桑葚甜红果酒工艺优化及其MRI法的验证

王乃娟,程健博，岳晓霞，郭碧野，张根生*

(1.浙江舟富食品有限公司，浙江舟山316200；2.哈尔滨商业大学，黑龙江省普通高等学校食品科学与工程重点实验室，哈尔滨150076)



桑葚甜红果酒工艺优化及其MRI法的验证

王乃娟1,程健博2，岳晓霞2，郭碧野2，张根生2*

(1.浙江舟富食品有限公司，浙江舟山316200；2.哈尔滨商业大学，黑龙江省普通高等学校食品科学与工程重点实验室，哈尔滨150076)

摘要：以鲜桑葚果为主要原料，利用纯种果酒酵母菌强制干预桑葚果发酵制成甜红果酒，通过单因素和正交试验，并以出酒率和感官评价为指标，利用低频核磁共振成像(MRI)技术对各方案组的稳定性进行比较验证，从而确定桑葚甜红果酒最优制备工艺。结果表明：最佳工艺为酵母菌接种量0.2g/kg、发酵温度20℃、发酵时间15d、亚硫酸钠添加量0.011%。在此条件下制成的桑葚甜红果酒感官评分为93分，出酒率62.4%，制作出的桑葚甜红果酒澄清透明有光泽悦目协调，有浓郁的原果香微带醇香，风味柔和酸甜适口，口感润滑稠厚，稳定性良好。

关键词：桑葚；甜红果酒；低场核磁共振影像

桑葚(FructusMori)，又名桑果、桑枣、桑实等，是多年生木本植物桑树所结的聚合型多肉浆果[1-2]。我国桑葚资源丰富，全国各省市均有桑葚的分布，中国共有15个种4个变种3000多个种质资源[3]。桑葚果富含有机酸、维生素及矿物质，同时脂肪和蛋白质的含量也较高，桑葚中的钾、铁、钙、磷含量也高于苹果。桑葚还富含游离氨基酸，人体必需的8种氨基酸和2种半必需氨基酸均在桑葚中含有[4]。桑葚果中的多糖是药理活性很强的成分，具有的抗氧化、降血糖、抗辐射、抗肿瘤及调节免疫力等多种生物学活性[5]，桑葚果中的白藜芦醇对冠心病、高血脂症有预防作用[6]能抑制癌细胞的生长，并阻止血栓的形成[7]。白藜芦醇更被喻为自紫杉醇之后的又一新的绿色抗癌药物，受到人们的广泛关注[8]。低频核磁共振成像(MRI)技术作为一种新型快速无损检测得到了人们的认可[9-10]，利用灰度值把NMR参数(如自旋密度ρ，弛豫时间T1、T2等)作为空间坐标的函数[11]，间接反应水分自由度[12]及水分分布[13]。

本研究利用纯种果酒酵母菌强制干预桑葚果发酵制成甜红果酒，通过单因素及正交试验确定最优工艺，再利用低频核磁共振成像(MRI)技术对不同组别的稳定性进行比较验证，为试验结果提供可靠的依据。

1材料与方法

1.1材料与仪器

桑葚：齐齐哈尔市甘南林场；果酒干酵母：安琪酵母股份有限公司；白砂糖：市售；马铃薯：市售；乙酸锌：天津双船化学试剂厂；亚铁氰化钾：天津市福晨化学试剂厂；酒石酸钾钠：天津福晨化学试剂厂；冰乙酸：天津市永大化学试剂有限公司。

NM120型低场核磁共振分析仪：上海纽迈电子科技有限公司；ALC-210.2型电子天平：赛多利斯科学仪器(北京)有限公司；G238型打浆机：广东省中山市联宝电器制造有限公司；XA5-HUD-1型酒精计：北京中西泰安技术服务有限公司；PB-10型酸度计：赛多利斯科学仪器(北京)有限公司。

1.2实验方法

1.2.1桑葚甜红果酒工艺流程

鲜桑葚果→筛选→打浆→接种酵母→主发酵→过滤→冷藏后酵→低温储酒→明胶沉降澄清→粗过滤→精过滤→调酒→灌装(洗瓶)→水杀→冷却→成品桑葚甜红果酒

1.2.2操作要点

筛选：将鲜桑葚果倒入筛选平台，人工除去腐败变质、虫噬、伤病果。

打浆：将刷选后的鲜桑葚果，均匀的输入打浆机内，在打浆的同时要均匀的加入适量亚硫酸，防止桑葚汁氧化。

接种酵母：将活性干酵母与桑葚果浆及软化水，混合搅拌1h，加入盛有桑葚果浆的小型发酵罐内，搅拌均匀，发酵温度控制在25℃。

化糖：发酵过程中，根据酵母降糖曲线，将白砂糖分批进行化糖，再将化好的糖浆倒入小型发酵罐中，搅拌均匀[14]。

过滤：将主发酵完成后的桑葚果酒用四层纱布进行过滤。冷藏后酵：将过滤后的桑葚果酒置入冰柜中冷冻，温度控制在-10℃，后发酵3个月，再将后发酵完成的桑葚果酒倒入小型储酒罐中。

澄清过滤：将明胶加入软化水中溶化，再将明胶溶液倒入下胶罐中，与桑葚果酒搅拌均匀，静置24h，经过两层纱布初滤，再通过4层纱布夹带脱脂棉精滤。

成分调整：根据对桑葚果酒的成分测定结果，对桑葚果酒成分进行调整，再将调整后的桑葚果酒倒入储酒罐。灌装：将调配好的桑葚果酒装入已灭菌的玻璃罐中，灌装时要求温度高于60℃热灌装，少留顶隙迅速封好盖，严防桑葚果酒沾在罐口及罐外壁。

杀菌：桑葚果酒装罐密封后采用100℃水浴杀菌，首先，将瓶盖留有一定的缝隙进行杀菌20min，此步骤是为了排除瓶内的冷空气，然后，将瓶盖封严进行水浴杀菌时间达5min，冷却至室温即得到成品[15]。

1.2.3桑葚果酒发酵工艺中酵母菌最适接种量的单因素实验[16]

取5份10kg破碎好的桑葚，酵母菌接种量取：0.01%、0.02%、0.03%、0.04%、0.05%，发酵温度25℃，发酵时间12d，亚硫酸钠添加量0.011%，根据感官评价找出最适的酵母接种量。

1.2.4桑葚果酒发酵工艺中发酵温度的单因素实验[17]

取5份10kg破碎好的桑葚，发酵温度取：15℃、20℃、25℃、30℃、35℃，酵母菌接种量取0.3g/kg，发酵时间12d，亚硫酸钠添加量0.011%，根据感官评价找出最适发酵温度。

1.2.5桑葚果酒发酵工艺中发酵时间的单因素实验

取5份10kg破碎好的桑葚，发酵时间取：12d、13d、14d、15d、16d，酵母菌接种量取0.3g/kg，发酵温度25℃，亚硫酸钠添加量0.011%，根据感官评价找出最适发酵时间。

1.2.6桑葚果酒发酵工艺中亚硫酸钠添加量的单因素实验[18]

取5份10kg破碎好的桑葚，亚硫酸钠添加量取：0.008%、0.009%、0.010%、0.011%、0.012%，酵母菌接种量取0.3g/kg，发酵温度25℃，发酵时间12d。根据感官评价找出最适亚硫酸钠添加量。

1.2.7桑葚酒中酒精度的测定

根据GB/T15038-2006中的酒精计法测定桑葚果酒的酒精度[19]。

1.2.8正交试验

依据单因素试验结果，选取合适的因素水平，以感官评分为评价指标，采用L9(34)表正交试验方案，确定桑葚果酒的最佳发酵工艺配方。

1.2.9产品的感官评价指标

对桑葚果酒的综合品质进行感官品质鉴定，选出10人组成评委，分别对产品的色泽、香气、口感和组织4个方面进行评定，经统计后取平均分。感官评分标准见表1。

表1　感官评定标准

2结果与分析

2.1桑葚果酒发酵工艺单因素实验结果

2.1.1酵母菌发酵产酒精曲线

桑葚果酒发酵工艺酵母菌产酒精曲线如图1所示：

图1　酵母菌发酵产酒精曲线图

如图1所示，在前2天，酵母菌数量较少，几乎不产酒精；当发酵第2天后，酒精度数开始上升；在发酵第17天，酵母菌产酒精量达到最大值。发酵第17天后酒精度有所下降，可能的原因是发酵液中酵母可利用的糖含量低，影响酵母的发酵作用，而乳酸菌开始发酵。

2.1.2酵母菌接种量对发酵工艺的影响结果

将感官评价所得的数据取其平均值及出酒率得到的测定结果如下：

由图2可知，随着酵母菌接种量的增加，感官评分呈现逐渐上升的趋势；当酵母菌接种量达到0.02%时，桑葚果酒的感官评分最高；随后再增加酵母菌接种量，感官评分不再增大，反而下降。由于当酵母菌接种量低于最佳值时，发酵进行的不完全，果酒甜度较大，酒精度不够，感官评分较低。当达到最佳值时，发酵反应则较彻底，感官评分达到最大。当酵母菌接种量过大时，发酵过度，而且会降低果酒的品质，感官评分下降。酵母菌接种量达到0.02%时，出酒率已经处于平稳状态，所以由单因素试验看出0.02%的酵母菌接种量为最适接种量。

图2　酵母菌接种量的影响

2.1.3果酒发酵温度对发酵工艺的影响结果

将感官评价所得的数据取其平均值及出酒率得到的测定结果如下：

图3　发酵温度的影响

由图3可知，发酵温度对出酒率影响不明显，但发酵温度对桑葚果酒的发酵工艺的影响是先呈上升趋势，当温度20℃时达到最高点后，又开始呈下降趋势。这是由于随着温度的升高桑葚果酒发酵加快，发酵反应的速率增加，感官评分增加；但当温度继续升高会导致发酵速度过快，影响果酒的品质，感官评分降低。由此确定20℃为最佳酶解温度。

2.1.4果酒发酵时间对发酵工艺的影响结果

将感官评价所得的数据取其平均值及出酒率得到的测定结果如下：

图4　发酵时间的影响

由图4可知，随着发酵时间的逐渐延长，出酒率逐渐增加，当发酵时间超过14d时，出酒率达到峰值，感官评分也逐渐增加，当发酵时间达到14d时，感官评分达到最高；随着时间的继续延长，感官评分开始下降。因为随着时间的延长，果酒可以得到充分发酵，发酵反应进行的较完全，当超过一定时间后，果酒发酵过度，感官评分开始下降。综合考虑，最佳发酵时间为14d。

2.1.5亚硫酸钠添加量对发酵工艺的影响结果

将感官评价所得的数据取其平均及出酒率值得到的测定结果如下：

图5　亚硫酸钠添加量的影响

由图5可知，随着亚硫酸钠添加量的增加，感官评分呈现逐渐上升的趋势；当亚硫酸钠添加量达到0.011%时，桑葚果酒的感官评分最高；随后再增加亚硫酸钠添加量，感官评分不再增大。由于当亚硫酸钠添加量低于最佳值时，影响酵母菌的发酵。当达到亚硫酸钠添加量达到最佳值时，酵母菌开始正常发酵。当亚硫酸钠添加量过大时，抑制酵母菌的发酵过程，出酒率下降明显，而且会降低果酒的品质，感官评分降低。所以由单因素试验看出亚硫酸钠添加量达到0.011%为最适接种量。

2.2桑葚果酒最佳工艺的确定

在单因素实验的基础上进行正交实验，优化调配工艺。以酵母菌接种量、发酵温度、发酵时间、亚硫酸钠的添加量为因素，以感官评价、出酒率得分为衡量指标，实验结果如表2。

由表2正交试验结果可知，各因素对桑葚甜红果酒感官评价的影响主次为B>D>C>A，即发酵温度>亚硫酸钠添加量>发酵时间>酵母菌接种量，最佳配方为A2B2C3D2，这个组合并不在9次试验中，所以对其进行验证，结果显示，此方案下感官评分为93分，出酒率62.4%；各因素对桑葚甜红果酒出酒率的影响主次为D>C>B>A，即亚硫酸钠添加量>发酵时间>发酵温度>酵母菌接种量，最佳配方为A2B2C2D1，这个组合并不在9次试验中，所以对其进行验证，结果显示，此方案下感官评分为89分，出酒率63.1%。综合考虑极差分析结果，以感官评价为主导，两组最优方案出酒率相差较小，即发酵温度>亚硫酸钠添加量>发酵时间>酵母菌接种量，最佳配方为A2B2C3D2，即酵母菌接种量为0.02%、发酵温度为20℃、发酵时间为15d、亚硫酸钠添加量为0.011%。根据评价标准该工艺制备的桑葚果酒质量较高。

表2　桑葚果酒正交试验表

3MRI法比较验证

果酒在储藏过程中经常由于酒石酸、单宁等物质的析出，伴随沉淀、分层、絮凝等稳定性不良的问题[20]，本研究为更加直观严谨表征不同工艺条件下桑葚甜红果酒的稳定性，利用低场核磁共振成像及伪彩影像技术分别对静置3个月的感官评价正交最优方案组及出酒率正交最优方案组、单因素试验中酵母菌最适接种量组、最适发酵温度组、最适发酵时间组、亚硫酸钠最适添加量组进行检测比对。MRI参数为：SF1=18MHz、SF2=10MHz、TD=200、Sw=40KHz、Dw=25、ACQ=5ms、DT2=1.15[21-22]。

图6中自左至右依次为感官评价正交最优方案组及出酒率正交最优方案组、单因素试验中酵母菌最适接种量组、最适发酵温度组、最适发酵时间组、亚硫酸钠最适添加量组的低频核磁共振扫描伪彩图，分析可知，感官评价正交最优方案组的成像清晰，氢质子分布均匀，无堆积现象，完整性也较好，但中部有黑色区域，证明体系内存在微量空气气泡，稳定性良好；出酒率正交最优方案组成像边缘迷糊，可见明显挂壁现象，氢质子堆积分布；酵母菌最适接种量组可见明显氢质子堆积，有非肉眼可见絮凝现象；最适发酵温度组成像最清楚，氢质子分布均匀，稳定性最优；最适发酵时间组存在密集絮凝，稳定性不佳；亚硫酸钠最适添加量组可见明显沉淀、空洞区域，成像不清晰，边缘模糊，液体流动性偏差。

图6　各方案组的低频核磁伪彩成像

虽然通过MRI伪彩图测定最适发酵温度组稳定性最好，但口感不佳、出酒率偏低，所以综合指标考虑，选择感官评价正交最优方案组为最佳方案。

4结论

通过单因素、正交试验及MRI伪彩成像得出桑葚甜红果酒的最佳工艺为酵母菌接种量为0.02%、发酵温度为20℃、发酵时间为15d、亚硫酸钠添加量为0.011%。制作出的桑葚甜红果酒澄清透明有光泽悦目协调，有浓郁的原果香微带醇香，风味柔和酸甜适口，口感润滑稠厚，不浑浊无沉淀物，稳定性良好。

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Mulberry Sweet Berry-red Wine Process Optimization And MRI Validation

Wang Naijuan1, Cheng Jianbo2, Yue Xiaoxia2, Guo Biye2, Zhang Gensheng2*

(1.Zhejiang Zhoufu Foods CO., LTD, Zhoushan 316200；2.Key Laboratory for Food Science and Engineering of Heilongjiang Province, Harbin University of Commerce, Harbin 150076)

Abstract:Forced intervention sweet red wine using of pure mulberry fruit wine yeast fermentation in fresh mulberry fruit as the main raw material. Used the low-frequency magnetic resonance imaging (MRI) technique on the stability of each group were compared to verify the program in order to determine the optimal mulberry sweet red wine preparation by single factor and orthogonal experiment, and liquor yield and sensory evaluation as an indicator. The results showed that: the optimum for the yeast inoculation was 0.2g / kg, fermentation temperature was 20 ℃, fermentation time was 15d, sodium sulfite dosage was 0.011%. Under this condition, sweet red wine made from mulberry sensory score of 93, the rate was 62.4% alcohol, making a mulberry sweet red wine clear and transparent coordination pleasing glossy, rich raw fruit microstrip mellow, soft and sweet and sour flavor palatability, taste lubrication thick, good stability.

Key words:Mulberry; Sweet berry-red wine; MRI

中图分类号:TS262.7

文献标识码:A

作者简介：王乃娟(1982-)，女，工程师，硕士，主要从事方便食品及海产品的研究，E-mail：154158636@qq.com；*通讯作者：张根生(1964-)，男，教授，硕士，主要从事畜产品加工研究。

收稿日期：2015-12-25

DOI.:10.13268/j.cnki.fbsic.2016.02.003