菊芋低醇饮料发酵工艺的技术研究

菊芋别名洋姜、鬼子姜和地姜。菊芋块茎中富含菊糖和寡果糖（占块茎干重的80%以上），菊糖作为一种功能性食品原料，具有膳食纤维和双歧因子益生元的双重功效。低醇饮料是以水果和果蔬为原料，通过酵母适当发酵而成的一种低酒精度饮品，酒精度一般在1.0%~5.0%"。其营养丰富，口感独特，兼具酒香与果香。同时还减少了洒精对人体的伤害，符合绿色健康的消费理念[2]，是一类具有重要开发价值的饮料。发酵菊芋汁制成的低醇饮料不但含有丰富的维生素、矿物质等多种营养成分，还具有低聚果糖和菊糖“双歧因子”等的保健功效，符合大众对低醇饮料口味的需求。菊芋汁低醇功能饮料的加工能够大大提高菊芋的附加值，为菊芋产品深加工提供一条新的途径，符合国家“限制粮食酒，发展非粮食酒"的产业政策。采用单因素试验和正交优化试验，对酵母菌发酵菊芋低醇饮料的工艺条件进行探索，旨在优化得到发酵工艺参数，为工业生产提供技术基础。
操作要点 
菊芋汁的制备：菊芋经修整、清洗后，切成厚约2mm的薄片，放入0.5%的柠檬酸中浸泡20s，按1：1比例加水，热烫5 min.用料理机打成浆液后，于沸水浴中浸提1h，100目滤布过滤，收集滤液，滤渣加水于沸水浴加热1h，过滤，合并滤汁，按1 kg菊芋制1L菊芋汁的比例加水定容，制成菊芋汁。
菌种的活化及扩大培养：取一定量的安琪酿酒酵母，加入无菌水中，摇晃混匀，挑取菌液接种到平板YEPD培养基中划线，培养至长出单菌落，挑取单菌落转接到斜面培养基，保存待用。将保存的啤酒酵母和果酒酵母斜面菌种转接到斜面培养基中，30℃活化培养1d，连续转接2次。挑取活化好的菌种，接到种子培养基中，30℃下培养18 h，每隔2 h测定种子液中酵母菌数，绘制生长曲线，确定菌种培养时间。


接种发酵及发酵过程的监控：待各菌株种子液中酵母菌数达到10个.mlL'，按试验设计的接种量接种到发酵培养基中，30℃下发酵。
酒液的分离：当发酵液中酒精度达到低醇饮料的要求时，停止发酵，真空抽滤，得成品，取样进行理化指标测定和感官品评。
结果与分析
 发酵菌种对菊芋低醇饮料品质的影响 各酵母菌株活化扩大培养后，按1%的接种量接种到发酵培养基中，30℃下培养36h，结果可以看出，安琪活性干酵母消耗糖的速度最快，发酵液酒精含量最高，总酸含量最高。啤酒酵母菌的消耗糖速率最慢，产生的酒精含量最低，果酒酵母菌各项理化指标居中。由图3中可以看出，果酒酵母发酵产品综合评分最高，因此，确定果酒酵母菌为合适的发酵菌种。
发酵温度对菊芋低醇饮料的品质的影响果酒酵母经活化扩大培养后，按1%的接种量接种发酵培养基中，置于不温度下发36 h，结果可以看出，随着发酵温度的升高，发酵产品的酒精度不断升高，总酸含量不断增加，总糖含量不断下降，这说明酵母的发酵活力随着温度的升高不断增加，但同时发酵产酸量也增加。由图5可以看出，当发酵温度为25℃时所得产品综合评分最高，确定25℃为适宜的发酵温度。
发酵时间对菊芋低醇饮料品质的影响果酒酵母经活化扩大培养后，按1%的接种量接种培养基中，25℃下酵72 h，每隔12 h测定发酵产品的理化指标见图6，感官评分与综合评分结果见图7。可知，随发酵时间的增加，发酵液的总糖含量不断的减少，酒精度不断上升，总酸含量先增加后趋于稳定；发酵时间为36 h所得的综合评分最高，确定36h为合适发酵时间。
蔗糖添加量对菊芋低醇饮料品质的影响由图8和图9看出，随着蔗糖添加量的增加，产品酒精度、总糖浓度不断增加，总酸含量不断下降，当蔗糖添加量为8.0%时，所得产品的综合评定分数最高。因此，确定发酵培养基中应添加8.0%的蔗糖，发酵出的低醇饮料酸甜适中。
初始pH对菊芋低醇饮料品质的影响发酵培养基初始pH不但影响发酵产品的口味，而且对酵母发酵过程影响也很大。由图10可以看出，随着初始pH的增加，发酵产品的总酸含量不断降低，酒精度和总糖含量不断升高。由图11可以看出，当初始pH为4.5时，综合评定分数最高。因此，确定发酵最适的初始pH为4.5左右。
结论
经测定，菊芋中含有蛋白质1.27%，总糖22.27%，还原糖3.32%，脂肪0.99%，需加糖调整后发酵生产低醇饮料。酵母菌种种子液培养时间为12h.单因素试验确定发酵菌种为果酒酵母菌，发酵温度25℃，发酵时间36 h，蔗糖添加量8.0%，接种量1.0%，初始pH4.5左右。
正交优化试验结果表明，发酵温度、初始pH.接种量对菊芋低醇饮料品质的影响极显著，其主次顺序为：初始pH>发酵温度>接种量，最优水平组合为：发酵温度25℃，初始pH5.0，接种量1.0%，所得产品综合评分最高。