大于Re,说明B、
A、C三因素效应均大于试验误差,效应可靠。由表
5可得出,桂桑优12的试验组合B1A2C2的透光率达到
最大值为84.8%,是最优组合;经试验验证,果大10
的B1A3C2组合和桑特优2号的B1A1C2的透光率分别为
83.5% 和88.7%,达到最大值,均可作为最优组合。
表5 正交试验设计及结果
试验号
试验方案 透光率 /%
A 剂量/
g·L-1
B 温度/
℃ C pH
空列
CK
果大
10
桑特优
2 号
桂桑优
12
1 1.4 10 3.2 1 80.7 88.4 81.7
2 1.4 20 3.6 2 79.6 83.8 76.7
3 1.4 30 4 3 71.8 75.9 70.3
4 2 10 3.6 3 80.1 85.1 84.8
5 2 20 4 1 75.6 80.8 79.1
6 2 30 3.2 2 73.7 76.7 76.5
7 2.6 10 4 2 83.3 81.2 80.9
8 2.6 20 3.2 3 80.2 78.5 76.4
9 2.6 30 3.6 1 76.8 76.1 75.8
果大 10 K1/3 77.37 81.37 78.2 77.7
K2/3 76.47 78.47 78.83 78.87
K3/3 80.1 74.1 76.9 77.37
R 3.63 7.27 1.93 1.5
桑特优 2 号 K1/3 82.7 84.9 81.2 81.77
K2/3 80.87 81.03 81.67 80.57
K3/3 78.6 76.23 79.3 79.83
R 4.1 8.67 2.37 1.93
桂桑优 12 K2/3 76.23 82.47 78.2 78.87
K2/3 80.13 77.4 79.1 78.03
K3/3 77.7 74.2 76.77 77.17
R 3.9 8.27 2.33 1.7
表6 正交试验方差分析
品种 方差来源 偏差平方和 自由度 均方 F 比 显著性
果大 10 因素 A 21.48 2 10.74 5.77
因素 B 80.28 2 40.14 21.58 *
因素 C 5.83 2 2.915 1.57
误差 e 3.72 2 1.86
总和 111.32 8
桑特优 2 号 因素 A 25.31 2 12.655 4.42
因素 B 113.1 2 56.55 19.77 *
因素 C 9.43 2 4.715 1.65
误差 e 5.72 2 2.86
总和 153.56 8
桂桑优 12 因素 A 23.28 2 11.64 5.36
因素 B 104.25 2 52.13 24.02 *
因素 C 8.31 2 4.16 1.91
误差 e 4.34 2 2.17
总和 140.18 8
3 结论
在对3种桑椹酒发酵工艺的研究过程中,不同浓
度的白砂糖添加量在发酵前后的酒度及总糖、总酸等
理化指标有很大的影响,随着糖浓度的增加,酒液中
的残糖加大,发酵不彻底,影响了口味。在澄清剂研
究中,澄清剂主要是靠吸附作用与桑椹酒中的蛋白
质、酚类物质以及其他胶体微粒发生凝聚产生沉淀,
经过分离达到澄清的目的[13]。
3种桑椹酒不同糖浓度发酵结果:当桑椹汁中可
溶性固形物含量为24%~26%时,桑椹酒的酒度达到
12%vol±1%vol,并且这个体积分数范围内,发酵酒
中的残糖量≤4 g/L,说明发酵较彻底。但果大10 的总
酸值较高,口味偏酸。
明胶是3种桑椹酒的最佳澄清剂。 桑特优2号的最
佳澄清组合是:明胶1.4 g/L+温度10 ℃ + pH 3.6 +澄清
时间24 h,此时透光率达最大值为85.2%;桂桑优12
的最佳澄清组合是:明胶2 g/L+温度10 ℃ + pH 3.6+澄
清时间24 h,透光率达最大值为85%;果大10 的最佳
澄清组合是:明胶2.6 g/L+温度10 ℃+ pH 3.6 + 澄清时
间24 h,透光率达最大值为83.8%。
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