仙人掌果白兰地优化工艺的研究

蔡海燕，刘义会，余 航，郭 杰，李 觅，张 颖，常少健，张 磊

（1.四川省食品发酵工业研究设计院，四川成都611130；2.酿酒生物技术及应用四川省重点实验室，四川成都611130；3.国家固态酿造工程技术研究中心，四川泸州646000）

仙人掌果原名蕨麻，为仙人掌属植物的果实。果肉含有丰富的微量元素、蛋白质、氨基酸、维生素、多糖类、黄酮类和果胶等，具有极高的营养价值。据《中药大辞典》记载，仙人掌果具有行气活血、祛湿退热、抗氧化、生肌养颜等药用价值，是集营养和保健于一体的优质滋补果品。仙人掌果多糖具有一定的降血糖、降血脂、降血压和抗肿瘤的作用，其机制可能与改善免疫功能、清除自由基、增强机体抗氧化功能和诱导肿瘤细胞凋亡有关[1-5]。我国仙人掌果资源丰富，但仙人掌果及其深加工产品市场占有率不高，其经济价值得不到良好的体现。

以仙人掌果为原料，酿制而成的仙人掌果白兰地产品，具有酒体澄清透明、香气极其浓郁、经久不散、空杯留香，入口绵柔清爽、甘甜适口的特征[6-7]。适量的高级醇不仅能使酒体醇甜，还能与酸生成酯类物质，使酒体丰满；但含量过高时，除了饮用时感觉会有明显异杂味外，还会导致头晕、头痛，即俗称“上头”。高级醇是酵母代谢的产物，在酵母酒精发酵过程中产生，发酵因素影响高级醇的含量，发酵工艺决定着高级醇含量的高低[8-9]。采用传统带皮发酵工艺酿造的仙人掌果白兰地中高级醇含量一般较高，以单因素变量实验及正交试验，研究了一种以破碎、酶解、压榨、蒸煮的处理方式再发酵的工艺。该工艺不但降低了成品酒中高级醇含量，同时保留了仙人掌果特有香气风格。

1 材料与方法

1.1 材料

原料：四川甘孜州所产仙人掌果。

辅料：白砂糖，柠檬酸，偏重亚硫酸钾，酵母活化剂GoFerm®，Lalvin D80酵母，Lalvin QA23酵母，复合果胶酶EX-V（多聚半乳糖醛酸酶、果胶酯酶、果胶裂解酶复合制剂）。

仪器设备：50 L不锈钢发酵罐，0～50℃恒温培养箱，手持折光糖度计，20 L蒸馏器，小型硅藻土抽滤机，pH计，20 L夏朗德蒸馏机组，气相色谱仪Agilent 682。

1.2 试验方法

1.2.1 工艺流程

1.2.2 操作要点

1.2.2.1 破碎处理

将成熟的仙人掌果实进行分选，剔除生青果和腐烂果后洗净、破碎并打浆，制得仙人掌果浆；在打浆过程中加入偏重亚硫酸钾，其中偏重亚硫酸钾添加量为50 mg/L。

1.2.2.2 酶解

在仙人掌果浆中加入果胶酶EX-V进行酶解处理。

1.2.2.3 压榨

将酶解后的仙人掌果浆经螺杆压榨机压榨，分离果汁并弃渣。

1.2.2.4 煮沸

将压榨后的仙人掌果汁加热至沸腾，再冷却至室温。

1.2.2.5 澄清

将冷却后的仙人掌果汁与皂土混合后进行澄清处理并倒罐去除酒泥，再进行第一次固液分离，制得仙人掌果清汁，弃渣；计算出汁率，并检测清汁pH值、总酸及可溶性固形物含量。

1.2.2.6 糖酸度调整

根据检测数据，在仙人掌果清汁中加入一定量白砂糖和柠檬酸，使其总糖浓度约为225 g/L，总酸含量约为4 g/L。

1.2.2.7 发酵

对酵母进行活化处理，把活化保护剂溶解于20倍重量的温度为40～45℃的纯水中，制得活化培养液，然后向降温至35～40℃的活化培养液中加入果酒酵母并静置，静置时间为15～30 min，制得酵母活化液；将所得酵母活化液加入混合汁中进行发酵，制得发酵原酒；果酒酵母Lalvin D80与果酒酵母Lalvin QA23混合接种，接种总计量为300 mg/L。每隔8 h检测比重糖度，并在全程发酵过程以升高或降低温度控制发酵速率，使每天比重糖度降低2°Bx左右。

1.2.2.8 终止发酵

发酵经10～14 d结束。向发酵原酒中加入皂土进行澄清处理，并倒罐去除酒泥，进行第二次固液分离，制得发酵清酒，弃渣；发酵结束后检测酒精度及总糖指标。

1.2.2.9 后发酵

主发酵结束后，密闭发酵容器，静置放置在15～25℃环境内静置60 d，之后检测总糖指标，如总糖含量高于4 g/L则继续放置30 d。

1.2.2.10 蒸馏

一次蒸馏：测量所得果酒的酒精度，添加软化水调节果酒酒精度至9%vol，转入夏朗德蒸馏机组的底锅中进行一次蒸馏，制得一次蒸馏酒液，预计所得蒸馏酒液酒精度为55%vol～65%vol；根据蒸馏前果酒的酒精度及体积计算出所述蒸馏酒液的预计体积并去除酒头，所述酒头的体积为所述蒸馏酒液预计体积的1%～3%，去除酒头后，继续接取蒸馏酒液，当蒸馏酒液达到预计体积时，停止接取，得到一次蒸馏酒液。

二次蒸馏：向一次蒸馏酒液中添加软化水调节酒精度，所述软化水体积为一次蒸馏酒液体积的30%，所得酒液转入夏朗德蒸馏机组的底锅中进行二次蒸馏，制得二次蒸馏酒液，预计所得蒸馏酒液的酒精度为70%vol～85%vol；按照一次蒸馏时计算蒸馏酒液预计体积及酒头量的方法，计算出二次蒸馏酒液的预计体积并去除酒头，接取二次蒸馏酒液预计体积的蒸馏酒，完成二次蒸馏，得到二次蒸馏酒液。

1.2.2.11 陈酿及调配

所得蒸馏酒经密封存放，陈酿过后制得基酒，经调配降度后得成品。

1.2.3 酶解条件优化实验

果胶酶的使用对增加果汁可溶性固形物（TSS）有直接影响，其中主要影响因素包括：酶计量、酶解时间、酶解温度及酶解pH值。以此4个因素进行正交试验，以压榨澄清后的仙人掌果果汁可溶性固形物含量为标准进行酶解条件优化实验，正交试验因素水平见表1。

表1 酶解条件正交优化试验因素水平

1.2.4 菌种选择实验

选定Lalvin D80酵母（浸提型）与Lalvin QA23酵母（产香型），酵母添加比例分别以4∶0、3∶1、2∶2、1∶3、0∶4进行单因素变量试验，统一由蒸馏水降度至40%vol，并对成品酒进行感官评价。感官评价由10名品评小组成员对各样品分别进行随机编号品评，并完成品评表。品评表参照国际烈酒品尝评分表[10]，经品评员品评后，各项取平均分记录。结果见表2。

表2 成品酒品评打分表(空表)

1.2.5 高级醇优化实验

以常规破碎带渣发酵法为对照实验组（实验过程跳过步骤1.2.2.2—1.2.2.5，破碎后直接带渣发酵），并以成品酒中异戊醇、正丙醇、异丁醇及总高级醇含量为标准，检验对比本实验方法对降低成品酒中高级醇含量的作用。高级醇检验方法参照GB/T 11856—2008白兰地[11]，其中色谱条件：氢焰检测，检测器温度为250℃，H2流速40 mL/min，空气流速400 mL/min，载气N21.8 kg/cm2，流速0.89 mL/min，分流比29∶1，尾吹26.5 mL/min；用叔戊醇、乙酸正戊酯、2-乙基正丁酸作内标。并对对照组及实验组进行感官评价，评价方法参照1.2.4。

2 结果与分析

2.1 酶解条件优化实验结果及分析

酶解条件正交优化试验结果如表3所示，影响酶解效果的因素为酶解温度＞酶解时间＞酶添加量＞pH值。最适工艺条件为：酶添加量20 mg/L，酶解时间36 h，酶解温度20 ℃及pH3.6（A2B3C3D1），在该条件下的TSS值为14.0°Bx，为实验中的最优结果。4个因素中，酶解时间、酶解温度及pH值都为三水平中的极限值，因考虑到果酒发酵条件，其酶解时间、酶解温度及pH值都不建议超过本实验的极限值，因此，实验中的酶解最优条件可作为优化结果使用。

表3 酶解条件正交优化试验结果

2.2 菌种选择实验结果及分析

经不同比例酵母接种实验，如图1所示，混合酵母接种所得样品比两个纯种酵母发酵所得样品的感官评价高，且影响较为明显。其中，以纯种Lalvin D80酵母发酵所得样品感官评分最低（74.7分）；Lalvin D80与Lalvin QA23酵母比例为1∶3时，感官评价总分最高（87.3分），为最佳接种比例。

图1 不同比例Lalvin D80酵母及Lalvin QA23酵母的感官评价结果

2.3 高级醇优化实验结果及分析

经对比实验结果显示，按照实验方案中破碎—酶解—压榨—澄清—发酵的清汁发酵工艺，较以往的带渣发酵工艺在异戊醇、正丙醇、异丁醇及总高级醇含量上均明显下降，其中异丁醇含量下降最为明显，下降率达97.29%（见表4）。整体出酒率变化并不明显，出酒率下降仅为2.85%。其他理化指标变化相对较明显，如3-羟基-2-丁酮、丁酸、β-苯乙醇等物质含量均增加100%以上，各类物质变化情况有待进一步实验研究。

表4 带渣发酵与清汁发酵主要色谱数据及出酒率对比

如图2所示，实验组各数据指标明显优于对照组，尤其是香气方面评分。根据感官记录显示，对照组较实验组有更明显的青草味香气，实验组整体香气更和谐舒适，且花香、果香更明显，特征性突出。

图2 不同前处理方式的感官评价结果

3 结论

在用复合果胶酶对仙人掌果汁进行酶解处理的流程中，酶解条件为酶添加量20 mg/L、酶解时间36 h，酶解温度20℃及pH3.6时，所得果汁可溶性固形物（TSS）含量最高；所接种的Lalvin D80酵母与Lalvin QA23酵母用量比为1∶3时，感官评价最优；经过破碎、酶解、压榨、澄清的清汁发酵工艺较传统带渣发酵工艺在异戊醇、正丙醇、异丁醇及总高级醇含量上有明显下降。采用本试验优化工艺后所制得的仙人掌果白兰地酒液色泽澄清透明，果香幽雅浓郁，入口绵柔甘洌，空杯留香持久，具有仙人掌果特有的香气风格。