紫薯渣发酵制取低醇饮料

刘志明姜亦超 邓玉云 韩金柏

（黑龙江八一农垦大学食品学院，黑龙江大庆163319）

·工艺技术·

紫薯渣发酵制取低醇饮料

刘志明*姜亦超 邓玉云 韩金柏

（黑龙江八一农垦大学食品学院，黑龙江大庆163319）

紫薯富含花青素、硒、绿原酸和膳食纤维等成分，具有降压、补血、益气、润肺、养颜之功效，还有抗氧化、抗突变、增强人体免疫力、预防癌症、延缓衰老、促进肠胃蠕动和排毒、降低心血管疾病发生率、保肝护肝等医疗保健功能。紫薯花青素品质好且稳定。生鲜紫薯提取色素后的残渣含有淀粉和花青素，可发酵制取低醇饮料。目前虽有用紫薯制作发酵酒的研究，但尚未见到以紫薯提取色素后的残渣研制低醇饮料的报道。以提取色素后的薯渣为原料发酵制取低醇紫薯饮料，残存的花青素在酿制过程中会保留于成品中，令低醇饮料色泽诱人，保健作用突出，是紫薯资源综合利用的有效途径。

1　材料与方法

1.1试验材料与仪器

紫薯，群紫1号，市售；酿酒高活性干酵母，广东省东莞糖厂酵母分厂；柠檬酸（AR），天津市巴斯夫化工有限公司。

CP313型电子天平；DELTA320型pH计；WZ型手提式糖度计；SYQ-DSX-280A型手提式不锈钢压力蒸气灭菌器；DRP-9052型恒温培养箱；TD5A型多管架式离心机（0 r/min～4 000 r/min）；DS-1型高速组织捣碎机；玻璃计量器具，包括移液管、容量瓶、量筒等；尼龙纱布，孔径0.125 mm。

1.2试验方法

1.2.1工艺流程

紫薯低醇饮料制作工艺流程如图1所示。

图1　紫薯低醇饮料制作流程

工艺注释：①将紫薯去皮、切块，加提取液（pH值2.01的柠檬酸水溶液），打浆（料液比1 g∶1 mL），提取色素（70 ℃，60 min，提取2次），离心、压滤，得薯渣（混匀）；②蒸汽灭菌，灭菌压力0.1kPa，灭菌时间20 min；③干酵母比灭菌水为1 g∶10 mL，在30 ℃下活化1 h，接种于紫薯渣中；④将发酵物装入锥形瓶中，盖好多孔塞，放入恒温培养箱内，控温控时发酵；⑤用尼龙纱布压滤发酵产物；⑥在3 000 r/min下离心压滤液10 min，收集滤液；⑦同条件“②”。

1.2.2研制试验

1.2.2.1单因素试验

分别调制pH值为4.0、4.5和5.0的紫薯渣匀浆各1份，均按0.4%（质量分数，下同）接种量接活化干酵母，在32.5 ℃发酵120 h；在3份pH值为4.5的薯渣匀浆中各接入0.4%的活化干酵母，分别于28.0 ℃、32.5 ℃和37.0 ℃温度下发酵120 h；在3份pH值为4.5的薯渣匀浆中各接入0.4%的活化干酵母，在32.5 ℃温度下分别发酵96 h、120 h和144 h；在3份pH值为4.5的薯渣中分别加入0.3%、0.4%和0.5%的活化干酵母，于28 ℃温度下发酵120 h。发酵产物经压滤、离心分离、沉淀后得紫薯低醇饮料，以酒精度、糖度、pH值和感官评分作为衡量依据综合评定其品质。

1.2.2.2正交试验

在单因素试验基础上，将发酵温度（A）、发酵物pH值（B）、发酵时间（C）和酵母添加量（D）设计成L9（34）正交试验（每组试验做3个平行样）。按照单因素试验中衡量依据综合评定后，确定最优工艺参数组合，并放大（3倍）样量，进行验证试验。

1.2.2.3品质评价

酒精度，按GB/T 10345—2007方法测定。

糖度，用手提式糖度计测定。

酸度，用校正好的pH计测定pH值，以pH值表征酸度。

综合感官评定方法和评分标准如表1所示。

表1　紫薯低醇饮料评分标准

保质期按有关文献方法评定。

2　结果与分析

2.1单因素试验

2.1.1发酵物pH值

微酸环境有利于酵母菌生长，杂菌的代谢活动受到抑制，但酸度过大时酵母菌代谢活动也会受到抑制，发酵速率减缓。控制发酵温度32.5 ℃，酵母加量0.4%，发酵时间120 h，分别调整发酵物pH值为4.0、4.5和5.0，发酵产物酒精度、糖度和pH值数据如图2所示。感官评定表明，pH值为4.0时发酵产物酸味重，pH值为5.0时发酵产物口感淡薄，pH值4.5时口感较好，综合评分较高。

图2　发酵物pH值与紫薯低酵饮料物性关系

2.1.2发酵温度

根据单因素试验设计，发酵温度对发酵产物酒精度、糖度和PH值的影响结果如图3所示。试验表明，试验条件下，随着温度升高，发酵产物糖度增大、酒精度减小，37.0 ℃时发酵产物酒精度较低，感官品质也不如28.0 ℃和32.5 ℃发酵产物好。32.5 ℃的发酵产物综合性能较好。

图3　发酵温度与紫薯低酵饮料物性关系

2.1.3发酵时间

根据单因素试验设计，发酵时间对发酵产物酒精度、糖度和PH值的影响结果如图4所示。试验结果表明，发酵时间越短，产物酒精度越低；糖度越高，酒精度越低。发酵120 h和144 h时产物酒精度相对较高，感官评定效果也较好，故应控制发酵时间靠近120 h。

图4　发酵时间与紫薯低酵饮料物性关系

2.1.4酵母添加量

发酵过程中若酵母接种量过大，发酵醪中的营养物质多消耗在菌体细胞的生长繁殖上，使产物量减少，降低低醇饮料品质，故接种量要适宜。酵母添加量对发酵产物糖度、PH值和酒精度影响的试验结果如图5所示。结果表明，在0.3%～0.5%范围内，酵母加量增大时酒精度无大变化，0.4%的酵母加量时酒精度略高，感评效果也较好，所以酵母加量应靠近0.4%。

图5　酵母添加量与紫薯低酵饮料物性关系

2.2正交试验

由单因素试验确定的正交试验因素和水平如表2所示。按L9（34）正交设计进行4因素3水平正交试验，并且每组做3个平行试验，正交试验结果如下页表3所示。将原料同比例放大（3倍）的重复试验结果如下页表4所示。

表2　正交试验因素水平表

由表4极差R值可知，试验条件下紫薯低醇饮料制备的各因素影响程度为：B＞A＞C=D，即发酵物pH值＞发酵温度＞发酵时间=酵母添加量。B和A为主要因素，C和D为次要因素。各因素的最佳水平组合为A1B2C2D2，即发酵温度28 ℃，发酵物pH值4.5，发酵时间120 h，酵母接种量0.4%，在此条件下制得的紫薯低醇饮料具有较佳口感。按照表4中酒精度和感官评分相对较高的3组（2#、5#和8#，其中2#为最佳组合）条件进行符合试验的结果如表5所示。2#发酵产物品质与表3中相近，所得紫薯低醇饮料色泽紫红，具有紫薯特有的浓郁香气，醇味绵软，淡甜微酸、有红葡萄酒风格。按有关文献方法评定结果，该酒保质期在18个月以上。

表3　L9（34）正交试验结果

表4　放大样的二次L9（34）正交试验结果

表5　紫薯低醇饮料符合试验结果

2.3讨论

直接用鲜紫薯提取色素，可减少因淀粉糊化对提取和分离带来的不利影响。薯渣虽在提取色素时经历较高温度，但尚未达到其淀粉完全糊化的程度，直接用酵母发酵导致产物酒精度低于有关文献报道的11%。上述发酵工艺流程中无液化和糖化步骤，使发酵时紫薯淀粉未能充分利用，致酒精度偏低（若深度糊化后再糖化、发酵，酒精度会大幅增高），但该设计工艺简单，成本低。试验条件下制得的紫薯低醇饮料澄清度稍差，若制备时添加果胶酶，可便于过滤和沉淀。发酵物用柠檬酸调节pH值，有利于紫薯低醇饮料呈现特有的紫红色，增强感官品质。

3　结论

以提取色素后的紫薯渣为原料，在发酵物pH值4.5，发酵温度28 ℃，酵母加量0.3%和发酵时间120 h的优化工艺条件下直接发酵，可制得感官较佳的紫薯低醇饮料。紫薯低醇饮料酒精度2%～3%，糖度4%～5%，pH值4.3～4.8，颜色紫红，淡香微甜，醇酸适口，与红葡萄酒风格相似。饮料中引入的紫薯花青素，增强了保健作用，适合成年人群饮用。以紫薯提取色素后的残渣发酵制备紫薯低醇饮料，工艺简单、成本低，可使紫薯资源得到综合利用。

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［3］李若西. 开发前景广阔的黑薯和紫薯［J］.农业科技通讯，2005（1）：33.

［4］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.

［5］杨瑞，苏慧，张伟，等. 低度紫薯酒及其发酵规律的研究［J］.酿酒科技，2008（9）：55-57.

［6］三枝敬明，大庭理一郎. 产学官共同研发的紫色薯酿酒工程［J］.中国酿造，2010（2）：189.

［7］王世清，田卫政，李静，等. 紫甘薯酒发酵工艺条件研究［J］.食品科技，2014，39（4）：64-68；72.

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［9］楚文靖，滕建文，夏宁，等. 紫甘薯酒抗氧化活性的研究［J］.酿酒科技，2007（12）：43-46.

［10］中国食品发酵工业研究院，泸州老窖集团股份有限公司，山西杏花村汾酒集团有限责任公司. GB/T 10345—2007 白酒分析方法［S］.北京：中国标准出版社，2007：1-17.

［11］中华人民共和国卫生部. GB 2758—2012 发酵酒及其配制酒［S］.北京：中国标准出版社，2012：1-2.

Research of low-alcohol beverage producing by fermentation with purple sweet potato residue

LIU Zhiming*JIANG Yichao DENG Yuyun HAN Jinbai
（Foodstuff college，Heilongjiang bayi agricultural university，Heilongjiang Daqing 163319，China）

以提取色素后的紫薯渣为原料进行发酵醇化，产物经压滤除渣、离心去杂、沉淀，制得紫薯低醇饮料，采用正交试验对其工艺进行优化，通过感官评定，酒精度、糖度和pH值测定，综合评价其品质。结果表明，发酵物pH值和发酵温度是影响发酵的主要因素，发酵时间和酵母添加量为次要因素。最优发酵工艺参数为发酵物pH值4.5，发酵温度28 ℃，酵母接种量3%，发酵时间120 h。该条件下制得的紫薯低醇饮料酒精度2%～3%，糖度4%～5%，pH值4.3～4.8，色泽紫红、酒味纯淡、口感绵软。

紫薯渣；发酵；低醇饮料

Taking purple sweet potato residue after extraction of the pigment as a raw material for fermentation aging，slag product by pressure filtration，centrifugation to mixed，precipitate to obtain a purple potato low-alcohol beverages，orthogonal experiment to optimize their processes through sensory evaluation，alcohol content，sugar content and pH measurement，comprehensive evaluation of its quality. The results showed that the fermentation product of fermentation temperature and pH value were the main factors affecting the fermentation，yeast fermentation time and dosage secondary factors. Optimum fermentation parameters for the fermentation product are pH value of 4.5，fermentation temperature 28 ℃，3% yeast inoculation，fermentation time 120 h. Under these conditions，the resulting purple potato low-alcohol beverage is with alcohol 2% ～3%，sugar content 4% ～ 5%，pH value of 4.3～4.8，the color purple，pale pure alcohol，soft texture.

purple potato residue；fermentation；low-alcohol beverage

TS275.5

A

1673-6044（2016）01-0035-04

10.3969/j.issn.1673-6044.2016.01.011

*刘志明，男，1961年出生，2000年毕业于黑龙江大学化学化工学院有机化学专业，副教授，硕士。

2016-02-27