开胃消暑型糖心苹果原酒及高效精深加工技术
技术领域
本发明属于发酵技术领域，涉及一种开胃消暑型糖心苹果原酒及高效精深加工技术。
背景技术
苹果酒是由苹果或苹果汁生产的一种低酒精度的发酵果酒，是仅次于葡萄酒的世界第二大果酒，具有较高的营养成分和保健价值，包含苹果与生物发酵所产生的双重营养成分，人体所需的氨基酸，以及苹果酒特有的果类酸；能够帮助人体代谢，维持平衡。苹果中还含有钙，镁等众多矿物质，能帮助人体消化吸收，维持人的酸碱平衡，控制体内平衡。
我国的苹果酒生产刚刚起步，它的生产主要采用果酒的生产工艺。生产出的苹果酒品质受到苹果的品种，发酵菌种及发酵条件等多种因素的影响。而发酵和贮藏过程中，菌种的选择与纯化是影响苹果酒产量、品质和风味的关键因素。如何在保持较好风味的基础上提高发酵产量，并将苹果酒赋予特殊的功能特性，是苹果酒行业发展的热点趋势。
据检索，发现以下与本申请相关的专利文献，具体公开内容如下：
1.半甜型苹果酒ZL201610372268.7公开了一种采用不同苹果品种按一定比例搭配进行混合榨汁，加入酸木瓜汁，对苹果表皮野生酵母优选与扩充繁殖，再混合发酵制得苹果酒，其优点在于：利用了变温混合发酵技术生产出口感佳、果香味浓，风味独特的半甜型苹果酒。缺点是：(1)利用苹果表面的野生菌扩大培养发酵，菌株纯化度低，发酵产量低；(2)使用精选苹果为原料酿制苹果酒，原料利用率低，幼果和残次果也可以用来酿制同样品质的苹果酒，但存在展青酶毒素危害的安全隐患；(3)发酵产出的酒液颜色，口感和营养价值单一，很难满足不同人群的特殊需求。
2.一种低醇苹果酒的制备方法ZL201610532954.6开了一种低醇苹果酒的制备方法，采用该方法制备得到的苹果酒酒精度为6.35％，达到了低醇的标准，其优点在于：制备的苹果酒含有较低的酒精度，而且工艺优化后制得的苹果酒香气成分种类丰富，口感柔和，酒体醇和协调。缺点是：(1)通过添加偏重亚硫酸钾来实现果酒的抑菌防褐变和澄清效果，调控能力有限，贮藏后期仍然会出现浑浊现象；(2)通过添加葡萄糖氧化酶实现了低醇发酵，却损失了葡萄糖，降低了果酒发酵产量；(3)苹果酒的营养功能性未得到强化和有效开发。
3.一种苹果酒及其酿造工艺ZL201610121188.4公开了一种快速发酵，澄清度高的苹果酒酿造工艺，其优点在于:酿造工艺简单、发酵时间短、澄清度高、口感好、饮用后不会头痛。缺点是：(1)利用苹果清汁发酵酿酒，原料利用率低，发酵产量低；(2)发酵过程中添加白酒调配酒精度，影响苹果酒的原始纯正风味，营养价值降低；(3)所酿苹果酒功能性单一，果酒的功能性有待开发和强化。
综合以上专利，发现现有苹果酒发酵制造技术存在以下问题：
1.发酵产量低
主要是因为若只使用野生菌株发酵，纯化度低；只使用人工酵母发酵，专一性又差，且底物利用率低，发酵条件不能实现精准调控。
解决对策：从果园土壤中筛选专一性高的酵母菌种，与苹果表皮野生酵母混合，利用减压变温与氮气扰动精准调控方式发酵，增强菌株活力与发酵能力。过滤残渣添加纤维素酶，果胶酶，分解产物继续循环发酵，提高原料利用率和产量。
2.使用精选果酿制，原料利用范围有限。幼果与残次果可酿制同等品质苹果酒，却存在展青霉毒素危害的安全隐患。
为提高产品口感和安全性，传统技术多使用精选苹果为原料酿制果酒，而苹果花后落果和人工巯除幼果也可酿制同等价值的苹果酒，却存在展青酶毒素残留而带来的安全隐患。
3.果酒功能性单一，清热消暑的功能性未得到强化和有效开发
主要是因为大部分果酒的生产从口感风味和原始纯正出发，很少考虑到有特殊爱好人群的消费需求，从而消暑功能性苹果酒未得到充分开发。苹果酒性温，爽口，饮用后有清凉感，成分稍加调理，即可成为清热消暑佳品。
4.果酒长期贮藏会有浑浊或沉淀现象
主要为生物性浑浊和非生物性浑浊两种，生物浑浊是由于微生物破坏果酒胶体平衡而产生雾浊、浑浊和沉淀；非生物浑浊是发酵后的果酒蛋变质、纤维素、单宁等生物大分子在系列物理化学条件下出现聚集而析出。
发明内容
本发明的目的在于提供一种清热消暑功能经过强化的高产量苹果酒发酵加工技术，并解决其中高产菌株筛选、防止后浑浊等关键技术难题。
本发明实现目的的技术方案如下：
一种消暑苹果酒高产发酵加工工艺，步骤如下：
⑴制备原浆：
选择苹果花后落果和人工巯除幼果剔除霉变部分，清洗去除表面污物，控干水分，分切、去核，按照水与果比重8:5进行打浆，同时加入1.2％Vc和0.05％NaCl护色、防褐变；然后放入25℃的培养箱中培养，让表皮野生酵母扩繁24h后，每隔2h吸取1mL发酵液用蒸馏水稀释成30倍液，当每毫升发酵液中酵母菌总数达104数量级后，转入0-3℃冰箱，待用；
⑵展青霉毒素解毒处理
先对苹果打浆液进行生物解毒：向打浆液中接种植物乳酸菌(ATCC 8014),在温度20-30℃，调节PH3-7条件下搅拌解毒20-24h；然后用羧基化纳米多壁碳—中性氧化铝过滤网板重复三次吸附过滤；
⑶接种与精准发酵：
将酿酒酵母(ATCC 9080)接种于野生酵母扩增过的原浆中，接种量为8-12％，精准控制减压变温发酵，减压发酵罐压力为0.08±0.01Mpa，变温发酵方式为发酵初1-2天温度控制25±0.05℃，发酵第3-5天温度控制在15±0.05℃，发酵第6-10天温度控制在20±0.05℃，当含糖量降至0.5％以下，主发酵结束，将上清液输入密闭的发酵桶中进行后发酵，期间每隔2d充入氮气进行酒液扰动发酵，维持常温低压0.08±0.01Mpa后发酵10-15d，得原酒；
⑷残渣酶解：
向过滤残渣中加入果胶酶50mg/L-70mg/L，纤维素酶85mg/L-100mg/L，搅拌24h，将残渣中果胶和纤维素分解为单糖和低聚糖，以备循环发酵；
⑸澄清过滤：
利用澄清剂进行过滤，澄清剂包括皂土、膨润土、明胶、壳聚糖一种或几种混合，添加量为1.5g/L-2.5g/L；
⑹陈酿：
将经过成分调配的酒液利用虹吸法除去酒脚后，18-20℃陈酿45-60d，期间，第30d时换发酵桶1次，密封保存；
⑺吸附澄清：采用多重刺激响应性的纳米纤维改性树脂吸附；
⑻无菌灌装：
将吸附澄清后的酒液于68-70℃巴氏杀菌25-30min后，无菌灌装得到成品。
而且，所述过滤网板结构：过滤网有5层结构，第1层筛板，孔径5-10目；第2层羧基化纳米多壁碳，粒径3-5nm；第3层为大孔吸附树脂；第4层为中性氧化铝，粒径为50-70μm；第5层同样为筛板，孔径5-10目；含3mm以下粒径溶质的果浆可以通过该吸附过滤网板；
而且，在酒中加入清热消暑功效的中草药萃取液3-10％，萃取液制备过程如下：
所述具有清热消暑功效的中草药包含以下成分：薄荷1-2份、野菊花2-3份、丹皮1-2份、赤芍1-2份、穿心莲1-2份、甘草2-3份、板蓝根1-2份、青黛1-2份、土茯苓1.5份、金荞麦1-2份、马齿笕1-2份、金银花2-3份；
减压超声波辅助酶法萃取技术要点包括：萃取压力0.05-0.08Mpa，2％复合酶，超声功率为165W,超声温度为40℃，超声提取2次,每次30min.
而且，所述多重刺激响应性的纳米纤维改性树脂的制备方法如下：
用具有刺激响应性的聚合物为成纤聚合物，通过静电纺丝工艺直接制备，首先将多种合成不同刺激响应性聚合物的单体进行共聚，成分包括：光敏剂金纳米棒(AuNRs)、温度响应N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)、4-丙烯酰胺基苯并-15-冠醚5基团(对葡萄糖分子具有识别响应性)、Fe3O4纳米粒子(磁场响应)、偶氮苯改性聚已内酯(PCL)，形成共聚体，然后以无水乙醇为溶剂，添加PVP粉末，配制成30％的PVP溶液，添加5％～10％共聚体，形成纺丝液，在20℃下搅拌至溶解成均一溶液，静置30分钟后，加入到静电纺丝仪的注人装置中进行静电纺丝；设定电压20KV，喷头至接收板距离为10cm，供液速度0.1mm/min，接受屏为离子交换树脂。
本发明的优点和积极效果是：
1.本发明针对针对果酒发酵产量较低的问题，通过对果园土壤筛选专一性强的酿酒酵母，将其与苹果表皮野生酵母混合发酵，利用减压变温与氮气扰动精准调控方式发酵，提高发酵效率与产量。减压缩短了发酵时间，变温提高菌株强壮程度和发酵能力，氮气定时扰动，增大菌株与底物接触面积，提高发酵效率。多种方式协同促进，极大提高发酵效率与产量。
2.本发明针对使用幼果和残次果酿制苹果酒，存在展青霉毒素危害的安全隐患，对制备的果浆进行植物乳酸菌生物解毒联合羧基化纳米多壁碳与中性氧化铝过滤网多次重复过滤吸附处理，从而实现展青霉毒素的高效去除，毒素残留远低于我国苹果和山楂制品中展青霉毒素限量卫生标准(GB14974-1994)。
3.本发明针对苹果酒功能性单一，清热消暑功能性未得到强化与开发，对苹果酒进行药理成分调配，利用减压超声波辅助酶法萃取技术使药用成分迅速高效融入苹果酒中，制成清热消暑功能得到强化的功能型苹果酒。
4.本发明针对苹果酒贮藏后期会出现浑浊现象，采用多重刺激响应性的纳米纤维改性树脂吸附得以解决。在多级吸附树脂表面采用静电纺丝技术，电纺一层具有多重刺激响应性的聚乙烯比咯烷酮(PVPP)纳米纤维，可响应外界刺激而发生物理化学性能改变的智能聚合物纤维，具有比表面积大、孔隙率高、对外界刺激产生响应速度快等优点，而PVPP是一种无毒、无刺激性、安全稳定的聚合物，具有很强的选择吸附能力，它可通过羰基与花色苷、黄酮类多羟基衍生物等多酚类物质形成氢键络合物而沉淀下来，从而降低果酒中的酚类物质，达到稳定果酒色泽的作用。外界刺激包括环境温度或酸碱性(pH值)变化、光、电场、磁场或特定的分子等。纳米纤维响应外界刺激发生改变的物理化学性能可能包括尺寸、亲疏水性、折光指数、透过率、机械强度、颜色或导电性等。
附图说明
图1为本发明制备的苹果酒的照片。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
一种消暑苹果酒高产发酵加工工艺，步骤如下：
⑴制备原浆：
选择苹果花后落果和人工巯除幼果剔除霉变部分，清洗去除表面污物，控干水分，分切、去核，按照水与果比重8:5进行打浆，同时加入1.2％Vc和0.05％NaCl护色、防褐变。然后放入25℃的培养箱中培养，让表皮野生酵母扩繁24h后，每隔2h吸取1mL发酵液用蒸馏水稀释成30倍液，当每毫升发酵液中酵母菌总数达104数量级后，转入0-3℃冰箱，待用。
⑵展青霉毒素解毒处理
先对苹果打浆液进行生物解毒：向打浆液中接种植物乳酸菌(ATCC8014),在温度20-30℃，调节PH3-7条件下搅拌解毒20-24h。然后用羧基化纳米多壁碳—中性氧化铝过滤网板重复三次吸附过滤。解毒效果(检测解毒残留)如表1所示。
吸附过滤网板结构：过滤网有5层结构，第1层筛板，孔径5-10目(约2-4mm直径)；第2层羧基化纳米多壁碳，粒径3-5nm；第3层为大孔吸附树脂；第4层为中性氧化铝，粒径为50-70μm；第5层同样为筛板，孔径5-10目。含3mm以下粒径溶质的果浆可以通过该吸附过滤网板。
⑶接种与精准发酵：
将酿酒酵母(ATCC9080)接种于野生酵母扩增过的原浆中，接种量为8-12％，精准控制减压变温发酵，减压发酵罐压力为0.08±0.01Mpa，变温发酵方式为发酵初1-2天温度控制25±0.05℃，发酵第3-5天温度控制在15±0.05℃，发酵第6-10天温度控制在20±0.05℃，当含糖量降至0.5％以下，主发酵结束，将上清液输入密闭的发酵桶中进行后发酵，期间每隔2d充入氮气进行酒液扰动发酵，维持常温低压(0.08±0.01Mpa)后发酵10-15d，得原酒。
⑷残渣酶解：
向过滤残渣中加入果胶酶50mg/L-70mg/L，纤维素酶85mg/L-100mg/L，搅拌24h，将残渣中果胶和纤维素分解为单糖和低聚糖，以备循环发酵。
⑸澄清过滤：
利用澄清剂进行过滤，澄清剂包括皂土、膨润土、明胶、壳聚糖，添加量为1.5g/L-2.5g/L。
⑹成分调配：
所述具有清热消暑功效的中草药包含以下成分：薄荷1-2份、野菊花2-3份、丹皮1-2份、赤芍1-2份、穿心莲1-2份、甘草2-3份、板蓝根1-2份、青黛1-2份、土茯苓1.5份、金荞麦1-2份、马齿笕1-2份、金银花2-3份。
减压超声波辅助酶法萃取技术要点包括：萃取压力0.05-0.08Mpa，2％复合酶(包括纤维素酶和果胶酶)，超声功率为165W,超声温度为40℃，超声提取2次,每次30min。
⑺陈酿：
将经过成分调配的酒液利用虹吸法除去酒脚后，18-20℃陈酿45-60d，期间，第30d时换发酵桶1次，密封保存。
⑻吸附澄清
采用多重刺激响应性的纳米纤维改性树脂吸附。刺激响应性PVPP电纺纳米纤维的制备方法：用具有刺激响应性的聚合物为成纤聚合物，通过静电纺丝工艺直接制备，首先将多种合成不同刺激响应性聚合物的单体进行共聚，成分包括：光敏剂金纳米棒(AuNRs)、温度响应N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)、4-丙烯酰胺基苯并-15-冠醚5基团(对葡萄糖分子具有识别响应性)、Fe3O4纳米粒子(磁场响应)、偶氮苯改性聚已内酯(PCL)，形成共聚体，然后以无水乙醇为溶剂，添加PVP粉末，配制成30％的PVP溶液，添加5％～10％共聚体，形成纺丝液，在20℃下搅拌至溶解成均一溶液，静置30分钟后，加入到静电纺丝仪的注人装置中进行静电纺丝。设定电压20KV，喷头至接收板距离为10cm，供液速度0.1mm/min，接受屏为离子交换树脂。
制得具有特定刺激响应性的吸附树脂，果酒的过滤流速为2BV/h，保证了色值的日均变化率(dT440/d)≤1.0。避免了采用单纯的一种离子交换树脂处理果酒，导致其中大部分的氨基酸类物质流失。采用表面含有刺激响应性的聚乙烯比咯烷酮(PVPP)纳米纤维多级吸附，可以有效去除胶、蛋白质、酚类、金属离子和单宁等导致二次沉淀的物质。
⑼无菌灌装：
将吸附澄清后的酒液于68-70℃巴氏杀菌25-30min后，无菌灌装得到成品。
表1展青霉毒素残留检测
注：我国展青霉毒素限量卫生标准(GB14974-1994)不超过50μg/kg。
表2营养素成分表(100克苹果酒中的含量)
