蜂蜜酒釀造工藝研究

孫洪浩,朱正軍,張 玉,鄧元海,張家慶,徐國俊,陳茂彬,*

(1.湖北工業大學生物工程學院,工業發酵湖北省協同創新中心,發酵工程教育部重點實驗室,湖北武漢 430068;2.神農架綠源天然食品有限責任公司,湖北神農架 442400)

蜂蜜酒釀造工藝研究

孫洪浩1,朱正軍1,張 玉1,鄧元海2,張家慶1,徐國俊1,陳茂彬1,*

(1.湖北工業大學生物工程學院,工業發酵湖北省協同創新中心,發酵工程教育部重點實驗室,湖北武漢 430068;2.神農架綠源天然食品有限責任公司,湖北神農架 442400)

以神農架野花蜜為原料,采用自制純種黑曲、清酒酵母培養的酒母釀造風味獨特的蜂蜜酒。通過單因素和響應面實驗,確定蜂蜜酒最佳釀造工藝條件:蜂蜜汁糖度24%,酒母用量32%,酵母營養劑用量0.2g/L,發酵溫度25℃,發酵時間14d。該工藝釀造的蜂蜜酒醇厚豐滿,蜜香與曲香協調,風格突出,營養豐富,酒精度14～15%vol,總酸6.5～6.8g/L,殘糖6～7g/L,感官評分為95分。

蜂蜜,酒母,發酵工藝

蜂蜜是采集植物的花蜜或蜜露,與自身分泌物結合后,經充分釀造而成的天然物質[1]。蜂蜜的營養價值豐富,含有葡萄糖、果糖、各種維生素、礦物質和氨基酸,除了作為食品可以單獨食用外,還廣泛用于各類食品添加輔料[2]。研究表明,蜂蜜具有潤腸、護肝、抗腫瘤、美容和調節心血管的作用[3]。

蜂蜜酒是以蜂蜜為主要原料,經發酵、陳釀后制得的低酒精飲料。它既保留了原料蜂蜜的營養成分,同時由于微生物的作用,氨基酸、維生素、礦物質含量也有一定提升,使其營養和保健價值顯著提高[4-6]。但目前蜂蜜酒的生產大多采用傳統釀造工藝,釀造出的蜂蜜酒口感單薄,蜂蜜香氣不突出,營養物質保留不充分。本研究以神農架野花蜜為原料,采用自制純種黑曲、清酒酵母培養的酒母釀造出營養豐富、品質優異的蜂蜜果酒,不僅可以豐富我國果酒市場品種,滿足不同人群的消費需求,同時為其工業化生產提供理論基礎和依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

野花蜜 湖北神農架;東北粳米 市售;黑曲霉孢子粉 日本樋口松之助株式會社;酵母營養劑 上海杰兔工貿有限公司;其余化學試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備

AR1140電子分析天平 奧克斯國際貿易有限公司;PHX智能生化恒溫培養箱 寧波萊福科技有限公司;RHB-82手持糖度計 永州光學儀器廠;HH-S數顯恒溫水浴鍋 金壇市醫療儀器廠;TGL-16C臺式離心機 上海安亭科學儀器廠制造;722S型可見光分光光度計上海精密科學儀器有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 純種黑曲制備

1.3.1.1 工藝流程 參照文獻[7]。

1.3.1.2 操作要點 洗米、浸米:選取透明,質地硬且有韌性的粳米為原料,用清水反復沖洗,直至洗米水不再渾濁為止;將洗好的米放入缸中浸漬10～12h即可。

蒸米:在106～112℃的條件下蒸米25～30min,蒸好的米飯外硬內軟,疏松不爛,無白心,均勻一致。

攤晾:米飯蒸好后,放入曲盒內打散并加以翻拌,使米飯達到接種黑曲霉孢子粉的品溫要求,一般33～35℃即可。

接種、培養:接入黑曲霉孢子懸液(黑曲霉孢子粉溶解于250～300倍其重量的煮沸冷卻的純水中,每千克粳米接入0.35～0.37g黑曲霉孢子粉),與米飯拌勻后,35～38℃條件下堆積培養。

翻曲、平攤:堆積培養19～21h后,進行第一次翻曲;再經過11～12h堆積培養,進行第二次翻曲;然后將曲種平攤,經過8～9h進行第三次翻曲;8～10h后進行第四次翻曲。

保溫培養:經過4次翻曲后,再經過14～15h保溫培養即可出曲。

干燥:曲種培養好以后,在50℃的條件下烘干至水分含量小于10%,放入4℃冰箱內備用。

1.3.2 蜂蜜酒的釀造

1.3.2.1 蜂蜜酒釀造工藝流程 參照文獻[8]。

1.3.2.2 操作要點 蜂蜜稀釋:按照1kg野花蜜加2.4～2.5L純水的比例加水,將蜂蜜調配成蜂蜜水溶液,使其糖度為24%。

加熱滅菌:將調配好蜂蜜汁加熱至80℃,在80℃條件下保持30min,殺滅其中的微生物。

酵母培養液:接種2環清酒酵母到10mL液體米曲汁培養基中,25℃條件下培養16～20h后,將其轉接到10倍體積的三角瓶液體米曲汁培養基中,再于25℃條件下擴大培養24～30h。

酒母:成品黑曲與水的質量比為1∶1.2,酵母培養液的加入量為成品曲與水總質量1.2‰,控溫20～25℃培養6～7d,當酵母數為2×108個/mL以上,酒精度達到12～15%vol時,得成熟酒母。

加酵母營養劑、接入酒母:按0.15～0.2g/L加入酵母營養劑后,將成熟酒母與蜂蜜汁按照一定比例混合均勻,進行前發酵。

前發酵:前發酵的溫度一般控制在25～28℃,周期一般為14～15d。

后發酵、低溫陳釀:后發酵溫度控制在15～20℃,時間為20～30d。低溫陳釀溫度控制小于15℃,陳釀期一般要求大于半年。

1.3.3 指標測定 酒精度、總酸的測定[9];殘糖的測定:DNS比色法[10];pH測定:采用pH計。

1.3.4 蜂蜜酒感官評定 對釀制的蜂蜜酒進行感官評定,請實驗室10名成員按照表1的評分標準打分。

表1 評分標準

1.3.5 單因素實驗 酒母用量:在蜂蜜汁糖度24%,酵母營養劑用量0.2g/L,發酵溫度22℃條件下,分別添加蜂蜜汁質量15%、20%、25%、30%、35%、40%的酒母。發酵12d后,測定相應指標。

酵母營養劑用量:在最佳酒母用量條件下,分別添加酵母營養劑0.14、0.16、0.18、0.2、0.22、0.24g/L,其他條件不變。發酵12d后,測定相應指標。

發酵溫度:在最佳酒母與酵母營養劑用量條件下,控制發酵溫度為20、22、24、26、28、30℃,其他條件不變。發酵12d后,測定相應指標。

發酵時間:在最佳發酵溫度、酒母與酵母營養劑用量條件下,控制發酵時間為11、12、13、14、15、16d后,其他條件不變,測定相應指標。

1.3.6 Box-Behnken響應面實驗 鑒于單因素實驗結果,蜂蜜汁糖度選為24%,發酵時間為14d,運用響應面分析法,設計3因素3水平的Box-Behnken實驗,考察酒母用量、酵母營養劑用量、發酵溫度對蜂蜜酒感官評分的影響。因素水平見表2,實驗結果及方差分析見表3、表4。

表2 Box-Behnken實驗因素水平

2 結果與分析

2.1 單因素實驗

2.1.1 酒母用量對蜂蜜酒發酵的影響 酒母是指含有大量酵母的人工培養液,它可以將糖類物質轉化為酒精。以黑曲為原料制得的酒母中,含有黑曲霉代謝產生的各種胞外水解酶、檸檬酸以及高純度酵母菌,檸檬酸的產生可以調整發酵基質初始pH,抑制雜菌生長,防止發酵液出現酸敗現象,代替傳統蜂蜜酒釀造過程中二氧化硫的作用。

表3 Box-Behnken實驗結果

由圖1可知,當酒母用量為30%時,蜂蜜酒的酒精度達到最大值,殘糖含量最低,繼續增加酒母用量,酒精度有所下降,殘糖含量則上升,是由于發酵基質的pH過低,抑制了酵母的生長代謝,而且過高的酒母用量會使發酵過于劇烈,導致酒體失衡;蜂蜜酒的酸度則隨著酒母用量的增加而逐漸增大,但過高的酸度導致酒體酸澀,不柔和。綜合以上因素,酒母用量30%為最佳。

圖1 酒母用量對蜂蜜酒酒精度、總酸和殘糖含量的影響Fig.1 Effect of yeast-starter amount on alcohol concentration total acid and remaining sugar of honey wine

2.1.2 酵母營養劑用量對蜂蜜酒發酵的影響 酵母營養劑可以為酵母帶來養分,提供生長因子,促進酵母的繁殖并保證酵母的生產能力,加速發酵進程。由圖2可知,隨著酵母營養劑用量的增加,蜂蜜酒酒精度逐漸升高,但超過0.2g/L時,酒精度變化不大,這是由于發酵基質中營養成分有限,0.2g/L的用量已經可以滿足酵母的生長代謝。殘糖含量隨著酵母營養劑用量的增加而逐漸減低,當用量超過0.2g/L時,殘糖變化幅度很小。考慮到實際生產成本,選擇0.2g/L的用量即可。

圖2 酵母營養劑用量對蜂蜜酒酒精度和殘糖含量的影響Fig.2 Effect of Thiazote amount on alcohol concentration and remaining sugar of honey wine

2.1.3 發酵溫度對蜂蜜酒發酵的影響 溫度是發酵過程中的重要因素,通過影響酶的活性,影響微生物生長代謝速度。由圖3可知,隨著發酵溫度的逐漸升高,酒精度呈現先上升后下降的趨勢,殘糖則先下降后上升,當溫度控制在26℃時,酒精度達到最高,殘糖含量最低。這是由于溫度過低,酵母生長繁殖緩慢,導致發酵啟動困難;溫度過高,菌體生長過快,酵母菌的疲勞現象出現過早,導致發酵不徹底,酒精轉化率低;而且過高的發酵溫度會引起果酒中甲醇與雜醇油含量的增加[11]。所以,將主發酵溫度控制在26℃為最佳。

圖3 發酵溫度對蜂蜜酒酒精度和殘糖含量的影響Fig.3 Effect of fermentation temperatures on alcohol concentration and remaining sugar of honey wine

2.1.4 發酵時間對蜂蜜酒發酵的影響 由圖4可知,隨著發酵天數的增加,酒精度與總酸呈現上升趨勢,殘糖則呈現逐漸下降趨勢。當發酵天數為14d時,酒精度達到最大值,繼續增加發酵時間,酒精度幾乎沒有變化,說明14d以后,酵母基本消亡,發酵過程終止;殘糖繼續降低,說明此時發酵液中一些雜菌快速生長繁殖,代謝產生了大量酸性物質,使得蜂蜜酒的總酸增加,導致酒體酸澀、失衡。所以,發酵時間應該控制在14d,之后應立即進行固液分離,轉入后發酵,避免雜菌污染。

圖4 發酵時間對蜂蜜酒酒精度、總酸和殘糖含量的影響Fig.4 Effect of fermentation time on alcohol concentration,total acid and remaining sugar of honey wine

2.2 Box-Behnken響應面實驗

利用Deign-Expert8.0.6軟件可得到感官評分(Y)與酒母用量、酵母營養劑用量、發酵溫度的回歸方程:

Y=94.50-0.6875X1+0.3125X2+1.125X3+0.875X1X2-1.75X1X3+0.25X2X3-2.6875X1X1-5.4375X2X2+X3X3

根據模型分析,最優的蜂蜜酒發酵條件為酒母用量31.86%、酵母營養劑用量0.2g/L、發酵溫度25℃,感官評分最大預測值為96.72。結合實驗與生產的局限性,選擇酒母用量32%、酵母營養劑用量0.2g/L、發酵溫度25℃為最佳。

圖5 Y=f(X1,X2)的響應面Fig.5 Responsive surface of Y=f(X1,X2)

圖6 Y=f(X1,X3)的響應面Fig.6 Responsive surface of Y=f(X1,X3)

2.3 響應面驗證實驗

在蜂蜜汁糖度24%、酒母用量32%、酵母營養劑用量0.2g/L、發酵溫度25℃、發酵時間14d的最適條件下進行驗證實驗,重復4次,得到的平均感官評分為95.375,與預測值擬合較好。說明本實驗用響應面分析得到的最適條件可以用于蜂蜜酒的發酵。

3 結論

利用神農架野花蜜桃為原料,采用自制純種黑曲、清酒酵母培養的酒母釀造風格典型的蜂蜜酒,經

表4 回歸模型方差分析

注：“*”表示顯著。

圖7 Y=f(X2,X3)的響應面Fig.7 Responsive surface of Y=f(X2,X3)

過單因素實驗與響應面優化分析得到蜂蜜酒最佳發酵工藝條件為蜂蜜汁糖度24%,酒母用量32%,酵母營養劑用量0.2g/L,發酵溫度25℃,發酵14d。在此工藝條件下,釀造出的蜂蜜酒澄清透亮、口感醇和細膩、蜜香與曲香協調、營養豐富、酒精度14～15%vol,總酸6.5～6.8g/L,殘糖6～7g/L,感官評分為95分,各項理化指標均符合國家標準。該研究對蜂蜜酒的大規模生產有一定的指導意義。

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Study on the fermentation technology of honey wine

SUN Hong-hao1,ZHU Zheng-jun1,ZHANG Yu1,DENG Yuan-hai2,ZHANG Jia-qing1,XU Guo-jun1,CHEN Mao-bin1,*

(1.Key Laboratory of Fermentation Engineering(Ministry of Education),Hubei Collaborative Innovation Center for Industrial Fermentation,College of Bioengineering,Hubei University of Technology,Wuhan 430068,China;2. Shennongjia Luyuan Natural Food Co.,Ltd.,Shennongjia 442400,China)

Wild honey from Shen Nongjia was used as raw materials with homemade purebred Aspergillus Niger koji,sake brewing yeast as yeast-starter to brew honey wine. Through single factor experiment and response surface analysis,optimal brewing processing was optimized. Results indicated that the optimal fermentation parameters were honey juice was 24%,yeast-starter addition amount of 32%,Thiazote amount of 0.2g·L-1,fermentation temperature of 25℃,fermentation time of 14d. The produced wine was relatively prominent,strong aroma,harmonious wine body with enjoyable aftertaste,nutrient-rich,alcohol content as high as 14～15%vol,total acid 6.5～6.8g/L,remaining sugar 6～7g/L,sensory evaluation 95.

honey;yeast-starter;fermentation process

2014-07-28

孫洪浩(1989-)，男，碩士研究生，研究方向：發酵工程。

*通訊作者:陳茂彬(1965-)，男，博士，教授，研究方向：釀酒微生物與發酵工程。

TS262.7

B

1002-0306(2015)07-0257-05

10.13386/j.issn1002-0306.2015.07.046