卷丹百合茶酒的发酵工艺优化研究

李 丽,何 娟,2,周荣菊,吴永康,李刚凤*

(1.铜仁学院 材料与化学工程学院,贵州 铜仁 554300；2.仲恺农业工程学院 轻工食品学院,广东 广州 510225)

卷丹百合(Lilium lancifoliumthunb)属百合科,其鳞茎营养丰富,且具有很多生物活性成分,如酚类物质、皂苷、生物碱、多糖等,可提高人体免疫力[1-2]。茶叶中的化学成分多达300多种,富含人体所需的矿质元素,其中最重要的成分为茶多酚和多糖类物质,可起到缓解衰老,防辐射防癌等作用[3-4]。

目前对茶酒(如茉莉花茶酒、番石榴茶酒等[5-6])发酵工艺的研究已有了一定进展。而有学者对影响茶酒品质的发酵因素,以及对茶酒的澄清工艺及香气成分进行了初步的研究[7-9]。茶酒是指以茶叶为主料酿制或配制而成的各种饮用酒的统称[10-11],卷丹百合茶酒是绿茶水和卷丹百合汁按一定比例混合后经液态发酵而生产的酒类。梵净山位于贵州东北部,茶叶资源丰富[12],对于高质量的茶叶,销量和经济利益自然可观,但对于低端茶叶的销售,价格并不理想。梵净山地区有大面积的卷丹百合种植基地,目前主要的销售途径是直接以蔬菜销售,也有百合干和百合粉等初级加工产品,但本地区百合的深加工产品还较少。本研究通过对卷丹百合茶酒发酵工艺的优化,得到适宜的发酵条件,研发出一种新的保健型茶酒类饮品,以期为铜仁地区低品质绿茶及卷丹百合的开发提供了新思路。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

酿酒高活性干酵母:安琪酵母股份有限公司；糖化酶(酶活力:50 000 U/g)、柠檬酸、α-高温淀粉酶(酶活力:10 000 U/g):湖南鸿福祥生物工程股份有限公司；梵净山卷丹百合干、梵净山绿茶、白砂糖:市售；柠檬酸、氢氧化钠(均为分析纯):河南佑康化工产品有限公司。

1.2 仪器与设备

PC-100型数显式电热恒温水浴锅:上海跃进医疗机械厂；GZ-250-S生化培养箱:韶关市广智科技设备有限公司；PHS-3C数字pH计:上海雷磁仪器厂；JC503分析天平:上海精密科学仪器有限公司；RH-600A高速万能粉碎机:浙江荣浩工贸有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 卷丹百合茶酒的工艺流程及操作要点[13-14]

操作要点:

将茶叶与水按照1∶10(g∶mL)比例混合,静置10min后滤去冷水,保留茶叶,从而去除杂质和异味[10]。将除杂后的茶叶加入热水,置于85℃恒温水浴锅浸提1 h,趁热过滤,得到茶汤。百合干打粉后加水溶解,使其质量浓度为50 mg/mL,加入α-高温淀粉酶(质量浓度为0.4 mg/mL),于90℃水浴锅中水解1 h,冷却后调节pH值为4.5～5.0,加入质量浓度为0.3 mg/mL的糖化酶,于65℃水浴锅中糖化1 h,再加入茶水并冷却至室温,以白砂糖调节糖度,柠檬酸调节pH,接种适量的活化酵母(于5%的蔗糖溶液中35℃活化30 min[15]),于适当的温度条件下发酵14 d,过滤后即为成品。

1.3.2 卷丹百合茶酒发酵条件优化单因素试验

根据1.3.1发酵工艺条件,考察发酵温度(22℃、25℃、28 ℃、31 ℃、34 ℃)、初始pH(2.5、3.5、4.5、5.5、6.5、7.5)、初始糖度(16 °Bx、18 °Bx、20 °Bx、22 °Bx、24 °Bx)和接种量(0.01%、0.03%、0.05%、0.07%、0.09%、0.11%)对卷丹百合茶酒酒精度的影响。

1.3.3 正交试验优化发酵条件

在单因素试验的基础上,以发酵温度(A)、初始pH(B)、接种量(C)、初始糖度(D)作为考察因素,每因素取3个水平,以酒精度作为考察指标,对卷丹百合茶酒发酵工艺条件进行L9(34)正交试验设计,正交试验因素与水平见表1。

表1 卷丹百合茶酒发酵条件优化正交试验因素与水平Table 1 Factors and levels of orthogonal experiments forL.lancifolium tea wine fermentation conditions optimization

1.3.4 检测方法

酒精度的测定:采用酒精计法；还原糖、总糖的测定:采用直接滴定法[16]。总酸的测定:采用酸碱滴定法[17]。茶多酚的测定:采用分光光度法[18]。

微生物的测定:按照GB/T 4789.25—2003《食品卫生微生物学检验酒类检验》。其中菌落总数的测定:按照GB/T 4789.2—2010《食品卫生微生物学检验菌落总数测定》；大肠菌群的测定:按照GB/T 4789.3—2016《食品卫生微生物学检验大肠菌群测定》；沙门氏菌的测定:按照GB/T 4789.4—2016《食品卫生微生物学检验沙门氏菌检验》；金黄色葡萄球菌的测定:按照GB/T 4789.10—2016《食品卫生微生物学检验金黄色葡萄球菌检验》。

感官评分:由8人组成感官评价小组,对卷丹百合茶酒进行感官评价,评分标准参考邹聪丽等[19]的茶酒感官评分标准,满分为30分,感官评分标准如表2所示。

表2 卷丹百合茶酒感官评分标准Table 2 Sensory evaluation standards ofL.lancifoliumtea wine

1.3.5 数据分析

采用SPSS19软件进行方差分析,水平间的多重比较采用Duncan's新复极差法,以P＜0.05为显著差异。

2 结果与分析

2.1 初始pH对发酵酒精度的影响

图1 初始pH对发酵液酒精度的影响Fig.1 Effect of initial pH on alcohol content of fermentation broth

由图1可知,随着发酵液初始pH的增大,卷丹百合茶酒的酒精度呈现先上升后下降的趋势。当初始pH值为4.5时,酒精度达到最大值,为9.03%vol,相比初始pH值为3.0时,酒精度显著增高(P＜0.05)；继续增大发酵液初始pH,酒精度开始下降。在酵母菌发酵产酒的过程中,酵母菌产酒能力受生长环境的影响,过酸或过碱都有可能导致酵母细胞失活死亡,且酵母产酒适合在弱酸的条件下进行[20],其产酒效果最佳。因此,选择初始pH 4.5为宜。

2.2 初始糖度对发酵酒精度的影响

图2 初始糖度对发酵液酒精度的影响Fig.2 Effect of initial sugar content on alcohol content of fermentation broth

由图2可得,随着初始糖度的升高,卷丹百合茶酒的酒精度呈先增大后减小的趋势,当初始糖度为18°Bx时,酒精度达到最大值,为9.01%vol,相比初始糖度为16°Bx时酒精度显著提高(P＜0.05)；继续增大初始糖度值,酒精度开始下降。在用酵母发酵产酒的过程中,适宜的渗透压是酵母细胞得以正常生长繁殖的必要条件,因此糖度不能过高,否则会导致酵母细胞脱水死亡,但若糖度过低将导致酵母所需的营养物质不够而使最终的酒精度不足[21]。因此选择初始糖度为18°Bx为宜。

2.3 酵母接种量对发酵酒精度的影响

图3 接种量对发酵液酒精度的影响Fig.3 Effect of inoculum on alcohol content of fermentation broth

由图3可得,随着酵母接种量的增大,卷丹百合茶酒酒精度呈先增大后不变的趋势,当初接种量为0.07%时,酒精度达到最大值,为8.8%vol,相比接种量为0.05%时有了显著提高(P＜0.05),继续增大接种量,酒精度没有显著改变。在酵母发酵产酒的过程中,酵母之间容易形成竞争关系,接种量过大,发酵液中的营养物质不足以使所有酵母细胞存活,有限的营养物质很难留到发酵产酒便已消耗殆尽,且死亡的酵母细胞和副产物将影响最终酒的品质；而接种量过少,酵母不足会导致最终产酒量不足[22]。因此选择接种量为0.07%为宜。

2.4 发酵温度对发酵酒精度的影响

图4 发酵温度对发酵液酒精度的影响Fig.4 Effect of fermentation temperature on alcohol content of fermentation broth

由图4可得,随着发酵温度的升高,卷丹百合茶酒的酒精度呈先增大后下降的趋势,当发酵温度为28℃时,酒精度达到最大值,为7.7%vol,与发酵温度为22℃时相比,酒精度显著提高(P＜0.05)；发酵温度继续升高,酒精度开始下降。在用酵母发酵产酒的过程中,适合的发酵温度有利于酵母的生长繁殖和产酒质量。因此选择发酵温度28℃为宜。

2.5 正交试验结果分析

根据单因素试验结果,选择发酵温度(A)、初始pH(B)、接种量(C)、初始糖度(D)作为考察因素,以酒精度作为评价指标,采用正交试验优化卷丹百合茶酒发酵工艺条件,正交试验结果与分析见表3,方差分析见表4。

表3 卷丹百合茶酒发酵条件优化正交试验结果与分析Table 3 Results and analysis of orthogonal experiments for fermentation conditions optimization ofL.lancifolium tea wine

由表3极差分析结果可知,各因素对发酵酒精度影响的主次顺序为:D＞A＞B＞C,即初始糖度＞发酵温度＞初始pH＞接种量。而最佳试验组合为A2B3C2D2,所得出的试验结果为平均酒精度9.23%vol,酒精度高于其他试验组合。因此,最优工艺确定为A2B3C2D2,即发酵温度28℃,初始pH5.0、接种量0.07%、初始糖度18°Bx时发酵效果最佳,此工艺得出的百合茶酒酒精度为9.23%vol。

表4 正交试验结果方差分析Table 4 Variance analysis of orthogonal experiments results

由表4可知,初始糖度和发酵温度对卷丹百合发酵酒精度的影响最大。初始糖度直接影响酵母所处环境的渗透压,糖度过高,酵母因高渗透压而无法正常进行生命活动,甚至脱水死亡,糖度过低,酵母生长繁殖所需的营养物质不够,无法正常产酒。而发酵温度影响酵母的生长繁殖能力,发酵温度过高,酵母无法正常进行生命活动,甚至失活死亡；发酵温度过低,酵母暂停生命活动,这些因素都将导致酒精度不足,酒质变劣。

2.6 卷丹百合茶酒品质评价

在最佳发酵工艺条件下,获得获得的卷丹百合茶酒,并对其进行指标检测和感官评价。结果表明,所得卷丹百合茶酒外观透明,有原茶汤色,有轻微沉淀；酒香较细腻,微醇香,无不良气味；口感良好,具有典型的茶酒酒香,总体感官评分为21分。还原糖含量为0.30 g/L,总糖含量为8.34 g/L,总酸含量为7.33 g/L,茶多酚含量为0.68 g/L。微生物指标符合国家标准[23]。

3 结论

本研究采用正交试验对卷丹百合茶酒的发酵工艺进行了优化。结果表明,卷丹百合茶酒最佳发酵工艺条件为发酵温度28℃,初始pH5.0、接种量0.07%、初始糖度18°Bx。在此最佳发酵工艺条件下,所得卷丹百合茶酒品质较好,色泽亮黄,既有茶香又有酒意,口感独特,感官评分为21分,酒精度为9.23%vol,还原糖含量为0.30 g/L,总糖含量为8.34 g/L,总酸含量为7.33 g/L,茶多酚含量为0.68 g/L。为卷丹百合及低端绿茶的深加工提供了技术支持。贵州省梵净山的卷丹百合及绿茶资源非常丰富,种植面积广泛,具备规模化生产卷丹百合茶酒的原料供给条件。因此,卷丹百合茶酒具有良好的开发前景。

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