沙棘冰酒发酵工艺研究

夏 霞

（伊犁职业技术学院，新疆 伊犁 835000）

1 沙棘的概况

1.1 沙棘概况及其分布

沙棘是一种落叶灌木或乔木，成年树高超过1.5 m以上，部分亚种的高大乔木可生长至15 m[1]。沙棘是一种古老的植物，据称2 亿年前就在地球上出现，在全球均有分布。沙棘根系发达，主根粗壮、侧根、须根茂密，根系总长度往往是主干的几十倍，沙棘根系含有固氮瘤，可自行富集泥土中的氮肥。另外，沙棘茎叶中含特殊的植物蛋白，不仅可抗超过50 ℃的高温，也耐极低的严寒，这些特点确定了沙棘可以在干旱、恶劣的环境中生长。新疆是我国主要的干旱半干旱地区，这一地区主要分布有蒙古沙棘和中亚沙棘。中亚沙棘茎叶上有小鳞片，耐旱耐寒、果实大，干果脆，驯化树种的果实有极高的经济价值[2]。

1.2 沙棘的生物活性

沙棘分雌雄，授粉后的雌树可结果，中亚沙棘8 月即可成熟，果实含糖8%左右，含酸在4%左右。沙棘果有特殊香味，偏酸，入口有涩味。虽然如此，由于含有大量营养物质，沙棘既可以作为新鲜水果直接食用，也有极高的药用价值。

1.3 沙棘的营养价值及相关产业

沙棘活性成分多，在医药和食疗上受到消费者热捧。沙棘果汁中的抗氧化成分多，如维C、维E、抗坏血酸和黄酮类物质。这些物质可以帮助人体清除血液内的自由基、游离的脂肪等，促进血液循环，预防心血管类疾病。沙棘汁内的生物碱和活性酚类物质还可以清除血液中的胆固醇、低密度脂蛋白等，从而发挥软化血管、降低血压和提高心脏供血功能等效用[3]。《甘露本草明镜》 《中药大辞典》等医药书籍均提到了沙棘活血化瘀、固本培元的功效。

1.4 沙棘冰酒研究的目的和意义

新疆地区沙棘资源丰富，品种优良，为规模化加工提供基础。沙棘果中营养物质丰富，生物活性物质含量高，具有较高的经济价值。在古代中国，藏医和蒙医就开始将沙棘作为药物为人们治病，藏医经典著作《四部医典》中对沙棘的药用价值进行了介绍，《中国药典》[4]也在1977年将沙棘收录其中。

沙棘相关系列产品的开发生产具有较高的经济效益，新鲜的沙棘果4.50 元/ kg，而沙棘冰酒市场价格达200 元以上，附加值较大[4-5]，通过对沙棘果进行开发研究，延长沙棘产品的产业链，使沙棘原料得到充分利用，扩大市场需求，提高种植的积极性，促进当地经济的发展[6]。

目前，在新疆地区对沙棘冰酒的研究开发正处于研究阶段，研发沙棘冰酒对新疆沙棘产业的拓展具有积极的作用。为了更好地利用沙棘，享受自然的馈赠，满足现代人们健康、快捷的生活需求，期望通过研究将沙棘果加工成营养丰富，易于携带、运输和贮藏的沙棘冰酒。

2 沙棘冰酒酿造工艺的研究

以沙棘汁为原料，通过单因素试验和响应面分析，研究料液比、发酵温度、初始糖度、酵母添加量对沙棘冰酒发酵的影响，并对冰酒进行澄清试验。确定了沙棘冰酒最佳发酵工艺条件，得到了风味独特的冰酒。

2.1 材料与仪器

2.1.1 材料与试剂

沙棘原浆（食品级），新疆阿勒泰提供；白砂糖、安琪酵母（食品级），市售；碳酸钙（分析纯），德兴市明缘化工材料有限责任公司提供；果胶酶（分析纯），肇东日成酶制剂有限公司提供；偏重亚硫酸钾（分析纯）、酒石酸钾钠（分析纯），天津市大茂化学试剂厂提供；葡萄糖（食品级），山东西王糖业有限公司提供；明胶（食品级）、亚铁氰化钾（分析纯），天津市风船化学试剂有限公司提供；壳聚糖（食品级），天津博迪化工有限公司提供；氢氧化钠（分析纯），天津市光复科技发展有限公司提供；盐酸（分析纯），哈尔滨理工化学试剂有限公司提供；硫酸铜（分析纯），天津市天力化学试剂有限公司提供；次甲基蓝（分析纯），天津市天新精细化工开发中心提供。

2.1.2 仪器与设备

SPX-250B 型生化培养箱，常州诺基仪器有限公司产品；MC202231 型手持糖度折光仪，成都泰华光学有限公司产品；MULTIFUGE X1R 型离心机，常州万合仪器制造有限公司产品；SH21-1 型磁力搅拌器，上海梅颖浦仪器仪表制造有限公司产品；S-3C型pH 计，上海精密科学仪器有限公司产品；FA201S 型电子分析天平，上海天平仪器厂产品；DL-1 型电子万用炉，北京市永光明医疗仪器有限公司产品；LDZX-30KBS 型立式压力蒸汽灭菌锅，济南思卓医疗器械有限公司产品；DK-8D 型数显恒温水浴锅，上海予卓仪器有限公司产品；Uvmini-1240型紫外- 可见分光光度计，上海元析仪器有限公司产品。

2.2 试验方法

2.2.1 工艺流程

2.2.2 操作要点

（1） 原料处理。冰冻后的沙棘原浆在流动水下解冻，用离心机进行去油，下清液贮存备用。

（2） 成分调整。沙棘汁中的糖分含量低，酸度高，适当地添加白砂糖以降低酸度，可以提高沙棘冰酒的口感和风味，沙棘原浆含糖量约为8%，pH值约为2.98，通过预试验将沙棘汁与蒸馏水按2∶1的比例复合得到发酵液，然后将发酵液的糖度调至24 °Bx，pH 值用碳酸钙调至 3.8。

（3） 澄清。向发酵完成的沙棘冰酒中加入明胶和壳聚糖混合澄清剂，于23 ℃下澄清后过滤。

2.2.3 沙棘冰酒酿造的单因素试验设计方案

（1） 沙棘冰酒料液比对沙棘冰酒发酵的影响。将沙棘果汁与水按比例1∶1，2∶1，3∶1，4∶1，5∶1 进行复合，每瓶装100 mL，pH 值调至2.8，将初始糖度调至24 °Bx，加入0.02%的酵母到发酵液中，于28 ℃条件下发酵。

（2） 初始糖度对沙棘冰酒发酵的影响。将沙棘果汁与水按2∶1 比例复合，每瓶装100 mL，pH 值调整为3.8，将酵母按0.02%添加到初始糖度水平为20，22，24，26，28 °Bx 的发酵液中，于 28 ℃条件下发酵。

（3） 酵母添加量对沙棘冰酒发酵的影响。将沙棘果汁与水按2∶1 比例复合，每瓶装100 mL，pH值调至3.8，初始糖度调至24 °Bx，将活化好的酵母按0.01%，0.02%，0.03%，0.04%，0.05%的添加量分别加入到发酵液中，于28 ℃条件下发酵。

（4） 发酵温度对沙棘冰酒发酵的影响。将沙棘果汁与水按2∶1 比例复合，每瓶装100 mL，pH 值调至3.8，初始糖度调至24 °Bx，将酵母按0.02%的添加量加入到发酵液中，分别于20，22，24，26，28 ℃条件下发酵。

2.2.4 利用响应面分析法对最佳发酵工艺的确定

在单因素试验的基础上，选取4 个因素即料液比、初始糖度、酵母添加量和发酵温度，并以酒精度和感官评分为响应值，采用Design Expert 8.0 软件中中心组试验[7]，进行响应面优化试验，预测最佳工艺参数。

响应面分析试验因素与水平设计见表1。

表1 响应面分析试验因素与水平设计

2.2.5 测定方法

（1） 理化测定方法。可溶性固形物测定采用糖度计法；总糖测定采用直接滴定法，参照GB/T 15038—2006；总酸测定采用电位滴定法，参照GB/T 15038—2006；酒精度测定采用酒精计法，参照GB/T 15038—2006；色度测定采用比色法；细菌总数测定采用稀释平板计数法，参照GB/T 4789—2010；大肠菌群测定采用多管发酵法，参照GB/T 4789—2010。

（2） 感官评定。选择有果酒品评经验的人员，组成一个10 人的小组，每人分别对沙棘冰酒进行品评后打分，结果取平均值，主要从外观、色泽、形态、香气、口感几个方面进行评定。

沙棘冰酒感官评价评审标准见表2。

表2 沙棘冰酒感官评价评审标准

2.2.6 澄清工艺对沙棘冰酒的影响

（1） 沙棘冰酒的澄清试验。取50 mL 沙棘冰酒于小烧杯中，加入澄清剂，充分搅拌，于25 ℃下静置3 d 后测定其澄清效果。

（2） 澄清度测定方法。在波长420 nm 处用可见分光光度计测定待测样品的吸光度，平行做3 次，取平均值。分析不同比例澄清剂对冰酒品质的影响，用未加入澄清剂的酒样和澄清后效果较好的处理酒样作对照。

2.3 试验结果与分析

2.3.1 单因素试验结果与分析

（1） 料液比对沙棘冰酒发酵的影响。

料液比对冰酒发酵过程中酒精度和感官评分的影响见图1。

图1 料液比对冰酒发酵过程中酒精度和感官评分的影响

由图1 可知，沙棘和水比例为5∶1 时，酒精度最低，为10.5%Vol；随着沙棘和水的比例降低，发酵液的发酵速度逐渐提高，冰酒的酒精度也随之增加，沙棘和水比例为1∶1 时，酒精度最高，但是果香味和酒香不够，沙棘的味道不突出。沙棘和水比例为2∶1 时，色泽金黄色、口感爽口、感官评分最高，综合考虑料液比选择2∶1 为宜。

（2） 酵母添加量对沙棘冰酒发酵的影响。

酵母添加量对冰酒发酵过程中酒精度和感官评分的影响见图2。

图2 酵母添加量对冰酒发酵过程中酒精度和感官评分的影响

由图2 可知，酵母量为0.01%时，酒精度为10.5%Vol；酵母添加量增加时，酒精度也随之增加，酵母添加量达到0.05%时，由于酵母自身的消耗作用及发酵作用，糖的消耗量加快，酒精度最高。酵母添加量过高导致酒中产生异味，感官评分反而不高；在酵母添加量为0.03%时，感官评分最高，果香和酒香浓郁，无杂味，因此确定发酵过程中酵母添加量为0.03%。

（3） 初始糖度对沙棘冰酒发酵的影响。

初始糖度对冰酒发酵过程中酒精度和感官评分的影响见图3。

由图3 可知，初始糖度为20 °Bx 时，产生的酒精度为10.3%Vol；初始糖度的增加，酒精度也随之增加，当初始糖度超过26 °Bx 时，过高的浓度使酵母菌的发酵速度下降，酒精度随之下降；当初始糖度在26 °Bx 时，酒精度最高，此时感官评分也最高，因此初始糖度应为26 °Bx。

图3 初始糖度对冰酒发酵过程中酒精度和感官评分的影响

（4） 发酵温度对沙棘冰酒发酵的影响。

发酵温度对冰酒发酵过程中酒精度和感官评分的影响见图4。

图4 发酵温度对冰酒发酵过程中酒精度和感官评分的影响

由图4 可知，在20 ℃下发酵时，酒精度最低为10.2%Vol；随着发酵温度的升高，酒精度随之升高，在28 ℃下发酵时，酒精度最高为12%Vol，此时温度适合酵母菌的生长，繁殖速度快，消耗过多酒液中的营养成分，对沙棘冰酒香气和风味产生不良影响，使感官评分下降；在22 ℃时，冰酒的感官评分达到最高。因此，发酵温度为22 ℃时发酵为宜。

2.3.2 最佳工艺验证

按照优化发酵条件进行试验，制作沙棘冰酒，测定酒精度，并让单因素试验时的受试者进行评分，进行验证，实际测得的酒精度为12%Vol 与理论值12.568 5%Vol 相差不显著，感官评分为93分，与理论值95.956 6分相差不显著。

2.3.3 澄清剂试验结果与分析

明胶、壳聚糖对沙棘冰酒的澄清效果见图5。

由图5 可知，在复合澄清试验中，透光率呈现先增加后下降的趋势，在明胶添加量为1%，壳聚糖添加量为2%时，此时得到最大的透光率为91%。壳聚糖本身也可作为增稠剂也可以作为澄清剂，其作用原理是正负电荷微粒间的静电作用，使不稳定的胶体颗粒沉淀，浓度过高，使环境形成稳定的黏稠体系，不利于澄清。

图5 明胶、壳聚糖对沙棘冰酒的澄清效果

2.4 试验结果

沙棘冰酒主要成分结果见表3。

表3 沙棘冰酒主要成分结果

以沙棘汁为原料，通过单因素试验和响应面分析，研究料液比、发酵温度、初始糖度、酵母添加量对沙棘冰酒发酵的影响，并对冰酒进行澄清试验。试验结果显示，冰酒发酵优化参数为料液比2∶1，发酵温度24 ℃，初始糖度27%，酵母添加量0.03%，在此工艺条件下，发酵成的冰酒酒精度为12.5%Vol，感官评分为96分。采用最佳发酵参数发酵出的酒，酒体呈现出金黄色的外观特征，沙棘果香突出，酒香浓郁，口感甘洌。

在冰酒发酵完成后，进行复合澄清试验，分析复合澄清剂澄清剂对沙棘冰酒稳定性影响，结果表明，在25 ℃下，澄清剂最佳添加条件为明胶添加量1%，壳聚糖添加量2%，此时沙棘冰酒的澄清度和稳定性最好。

3 结论

在发酵过程中，用沙棘汁与水复合，与纯沙棘汁对比，复合沙棘汁更容易发酵，通过对不同复合发酵液发酵后的酒精度、感官评分进行分析，确定比例为2∶1 是各项指标最好。马宁安[7]的研究表明，糖度调整为 28 °Bx 接入 30 mg/L 的发酵酵母，在 15～18 ℃下发酵20～30 d，产生酒精度9%～12%Vol[63]。研究结果显示，沙棘冰酒最佳发酵工艺为料液比2∶1，发酵温度24 ℃，初始糖度27°Bx，酵母添加量0.03%，在该配比方案下沙棘冰酒酒精度为12.5%Vol，感官评分96分。

澄清效果直接影响果酒品质。果酒的澄清方法有添加澄清剂、自然澄清法、冷冻澄清法和加酶澄清法等，以壳聚糖和明胶为澄清剂。在单因素试验的基础上，沙棘冰酒最佳澄清条件为明胶添加量1%和壳聚糖添加量2%，在25 ℃条件下，透光率达到91%。

沙棘的开发利用目前取得一些成就，但还是一个涉及面广、内容很丰富的课题。沙棘含有丰富的维生素、氨基酸、有机酸和矿物质等，具有丰富的营养价值，可以发展为营养的冰酒，可以满足人们对无公害、安全和营养型食品的需求，因此发展沙棘冰酒市场前景十分广阔。