氮源種類及濃度對青梅果酒發(fā)酵性能的影響

張超，王玉霞，*，胡小英

（1.宜賓學院生命科學與食品工程學院，四川宜賓644000；2.固態(tài)發(fā)酵資源利用四川省重點實驗室，四川宜賓644000）

隨著生活水平的提高，人們對健康飲品的需求日趨增加。青梅是一種藥食兩用資源[1]，果肉中含有多種維生素、氨基酸、有機酸以及鉀、鈣、鐵等多種礦質(zhì)元素，具有生津止渴、增進食欲、殺菌解毒、凈化血液、增強肝臟功能、預防高血壓和腦溢血及抑制多種腫瘤等功效[2-3]；其次，合理的鈣磷比也使得青梅成為開發(fā)保健食品的最佳材料[4-5]。以青梅汁為原料，經(jīng)酵母發(fā)酵后得到的低酒精度的青梅果酒，不僅能調(diào)節(jié)人體酸堿平衡，開胃助消化，還能促進細胞新陳代謝[6]，具有美膚的功效。

目前，青梅果酒發(fā)酵過程存在諸如發(fā)酵過慢、感官品質(zhì)不佳等問題[7]。本文通過探究不同氮源種類及濃度對青梅果酒發(fā)酵過程總糖、總酸、酵母發(fā)酵力及酒精度的影響，以期尋求青梅果酒發(fā)酵最佳的氮源及添加濃度，為青梅果酒發(fā)酵工藝優(yōu)化、發(fā)酵速率提高及酒體品質(zhì)提升提供基礎數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

青梅：試驗所用野生青梅鮮果采自四川綿陽平武縣古城鎮(zhèn)山河村。

藥品與試劑：Pectinex BE XXL果膠酶：16000 PECTU/mL，諾維信公司；CY3079活性干酵母：法國拉曼公司；酵母粉、蛋白胨：生化試劑，成都市科龍化工試劑廠；尿素、硝酸銨、亞硫酸、碳酸鈣、鹽酸、氫氧化鈉：均為分析純，成都市科龍化工試劑廠。

儀器設備：AL204分析天平、Delta 320-S精密pH計：上海Mettler Toledo儀器有限公司；LDZX-75KBS立式電熱壓力蒸汽滅菌器：上海申安醫(yī)療器械廠；LRH-250生化培養(yǎng)箱：上海齊欣科學儀器有限公司；SW-CJ-2FD超凈工作臺：蘇凈集團蘇州安泰空氣技術有限公司；HH-600電熱恒溫水浴鍋：蘇州威爾實驗用品有限公司；DHG-9140A電熱恒溫鼓風干燥箱：上海齊欣科學儀器有限公司；UPT-Ⅰ-50優(yōu)普超純?nèi)∷畽C：成都市超純科技有限公司；BCD-568W冰箱：中國海爾集團。

1.2 試驗方法

青梅果漿制備：挑選無病蟲害的青梅鮮果，洗凈，鮮果與水按質(zhì)量比1∶4加蒸餾水打漿。按果漿體積添加0.06 g/L果膠酶、1.50 mL/L亞硫酸，混勻，冰箱低溫儲藏備用。

青梅果漿成分調(diào)整：添加白砂糖將青梅果漿的糖度調(diào)節(jié)到180 g/L，添加碳酸鈣調(diào)整pH到3.5。

氮源的添加：以250 mL三角瓶為發(fā)酵容器，裝液量為150 mL，添加不同濃度的有機和無機氮源于上述調(diào)整成分后的果汁中，每種氮源設置0、0.15、0.40、0.65 g/L 4個水平。

酵母菌接種量：活性干酵母CY3079用量0.50 g/L。

發(fā)酵監(jiān)控與指標測定：將接種后的青梅果漿，于28℃的恒溫培養(yǎng)箱中靜置發(fā)酵，每天測定糖度、酸度，以監(jiān)控發(fā)酵進程。待殘?zhí)墙抵? g/L左右時，發(fā)酵結束。

總糖的測定：斐林試劑直接滴定法測定，具體方法參照GB 15037-2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》。

總酸的測定：直接滴定法，以檸檬酸計，具體方法參照GB 15037-2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》。

酒精度的測定：采用蒸餾法測定，具體方法參照GB 15037-2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》。

酵母發(fā)酵力測定：采用CO2失重法，以CO2產(chǎn)生的失重來衡量酵母發(fā)酵力的大小，即酵母發(fā)酵力（g/L·h）=（發(fā)酵前稱重-發(fā)酵后稱重）/發(fā)酵時間[8]。

青梅果酒感官評價：組成品評小組，采取無記名方式，根據(jù)品評打分表對青梅果酒的外觀、香氣、典型性進行綜合評分，評價氮源對青梅果酒品質(zhì)的影響。

1.3 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)采用DPS 7.55數(shù)據(jù)處理軟件和EXCEL分析處理。

2 結果與分析

2.1 不同氮源濃度對青梅果酒發(fā)酵過程總糖的影響

發(fā)酵過程中果醪總糖的變化反映了發(fā)酵進程的順利與否，是衡量酒精發(fā)酵強弱程度的重要指標。果醪總糖含量低，表明發(fā)酵進程酵母活力好、代謝完全，發(fā)酵速度較快。不同氮源處理濃度對青梅果酒發(fā)酵過程中總糖含量的影響如圖1～圖3所示。

圖1 0.15%氮源濃度對青梅果酒發(fā)酵殘?zhí)堑挠绊慒ig.1 Impact of 0.15%nitrogen sources on the total sugar during plum fermentation

圖2 0.40%氮源濃度對青梅果酒發(fā)酵殘?zhí)堑挠绊慒ig.2 Impact of 0.40%nitrogen sources on the total sugar during plum fermentation

圖3 0.65%氮源濃度對青梅果酒發(fā)酵殘?zhí)堑挠绊慒ig.3 Impact of 0.65%nitrogen sources on the total sugar during plum fermentation

由圖1～圖3可以得出，添加尿素的處理總糖降低速度明顯較空白及其它同濃度氮源快。其中，發(fā)酵結束時，尿素0.40 g/L處理總糖含量最低，為1.25 g/L，其次是尿素0.65 g/L處理，為1.29 g/L；酵母粉、蛋白胨、硝酸銨3個處理濃度中，都是最高濃度（0.65 g/L）處理，發(fā)酵結束時總糖含量較低。與對照相比，幾種氮源的不同濃度處理對青梅醪液總糖的利用的影響情況，都好于對照，說明氮源對發(fā)酵進程有較好地促進作用。即添加氮源后，發(fā)酵過程中總糖降低速度大于不添加任何氮源的對照。外源氮的添加，對發(fā)酵過程有較大的促進作用，能夠加快糖的轉化速度，從而提高轉化率，發(fā)酵后總糖含量較低，糖的利用率較高。對不同濃度氮源的影響比較可以得出，0.40%處理濃度各氮源明顯優(yōu)于0.15%處理濃度，與0.65%處理濃度無明顯差異。基于添加高濃度外源氮源可能對果酒品質(zhì)產(chǎn)生的負面影響，后續(xù)處理均采用0.40%處理濃度作為試驗因子，考察不同氮源對青梅果酒發(fā)酵的影響。

2.2 不同氮源對青梅果酒發(fā)酵過程中總酸的影響

青梅果酒中的總酸含量是青梅水果中原有的酸和酵母代謝產(chǎn)生酸的總和，總酸的高低與青梅果酒的品質(zhì)和口感密切相關。不同氮源處理對青梅果酒總酸的影響如圖4所示。

圖4 0.40%氮源對青梅果酒發(fā)酵總酸的影響Fig.4 Impact of 0.40%nitrogen sources on the total acid during plum fermentation

試驗結果表明，在青梅果酒發(fā)酵過程中，無論添加氮源與否，各處理發(fā)酵總酸都有不同程度的增加。各氮源處理發(fā)酵1 d后的酸度均高于對照，為7.84 g/L～8.79 g/L。隨著發(fā)酵時間的延長，總酸都有不同程度的增加。添加硝酸銨處理的總酸與其它氮源相比差異明顯，分析認為硝酸銨為生理酸性鹽類，分解后游離出來酸根具有使發(fā)酵后基質(zhì)酸度增加的性能[9]。而其它氮源處理后總酸變化量與對照相比差異不大。

2.3 不同氮源對酵母發(fā)酵力的影響

酵母發(fā)酵力表征酵母代謝生長能力的強弱，在厭氧條件下酵母將糖轉化成酒精與二氧化碳，二氧化碳的揮發(fā)使發(fā)酵體系重量減輕，因此可以失重來衡量酵母發(fā)酵力的強弱。不同氮源處理對青梅果酒酵母發(fā)酵力的影響結果如圖5所示。

圖5 0.40%氮源對青梅果酒酵母發(fā)酵力的影響Fig.5 Impact of 0.40%nitrogen sources on the yeast vitality during plum fermentation

圖5試驗結果顯示，無論添加氮源與否，整個發(fā)酵期間，二氧化碳的產(chǎn)生情況均呈現(xiàn)出先增后減的趨勢。與添加酵母粉與蛋白胨的氮源相比，添加尿素、硝酸銨對酵母發(fā)酵力的提升較大。其中尿素處理第24h～36h釋放的二氧化碳產(chǎn)生量最高，為2.57 g/150 mL；硝酸銨處理第24h～36h發(fā)酵體系失重量最大，為1.97 g/150 mL。從添加不同氮源對發(fā)酵的影響情況來看，發(fā)酵前期添加了氮源的處理，二氧化碳產(chǎn)生量均高于對照，發(fā)酵后期二氧化碳產(chǎn)生量較小，這可能與前期發(fā)酵過快，后期酵母發(fā)酵力減弱，而且發(fā)酵接近終點的情況相關。與對照的CO2產(chǎn)生情況相比，添加氮源可以明顯加快發(fā)酵速度，增加CO2產(chǎn)生量，有利于提高酵母的發(fā)酵力。

2.4 不同氮源對青梅果酒發(fā)酵酒精度的影響

酒精度是酒中含乙醇的體積百分數(shù)，該百分數(shù)越大，說明糖酒轉化率越高，發(fā)酵產(chǎn)生的乙醇越多。不同氮源處理對青梅果酒發(fā)酵酒精度的影響如圖6所示。

圖6試驗結果表明，添加氮源處理后的酒精度，均高于對照，且差異顯著。在發(fā)酵條件相同的情況下，有機氮源蛋白胨酒精度高于無機氮源硝酸銨，添加有機氮源使醪液酒精含量高于無機氮源的結果與其他學者研究情況一致[10]。氮源不足會影響酵母生長，導致酵母生物數(shù)量減少，不利于目標產(chǎn)物的積累，進而影響酒精含量。充足的氮源可提高發(fā)酵速率并縮短發(fā)酵周期，但氮源過高會導致酒精度的下降，可能的原因在于，一是氮源過高會造成酵母菌生長過于旺盛[11]，糖耗增加，反而不利于酒精的積累[12]；二是高濃度氮源會抑制氮分解阻遏狀態(tài)，影響細胞對氮源的吸收和利用[11-14]，不利于酒精的積累。同時過量的氮源會造成微生物危害及生物胺生成，對酒的穩(wěn)定性及品質(zhì)產(chǎn)生消極影響[15]。

圖6 0.40%氮源對青梅果酒發(fā)酵酒精度的影響Fig.6 Impact of 0.40%nitrogen sources on the content of alcohol during plum fermentation注：不同字母表示5%顯著性水平。

2.5 氮源對果酒感官品質(zhì)的影響

成品青梅果酒呈淺黃色，具有青梅的自然色澤，清新濃郁的果實香氣，無異味，清爽透明，色澤明亮。對青梅果酒外觀澄清度、顏色、強度及香氣質(zhì)量和濃郁度進行分析，以期探查氮源對青梅果酒品質(zhì)的影響。不同氮源處理對青梅果酒感官品質(zhì)的影響如表1所示。

表1 青梅果酒感官評價Table 1 Sensory analysis of plum wines

由上表可以看出，就外觀、香氣而言，酵母粉、蛋白胨處理后分值均低于對照，酵母粉、蛋白胨處理后香氣濃郁度不強，尿素、硝酸銨處理分值均稍高于對照，就外觀、香氣方面來說，硝酸銨和尿素處理優(yōu)于其他氮源。

添加氮源，對青梅果酒感官品質(zhì)具有明顯的影響。在發(fā)酵過程中，要注意添加氮源種類及用量對果酒品質(zhì)的影響，它們之間的相互影響，需要更進一步深入研究。

3 結論

1）添加氮源能促進青梅果酒發(fā)酵的進行，加速糖的降解，增加酒精產(chǎn)量，從而提高糖酒轉化率，且無機氮源的效果不如有機氮源的效果明顯；此外氮源的添加，也對果酒的總酸含量有一定程度的增加；

2）添加氮源可以明顯加快發(fā)酵速度，提高酵母酒精發(fā)酵力，增加二氧化碳釋放量。

3）添加氮源會影響青梅果酒的感官品質(zhì)。添加酵母粉、蛋白胨的發(fā)酵酒樣帶有少許異味，就外觀、香氣方面來說，尿素、硝酸銨0.40g/L處理濃度優(yōu)于其它氮源。

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