振荡器在紫甘薯发酵酒的工艺条件分析中的应用

紫甘薯属甘薯类植物，又名紫薯、山川紫，我国 广为种植，因土壤差异和栽培条件不同，形态和成分 也不同。紫甘薯富含丰富的花青素类功能物质和膳食纤维，日益成为大众追捧的健康饮食，深加工产品 开发日渐深入。目前利用紫甘薯开发的深加工产品 有速溶紫甘薯粉、红薯啤酒、红薯葡萄酒等。

冀紫薯 2 号是河北省农林科学院粮油作物研究所 选育的紫甘薯新品种，本研究以此为原料，通过单因 素和 Box-Behnken 响应面试验优化紫甘薯酒的发酵 工艺条件，酿造紫甘薯发酵酒，为紫甘薯新品种的深 加工奠定应用基础，扩大工业开发价值和市场潜能。

紫甘薯-冀紫薯 2 号：河北省农林科学院粮油作 物研究所；α-淀粉酶（883 U/g）、糖化酶（100 000 U/g）： 上海宝曼生物科技有限公司；葡萄糖、没食子酸：天津 市红岩化学试剂厂；氢氧化钠：天津市福晨化学试剂 厂；石油醚：天津市津东天正精细化学试剂厂；酒石酸 钾钠、柠檬酸：天津市永大化学试剂有限公司；苯酚：天 津市标准科技有限公司，以上试剂均为分析纯。商用 活性干酵母（安琪、SC、F15）：北京赛普瑞森技术有限 公司。试验中用到的仪器与设备如下：DY-D2 电热恒温水浴锅 上海胜启仪器仪表有限公司 GT-21097-5024 酶标仪 美国伯腾仪器有限公司 SW-CJ-2FD 洁净工作台 苏净集团苏州安泰空气技术有限公司 DELTA320 pH 计 梅普勒-托利多仪器有限公司 QL-901 振荡器 海门市其林贝尔仪器制造有限公司 LRH-250 生化培养箱 上海-恒科学仪器有限公司 AR1140 电子分析天平 奥豪斯国际贸易（上海）有限公司 ZHWY-2102 恒温培养振荡器 上海智城分析仪器制造有限公司。

新鲜紫甘薯清洗→剔除霉斑→蒸熟→加热水打 浆→淀粉液化→调节 pH 值，糖化→调节 pH 值，接种 酵母→发酵→陈酿→澄清处理→过滤→紫甘薯酒

原料预处理：新鲜紫甘薯清洗后剔除霉斑，取样 检测各种基础理化数据，包括：水分、淀粉、总糖、还原 糖、滴定酸、粗脂肪、粗蛋白、花色苷和总酚等。 蒸熟、打浆：新鲜紫甘薯切片 1 cm 厚，常压蒸煮 40 min，出锅后添加预先加热到 90 ℃以上热水，料液 比 1 ∶ 5（g/mL），打浆搅拌均匀。 淀粉液化和糖化：紫甘薯淀粉的液化和糖化采用 耐高温 α-淀粉酶和糖化酶。淀粉酶加量 2 U/g 原料， 于 92.5 ℃液化 75 min；糖化酶加量 400 U/g 原料，调 pH 4.5，于 50 ℃糖化 50 min，制得紫甘薯糖液。 紫甘薯酒发酵：调整紫甘薯糖液的糖含量至 220 g/L，pH 4.0，接种酵母菌进行控温发酵制得紫甘薯 发酵原酒。 陈酿、澄清、过滤：主发酵结束后，经 1 个月左右后 发酵，虹吸法倒罐去除酵母泥和沉淀物得到紫甘薯原 酒。将原酒置于温度恒定在 14 ℃～15 ℃的地下室陈酿半年，虹吸取上清液，加明胶澄清，经过滤后得到紫甘 薯发酵酒。

酵母菌种选择：紫甘薯糖液调 pH 4.0，分别接种安 琪、SC 和 F15 酿酒酵母，接种量 2×106 个/mL，控制 28 ℃发酵，以 CO2 生成量和残糖含量为评价指标，选 择发酵速度快的菌种。 再以选定的酵母菌进行发酵条件的单因素试验， 以 CO2 生成量、糖含量和酒精度为评价指标。紫甘薯 糖液调 pH 4.0，分别固定发酵温度 24 ℃，酵母接种量 2×106 个/mL，发酵时间 10 d，分组试验的变量分别为： 酵母接种量 1×106 、2×106 、3×106 、4×106 、5×10（6 个/mL）； 发酵温度：16、20、24、28、32 ℃；发酵时间 6、7、8、9、10、 11 d。

冀紫薯 2 号紫甘薯是河北省农林科学院粮油作物 研究所选育的紫甘薯新品种，冀紫薯 2 号的淀粉含量占原料干 物质的 30.23 %，淀粉经蒸煮，加水和加酶水解后得到 糖，糖是发酵酒的物质基础，本研究经双酶法水解后的 糖液含可发酵性糖 42.6 g/L，为了酿造酒精度 12 % vol 以 上的发酵型紫甘薯酒，在接种酵母菌前添加蔗糖，调整 糖含量至 220 g/L。紫甘薯花色苷和总酚分别占干物质 的 3.35 %和 11.03 %，经发酵保留到酒中赋予紫甘薯酒抗 氧化、降血糖、改善肝功能、防癌等保健功能和鲜艳的 色泽外观。粗脂肪和粗蛋白在水解和发酵过程中都会 发生一定程度的水解，在陈酿和澄清时需予以去除。在相同时间内，安琪酵母的 CO2 释放 量比 SC 和 F15 酵母菌的多，降糖速率也快。CO2 是酒 精发酵的副产物，与酒精相伴而生。降糖速率快说明 酵母菌的发酵和原料转化能力强，在 28 ℃条件下安琪 酵母 2 d 已经将糖降至接近于零，比另外两株酵母菌 达到相同情况快 20 多个小时，虽然发酵时间太短或许 会使酿造的酒口感粗糙，但可以通过适当降低发酵温 度，延长发酵时间促成风味物质的生成。利用 spss 软件，以 5 组接种量每组 3 个平行作为因子，酒精度作为评判指标进行了单因素 ANOVA，分 析结果如表 5，P=0.000<0.05 （显著性水平在 0.05）显 著；多重比较检验的结果如图 2A。由图 2 可知，酵母 菌接种量为 2×106 个细胞/mL 时，酒精度最高，达到 12.2 % vol，且 CO2 生成量最多，降糖速率也最快， 24 ℃发酵 10 d 时，残糖几乎为零。一般情况下，在发酵 温度固定时，随着接种量加大，发酵速率也加快。但在 液体糖含量一定时，接种量过大，酵母生长和生存所 需物质增加，造成酒精生成量降低，所以最优酵母接 种量取 2×106 个/mL。

经过响应面试验得到冀紫薯 2 号紫甘薯发酵红酒 的最佳发酵条件为：接种量 2×106 个/mL，温度 24 ℃， 发酵 10 d，紫甘薯酒的酒精度 12.2 % vol。色泽鲜艳成 紫玫瑰色、透明度好、带有紫甘薯香味、酸度适中、酒体 协调、余味悠长。为该品种的开发应用和推广种植奠 定了理论基础。