紫薯酒发酵工艺研究

周苏果，付湘晋

（1.浙江工商大学食品生物与工程学院，浙江杭州310012；2.粮油深加工与品质控制湖南省重点实验室，中南林业科技大学，湖南长沙410004）

紫薯，学名为川山紫，是我国科技人员从日本川崎农场引进繁育成功的甘薯新品种，其薯皮紫红近黑色，薯肉紫红色。近年来，我国不断开发出新的紫薯品种，紫薯的产量日益提高，但是利用率仍很低，鲜食占到60%～80%[1]。紫薯营养价值高于普通甘薯。据日本农产品检测中心分析，川山紫红薯淀粉含量为18%，出干率25%，其赖氨酸、铜、锰、钾、锌的含量高于一般红薯3 倍～8 倍[2]，紫薯含有多种氨基酸，含量均较高，含有除色氨酸外的8 种必需氨基酸[3]。紫薯除具有普通甘薯的营养成分和具有软化血管、降低血压、润肠、通便等功能外，还富含增强人体免疫功能的硒元素、花色素等。紫薯天然红色素色泽鲜艳、耐热性、耐光性能好，稳定性较好，具有良好的自由基清除能力[4]。紫薯花色素以C6-C3-C6 为基本骨架，属黄酮类化合物，其受溶液酸碱度的影响发生相应的变化，随着碱度的增加，花色素的色泽由红变紫、变蓝，在pH≤5 时，呈稳定的红色，而在pH＞5 时则由红变紫再变蓝[2，5-6]。

紫薯原料来源广，价格低廉，色素色泽鲜艳且兼具一定的保健功能[7]，因此紫薯是良好的酿酒原料。本研究以市售的紫薯为原料，采用单因素试验，以酒精度、红色素保留量、原酒质量等为指标研究紫薯酒发酵的工艺条件，研制出的紫薯酒色泽鲜艳，酒香突出，酸味柔和，为紫薯的开发利用提供了一条途径。

1 材料与方法

1.1 材料

市售紫薯：新鲜、无虫害、无损伤、无霉变；安琪高活性酒精干酵母：安琪酵母股份有限公司；a-淀粉酶（0.33×10-3Kat）：湖南津市鸿鹰祥生物工程有限公司；糖化酶（0.83×10-3Kat）：上海瑞丰生物有限公司；柠檬酸（分析纯）：天津市大茂化学试剂厂；蔗糖（分析纯）：广东省光华化学厂有限公司；苋菜红（分析纯）：天津多福源实业有限公司。

1.2 主要仪器设备

500 mL 酒精蒸馏装置：上海标仪仪器有限公司；UV1600 紫外分光光度计：北京瑞利分析仪器公司；阿贝折光仪：上海虹益仪器有限公司；DH-360 型电热恒温培养箱：北京中兴伟业仪器有限公司。

1.3 工艺流程

新鲜紫薯→洗净、切丁→加水蒸煮→捣碎→冷却至室温→液化→糖化→调整糖度→添加活化后活性干酵母发酵→过滤去渣→成品

1.4 操作要点

蒸煮：将新鲜紫薯充分洗净去除泥沙等杂质，切丁，取1 200 g 加入3 600 mL 水于100 ℃下蒸煮30 min，蒸煮过程中不断搅拌使受热均匀。

液化：加入а-淀粉酶液化，调节pH 至6.0 水浴温度70 ℃，添加量0.1%，液化时间40 min。

糖化：液化后的紫薯浆降温后，加入糖化酶，调节pH 至4.4 水浴温度65 ℃，添加量0.1 %，糖化时间60 min。

活性干酵母活化：准确称取10 g 安琪高活性酒精干酵母加入200 mL 2 %蔗糖溶液中，35 ℃下活化20 min，温度降至室温继续活化2 h。

糖度调整：用阿贝折光仪测量酶解后醪液糖度，添加一定量的蔗糖，调整糖度为22 波美度。

发酵：定时观察发酵情况并测量各组发酵液中的糖度，残余糖度为3～5 波美度时停止发酵。

1.5 发酵工艺

发酵工艺参数的单因素试验：分别对影响紫薯发酵的3 个主要因素，酵母接种量、发酵醪液pH、发酵温度进行单因素试验。

活性干酵母添加量的影响：醪液[料液比=1 ∶3（g/mL），pH 为3.6]分别以1%、3%、5%、7%（体积分数）的接种量接入安琪高活性酒精干酵母，置于20 ℃下发酵。

醪液pH 的影响：调整醪液[料液比=1∶3（g/mL）]pH为3.2、3.6、4.0、4.4；然后按3%接种量接入安琪高活性酒精干酵母，在20 ℃下进行发酵。

温度的影响：醪液[料液比=1∶3（g/mL），活性干酵母接入量为3 %，醪液pH 为3.6]分别在14、20、26、32 ℃恒温培养箱中发酵。

1.6 质量检测方法

1.6.1 紫薯红色素含量

苋菜红标准曲线：根据国内外[8-10]常用作法，以合成苋菜红为标准品（紫薯红色素和苋菜红的最大吸收波长都是522 nm），制作苋菜红标准曲线。

酶解前的紫甘薯液用蒸馏水做参比，发酵后的发酵液用0.1%（体积分数）的a-淀粉酶溶液做参比，再与标准曲线对比得出其含量。

1.6.2 酒度测量

酒精计法[11]，乙醇浓度以体积分数计，且均校正为20 ℃下酒精度。

1.6.3 糖度测量

阿贝折光仪法[12]。

1.6.4 感官评价指标

主要从紫薯酒的色泽、香味和口感等方面评价。色泽：紫红色，均一有光泽；香气：有紫薯特有风味，酒香突出；口感：酸味柔和，酒味醇厚，无涩味、异味。

2 结果与分析

2.1 苋菜红标准曲线

以合成苋菜红为基准物（紫甘薯红色素和苋菜红的最大吸收波长都是522 nm），制作苋菜红标准曲线，如图1 所示。

图1 苋菜红标准曲线Fig.1 Amaranth standard curve

由图1 可知，在所选苋菜红浓度范围内，苋菜红含量与吸光度值成正比，且紫薯红色素和苋菜红颜色类似，在522 nm 处均有最大吸收波长，故可由苋菜红标准曲线得到紫薯液和紫薯酒中红色素含量。

紫薯液A 值为3.472 5，得其含量为0.131 3 mg/mL。

2.2 紫薯发酵酒活性干酵母添加量的选择

发酵过程酵母添加量对紫薯发酵酒质量影响较大，添加量过大，发酵醪液中的营养物质主要消耗在酵母菌的生长繁殖上，用于发酵的底物量就相对减少[13]，降低了发酵后紫薯酒质量。活性干酵母添加量过小时，底物发酵不完全，降低底物利用度。由表1 可见，活性干酵母添加量为1%、3%、5%时紫薯酒酒精度相差不大，但1%添加量下，发酵时间长。比较不同活性干酵母添加量下红色素的保留量，3%添加量下红色素保留量最高，达75.17%。对不同活性干酵母添加量下红色素保留量进行方差分析，得到不同活性干酵母添加量下红色素保留量有所差异，但差异不显著。说明活性干酵母添加量对紫薯酒红色素有一定影响，但影响不显著。综合比较不同活性干酵母添加量下酒精度、红色素保留量和原酒质量，得出3%添加量下紫薯酒品质较好。

表1 活性干酵母添加量对紫薯发酵酒的影响Table 1 Effect of active dry yeast on the quality of purple sweet potato wine

2.3 紫薯发酵酒发酵醪液pH 的选择

不同pH 条件下酵母菌的发酵情况不同，酸性条件下酵母菌的代谢活动会受到一定程度的抑制。微酸性环境（3≤pH≤4）有利于甘油和高级醇的形成，且对杂菌的生长也有一定的抑制作用[13]。选择合适的pH 能提高紫薯酒质量。

表2 pH 对紫薯发酵酒影响Table 2 Effect of pH on the quality of purple sweet potato wine

由表2 可见，pH 为3.6 时紫薯发酵酒的酒精度为9.8%，远大于pH 为3.2 时的酒精度8.9%，但和pH 为4.0 时差别不是很大，红色素保留量在几个pH 中相差也不是很大，对不同pH 下红色素保留量进行方差分析，得到不同pH 下红色素保留量有所差异，但差异不明显。pH 为3.6 时，紫薯酒酒精度为9.8%，红色素保留量为75.19%，紫薯发酵酒整体质量相对较好，故选择发酵pH 为3.6。

2.4 紫薯发酵酒发酵温度的选择

表3 可见，不同发酵温度下，紫薯发酵酒酒精度差异比较明显。

表3 发酵温度对紫薯发酵酒影响Table 3 Effect of fermentation temperature on the quality of purple sweet potato wine

14 ℃和32 ℃温度下得到的紫薯酒酒精度低、酒味淡薄，且14 ℃低温下发酵时间长，说明高温和低温都不利于紫薯酒的发酵。对不同发酵温度下红色素保留量进行方差分析，得到红色素保留量有所差异，差异比较显著，说明发酵温度发酵紫薯酒质量影响较大。20 ℃下得到紫薯酒品质较好，酒精度为9.8%（体积分数），红色素保留量为75.20%。

3 结论

研究温度、pH 和活性干酵母添加量对紫薯酒的影响。温度对紫薯酒酿制影响最大，不同温度下酿制的紫薯酒酒精度差别相对较大，低温和高温得到的紫薯酒酒味淡薄。红色素保留量受温度影响相对也较大，发酵pH 和活性干酵母添加量对紫薯红色素影响较小。不同发酵条件下得到紫薯酒红色素含量保留量相差不大，均高于74%，最高为75.20%。

研究获得的紫薯酒酿制最佳工艺是：pH3.6，活性干酵母添加3%（体积分数），发酵温度20 ℃，酿制的紫薯酒色泽鲜艳，酒香突出，酸味柔和，酒精度为9.8%（体积分数），红色素保留量为75.20%。紫薯酒特有的色泽和风味及红色素特有的保健功效，赋予了紫薯特有的酿酒价值，增加了紫薯的利用途径。

[1] 贾登三,李成青.紫薯市场潜力大依据用途选良种[J].北京农业,2004(6):38

[2] 张明晶.紫心甘薯的研究进展与综合开发利用[J].中国食物与营养,2006(4):51-53

[3] 明兴加,李坤培,张明,等.紫色甘薯的开发前景[J].重庆中草药研究,2006(1):55-59

[4] 杨贤松,杨占苗,高峰.紫色甘薯色素的研究进展[J].中国农学通报,2006,22(4):94-97

[5] 高彦祥,许正虹.紫甘薯色素研究进展[J].中国食品添加剂,2005(1):1-6.

[6] 明兴加, 李坤培.紫色甘薯的生理活性及开发应用研究进展[J].食品研究与开发,2007,28(7):144-147

[7] 岳静,方宏筠,黄红光.紫甘薯红色素的研究进展[J].辽宁农业科学,2003(5):22-25

[8] 陆国权,蓝小明,楼小波,等.紫心甘薯红色素的理化性质研究[J].浙江农业大学学报,1996,22(3):308-311

[9] 陆国权,史锋,邬建敏,等.紫心甘薯花青苷的提取和纯化及其组分分析[J].天然产物研究与开发,1997,9(3):48-51

[10] 陆国权. 紫心甘薯的理化品质及加工适应性研究[J].中国粮油学报,2000,15(1):45-62

[11] 王福荣.酿酒与分析检测[M].北京:化学工业出版,2005:102

[12] 杜金华,金玉红.果酒生产技术[M].北京:化学工业出版社,2010:216-217

[13] 楚文靖,滕建文.紫甘薯酒发酵工艺条件研究[J].资源开发与市场,2010,26(8):686-688