石榴精酿啤酒酿造工艺的研究

熊 婧， 陈 军

（宿州学院 生物与食品工程学院，安徽 宿州 234000）

石榴 （Pomegranate） 为石榴科植物，原产中国西域，汉代传出中原，又叫金罂、沃丹、天浆等，性温、味甘酸涩，石榴皮具有抑菌、收敛功效，石榴籽具有涩肠、止痢等功效[1]。石榴果实富含丰富的水果糖类、维生素、有机酸、易吸收脂肪及钙、磷、钾等矿物质，可补充人体热量，但不增加身体负担。其中，丰富的石榴多酚、维 C、维 E，这 3 种成分结合在一块有惊人的抗氧化作用，比红酒和绿茶高出 3 倍，可以清除体内自由基，改善暗黄肤色，淡化 色 斑 、 抗 衰 老 ， 对 于 冠 心 病 、 癌 症 、 心 血 管 疾病[2-3]等有很好的治疗作用。研究报告显示，石榴汁在小鼠体内进行试验研究时，发现能够抵制癌细胞，其中富含大量活性物质抵制癌症。此外，石榴还具有良好的抗菌、抗寄生虫、抗病毒作用[2]。

我国水果资源稳居世界首位，是世界上最大的水果产出国，但大部分以鲜食为主，水果原材料综合利用率[4]依旧有待提高，随着果酒[5]行业的不断发展，果酒酿造[6]推动一波新浪潮，不仅可以避免鲜果成熟期的堆积，还丰富了我国低度健康酒的产品种类，增加了原有水果的经济价值[7-9]。我国工业啤酒市场相对饱和，精酿啤酒作为市场的补充，带来了强大的市场竞争力，即将成为新的发展趋势。对于我国盛产水果各个分区而言，果类啤酒[10]的研究可以作为水果深加工的一个探究方向，拓宽果酒酿造[11]的研究开发渠道，提高其产品附加值和经济效益[12]。

以大麦芽和新疆石榴为原料，对 石榴精酿啤酒酿造工艺进行优化，得到一款理想的石榴精酿啤酒，拓宽石榴深加工领域的开发市场，为果类精酿啤酒的酿造工艺提供试验基础，提高水果的综合利用率和社会效益[13]。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

新疆石榴，市售，新鲜无病虫害；大麦芽、啤酒花、啤酒酵母，市售；其他化学试剂，实验室自备。

1.2 仪器与设备

小型发酵罐、紫外可见分光光度计、数显恒温水浴锅、手持式糖度计、超级恒温水浴锅、SHB-3型循环式多用真空泵、RE-5203 型旋转蒸发器、高速冷冻离心机等。

1.3 试验方法

1.3.1 工艺流程

原料分选→粉碎→糖化→过滤→煮沸加啤酒花→去沉淀→冷却→入罐→接种→前发酵 （加入处理好的石榴汁） →后发酵 （温贮、冷贮） →澄清过滤→灭菌→灌装→成品。

1.3.2 操作要点

（1） 石榴汁的制备。选择新鲜完好、无病虫害的石榴，经清洗、去皮及籽粒等其他杂质的处理后，添加 SO2、果胶酶进行破碎，过滤掉果渣及沉淀，获得石榴汁。

（2） 啤酒花的添加。按照 1 kg 大麦芽中加入 1 g啤酒花的比例配制，共分 3 次加入。麦芽汁煮沸90 min，煮沸结束前 60 min 加入 0.4 g 啤酒花，结束前 30 min 再加入 0.6 g，最终煮沸结束后加入 0.5 g。

（3） 澄清过滤。对发酵好的果酒过滤，澄清酒液。

1.3.3 石榴精酿啤酒的感官评定

邀请啤酒厂专业技术人员 10 名，进行感官品质评定。

感官品质评定见表 1。

表1 感官品质评定

1.3.4 工艺优化单因素试验

依 次 考 查 石 榴 汁 添 加 量 （5% ， 10% ， 15% ，20% ，25% ，30%）、 原 麦汁 浓 度 （6， 8， 10， 12，14 °P）、初始糖度 （20，22，24，26 °Bx） 对石榴精酿啤酒发酵的影响。

1.3.5 响应面分析试验设计

根据响应面中心组合设计理论，用响应面法探讨了石榴汁添加量添加量 （A）、初始糖度 （B）、原麦汁浓度 （C） 对石榴啤酒产品的影响，采用感官评分 （Y） 为响应值，对酿造工艺参数进行响应面优化试验。

2 结果与分析

2.1 石榴汁添加量对石榴精酿啤酒酿造的影响

石榴汁添加量对石榴精酿啤酒酿造的影响见表 2。

表2 石榴汁添加量对石榴精酿啤酒酿造的影响

由表 2 可知，石榴精酿啤酒中酒精度因石榴汁添加量的增加而降低，而真正发酵度与此相反，在石榴汁添加量为 10%时，石榴精酿啤酒的感官评分最高。其原因主要是由于石榴汁添加太多，会导致酸甜不协调，果味比较浓重，而掩盖了啤酒发酵自身的醇厚感。

2.2 原麦汁浓度对石榴精酿啤酒酿造的影响

原麦汁浓度对石榴精酿啤酒酒精度、真正发酵度及感官评分的影响见表 3。

表3 原麦汁浓度对石榴精酿啤酒酒精度、真正发酵度及感官评分的影响

由表 3 可知，石榴精酿啤酒的酒精度、真正发酵度随原麦汁浓度的升高而升高，感官评分则与其相反，在原麦汁浓度为 10 °P 时表示口感最佳。当原麦汁浓度偏低时，缺乏啤酒自身风味；浓度偏高时，酒精度得到提高，但掩盖了石榴汁的味道。

2.3 初始糖度对石榴精酿啤酒的影响

初始糖度对石榴精酿啤酒 pH 值、残糖及酒精度的影响见表 4。

表4 初始糖度对石榴精酿啤酒 pH 值、残糖及酒精度的影响

初始糖度的大小对酵母的生长代谢有重要影响，影响精酿啤酒的品质。由表 4 可知，初始糖度提高，残糖先减少后增多，酒精度先提高后下降，其主要原因是高糖抑制了酵母生长。当初始糖度较低时，可供发酵的糖分含量偏低，没有达到酵母菌适宜的生长环境条件，酒体轻盈。然而当初始糖度偏高时，酒精度逐渐增加，发酵基质渗透压逐渐升高，其条件不适于酵母菌发酵生长，容易导致其老化凝结，细菌失活。多余糖分得不到利用造成残糖、酸度偏高，酒精度下降。因此，初始糖度 24 °Bx 时石榴精酿啤酒风味达到最佳。

2.4 石榴精酿啤酒酿造工艺参数响应面优化

2.4.1 中心组合试验设计结果和回归分析

以石榴汁添加量 （A），初始糖度 （B），原麦汁浓度 （C） 作为响应因素，感官评分 （Y） 为响应值，采取响应面试验对其进行酿造工艺参数优化设计。

响应面试验设计结果及分析见表 5。

表 5 响应面试验设计结果及分析

对试验数据拟合得到二次回归方程：

响应面试验及其方差分析结果见表 6。

表 6 响应面试验及其方差分析结果

由表 6 可知，该模型F值为 10.06，p<0.01，获得 极 显 著 水 平；模 型 的 失 拟 项 为 0.081 1，p>0.05，表明失拟项不显著；决定系数R2=0.928 2，校正决定系数R2Adj=0.835 9，显示拟合程度良好、方程的显著性高。3 个因素对响应值的影响大小为X3>X2>X1，交互项初始糖度和原麦汁浓度 （BC） 的交互作用大于石榴汁添加量和原麦汁浓度 （AC），而石榴汁添加量和初始糖度 （AB） 的交互作用最小。

2.4.2 响应面优化分析

石榴汁添加量与初始糖度交互作用对感官评分影响见图 1，石榴汁添加量与原麦汁浓度交互作用对感官评分影响见图 2，初始糖度与原麦汁浓度对感官评分影响见图 3。

图1 石榴汁添加量与初始糖度交互作用对感官评分影响

图2 石榴汁添加量与原麦汁浓度交互作用对感官评分影响

图3 初始糖度与原麦汁浓度对感官评分影响

利用 Design Expert 软件，制作石榴汁添加量、初始糖度与原麦汁浓度 3 个因素交互项的三维响应面图。

2.4.3 石榴精酿啤酒最佳酿造条件的验证试验

经过 Design Expert 软件计算分析可得，石榴精酿啤酒最优酿造工艺参数为初始糖度 23.8 °Bx，原麦汁浓度 10.2 °P，石榴汁添加量 10.8%，石榴汁添加时间为主发酵第 5 天，在该条件下进行发酵酿造，石榴精酿啤酒的感官评分最佳，且符合国家食品安全指标。

3 结论

以石榴精酿啤酒的感官评分为响应值，对其酿造工艺参数进行试验优化，结合单因素和响应面优化试验，建立了多元回归模型，获得石榴精酿啤酒的最优酿造工艺参数为以 50 mg/L 偏重亚硫酸钾对石榴汁进行预处理，初始糖度 23.8 °Bx，原麦汁浓度10.2 °P，石榴汁添加量 10.8%，添加时间为主发酵第5 天，精酿啤酒主发酵温度为 20 ℃，在该条件参数下所得产品的感官评分最佳，口感平顺甘醇、酸甜可口、酒体清醇、泡沫细腻持久，理化指标和卫生指标均符合标准，是一款优良的石榴精酿啤酒。