毛酸漿凍果果酒的制備及其發酵過程中的氣味監測

王晶晶,陳 慧,姚志國,李慧芳,喬進平,孫萌萌,吳華寧

(1.錦州醫科大學食品學院,遼寧錦州 121001;2.綏中縣海洋與漁業局,遼寧葫蘆島 125200)

毛酸漿凍果果酒的制備及其發酵過程中的氣味監測

王晶晶1,陳 慧1,姚志國2,李慧芳1,喬進平1,孫萌萌1,吳華寧1

(1.錦州醫科大學食品學院,遼寧錦州 121001;2.綏中縣海洋與漁業局,遼寧葫蘆島 125200)

本文以-80 ℃低溫凍藏的毛酸漿果為發酵原料,探索了初始糖度、發酵溫度和酵母菌添加量對毛酸漿果酒的酒精度及感官品質的影響,確定毛酸漿果酒最佳發酵條件為:初始糖度20 Brix,發酵溫度22 ℃,酵母添加量5%,pH3.5,在此發酵條件下發酵7 d,所制備的果酒色澤黃潤,澄清透明,具有毛酸漿特有的水果香氣。采用電子鼻法對果酒發酵過程中的氣味及其變化規律進行分析,探索了通過檢測氣味來判斷果酒發酵進度的可能性。實驗結果表明,電子鼻能明顯的區分毛酸漿果酒在發酵過程中的氣味變化,可用于監測毛酸漿果酒的發酵進度。

毛酸漿,果酒,氣味變化,電子鼻

毛酸漿(PhysalispubescensL.(PpL.))別名黃菇娘,為茄科酸漿屬一年生草本植物[1],主產在內蒙呼倫貝爾以及東北三省。成熟后毛酸漿果實口味酸甜,色澤鮮艷,呈橙黃色[2]。近幾年來,毛酸漿果作為高價值的經濟作物,主要作為原料凍果和果脯、罐頭等低端產品形式出口到歐美韓市場,深受消費者的喜愛[3-4]。但國內市場上毛酸漿果酒產品極為少見。目前對毛酸漿果酒的研究主要集中在毛酸漿鮮果釀造果酒工藝的優化方面,但對于毛酸漿凍果進行果酒釀造的工藝及其發酵過程中氣味的變化情況均未見報道[5-6]。由于保藏期的限制,目前國內對于毛酸漿的保存方法主要是凍藏,而凍藏解凍后水果的營養成分等理化指標都會發生相應變化,因此研究凍果果酒的發酵工藝更具有應用意義。

酒類產品氣味鑒定多依靠感官評定的方法,但由于人的感官系統易受外界因素影響,尤其大量樣本更易造成感官疲勞,對結果造成一定影響。電子鼻是一種能夠模擬人類嗅覺的儀器,它可以更標準客觀的對酒的氣味進行研究[7]。據報道[8],電子鼻可以有效針對啤酒氣味評價、干紅葡萄酒的品牌和產地、黃酒酒齡的鑒別。同時,電子鼻技術也被廣泛應用于如食品原料的檢驗[9],不同香型和品牌白酒的鑒別以及果酒風味分析[10]。本實驗以-80 ℃凍藏毛酸漿果為發酵原料,經過前期凍果處理并調整相應成分后用適量酵母發酵,得到具有特殊果香的毛酸漿果酒。并對毛酸漿果酒香氣進行電子鼻氣味分析,為電子鼻應用于果酒發酵進程中氣味的監測提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

毛酸漿凍果 選取錦州市水果批發市場購買的毛酸漿果經-80 ℃低溫凍藏;白砂糖(食品級)、蔗糖、檸檬酸、偏重亞硫酸鉀、果酒活性干酵母(安琪)、酚酞指示劑、無水乙醇、pH計標準品、甲基紅指示劑、鹽酸、氫氧化鈉 均為國產分析純;果膠酶(3萬U/g) 購自上海廣銳生物科技有限公司,食品級。

PHSJ-3F型pH計 雷磁儀器公司;單列六孔恒溫水浴鍋-DK-S22 杭州匯爾儀器廠;WZS-80手持式糖度計 上海精科儀器廠;SYZ-55全玻璃蒸餾器(500 mL) 萬合儀器廠;HK1081-BX18高精度恒溫水浴鍋 杭州三浦精密儀器有限公司;酒精計 河北精創儀器儀表廠;AR224CN分析天平(感量為0.1 mg) 奧豪斯儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 工藝流程 毛酸漿凍果→解凍→清洗搗碎→果膠酶處理→加入SO2→調節成份→加入酵母→發酵→過濾→澄清→調配→殺菌→灌裝→封口→冷卻→成品

1.2.2 操作要點 解凍:選擇發育良好、成熟、顏色鮮艷,顆粒大小趨于一致果實,同時剔除霉爛和蟲害,剝去外皮,在-80 ℃下冷凍保存。實驗時在10～15 ℃水浴解凍,直至果實中心能被切開。

清洗破碎:將洗凈的果實進行人工破碎,在此期間,添加適量的偏重亞硫酸鉀(80～100 mg/L)。

加入果膠酶:加入0.1%果膠酶40 ℃水浴酶解30 min[5]。

酒精發酵:采用液態發酵法,首先要活化活性干酵母,加十倍水在30 ℃下活化30 min,將活化后酵母接種到毛酸漿汁中發酵,直至酒精度不再上升,剩余殘糖少于1%為發酵終點。

澄清:選取白陶土澄清,按照標準加入量,得到最佳的果酒狀態。

殺菌:采用65 ℃下進行巴氏殺菌,殺死酒中殘留的酵母及其他雜菌。

灌裝:按照酒量灌裝在適當經過殺菌處理的玻璃容器內,封口后自然冷卻至常溫,儲藏在潔凈避光條件下。

1.2.3 單因素實驗

1.2.3.1 不同發酵溫度對毛酸漿果酒感官品質及酒精度的影響 取凍果解凍破碎,初始糖度20%,酵母添加量為5%,添加適量的偏重亞硫酸鉀(80～100 mg/L)的條件下,分別在18、20、22、24、26 ℃溫度下發酵,研究不同發酵溫度對毛酸漿果酒感官品質及酒精度的影響。

1.2.3.2 初始糖度對毛酸漿果酒感官品質及酒精度的影響 初始低糖果汁中加入蔗糖使其發酵的初始糖度(Brix)分別為14、16、18、20、22,溫度控制在20～24 ℃,初始pH用檸檬酸調整為3.5,酵母接種量為5%,研究不同初始糖度對毛酸漿果酒感官品質及酒精度的影響。

1.2.3.3 接種量對毛酸漿果酒感官品質及酒精度的影響 凍果果汁為原料,破碎后接種2%、3%、4%、5%、6%的酵母,溫度控制在20～24 ℃,初始糖度在20%,pH3.5,研究不同酵母添加量對于毛酸漿果酒感官品質及酒精度的影響。

1.2.4 正交實驗設計 在各單因素分析基礎上,以發酵溫度、初始糖度和酵母添加量為實驗因素,確定三因素三水平的L9(34)正交實驗,確定最佳發酵條件。

表1 正交實驗因素水平表Table 1 Factors and levels of orthogonal experiment

1.2.5 果酒的感官評定 感官評定:選經過感官評價培訓的10名學生,參照GB/T 15038-2006葡萄酒感官要求,建立毛酸漿果酒評價標準。將感官評價分為五個部分,分別是色澤、澄清度、香氣、滋味和典型性,總分值為100分,各部分評分標準滿分為色澤10分,澄清度10分,香氣30分,滋味30分,典型性20分。感官評定評分標準如表2所示。

表2 感官評定評分標準Table 2 Rating criteria for sensory evaluation

1.2.6 果酒理化指標及氣味測定

1.2.6.1 pH pH計測定,重復3次。

1.2.6.2 總酸(以檸檬酸計)的測定 準確稱取樣品溶液10.00 mL于小燒杯中,用水移入250 mL容量瓶中,充分振搖后,加水定容至刻度,搖勻。移取 25.00 mL于三角瓶中,加酚酞指示劑3滴。用0.1 mol/L的NaOH溶液滴定,滴至微紅色,半分鐘不褪色為終點。重復3次。

1.2.6.3 糖度(可溶性固形物含量)測定 采用手持糖度計測定。

1.2.6.4 酒精度測定 取100 mL發酵液、100 mL蒸餾水,進行蒸餾,蒸餾100 mL蒸餾液,然后用酒精計進行測量,校正溫度,求出讀數,即酒精度[6]。行業標準中要求生產果酒的酒精度范圍為5%～18% vol。

1.2.6.5 電子鼻檢測 PEN3型便攜式電子鼻系統,該電子鼻含有W1C(芳香苯類)、W5S(氮氧化合物)、W3C(氨類)、W6S(氫氣)、W5C(烷烴)、W1S(甲烷)、W1W(硫化氫)、W2S(醇類)W2W(有機芳香硫化物)和W3S(芳香烷烴)10個不同的金屬氧化物傳感器。

每天量取10 mL正在發酵的果酒于30 mL樣品瓶中,用封口膜封口,室溫放置5 min后,待揮發性香氣物質達到平衡狀態后,每天用電子鼻測試一次,每組實驗重復3次。測定條件:傳感器清洗時間80 s、進樣流量300 mL/min,檢測時間80 s。統計分析10個不同選擇性傳感器的G/G0值;通過電子鼻Winmuster分析軟件對采集到數據進行分析[10]。

1.2.7 數據處理 利用電子鼻Winmuster分析軟件對采集到的數據進行分析,采用主成分分析(principal component analysis,PCA)及線性判別分析(linear discriminant analysis,LDA)。

2 結果與分析

2.1 毛酸漿果酒發酵工藝的確定

2.1.1 發酵溫度的確定 不同發酵溫度對毛酸漿果酒感官品質及酒精度的影響如圖1所示。感官評定及酒精度結果顯示,發酵溫度在24 ℃時較為適宜。低于24 ℃,發酵慢,色澤稍淺,澄清度差,香氣稍淡,酒體不完整,回味時間短,具有毛酸漿味;高于24 ℃發酵速度過快,色澤深,香氣較重,酒體不協調,酒味較重。

圖1 發酵溫度對果酒的影響Fig.1 Effect of the fermented temperature on wine

2.1.2 毛酸漿果酒初始糖度的確定 初始糖度對毛酸漿果酒感官品質及酒精度的影響如圖2所示。其結果表明,糖度并非越高越有利于果酒發酵及品質的提高,最適宜的初始糖度應控制在20%左右。糖度低于20%,發酵慢,不夠澄清同時顏色較淺,有漂浮物,香氣不明顯,回味時間短,結構感稍差;高于20%,發酵速度過快,不夠澄清,入口酸味濃重,結構感差。

圖2 初始糖度對果酒的影響Fig.2 Effect of initial sugar concentration on wine

2.1.3 毛酸漿果酒發酵中酵母接種量的確定 接種量對毛酸漿果酒感官品質及酒精度的影響如圖3所示。結果表明:毛酸漿果酒的酵母接種量為5%較為適宜。低于5%,發酵慢,色澤較淺,澄清度差,酒香味不明顯;高于5%,發酵速度過快,酒香不協調,結構感差。

圖3 接種量對果酒的影響Fig.3 Effect of inoculation amount on wine

2.1.4 正交實驗 影響毛酸漿果酒的三個因素大小順序為:初始糖度>酵母接種量>發酵溫度。其中實驗5感官評分最高,為89分,較最優水平(A1B2C2)感官評分高。所以,毛酸漿果酒的最佳發酵條件為初始糖度20 Brix,發酵溫度22 ℃,酵母添加量5%。

表3 L9(34)正交實驗結果與分析Table 3 Results and analysis of L9(34)orthogonal test

2.1.5 毛酸漿果酒發酵中基本成分的變化 根據最優發酵條件發酵果酒,結果表明:毛酸漿果酒發酵過程中pH緩慢升高,但變化幅度不大,基本維持在pH3.5左右(圖4);總酸呈階梯變化,但變化幅度不大,基本在0.158～0.159之間(圖5);糖度逐漸減小,且變化幅度較大,從發酵開始20 Brix下降到發酵終點時為1 Brix,第1～5 d糖度變化較快,第5 d到發酵結束,糖度變化較慢,趨于平緩(圖6)。

圖4 發酵過程中pH變化Fig.4 Changes of pH during fermentation

圖5 發酵過程中總酸變化Fig.5 Changes of total acid during fermentation

圖6 發酵過程中糖度變化Fig.6 Changes of sugar content during fermentation

2.2 電子鼻對揮發性成分的響應

2.2.1 電子鼻檢測 圖7和圖8是電子鼻檢測凍果果酒發酵第1 d和第7 d的10個傳感器電導率比值隨時間變化的響應曲線圖。由圖7可見,電子鼻的2號傳感器響應曲線首先急劇升高,而后又迅速下降;6、7、8、9號傳感器逐漸升高并最終趨于平穩。響應曲線在50 s之后較為平穩,因此實驗取50 s。從圖8中可以看出,在檢測50 s時果汁揮發性成分最明顯的是2號(氮氧化合物),其次是7號(硫化物)、6號(甲烷類)、9號(有機芳香硫化物)、8號(醇類),其它幾類都數值極小,且電阻率(G/G0)都相差不大,說明感應器能很好地區分其它揮發性成分。

圖7 發酵1 d后果酒傳感器響應譜圖Fig.7 Sensory response spectrum of wine after 1 day

圖8 發酵7 d后果酒傳感器響應譜圖 Fig.8 Sensory response spectrum of wine after 7 day

圖9 1～7 d果酒發酵響應雷達圖(50 s)Fig.9 Radar chart of wine fermentation for 1～7 day(50 s)

圖9為10個傳感器在果酒發酵1、3、5、7 d期間50 s時電導率比值極線圖。由圖9可知,電子鼻的2號傳感器響應曲線波動最大;其次是7號(硫化物),其它傳感器電阻率(G/G0)變化不明顯。

2.2.2 果酒釀造PCA主成分分析 圖10是果酒在發酵1～6 d后揮發性成分的PCA主成分分析圖。圖中每個橢圓代表果酒發酵不同時間的數據采集點。幾個樣品的在圖中分部在不同位置,通過PCA分析得出,第一主成分(氮氧化合物、硫化物、甲烷類、有機芳香硫化物、醇類)區分貢獻率為96.50%,第二主成分區分貢獻率為3.17%,兩個主成分貢獻率的和為99.67%,大于90%,所以這兩個主成分已經基本代表了樣品的主要信息特征。

圖10 果酒發酵中揮發性成分PCA主成分分析圖Fig.10 The volatile components of principal componentanalysis during wine fermentation

2.2.3 果酒發酵過程中的LDA分析 從圖11中可以看出,按照線性判別分析方法,第一主成分(氮氧化合物、硫化物、甲烷類、有機芳香硫化物、醇類)區分貢獻率為84.67%,第二主成分區分貢獻率為13.38%。第一、第二主成分總的區分貢獻率共98.05%,大于90%,因此果酒在發酵的不同時間區分明顯。

圖11 果酒發酵過程中的LDA分析圖Fig.11 Linear discriminant analysis during wine fermentation

3 結論

通過考察初始糖度、發酵溫度、酵母菌添加量確

定最佳發酵條件:毛酸漿果酒最佳發酵條件為發酵溫度22 ℃,初始糖度20 Brix,酵母添加量5%,pH3.5。在此條件下,采用電子鼻對其發酵過程中氣味進行分析,初步判斷果酒獨特的風味組成及其變化。實驗結果表明,經過PCA處理后的數據,第一、第二主成分貢獻率達99.67%,可代表發酵過程中的主要氣味信息特征;經過LDA分析后的數據,第一、第二主成分總區分貢獻率達98.05%,可說明果酒在發酵的不同時間段區分明顯。實驗結果表明,電子鼻能明顯的區分毛酸漿果酒在發酵過程中的氣味變化,可用于監測毛酸漿果酒的發酵進度。

[1]朱家柟. 拉漢英種子植物名稱[M]. 北京:科學出版社,2001:135-136.

[2]王晶晶,韓雪,田野,等. 毛酸漿對酸牛奶感官品質的影響[J]. 食品工業科技,2015(21):25-29.

[3]Ragazzo-Sanchez J,Chalier P,Ghommidh C. Coupling gas chromatography and electronic nose for dehydration and desalcoholization of alcoholized beverages Application to off-flavour detection in wine[J]. Sensors and Actuators B,2005(106):253-257.

[4]王文利,謝春陽. 毛酸漿果酒的發酵工藝研究[J]. 農產品加工,2011(8):55-58.

[5]Alpha MOS. Technical Note N-DT-01[M].Statistical Analysis,2002(1):1-5.

[6]許春華,肖作兵,牛云蔚,等. 電子鼻和電子舌在果酒風味分析中的應用[J]. 食品與發酵工業,2011(3):162-166.

[7]李世燕,田美榮,李棟,等. 毛酸漿酒發酵工藝研究農[J]. 農業科技與裝備,2013(9):52-54.

[8]王家東,王曉聞. 酸漿營養成分的分析[J]. 山西工業大學學報,2005(4):376-379.

[9]鄒小波,趙杰文. 電子鼻在飲料識別中的應用研究[J]. 農業工程學報,2002,18(3):146-149.

[10]李靜,宋飛虎,浦宏杰,等. 基于電子鼻的白酒品質檢測[J]. 食品與發酵工業,2015(4):160-163.

Preparation of frozen fruits wine fromPhysalispubescensL. and its odor monitoring during fermentation

WANG Jing-jing1,CHEN Hui1,YAO Zhi-guo2,LI Hui-fang1,QIAO Jin-ping1,SUN Meng-meng1,WU Hua-ning1

(1.Food College of Jinzhou Medical University,Jinzhou 121001,China;2.Suizhong County Oceanic & Fishery Administration,Huludao 125200,China)

As the raw materials,PhysalispubescensL. fruits were stored at-80 ℃. To obtain the best fermented condition ofPhysalispubescensL. wine,the effect of three fermented parameters including of initial sugar,fermentation temperature and additional amount of yeast on alcohol content and sensory quality of wine was explored. The result suggested that the frozen fruit with 20 Brix of initial sugar content was fermented at pH3.5 by 5% of yeast under 22 ℃ for 7 days. A yellow,clear and transparent wine with unique aroma ofPhysalispubescensL. was prepaired. Under such fermented condition,the odour change of the wine during preparation was analyzed using the method of electronic nose. The possibility of wine fermentation progress was monitored through testing the odour of wine during fermentation. The experimental results show that the electronic nose can clearly distinguish the odour changes of wine fermented byPhysalispubescensL. under the process of preparation. It can be used for monitoring the fermentation process ofPhysalispubescensL. wine.

PhysalispubescensL.;wine;odour changes;electronic nose

2016-05-20

王晶晶(1979-)，女，博士研究生，副教授，研究方向：食品功能因子與人體健康，E-mail:jjlive2007@126.com。

遼寧省科技廳項目(2015020796)；遼寧省大學生創新創業項目(201410160013)。

TS255.46

A

1002-0306(2017)02-0182-05

10.13386/j.issn1002-0306.2017.02.026