红枸杞甜型酒发酵工艺优化及其成分变化规律

王红1,叶英1,2*,韦唯1,魏占楠1,梁欣悦1

(1.青海大学 农牧学院,青海 西宁 810016;2.青海省青藏高原农产品加工重点实验室,青海 西宁 810016)

摘 要:以红枸杞干果为原料制备枸杞甜型酒,通过单因素试验和响应面优化试验探究红枸杞甜酒的最佳发酵工艺条件,并测定枸杞甜酒发酵过程中糖度、酒精度、总酸、总糖、总黄酮、总酚和多糖含量的变化规律。试验结果表明,在料水比1∶3(g/mL)、白糖添加量18%、发酵温度28 ℃、酵母添加量0.06%、发酵时间7 d 的条件下制得的枸杞甜酒气味香醇,色泽呈琥珀色,典型性较好。通过试验发现枸杞甜酒发酵过程中糖度逐渐降低,酒精度逐渐上升,总酸含量呈先上升后缓慢下降趋势,总糖含量逐渐下降,总黄酮含量呈上升趋势,总酚含量呈先上升后下降趋势,多糖含量呈下降趋势。

关键词:红枸杞;甜型酒;发酵;优化工艺;营养物质变化

红枸杞是茄科、枸杞属植物。红枸杞果中不仅含有枸杞多糖、黄酮类、有机酸等生物活性成分[1],还富含类胡萝卜素、氨基酸、维生素和无机元素等营养成分。红枸杞作为一种药食两用的功能性食品,具有抗氧化、抗衰老、保护视神经、增强免疫力[2-3]等功能特性。目前,我国主要销售的果酒仍以葡萄酒为主,其他种类果酒在市场上的销售占比较小[4]。因此对其他种类水果发酵酒的开发尤为重要,由枸杞发酵制得的低度枸杞果酒具有良好的功能特性,且口感醇厚,果味香浓,深受大众喜爱[5]。杨莉等[6]研究人员添加蜂蜜发酵制得一款风味独特的枸杞果酒。郭晓旭等[7]采用红曲、糯米和枸杞发酵制得口味醇厚,呈红宝石色的红曲枸杞酒。董赛君等[8]于18 ℃下低温发酵得到的枸杞酒含有较高含量的醇类和酯类,具有较好的枸杞果酒香味,李亚辉等[9]通过筛选酵母得出酵母G8 发酵制成的枸杞酒酒精度(12.1%vol)较高,总酸含量(10.3 g/L)较低。还有研究人员将枸杞与木瓜、荞麦等物料复配制得发酵枸杞酒[10]。同时,市场上还有将食用酒精与枸杞汁调配,利用酒精浸提出枸杞果中营养物质成分而制得的浸泡型枸杞酒[11],但目前对于枸杞酒发酵过程中的黄酮及多糖含量变化规律的研究较少,许亮[12]研究发现枸杞酒发酵过程中枸杞多糖含量不断下降,黄酮含量不断增加且黄酮含量增加趋势与酒精度变化趋势基本吻合。

本研究以红枸杞为原料,通过单因素试验和响应面优化试验探究红枸杞甜型酒的发酵工艺,同时对枸杞酒发酵过程中总酸、总黄酮、总酚和多糖含量变化规律进行探究,旨在制得一款红枸杞甜型酒,使其口感较干型枸杞酒更柔和醇香,保留红枸杞风味和营养成分的同时,增添红枸杞加工产品种类,提升红枸杞经济附加值,以期为红枸杞甜型酒发酵工艺研究提供思路。

1 材料与方法

1.1 试验材料与试剂

枸杞干果:中宁县茂源枸杞商贸有限公司;白糖:市售;果酒发酵酵母、偏重亚硫酸钾(食品级):烟台帝伯仕酵母有限公司;果胶酶(30 000 U/g):河南万邦化工科技有限公司;芦丁标准品(纯度≥98%):上海源叶生物科技有限公司;没食子酸标准品(纯度≥98%):上海迈坤化工有限公司;福林酚(生化试剂级别):北京索莱宝科技有限公司。

1.2 试验仪器

WFF-16B 发酵箱:上海喆研机械制造有限公司;ESJ110-48B 电子天平:上海上平仪器有限公司;TE-SPWDJ 食品温度计:深圳市邦特电子有限公司;pHS-3CpH 计:上海佑科仪器仪表有限公司;0~50%Brix 糖度计:力辰科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 工艺流程枸杞干果→清洗→复水→打浆→酶解→调配→接菌→发酵→陈酿→澄清→过滤→成品。

1.3.2 工艺要点

清洗、复水:清洗后的枸杞加入清水进行复水浸泡,复水时间1~3 h。

酶解:向复水打浆后的枸杞浆料中添加0.02 g/kg果胶酶,45 ℃下酶解4 h[13]

调配:酶解后的枸杞浆中加入一定量的白糖和偏重亚硫酸钾,其中偏重亚硫酸钾转化产生的SO2 具有抗氧化和抑制有害微生物作用[14],测定未发酵前枸杞浆料的pH 值为5.02,参考李少鹏等[15]的研究结果,枸杞浆料的pH 值适合发酵枸杞酒。

接菌、发酵:将调配好的浆料置入发酵容器中,酵母提前于少量4% 左右糖溶液中进行活化处理,活化时间为0.5 h,活化温度为35 ℃。活化完成的酵母接种到浆料中,混合均匀,将接菌后的料液置于恒温发酵箱中恒温发酵,得到前发酵完成的枸杞酒。

陈酿、澄清:前发酵完成的枸杞酒使用过滤包过滤,滤去果渣后置于干净容器中于4 ℃条件下进行陈酿,陈酿时间28 d,陈酿结束后加入皂土澄清7 d 后过滤得到成品[9]

1.3.3 单因素试验设计

以酒精度和感官评分为评价指标分别考察每100 g枸杞浆料的料水比[1∶2、1∶3、1∶4、1∶5、1∶6(g/mL)]、发酵温度(22、25、28、31、34 ℃)、白糖添加量(9%、12%、15%、18%、21%)、酵母添加量(0.03%、0.06%、0.09%、0.12%、0.15%)、发酵时间(5、6、7、8、9 d)对枸杞甜酒发酵的影响,初步确定各单因素最佳范围。

1.3.4 响应面试验设计

在单因素试验基础上,选择对枸杞甜酒感官评分和酒精度影响更明显的料水比、白糖添加量、发酵温度为考察因素,以感官评分(Y1)和酒精度(Y2)为指标进行三因素三水平响应面试验,响应面试验因素水平见表1。

表1 响应面试验因素与水平
Table 1 Factors and levels in response surface experiments

水平-1因素0 1 A 料水比/(g/mL)1∶2 1∶3 1∶4 B 白糖添加量/%15 18 21 C 发酵温度/℃25 28 31

1.3.5 枸杞甜酒的感官评分

参考GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》中对果酒的感官要求和评分标准[16],制定了适合枸杞甜酒的感官评分标准,请10 名食品专业的同学分别对枸杞酒的色泽、气味、滋味、典型性4 个方面进行感官评定,评分标准为百分制,最终结果取平均值,感官评分标准见表2。

表2 感官评分标准
Table 2 Sensory score scale

评分项目色泽(20 分)气味(30 分)滋味(30 分)典型性(20 分)评分标准澄清透明,有光泽,琥珀色透明度低,光泽暗淡,淡琥珀色不透明,无光泽,浅褐色气味香醇,果酒香味突出,无异味香醇味淡,果酒香不突出,无异味香醇味淡,无果酒香味,有异味口感好,醇和爽口,酒体丰满,无杂味口感一般,醇和适口,酒体平淡,无杂味口感较差,醇和辣口,有杂味果酒酒香明显,典型性显著典型性较明显,风格良好有明显缺陷,无典型性评分17~20 9~<17 0~<9 21~30 11~<21 0~<11 21~30 11~<21 0~<11 17~20 9~<17 0~<9

1.3.6 枸杞甜酒发酵过程中营养成分的变化

为探究枸杞甜酒在发酵过程中各成分的变化规律,考察最优工艺条件下发酵时间(0、1、2、3、4、5、6、7、8 d)对枸杞甜酒的酒精度、糖度、总酸、总糖、总酚、总黄酮含量的影响,每日定点取样,做3 次平行试验。

1.3.7 理化指标测定

酒精度、总糖和总酸含量分别参考GB/T 15038—2006 中的酒精计法和中和滴定法测定[16];糖度采用糖度计进行测定;总酚含量采用Folin-Ciocaheus 法测定[17];多糖含量以葡萄糖为标准品,用硫酸-苯酚比色法进行测定[18];总黄酮含量用亚硝酸钠和硝酸铝络合法测定[19]

1.4 数据统计

本试验采用Excel 2010 和Design-Expert 13 软件进行响应面试验数据分析,采用IBM SPSS Statistics 23软件进行Duncan 差异显著性相关分析,采用Origin 2019 软件作发酵过程中物质变化规律图。

2 结果与分析

2.1 红枸杞干果营养成分含量

红枸杞干果营养成分含量结果如表3 所示。

表3 红枸杞干果营养成分含量
Table 3 Content of nutrients in dried fruits of L.barbarum g/100 g

总酸1.48±0.05总糖43.75±0.42总黄酮1.02±0.05总酚1.37±0.04多糖4.25±0.04

2.2 单因素试验结果分析

2.2.1 枸杞甜酒料水比的确定

料水比对枸杞甜酒发酵的影响如图1 所示。

图1 料水比对枸杞甜酒发酵的影响
Fig.1 Effect of material-water ratio on the fermentation of sweet L.barbarum wine

由图1 可知,随料水比中水添加量逐渐增大,感官评分和酒精度均呈先上升后下降趋势。水添加量过低时,枸杞甜酒口感浓郁有微黏感,出酒量较少且不符合经济合理性。水添加量过高时,枸杞甜酒颜色淡,酒精度低,发酵过后少有或不具有枸杞特有果香味,未凸显出枸杞甜酒应有的风味。在料水比为1∶3(g/mL)时,枸杞甜酒的感官评分最高(87.00),酒精度最高(12.5% vol),因此初步确定料水比为1∶3(g/mL)。

2.2.2 枸杞甜酒发酵温度的确定

发酵温度对枸杞甜酒发酵的影响如图2 所示。

图2 发酵温度对枸杞甜酒发酵的影响
Fig.2 Effect of fermentation temperature on the fermentation of sweet L.barbarum wine

由图2 可知,随发酵温度逐渐升高,感官评分和酒精度均呈先上升后下降趋势。发酵温度过低会减缓发酵速度,酒精度偏低,抑制酶活性,不利于酒精和香气成分的积累[20]。发酵温度过高导致酵母菌繁殖代谢过快,致其过早衰老或死亡,且温度过高会造成乙醇挥发,使酒精度下降[21]。在发酵温度为28 ℃时,感官评分最高(87.00),酒精度最高(11.6% vol),此时的枸杞甜酒风味和口感较好。初步确定发酵温度为28 ℃。

2.2.3 枸杞甜酒白糖添加量的确定

白糖添加量对枸杞甜酒发酵的影响如图3 所示。

图3 白糖添加量对枸杞甜酒发酵的影响
Fig.3 Effect of sugar addition on the fermentation of sweet L.barbarum wine

由图3 可知,随白糖添加量逐步增加,感官评分呈先上升后下降趋势,酒精度呈上升趋势。白糖添加量过少导致微生物所利用的糖分较少,制得枸杞甜酒酒精度低,口感不突出。添加量过高导致发酵液的渗透压增大,酵母菌发酵活力下降,不利于酵母菌的生长与发酵[15],也会导致枸杞甜酒中的糖分未彻底利用,口感偏甜,缺少果酒风味。在白糖添加量为18%时,感官评分最高(82.20),酒精度较高(12.9%vol),此时的枸杞果酒风味和口感较好。初步确定白糖添加量为18%。

2.2.4 枸杞甜酒酵母添加量的确定

酵母添加量对枸杞甜酒发酵的影响如图4 所示。

图4 酵母添加量对枸杞甜酒发酵的影响
Fig.4 Effect of yeast addition on the fermentation of sweet L.barbarum wine

由图4 可知,随酵母添加量逐步增加,感官评分呈先上升后下降趋势,酒精度先上升后趋于稳定。酵母添加过少会导致发酵过程中微生物无法彻底利用发酵液中的可发酵糖分,致使枸杞甜酒酒精度较低,酒香味较淡,风味不突出。添加量过高可能导致大量的酵母菌自身繁殖,进而产生抑制酵母菌的代谢废物,使得酒精度趋于稳定,且大量酵母产生的酵母味导致口感较差[15]。在酵母添加量为0.06% 时,感官评分最高(86.60),酒精度最高(11.2% vol),此时的枸杞甜酒风味和口感较好。确定酵母添加量为0.06%。

2.2.5 枸杞甜酒发酵时间的确定

发酵时间对枸杞甜酒发酵的影响如图5 所示。

图5 发酵时间对枸杞甜酒发酵的影响
Fig.5 Effect of fermentation time on the fermentation of sweet L.barbarum wine

由图5 可知,随发酵时间逐渐延长,感官评分呈先上升后下降趋势,酒精度呈先上升后保持稳定趋势。发酵时间过短时,酵母的酒精代谢未完成,致使枸杞甜酒酒精度较低,枸杞酒风味不足,酒香味淡。当发酵时间过长时,酒精代谢完成,酒精度趋于稳定,也可能会使酒受到杂菌污染且不符合经济合理性。在发酵时间为7 d 时,感官评分最高(87.50),酒精度最高(11.5% vol),此时的枸杞甜酒风味和口感较好。确定发酵时间为7 d。

2.3 发酵工艺响应面优化试验

2.3.1 响应面试验结果与方差分析

枸杞甜酒发酵工艺优化响应面设计及结果见表4,方差分析结果见表5 和表6。

表4 枸杞甜酒发酵工艺优化响应面试验设计与结果
Table 4 Design and results of response surface experiments for optimization of fermentation process of sweet L.barbarum wine

试验号1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 A 料水比/(g/mL)1∶3 1∶3 1∶3 1∶4 1∶3 1∶2 1∶4 1∶4 1∶3 1∶4 1∶2 1∶3 1∶3 1∶2 1∶2 1∶3 1∶3 B 白糖添加量/%15.00 21.00 21.00 18.00 18.00 21.00 15.00 21.00 18.00 18.00 15.00 18.00 18.00 18.00 18.00 18.00 15.00 C 发酵温度/℃25.00 31.00 25.00 31.00 28.00 28.00 28.00 28.00 28.00 25.00 28.00 28.00 28.00 31.00 25.00 28.00 31.00 Y1 感官评分77.80 79.90 76.60 71.50 87.40 79.20 70.60 70.10 89.70 72.10 74.50 83.90 88.40 77.30 79.20 87.40 73.40 Y2 酒精度/%vol 10.4 10.8 10.6 9.7 11.6 10.9 9.4 10.1 11.7 9.7 10.7 11.7 11.6 10.7 10.9 11.8 10.2

表5 以感官评分为指标的回归模型方差分析
Table 5 Variance analysis of regression model based on sensory scores

注:**表示对结果影响极显著(P<0.01)。

方差源模型A 料水比B 白糖添加量C 发酵温度AB AC BC自由显著性****A2 B2 C2 F 值27.3 31.01 4.17 0.599 1 2.5 0.156 2 5.48 95.46 54.75 31.6 P 值0.000 1 0.000 8 0.080 4 0.464 3 0.157 9 0.704 4 0.051 8<0.000 1 0.000 1 0.000 8******残差失拟项纯误差总离差平方和664.33 83.85 11.28 1.62 6.76 0.422 5 14.82 258.14 148.06 85.45 18.93 0.397 5 18.53 683.26度9 1 1 1 1 1 1 1 1 1 7 3 4 16均方和73.81 83.85 11.28 1.62 6.76 0.422 5 14.82 258.14 148.06 85.45 2.7 0.132 5 4.63 0.028 6 0.992 5

表6 以酒精度为指标的回归模型方差分析
Table 6 Variance analysis of regression model based on alcohol content

注:*表示对结果影响显著(P<0.05);**表示对结果影响极显著(P<0.01)。

方差源模型A 料水比B 白糖添加量C 发酵温度AB AC BC自由显著性*********A2 B2 C2 F 值202.95 455.74 71.23 0.99 12.32 1.97 7.89 568.52 276.89 301.38 P 值<0.000 1<0.000 1<0.000 1 0.353 8 0.009 9 0.203 0 0.026 2<0.000 1<0.000 1<0.000 1******残差失拟项纯误差总离差平方和9.26 2.31 0.36 0.005 0.062 0.01 0.04 2.88 1.4 1.53 0.036 0.007 5 0.028 9.3度9 1 1 1 1 1 1 1 1 1 7 3 4 16均方和1.03 2.31 0.36 0.005 0.062 0.01 0.04 2.88 1.4 1.53 0.005 071 0.002 5 0.007 0.36 0.788

采用Design-Expert 13 软件对表4 中感官评分(Y1)和酒精度(Y2)指标的数据进行处理分析,得到回归模型二次多项方程:Y1=87.36-2.49A+1.19B-1.70C-1.80AB+0.825 0AC-0.575 0BC-9.08A2-5.68B2-2.76C2Y2=11.68-0.54A+0.21B-0.025C+0.12AB+0.050AC+0.10BC-0.83A2-0.58B2-0.60C2

由表5 和表6 可知,以Y1Y2 为指标所得的回归模型均差异极显著(P<0.01),失拟项均不显著(P>0.05)。此外,Y1的相关系数为R2=0.972 3、R2Adj=0.936 7,Y2 的相关系数为R2=0.996 2、R2Adj=0.991 3,说明该模型拟合度较好,误差小,能够用于分析和预测枸杞甜酒的发酵工艺条件[22]Y1Y2 的变异系数分别为2.09%和0.66%,变异系数越小,表明试验具有较高的可信度和精确度,模型与试验拟合程度良好,可用该模型来预测枸杞甜酒的最佳发酵工艺条件[23]。由表5 可知,模型中一次项A、二次项A2B2C2 对感官评分的影响均极显著(P<0.01)。通过F 值可知,各因素对感官评分的影响贡献率为料水比(A)>白糖添加量(B)>发酵温度(C)。由表6 可知,模型中一次项AB、二次项A2B2C2 和交互项AB 对酒精度的影响均极显著(P<0.01),交互项BC 对酒精度的影响显著(P<0.05)。通过F 值可知,各因素对酒精度的影响贡献率为料水比(A)>白糖添加量(B)>发酵温度(C)。

2.3.2 响应面交互作用分析

图6 为各因素间交互作用对感官评分和酒精度的响应曲面。

图6 各因素间交互作用对感官评分和酒精度的响应曲面图
Fig.6 Response surface of interaction among factors affecting sensory scores and alcohol content

A、D.白糖添加量与料水比的交互作用;B、E.发酵温度与料水比的交互作用;C、F.发酵温度与白糖添加量的交互作用。

由图6C 可知,白糖添加量(B)和发酵温度(C)的曲面图倾斜角度和等高线密集程度较图6A 和图6B大,证明二者交互作用对Y1 的影响程度高于ABAC,与表5 中的方差分析结果一致。从图6D 可以看出料水比(A)和白糖添加量(B)的曲面图倾斜角度较大且等高线排列密集呈椭圆形,说明二者交互作用对Y2 有极显著的影响(P<0.01),图6F 中白糖添加量(B)和发酵温度(C)的曲面图倾斜角度较图6E 中AC 大且等高线排列较密集呈椭圆形,证明二者交互作用对Y2有显著的影响(P<0.05),这与表6 中的方差分析结果一致。

2.3.3 响应面模型验证试验

通过Design-Expert 13 软件分析结果得出枸杞甜酒最佳发酵工艺条件为料水比1∶2.74(g/mL)、白糖添加量18.40%、发酵温度27.90 ℃,预测出感官评分为87.77,酒精度值为11.80%vol。为便于试验实际发酵,优化发酵条件为料水比1∶3(g/mL)、白糖添加量18%、发酵温度28 ℃。在修正后的发酵条件下进行响应面模型验证试验,并进行3 次平行试验,实际试验中得到的感官评分平均值为86.90,酒精度平均值为11.77%vol,此结果与预测值相近,表明在该工艺下发酵枸杞甜酒可行。

2.4 枸杞甜酒发酵过程中各成分变化结果分析

枸杞甜酒发酵过程中糖度和酒精度含量变化如图7 所示。

图7 枸杞甜酒发酵过程中糖度和酒精度含量变化
Fig.7 Changes of sugar content and alcohol content during the fermentation of sweet L.barbarum wine

不同字母表示存在显著性差异(P<0.05)。

由图7 可知,枸杞甜酒在发酵过程中,0~4 d 和5~6 d 酒精度随发酵的进行呈显著上升(P<0.05)趋势,4~5 d 和6~8 d 酒精度随发酵的进行变化不显著(P>0.05),且于第7 天达到最高值11.8% vol,随后趋于稳定,糖度随发酵的进行于0~5 d 和6~7 d 呈显著下降(P<0.05)趋势,5~6 d 和7~8 d 糖度变化不显著,第8 天枸杞甜酒的糖度为15°Bx。随发酵过程的进行,微生物不断生长繁殖消耗利用了枸杞浆料中的糖分并发酵产生酒精致枸杞果酒酒精度持续升高,后期可能是因为随着酒精度的累积导致发酵液中的酵母菌受毒害而糖分消耗减少[14],也可能是由于发酵液中糖分减少而无法提供充足的营养供酵母菌利用,导致酵母菌逐渐衰亡[15]

枸杞甜酒发酵过程中总酸和总糖的含量变化如图8 所示。

图8 枸杞甜酒发酵过程中总酸和总糖的含量变化
Fig.8 Changes of total acid content and total sugar content during the fermentation of sweet L.barbarum wine

不同字母表示存在显著性差异(P<0.05)。

由图8 可知,总酸含量随着发酵的进行呈先上升后缓慢下降趋势,于第5 天达到最高值12.45 g/L,0~5 d总酸含量显著增加(P<0.05),而在5~8 d 总酸含量呈显著下降(P<0.05)趋势。发酵前期总酸含量显著上升可能是由于酵母菌利用发酵液中的可酵性糖转化为醇类和酸类物质[24],由于发酵液中葡萄糖会通过糖酵解和戊糖磷酸途径等方式产生乳酸、柠檬酸等有机酸[25],且酵母菌在发酵过程中产生的丁酸及二氧化碳的产生导致碳酸含量增加等因素均会使发酵前期总酸含量显著增加[26],而发酵后期可能是酸类物质与产生的乙醇转化为甜酒风味物质导致总酸含量减少[27]。总糖含量随着发酵的进行呈显著下降趋势(P<0.05),于第7 天趋于稳定(总糖含量102.32 g/L),综上,可知本研究发酵所得枸杞甜酒符合GB/T 41405.1—2022《果酒质量要求第1 部分:枸杞酒》要求(总糖含量>80 g/L)[28]

枸杞甜酒发酵过程中总黄酮含量变化如图9所示。

图9 枸杞甜酒发酵过程中总黄酮含量变化
Fig.9 Changes of total flavonoid content during the fermentation of sweet L.barbarum wine

不同字母表示存在显著性差异(P<0.05)。

由图9 可知,总黄酮含量随着发酵的进行呈先上升后趋于稳定的趋势,第7 天的时候总黄酮含量达到最大值0.24 mg RE/mL,0~3 d 和4~6 d 总黄酮含量显著上升(P<0.05),原因可能是随甜酒发酵后酒精度的累积,有利于黄酮类物质的溶出,发酵3~4 d 和6~8 d后总黄酮含量变化不显著,原因可能是枸杞甜酒发酵初期发生了氧化反应、酶促反应和非酶促反应,或者发生了可逆的聚合缩合反应,且黄酮类物质本身受发酵环境的氧气、pH 值和光等因素导致发酵液中黄酮含量有轻微波动[29-30]

枸杞甜酒发酵过程中总酚含量变化如图10 所示。

图10 枸杞甜酒发酵过程中总酚含量变化
Fig.10 Changes of total phenol content during the fermentation of sweet L.barbarum wine

不同字母表示存在显著性差异(P<0.05)。

由图10 可知,总酚含量随着发酵的进行于第6 天达到最大值为1.33 mg GAE/mL,在0~1 d、2~3 d 和4~6 d 发酵过程中总酚含量显著上升(P<0.05),而在1~2 d总酚含量下降,3~4 d 和6~8 d 时总酚含量显著下降(P<0.05)。随着发酵的进行,枸杞甜酒中总酚含量逐渐增多是由于发酵液中酒精度的升高有利于酚类物质的不断溶出,且在微生物作用下将大分子酚类物质分解为小分子酚类物质,进而增加了总酚含量,而在发酵期间出现总酚含量减少可能是由于酵母菌生长发酵过程中产生的次级代谢物质与发酵液中的多酚物质和单宁发生了氧化反应、聚合反应和褐变反应[28],且多酚化合物中的多元氢键和疏水键与总糖、蛋白质和生物碱等结合[31]进而导致发酵液中的酚类物质减少。

枸杞甜酒发酵过程中多糖含量变化如图11 所示。

图11 枸杞甜酒发酵过程中多糖含量变化
Fig.11 Changes of polysaccharide content during the fermentation of sweet L.barbarum wine

不同字母表示存在显著性差异(P<0.05)。

由图11 可知,发酵时间为0~4 d 和6~7 d 时,多糖含量随着发酵延长呈显著下降趋势(P<0.05),多糖含量急剧下降是由于酵母菌生长繁殖利用了发酵液中的多糖,导致多糖含量持续下降[9]。4~6 d 和7~8 d 变化不显著,可能由于酵母菌生长繁殖速度逐渐放缓,多糖的利用速度减缓进而导致多糖含量下降缓慢[32]

3 结论

以红枸杞为原料发酵制作红枸杞甜型果酒,探究其最佳发酵工艺并研究甜型果酒发酵过程中成分变化规律。通过响应面试验得出枸杞甜酒的最优工艺条件为料水比1∶3(g/mL)、白糖添加量18%、发酵温度28 ℃,此条件下制得的枸杞甜酒感官评分86.90,酒精度11.77% vol,气味香醇,色泽呈琥珀色。结果表明,枸杞甜酒发酵过程中糖度逐渐降低,酒精度逐渐上升,总酸含量呈先上升后缓慢下降趋势,总糖含量逐渐下降,总黄酮含量随着发酵的进行呈上升趋势,总酚含量呈先上升后下降趋势,多糖含量呈下降趋势。本研究为红枸杞甜型酒发酵制作提供理论依据,为红枸杞产品开发提供新思路。

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Fermentation Process Optimization and Composition Changes of Sweet Lycium barbarum Wine

WANG Hong1,YE Ying1,2*,WEI Wei1,WEI Zhannan1,LIANG Xinyue1
(1.College of Agriculture and Animal Husbandry,Qinghai University,Xining 810016,Qinghai,China;2.Key Laboratory of Agricultural Products Processing in Qinghai-Tibet Plateau of Qinahai Province,Xining 810016,Qinghai,China)

Abstract:In this research,sweet Lycium barbarum wine was produced for experiments,using dried L.barbarum fruit as the raw materials.The optimum fermentation conditions for this sweet wine were studied by single-factor experiments and response surface optimization experiments.The changes in the constituents of the wine during fermentation were studied,including sugar content,alcohol content,total acid content,total sugar content,total flavonoid content,total phenol content,and polysaccharide content.The results showed that the sweet wine had a mellow smell,amber color,and good typicality under the following conditions:a material-to-water ratio of 1∶3(g/mL),18% white sugar addition,fermentation temperature of 28 ℃,0.06% yeast addition,and a fermentation time of 7 days.The experiments revealed that during the fermentation of sweet L.barbarum wine,the sugar content gradually decreased,the alcohol content gradually increased,the total acid content initially increased and then slowly decreased,the total sugar content continued to decrease,and the total flavonoid content kept rising.Besides,the total phenol content initially rose and then fell,while the polysaccharide content continuously decreased.

Key words:Lycium barbarum;sweet wine;fermentation;optimized process;nutrient change

DOI:10.12161/j.issn.1005-6521.2024.15.020

作者简介:王红(1999—),女(汉),硕士研究生,研究方向:青藏高原特色生物资源研究开发与利用。

*通信作者:叶英(1983—),女(汉),博士研究生,研究方向:青藏高原特色生物资源研究开发与利用。

引文格式:

王红,叶英,韦唯,等.红枸杞甜型酒发酵工艺优化及其成分变化规律[J].食品研究与开发,2024,45(15):146-154.

WANG Hong,YE Ying,WEI Wei,et al.Fermentation Process Optimization and Composition Changes of Sweet Lycium barbarum Wine[J].Food Research and Development,2024,45(15):146-154.

加工编辑:孟琬星

收稿日期:2023-06-03