蘇鳳賢,張 井,鄭曉杰
(溫州科技職業學院農業與生物技術學院,浙江 溫州 325006)
人參果自然發酵醪中酵母菌種篩選及其發酵性能
蘇鳳賢,張 井,鄭曉杰*
(溫州科技職業學院農業與生物技術學院,浙江 溫州 325006)
為篩選適合甘肅河西走廊特產人參果酒精發酵的優良酵母菌株,以人參果自然發酵醪為原料,通過鏡檢等方法從分離純化的20 株酵母菌中進一步篩選得到11 株發酵性能良好的酵母菌,分別命名為TY8、TY5、TY6、Y3、Y4、Y5、LY3、LY1、Y1、Y2、TY2。以葡萄酒活性干酵母作為對照菌株,通過酵母發酵力比較、耐乙醇能力、耐SO2能力、理化指標分析及感官評價,篩選出1 株適于人參果果酒發酵的釀酒酵母TY8。以此菌株發酵生產的人參果果酒香氣特征明顯,酒體澄清透明,具有人參果果酒典型風味。
釀酒酵母;篩選;發酵性能;耐SO2;耐乙醇
人參果(Solanum muricatum Ait.)又名香瓜茄、艷果,原產于南美洲安第斯山脈北麓[1]。人參果果實有淡雅的清香,果肉清爽多汁,風味獨特[2],具有高蛋白、低糖、低脂,富含多種人體必需的微量元素,尤其是硒、鈣含量大大高于其他園藝產品等特點[3-4],有抗癌、抗衰老、降血壓、降血糖、美容等功效。因此,人參果常用來加工成各種產品,具有很大的市場開發價值[5]。
近年來,釀酒酵母作為生產乙醇和高級醇的常用菌種備受矚目,微生物發酵為可持續的生物燃料生產提供了前途無量的替代物[6-7]。Nieuwoudt等[8]采用主成分分析和傅里葉變換紅外光譜儀法創造了一種在釀酒酵母主要發酵產品中進行快速篩選和評價酵母菌的方法。據報道,在影響葡萄酒品質的諸多因素中,釀酒微生物是其質量和感官風格的決定性因素,尤其是葡萄酒微生物(酵母菌和乳酸菌)的釀酒適應性和釀造學特性在生產中的作用十分突出[9]。而目前食品發酵工業最重要的菌群,除釀酒酵母屬酵母以外,對傳統食品發酵工業增香方面有良好應用前景的其他酵母菌種研究甚少,尤其是多種野生菌在葡萄酒和啤酒發酵工業上對芳香物質的生成具有重要的作用。某些非釀酒酵母屬酵母比眾所周知的釀酒酵母更容易產生一些重要的芳香族化合物,諸如品質更佳的乙酸乙酯和乙醇乙酯等[10]。資料表明,在醬油發酵過程中,主要應用于醬油生產的耐鹽生香酵母,由于能夠生產酯類、醇類等風味物質,對醬油的品質有很大影響[11]。果酒發酵過程中,不同酵母菌株的起酵、產酒、產香、耐性等特性不同,在發酵過程中發揮的作用也相差較大,且不同原料本身成分差距較大,選育發酵性能優良、適合特定原料發酵的專用酵母已成為目前果酒釀造的研究熱點[12-13]。Ocón等[14]在葡萄酒廠空氣樣品和被污染葡萄酒樣品中進行酵母篩選,得到了367 株菌株,經鑒定,基本是酒香酵母和德克氏酵母等非酵母屬酵母。目前,分離篩選得到的發酵酵母主要應用于白酒、葡萄酒、果酒等酒類產品的發酵過程,從而改善產品的風味、增加其營養[15]。
甘肅河西走廊地區是人參果的適栽區,人參果栽培面積較大,然而目前相關加工技術相對落后,課題組在甘肅河西地區工作期間曾長期進行人參果相關加工研究,制得了一種色澤金黃、口感清爽、果香濃郁、酒體醇厚的酒精保健飲品[16-19],但是缺少人參果發酵相關的專用釀酒酵母,而使用葡萄酒釀酒酵母,不僅專一性不強,且無法適應人參果酒的產業化推廣。鑒于微生物對底物利用具有選擇性[20],本研究從河西走廊具有優勢資源的人參果自然發酵酒的不同發酵階段,分離篩選適宜人參果發酵的優良酵母菌株,從中分離篩選具有專一性強、起酵速率快、發酵活力強、酒精耐受力高、抗SO2能力強、不產生異味物質、絮凝性好、酒精轉化率高和風味獨特的優良釀酒酵母作為專用的人參果果酒酵母,以期為實現人參果果酒產業化提供高效優質的釀酒酵母品種。
1.1 材料與試劑
葡萄酒高活性釀酒干酵母(對照菌株CK)購自安琪酵母股份有限公司。人參果產自甘肅武威張義鎮,成熟,無腐爛變質,可溶性固形物含量(soluble solids content,SSC)6.8%。豆芽汁培養基參考文獻[21]配制。
NaOH、HCl、無水乙醇、冰乙酸 南京化學試劑股份有限公司;瓊脂 常州通誠化工有限公司;CuSO4?5H2O 蘇州亞太化工玻璃儀器有限公司;亞甲藍大田縣燦成化玻儀器有限公司;酒石酸鉀鈉、乳糖 常州海拓實驗儀器有限公司;乙酸鋅、亞鐵氰化鉀 天津致遠化學試劑有限公司;葡萄糖 濟寧宏明化學試劑有限公司;果糖 無錫亞泰聯合化工有限公司;蔗糖 天津科密歐化學試劑有限公司。以上試劑均為分析純。
1.2 儀器與設備
JB-HS-1300/1300U型無菌工作臺 蘇州佳寶凈化工程設備有限公司;DHP-9272型電熱恒溫培養箱 上海柏欣儀器設備廠;YXQ-LS-100G型高壓滅菌鍋 上海道基科學儀器有限公司;722型分光光度計 上海鳳凰光學科儀有限公司;HHW-420.600型三用恒溫水浴箱 江蘇金壇市國瑞實驗儀器廠;PHS-3C型酸度計 常州金壇市精達儀器制造廠;FA2004型電子天平 上海方瑞儀器有限公司;WYT-Ⅱ型手持糖量計 上海華光儀器儀表廠;JYZ-B550型榨汁機 九陽股份有限公司;酒精計石家莊百亨通用儀器儀表制造有限公司。
1.3 方法
1.3.1 人參果釀酒酵母的篩選流程
新鮮成熟的人參果→分選→打漿→過濾→發酵→初篩→分離→純化→杜氏管復篩→發酵性能測試→優良人參果果酒釀酒酵母。
1.3.1.1 人參果釀酒酵母的初篩
挑選新鮮人參果,不清洗,直接打漿,裝入已滅菌的250 mL錐形瓶中,裝液量60 mL,塞好棉塞于25 ℃恒溫培養箱中培養7~10 d,分別在發酵前、中、后期(分別為第2、4、7天)取發酵液進行梯度稀釋平板涂布[22],每一梯度做3 個平行。按姜加良[15]的方法篩選紅色菌落作為入選菌,根據菌落的顏色判定酵母產酒精能力。將篩選得到的菌株反復純化3~4 次,斜面試管保藏備用。
1.3.1.2 杜氏管發酵復篩
采用杜氏管發酵法[23-24],將1.3.1節活化的酵母菌接入內置杜氏小管的豆芽汁液體培養基試管中,根據酵母菌株產氣泡的速率及在規定時間內產氣泡量,比較各株酵母菌的起酵能力和發酵能力,實驗平行重復3 次。綜合評價各株酵母的起酵能力和發酵能力。
1.3.2 發酵性能測定
1.3.2.1 酵母菌發酵力測定
采用CO2失重法[25]。
1.3.2.2 酵母菌的耐乙醇、耐SO2實驗
采用杜氏管發酵法[26],將初篩得到的酵母菌株分別接入含不同體積分數乙醇(8%、9.5%、11%、12.5%和14%)和不同質量濃度SO2(50、100、150、200 mg/L和250 mg/L)的人參果果汁中,于25 ℃恒溫培養箱培養,觀察杜氏管產氣泡情況,比較各菌株對乙醇和SO2的耐受程度,進一步確定適合人參果果酒釀造的優良菌株。實驗平行重復3 次。綜合評價各酵母菌株的乙醇耐受能力和耐SO2能力。
1.3.2.3 酒精發酵實驗
調整人參果原汁含糖量,使其達到20%,pH 4.0,SO2質量濃度80 mg/L,將入選菌接入容量為250 mL的三角瓶(裝液量為150 mL)中,對照菌置于25 ℃恒溫培養箱發酵7 d,期間每天定時測定發酵液的SSC、A600nm、還原糖和總酸含量,發酵結束后測定酒精度(乙醇體積分數)。
1.3.3 指標測定
SSC測定采用手持折光儀法[27];參考GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》[28],總酸(以酒石酸計)測定采用酸堿滴定法,還原糖測定采用斐林法,酒精度測定采用酒精計法;酵母生長曲線采用分光光度法[29]。
2.1 初篩酵母菌的特征
酒精發酵的主要產物是乙醇,在2,3,5-氯化三苯基四氮唑(2,3,5-triphenyltetrazolium chloride,TTC)實驗中,通過TTC顯色劑可以對酵母產物進行顯色處理,TTC顯色劑遇乙醇會顯紅色,酒精含量高的培養基會顯深紅色,酒精含量低的培養基顯淺紅色。據此,可以選擇紅色較深的酵母菌落進行純化。通過TTC培養基實驗篩選得到的酵母菌生長旺盛、發酵力強、有較好的同步性,接種后迅速進入主發酵期,有利于發酵作用,有利于提高產品的產量和口感[15]。

圖1 TTC平板顯色篩選Fig.1 Primary screening of yeasts by TTC color development

表1 酵母菌種的分離結果Table1 Characterization of yeast strains
如圖1所示,純化得到的20 株酵母菌具有酵母菌典型的菌落特征,將其劃線接種于豆芽汁瓊脂斜面培養基上。根據不同酵母菌的菌落形態特征、菌落顏色、鏡檢形態以及典型氣味可分為3 大類(表1)。
2.2 酵母菌復篩實驗結果

表2 酵母菌復篩實驗杜氏小管產氣情況Table2 Gas production capacity of yeast strains in Durham tubes
發酵的產物之一是CO2,所以杜氏試管實驗中產生的氣泡數量越多,氣泡體積越大,酵母的發酵能力越強,酵母的發酵速率越快,酵母的發酵程度越高[15]。將初次分離得到的20 株酵母菌作為出發菌株進行杜氏管發酵復篩實驗,實驗結果見表2,酵母菌于25 ℃條件下發酵48 h,產氣量約等于杜氏小管體積的酵母菌有11 株(不包括CK),這說明其起酵能力較強,可能有較高的發酵度和發酵效率。其中TY8和CK起酵速率最快,10 h產氣量即達到杜氏小管滿體積;TY5起酵速度較快,16 h產氣量達到杜氏小管滿體積;TY6、Y3、Y4和Y5起酵速度稍慢于對照CK,24 h產氣量可達到杜氏小管滿體積;LY3、LY1、Y1、Y2和TY2起酵速度最慢,36 h產氣量才達到杜氏小管滿體積。資料表明,2 d內產氣量未達到杜氏管滿體積的酵母菌的發酵度一般不能滿足果酒的釀造要求,篩選過程中應將其舍棄[25]。將這11 株酵母菌作為出發菌株進行下一級篩選。
2.3 酵母菌株發酵力測定結果
發酵力是衡量酵母菌株質量最重要的一個指標[30]。酵母發酵產生乙醇的同時還伴有CO2的生成,這部分CO2從發酵液中逸出,使整個發酵體系質量減輕,據此可測定酵母菌株發酵力的強弱[31]。采用CO2失重法,以CO2損失質量為縱坐標,發酵時間為橫坐標,繪制發酵力曲線[32],以此得到待選菌株對原料果汁的適應性、發酵峰值周期、發酵強度和發酵過程的動態變化[31]。

圖2 不同酵母菌發酵速率曲線圖Fig.2 Time courses of CO2loss during the fermentation of yeast strains
由圖2可知,TY8的發酵力最強,明顯高于CK,發酵過程相對平穩,發酵峰值高;LY1的發酵力與CK相當,發酵峰高于CK;但是在4 d后出現了波動,發酵過程不平穩,穩定性較弱;TY2、Y1、Y2、LY3、TY5、TY6、Y3、Y4和Y5菌株發酵峰值低于CK,相繼在4 d后出現了波動,發酵過程不平穩,穩定性明顯弱于TY8和CK,說明它們的發酵能力弱于TY8和對照菌株;TY5的發酵峰值明顯低于其他菌株,且發酵穩定性最弱。實驗篩選得到的11 株人參果果酒酵母發酵速率有一個共同趨勢:即前2 d發酵速度呈線性增長,待稍平穩后再緩慢下降,7 d后發酵速度降至最低,之后下降幅度變化不大。
2.4 酵母菌耐SO2、耐乙醇實驗結果
SO2是果酒釀造過程中一種必需的食品添加劑[33],果酒中添加適量的SO2不僅具有抑菌、抗氧化和增酸作用,還可明顯改善果酒的風味[34];乙醇是果酒質量的重要組成成分,一般果酒的酒精度在8%~14%之間,因此一株優良釀酒酵母必須兼具一定的耐SO2和耐乙醇能力。
由表3可知,實驗菌株TY8、Y1、Y5和CK對SO2有很好的耐受性,即使在SO2質量濃度達到250 mg/L時,起酵時間和產氣速率也并未受到明顯的影響,10 h內產氣量便可達到杜氏小管滿體積;TY6耐SO2能力最差,在SO2質量濃度為100 mg/L時已經被完全抑制,在2 d之內沒有產氣現象;而SO2質量濃度為50 mg/L時也是48 h產氣量才達到杜氏管滿體積;菌株TY5、Y3、Y4、LY3、LY1、Y2和TY2的耐SO2性能介于以上兩類菌株之間,且TY6、TY5和LY1在發酵結束后有令人不愉快的氣味產生,因此不作為發酵菌考慮。基于國標中對果酒釀造要求的SO2添加量一般為50~250 mg/L的規定,同時考慮菌株對SO2的耐受性,TY8、Y1、Y5和CK都符合釀造要求。

表3 酵母菌的SO2耐性實驗結果Table3 SO2tolerance of yeast strains

表4 酵母菌的乙醇耐性實驗結果Table4 Ethanol tolerance of yeast strains
由表4可知,TY8和CK對乙醇有很好的耐受力,在不高于12.5%酒精度的人參果發酵液中1 d內產氣量便可達到杜氏小管滿體積;14%酒精度條件下3 d之內也可以使產氣達到杜氏小管滿體積。Y2、TY2和LY3對乙醇有較好的耐性,在低于酒精度11%的人參果發酵液中達到杜氏小管滿體積需要3 d,而酒精度12.5%時產氣達到杜氏小管滿體積則需要4 d;Y2和TY2在14%酒精度條件下5 d產氣才達到杜氏小管滿體積。Y1和Y5在較低酒精度(不高于9.5%)的人參果發酵液中2 d內產氣量可達到杜氏小管滿體積;但Y1和Y5不耐高酒精度,其中Y5在酒精度11%的人參果發酵液中即已被抑制,而Y1在酒精度12.5%的人參果發酵液中也被抑制。由于工業化生產一般是濃醪發酵,而在濃醪發酵時高濃度底物相應也會生成較高濃度的酒精,過高的酒精度對酵母有毒性,甚至可能是致死性的,會抑制細胞的生長及發酵活性。所以酵母的發酵能力在很大程度上取決于它們自身酒精耐受力的大小[35]。據此原理,TY8菌株和Y2、TY2以及LY3菌株可能有較高的發酵度。另外,由表4可知,隨著酒精度的增加,產氣酵母逐漸減少,在14%酒精度的人參果發酵液中TY8和CK菌株到第3天產氣量才達到杜氏小管滿體積,可能是由于較高的酒精度對細胞膜的通透性產生了致死性的損傷,因此,隨著酒精度增加,產氣酵母逐漸減少,這也驗證了前人的結論[31]。根據國際葡萄酒協會規定葡萄酒的酒精度一般在8.5%之上,所以從耐酒精性能上講,菌株TY8基本滿足人參果果酒的釀造要求。
綜上測試結果,選定TY8、Y1、Y5和對照CK 4 株菌進行進一步酒精發酵實驗。
2.5 酒精發酵實驗結果
2.5.1 不同菌種在人參果果酒發酵過程中酵母生長曲線的變化

圖3 不同菌種在人參果果酒發酵過程中酵母生長曲線Fig.3 Growth curve of selected yeast strains during the fermentation of pepino fruit wine
如圖3所示,隨著人參果果酒發酵的進行,酵母菌開始增殖。其中TY8和CK在第1天即進入生長對數期,菌體量達到最大,在供試的4 株菌種中,TY8在整個發酵過程中生長量最大,且高于對照組CK;之后酵母菌的生長速度下降,酒液開始變得澄清、透明、穩定;而Y1和Y5酵母發酵前期生長緩慢,Y5菌和Y1菌分別于發酵的第3、4天達到最大生長量,之后隨著發酵的進行生長速度放慢。在剛開始的24 h內TY8生長速度最快,其次是CK,再次是Y1和Y5。在第1天以后Y1和Y5開始呈現旺盛生長態勢,Y1緩慢上升;Y5迅速上升到最高點。而此時TY8和CK生長則出現下降趨勢,二者開始進入衰亡期,并于第4天后進入穩定期;Y1和Y5在第6天進入穩定期。這4株菌在主發酵后期存在不同程度的下降趨勢,這可能是由于隨著主酵的進行,人參果果酒醪液中乙醇含量逐漸增加,達到一定程度后,對4 種酵母菌株產生抑制作用的緣故。由圖4可以進一步看出,供試的4 株菌株,TY8和CK菌起酵速度較快,發酵1 d即達到最大生長量;而Y1和Y5起酵速度較慢,分別在發酵第3、4天才達到較大生長量;但縱觀4 株菌株在發酵后期的表現,TY8和CK菌達到最大生長量后即迅速下降,不能在整個發酵周期維持相對較快的生長態勢;而Y5和Y1菌雖起酵較慢,最大生長量不如TY8和CK菌,但發酵后期能始終維持相對較快的生長態勢,說明此二株菌對乙醇的耐受力應強于TY8和CK。
2.5.2 不同酵母發酵過程中SSC的變化

圖4 不同酵母發酵過程中SSC的變化Fig.4 Changes in SSC during the fermentation of selected yeast strains
如圖4所示,人參果酒發酵前期,TY8和CK發酵的人參果發酵液的SSC下降迅速,2 d后即漸趨穩定;而Y1菌和Y5菌3 d內下降趨勢較緩慢。由發酵結束時人參果果酒酒精度測試結果可知:Y1菌和Y5菌發酵結束后酒精度小于10%,因此,兩株酵母在整個發酵期間需耐酒精度較低從而能保持較高的生長量;而TY8和CK菌發酵的人參果果酒酒精度較高(高于10%),所以高體積分數乙醇對酵母抑制率較強,因而TY8和CK菌在達到最大生長量后迅速下降,很快進入了衰亡期。
SSC變化驗證了生長曲線結論,TY8和CK菌在發酵1 d達到最大生長量,此時菌體生長繁殖依靠人參果果汁中可溶性糖類作為碳源進行自身生長,SSC下降速度極快;之后SSC下降趨勢趨于穩定;而Y1和Y5菌分別于發酵的第3、4天生長量達到最大,在此期間,利用糖類作為碳源進行自身生長繁殖和乙醇轉化力較強;之后兩株酵母進入衰亡期,利用碳源進行自身生長和乙醇轉化力大大降低;發酵后期,Y1和Y5菌維持一個短暫的穩定期,在此期間,人參果發酵液中Y1和Y5菌菌體濃度達到最大,需要更多的糖源供給和用于乙醇轉化,所以SSC下降趨勢加快;之后Y1和Y5菌的發酵液乙醇體積分數上升,酵母開始衰亡,菌株利用糖源和乙醇轉化力有限。故發酵液中SSC趨于穩定。
2.5.3 不同酵母發酵過程中還原糖質量濃度的變化
在發酵過程中,每天測定不同酵母發酵人參果酒的還原糖,繪制發酵過程變化曲線。人參果果汁中的還原糖有兩部分,一部分是人參果果汁中原有的還原糖,另一部分來源于人參果營養成分氧化分解和外加糖源而來。隨著主發酵的進行,人參果汁中的非還原糖分解成還原糖,同時酵母利用人參果中的還原糖,把還原糖轉化為酒精。

圖5 不同酵母發酵過程中還原糖質量濃度的變化Fig.5 Changes in reducing sugar during the fermentation of selected yeast strains
如圖5所示,隨著主發酵的進行,4 組處理均于發酵第1天還原糖質量濃度出現大幅度增加現象,此時人參果發酵液中的淀粉等多糖降解為單糖和寡糖,還原糖質量濃度增加,所以測定的人參果發酵液中還原糖質量濃度高于初始還原糖質量濃度;之后,大量增殖的酵母菌開始利用還原糖轉化為酒精,還原糖質量濃度又大幅度下降,直至趨于穩定。其中TY8和CK組第2天還原糖開始迅速下降,發酵2 d后趨于穩定;而Y1和Y5則較比下降緩慢,到發酵第5天時才趨于穩定。這是因為發酵伊始,人參果發酵液中多糖等物質水解,而酵母此時雖利用發酵液中糖源進行自身生長,但菌數尚未達到最大值,故發酵液中還原糖質量濃度出現不降反增的現象;隨后,發酵液中菌數達到最大并進入穩定期和衰亡期,此時,4 種酵母菌開始利用發酵液中的糖源進行乙醇轉化,且發酵液中日益增高的酒精度又抑制了酵母菌的生長繁殖和乙醇的轉化力,故還原糖質量濃度在大量下降后又趨于穩定。
2.5.4 不同酵母發酵過程中總酸含量的變化
果酒中的可滴定酸對酒的釀造與感官質量有重要意義,它直接影響發酵液的pH值,繼而影響到酵母的繁殖能力、細胞活性、營養物質的吸收以及產物的代謝與分泌[36]。在釀造過程中,許多生化反應也與可滴定酸有關。Na2S2O3·5H2O本身顯弱酸性,加入果汁中能增加其酸度,同時,酒精發酵過程中會伴隨一些細菌參與的蘋果酸-乳酸發酵,使果汁中酸味明顯,發酵后轉化成口感柔和的乳酸,果酒口味柔和、細膩、圓潤[37]。

圖6 不同酵母發酵過程中總酸含量的變化Fig.6 Changes in total acid during the fermentation of selected yeast strains
如圖6所示,隨著主發酵的進行,由Y1和Y5菌接種的人參果發酵液總酸含量迅速上升,發酵4~5 d后達到最大值,之后趨于穩定。由TY8和CK接種的人參果發酵液總酸含量在整個發酵期間變化幅度不大,兩者最高達到3.188 g/L;而Y1和Y5發酵液中總酸含量的變化遠高于TY8和CK,在前2 d 4 株菌接種的發酵液總酸含量變化趨于一致,2 d以后Y1和Y5菌總酸含量開始迅速上升,原因可能是Y1和Y5本身能夠產酸且產酸能力大于TY8和CK。結合圖3可知,前2 d Y1和Y5生長緩慢產酸相應的比較少,2 d后Y1和Y5菌快速生長,產酸量也隨之迅速上升;而隨著酒精度和總酸的升高,酵母菌活力開始被抑制,產酸量也開始趨于穩定。
2.5.5 不同酵母發酵產人參果果酒的酒精度

圖7 不同酵母發酵產人參果果酒的酒精度Fig.7 Alcohol contents produced by selected yeast strains
如圖7所示,4 株菌中,以TY8和CK接種發酵的人參果果酒酒精度最高,可以達到10.2%和9.9%。其次是Y1,酒精度為8.9%,酒精度最低的是Y5,酒精度為8%。符合GB/T 15038—2006對果酒酒精度的規定。
2.5.6 感官評價

表5 不同酵母菌釀制人參果果酒的感官評價Table5 Sensory evaluation of pepino fruit wine produced by different yeast strains
由表5可知,由酵母TY8發酵的人參果果酒色澤金黃,酒體豐滿,富有酒香的典型性和人參果固有的果香,酒體醇厚、透明,可以與對照酵母CK發酵的人參果果酒相媲美。而其他2 株實驗酵母Y1和Y5發酵的原酒殘糖量高,口感風味弱于對照組CK,且酒體組織略顯渾濁。且因Y1發酵的人參果果酒有異味物質生成,故不能滿足成品人參果果酒的要求;而Y5菌雖發酵后酒精度不足,略有澀味,但總體基本滿足人參果果酒酵母篩選要求;兼顧其發酵后期對乙醇耐受力較強,可長期在發酵液中保持旺盛生長,故可考慮與TY8和CK菌混合發酵,從而豐富人參果果酒口感。
以安琪牌葡萄酒活性干酵母CK作為對照菌株,通過對11 株自篩酵母菌發酵力比較、耐SO2、耐乙醇能力篩選,初步篩選出3 株發酵性能好的菌株。通過綜合比較、理化指標分析及感官評價,結果表明:酵母TY8是一株釀造人參果果酒的良好菌株,具有較高的發酵力,且起酵時間只有10 h,可以耐受12.5%乙醇和250 mg/L SO2,用其發酵的人參果果酒酒精度高達10.2%,酒體澄清透明,具有人參果果酒的典型風味。而Y5菌雖發酵后酒精度較低,酒香不足,略有澀味,但考慮其在人參果果酒發酵中能始終維持較高的生長量,對乙醇耐受力較高,故可考慮用它與CK菌、TY8菌進行混菌發酵以豐富人參果果酒口感。本研究篩選得到的菌株未進行分類鑒定和毒理學實驗,有待后續實驗驗證完善。
[1] 范甲朋. 人參果簡介[J]. 生物學通報, 2006, 41(7): 23.
[2] 蘇鳳賢, 曹旭峰, 汪峰, 等. 人參果酒釀造中釀酒酵母的選擇[J].食品與發酵工業, 2010, 36(4): 130-135.
[3] 任雪峰, 鞏維忠, 吳冬青, 等. 火焰原子吸收光譜法測定不同產地人參果中11 種微量元素含量[J]. 蘭州大學學報(自然科學版), 2009, 45(3): 73-76. DOI:10.3321/j.issn:0455-2059.2009.03.014.
[4] 徐敏, 占扎君, 章小永. 人參果的化學成分研究[J]. 中草藥, 2007, 38(5): 667-669. DOI:10.3321/j.issn:0253-2670.2007.05.009.
[5] 鐵桂春, 劉紅獻. 人參果的特性及應用價值[J]. 現代農業科技, 2007(10): 43-45. DOI:10.3969/j.issn.1007-5739.2007.10.029.
[6] BUIJS N A, SIEWERS V, NIELSEN J. Advanced biofuel production by the yeast Saccharomyces cerevisiae[J]. Current Opinion in Chemical Biology, 2013, 17(3): 480-488. DOI:10.1016/j.cbpa.2013.03.036.
[7] DUBEY R, JAKEER S, GAUR N A. Screening of natural yeast isolates under the effects of stresses associated with second-generation biofuel production[J]. Journal of Bioscience and Bioengineering, 2016, 121(5): 509-516. DOI:10.1016/j.jbiosc.2015.09.006.
[8] NIEUWOUDT H H, PRETORIUS I S, BAUER F F, et al. Rapid screening of the fermentation profiles of wine yeasts by Fourier transform infrared spectroscopy[J]. Journal of Microbiological Methods, 2006, 67: 248-256. DOI:10.1016/ j.mimet.2006.03.019.
[9] 張春暉, 李華. 葡萄酒微生物學[M]. 西安: 陜西人民出版社, 2003: 9.
[10] GAMERO A, QUINTILLA R, GROENEWALD M, et al. Highthroughput screening of a large collection of non-conventional yeasts reveals their potential for aroma formation in food fermentation[J]. Food Microbiology, 2016, 60: 147-159. DOI:10.1016/ j.fm.2016.07.006.
[11] 譚才鄧, 王文文, 朱美娟, 等. 1 株耐高溫高鹽生香酵母的選育及特性分析[J]. 食品與發酵工業, 2016, 42(3): 92-96.
[12] 羅佳麗, 王雪瑩, 王孝榮, 等. 甜橙果酒酵母篩選及發酵性能[J].食品科學, 2013, 34(11): 222-227. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201311048.
[13] 李丹, 嚴紅光, 袁亮. 藍莓果酒專用酵母的篩選、鑒定與性能研究[J].食品與發酵科技, 2015, 51(5): 75-79. DOI:10.3969/j.issn.1674-506X.2015.05-018.
[14] OCóN E, GARIJO P, SANZ S, et al. Screening of yeast mycoflora in winery air samples and their risk of wine contamination[J]. Food Control, 2013, 34: 261-267. DOI:10.1016/j.foodcont.2013.04.044.
[15] 姜加良. 傳統釀造糯米酒中酵母菌的篩選及發酵特性研究[J]. 黑龍江科學, 2016, 7(1): 24-25. DOI:10.3969/j.issn.1674-8646.2016.01.012.
[16] 蘇鳳賢, 張百剛, 茍亞峰, 等. 響應面分析人參果酒釀造中果膠酶對色澤的影響[J]. 食品科學, 2011, 32(16): 49-57.
[17] 蘇鳳賢, 茍亞峰, 王玉芳, 等. 人參果酶法提汁工藝優化[J]. 食品與發酵工業, 2010, 36(8): 198-203.
[18] 蘇鳳賢, 王仁軍, 張芬琴, 等. 不同澄清方式對人參果果酒澄清作用的研究[J]. 食品工業科技, 2012, 33(8): 333-338.
[19] 杜琨, 蘇鳳賢. 武威天梯山人參果果酒發酵工藝研究[J]. 天然產物研究與開發, 2012, 24(11): 1646-1650. DOI:10.3969/ j.issn.1001-6880.2012.11.032.
[20] 陸薇幃, 汪立平. 純化功能性大豆低聚糖酵母菌的篩選及發酵特性初步應用[J]. 食品與發酵工業, 2016, 42(3): 168-171. DOI:10.13995/ j.cnki.11-1802/ts.201603029.
[21] 袁麗, 張偉, 王頡, 等. 鴨梨酒酵母菌的篩選[J]. 釀酒, 2004, 31(1): 90-92. DOI:10.3969/j.issn.1002-8110.2004.01.041.
[22] 崔鐵忠. 柿子果酒酵母菌的分離、篩選及應用研究[D]. 北京: 中國農業大學, 2005: 11-13.
[23] 王英, 周劍忠, 朱佳娜, 等. 藍莓自然發酵酒中優良酵母菌的篩選及鑒定[J]. 中國食品學報, 2013, 13(4): 202-206.
[24] 單藝, 張蘭威, 崔宏斌. 傳統法釀造糯米酒中酵母菌的篩選及發酵特性研究[J]. 食品工業科技, 2007, 28(8): 88-92. DOI:10.3969/ j.issn.1002-0306.2007.08.023.
[25] 張陳云, 劉金福, 王娜, 等. 冬棗果酒釀造酵母的分離篩選研究[J]. 中國釀造, 2010, 29(8): 43-47. DOI:10.3969/ j.issn.0254-5071.2010.08.013.
[26] 劉樹文, 王玉霞, 陶懷泉, 等. SO2和酒精處理對葡萄酒自然發酵酵母菌群的影響[J]. 西北農林科技大學學報, 2008, 36(5): 196-205. DOI:10.3321/j.issn:1671-9387.2008.05.035.
[27] 季冉, 袁興中, 增光明, 等. 外加肌醇和氯化鈉對嗜鞣管囊酵母生長和產酒精能力及耐酒精能力的影響[J]. 農業環境科學學報, 2008, 27(5): 2080-2085. DOI:10.3321/j.issn:1672-2043.2008.05.071.
[28] 國家質量監督檢驗檢疫總局. 葡萄酒、果酒通用實驗方法: GB/T 15038—2006[S]. 北京: 中國標準出版社, 2006: 12.
[29] 王福榮. 釀酒分析與檢測[M]. 北京: 化學工業出版社, 2005: 97-99; 102-103; 111-112.
[30] 李長文, 肖冬光, 李志勇. 面包酵母發酵力測定方法的探討[J].食品與發酵工業, 2002, 28(11): 25-27. DOI:10.3321/j.issn:0253-990X.2002.11.007.
[31] 楊曉英, 丁立孝, 梁美霞, 等. 蘋果酒優良酵母菌株的篩選[J]. 青島農業大學學報(自然科學版), 2008, 25(1): 28-33. DOI:10.3969/ j.issn.1674-148X.2008.01.008.
[32] 牛廣財, 朱丹, 王軍, 等. 沙棘果酒優良酵母菌的篩選及分子生物學鑒定[J]. 中國食品學報, 2009, 9(6): 60-65. DOI:10.3969/ j.issn.1009-7848.2009.06.010.
[33] 張丹. 減少梨酒中SO2用量的方法及釀造工藝的研究[D]. 西安: 陜西科技大學, 2012: 5.
[34] 方強, 籍保平, 喬勇進, 等. 果酒中二氧化硫及其控制技術的研究進展[J]. 農業工程技術(農產品加工), 2008(2): 12-17. DOI:10.3969/ j.issn.1673-5404.2008.02.005.
[35] 吳帥, 肖冬光, 原通磊, 等. 高耐性釀酒酵母菌種的篩選[J]. 釀酒科技, 2006(9): 37-40. DOI:10.3969/j.issn.1001-9286.2006.09.007.
[36] 吳連軍, 于玲, 杜金華, 等. SO2對石榴酒發酵的影響研究[J]. 釀酒, 2007, 34(2): 72-74. DOI:10.3969/j.issn.1002-8110.2007.02.029.
[37] 沈穎, 劉曉燕, 白衛東, 等. 果酒中有機酸及其對果酒作用的研究[J]. 中國釀造, 2012, 31(2): 29-31. DOI:10.3969/ j.issn.0254-5071.2012.02.008.
Screening and Fermentation Characteristics of Indigenous Yeast Strains from Spontaneously Fermented Pepino Fruit (Solanum muricatum Ait.)
SU Fengxian, ZHANG Jing, ZHENG Xiaojie*
(Department of Agricultural and Biological Technology, Wenzhou Vocational College of Science and Technology, Wenzhou 325006, China)
This study aimed to obtain a yeast strain suitable for the alcoholic fermentation of pepino fruit (Solanum muricatum Ait.) from the Hexi Corridor in Gansu. A total of 20 indigenous yeast strains were isolated from spontaneously fermented pepino juice. Out of these, 11 isolates were screened for their good fermentation performance as examined by microscopy, which were named TY8, TY5, TY6, Y3, Y4, Y5, LY3, LY1, Y1, Y2 and TY2, respectively. By comparing fermentation capacity, alcohol tolerance, SO2tolerance, physicochemical properties and sensory evaluation with active dry wine yeast, TY8 was found to be suitable for the fermentation of pepino fruit wine. The wine fermented by this strain had distinct aroma characteristics and developed a typical flavor, being clear and transparent.
Saccharomyces cerevisiae; screening; fermentation characteristics; SO2tolerance; alcohol tolerance
10.7506/spkx1002-6630-201704017
TS262.7;Q935
A
1002-6630(2017)04-0100-07
蘇鳳賢, 張井, 鄭曉杰. 人參果自然發酵醪中酵母菌種篩選及其發酵性能[J]. 食品科學, 2017, 38(4): 100-106.
DOI:10.7506/spkx1002-6630-201704017. http://www.spkx.net.cn
SU Fengxian, ZHANG Jing, ZHENG Xiaojie. Screening and fermentation characteristics of indigenous yeast strains from spontaneously fermented pepino fruit (Solanum muricatum Ait.)[J]. Food Science, 2017, 38(4): 100-106. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-201704017. http://www.spkx.net.cn
2016-06-28
浙江省教育廳訪問工程師校企合作項目(FG2014198);溫州市公益性科技計劃項目(N20140043;N20140042;N20150031);浙江省課堂教學改革項目(KG2015975);溫州市科技特派員專項(X20150007)
蘇鳳賢(1974—),女,副教授,碩士,研究方向為食品生物技術。E-mail:supeiecho@sina.com
*通信作者:鄭曉杰(1975—),女,教授,碩士,研究方向為農特產品加工與綜合利用。E-mail:zxj75719@163.com