黃心獼猴桃果酒主發酵工藝參數的優化

, , ,, ,

(西南民族大學生命科學與技術學院,四川成都 610064)

黃心獼猴桃果酒主發酵工藝參數的優化

王文娟,陳娟,張榮,王洪志,龍虎,唐俊妮*

(西南民族大學生命科學與技術學院,四川成都 610064)

‘金艷’黃心獼猴桃是一種具有優良食用品質的獼猴桃新品種,目前鮮有關于黃心獼猴桃釀造果酒的研究報道。本文以四川蒲江地區所產的‘金艷’黃心獼猴桃為原料,探討了黃心獼猴桃果酒主發酵的最佳工藝條件。采用單因素實驗和正交實驗,以還原糖、總酸、pH、透光率、酒精度和感官評價等為指標研究了不同的發酵方式、SO2添加量、酵母接種量以及初始糖度對黃心獼猴桃果酒品質的影響。研究結果表明,以黃心獼猴桃濁汁進行發酵,發酵原汁初始糖度為23 °Brix,添加SO2為80 mg/L,按0.4 g/L接種活性干酵母,發酵5 d結束主發酵,得到發酵原酒的還原糖為8.35 g/L,總酸為13.28 g/L,pH為3.43,透光率高達94.9%,酒精度為9.11(v/v),酒體澄清透亮,既有原果的清香,又有醇厚的酒香,為獼猴桃深加工產品的開發和生產提供理論依據。

黃心獼猴桃,果酒,主發酵,釀造工藝

‘金艷’黃心獼猴桃是從毛花獼猴桃與中華獼猴桃的遠緣雜種后代中篩選而成的優良品種,也是中科院武漢植物園培育出的國際上第一個遠緣種間雜交的新品種[1]。在國際獼猴桃市場上具有很強的競爭力。目前,國內外對黃心獼猴桃果實的研究比較多,如王琪凱等[2]通過持續測量果實的尺寸、質量等指標,研究了‘金艷’獼猴桃的生長動態規律和貯藏性能;袁華玲等[3]對5個品種黃心獼猴桃的主要感官品質和營養品質指標進行了測定與評價。然而,對黃心獼猴桃深加工如釀造果酒的研究報道卻比較少。

獼猴桃果酒是采用新鮮的獼猴桃破碎榨汁后經酵母發酵而成,保存了獼猴桃的大部分營養成分[4]。近年來,關于獼猴桃果酒的研究日益增多,大多集中在軟棗獼猴桃及野生獼猴桃果酒的加工工藝和功能性質方面,如韓丹等[5]優化了軟棗獼猴桃果酒的發酵工藝,黎星辰等[6]對野生獼猴桃發酵過程中的理化指標變化規律進行了研究。而利用黃心獼猴桃制作果酒的研究報道僅見張翼等[7]對‘金什1號’黃心獼猴桃果酒的釀造工藝進行了研究。尚未見對‘金艷’黃心獼猴桃果酒的研究和報道。將‘金艷’黃心獼猴桃制作成果酒,不僅可以保留獼猴桃中的各種天然營養成分及風味,也順應了現代酒類糧食酒向果酒轉變的方向,具有較好的市場前景。

表1 獼猴桃果酒感官評價標準Table 1 The sensory evaluation standard of kiwifruit wine

因此,本文以‘金艷’黃心獼猴桃為原料,優化黃心獼猴桃果酒的主發酵工藝參數,為其釀造工藝奠定基礎。研究結果不僅可以提高獼猴桃的附加值,還可以為獼猴桃產業的可持續發展提供理論依據。

1 材料與方法

1.1材料與儀器

‘金艷’黃心獼猴桃 取自四川省蒲江縣;安琪葡萄酒果酒專用酵母SY 湖北省安琪酵母股份有限公司;偏重亞硫酸鉀和果膠酶(酶活力12000 U/g) 煙臺曼森公司;優級白砂糖 市售;其他試劑均為分析純。

JS30-230多功能攪拌機 蘇泊爾股份有限公司;隔水式電熱恒溫培養箱 寧波市機電工業研究設計院;pH酸度計 成都世紀方舟科技有限公司;UV-6100紫外可見分光光度計 上海美譜達儀器有限公司;2WAY阿貝折射儀 上海精密科學儀器有限公司。

1.2實驗方法

1.2.1 果酒的制備工藝與操作 工藝流程:原料處理→打漿→酶解→調糖→殺菌→接種酵母→主發酵(發酵原酒)→分離→后發酵→陳釀→澄清→過濾→灌裝→殺菌→果酒成品

操作要點：500 g獼猴桃果實洗凈去皮打漿,加入偏重亞硫酸鉀使之SO2添加量為80 mg/L,混合后按40 mg/L的添加量加入果膠酶,在40 ℃水浴下酶解2 h;4層紗布過濾后得到濁汁400 mL,用白砂糖調整糖度為23 °Brix,黃心獼猴桃果汁pH為3.4～3.6;按照0.4 g/L的接種量將酵母加入白砂糖含量5%的糖水中,38 ℃條件下活化30 min,冷卻至28 ℃后加入獼猴桃果汁中,混合均勻,28 ℃下進行主發酵,斐林法[8]測定還原糖含量降至10 g/L以下[9],去渣分離,得到獼猴桃發酵原酒。

1.2.2 果酒理化指標和感官評價的測定方法 糖度用手持折射儀測定;pH使用數顯pH計測定[8];還原糖測定:斐林法[9];總酸測定:酸堿滴定法[9];透光率的測定[10]:分光光度法,以蒸餾水作空白,在680 nm波長處用1 cm比色杯測定透光率T/%來反映酒的澄清度;感官評定由10人品評小組進行感官評分,滿分100分,評分標準按照表1進行[11]。

1.2.3 發酵方式的選擇實驗 方式一,將獼猴桃破碎成漿,按0.4 g/L的量添加果膠酶,在40 ℃酶解2 h后取汁,汁液經三層紗布過濾得到無夾雜物的濁汁進行發酵。

方式二,獼猴桃破碎后,果肉和籽混合在一起的全果漿直接進行發酵。

分別以方式一的濁汁和方式二的全果漿發酵,發酵條件為初始糖度22 °Brix,酵母接種量0.5 g/L,SO2添加量為80 mg/L,發酵溫度28 ℃。當還原糖含量降至10 g/L以下結束主發酵,對發酵原酒測定還原糖、總酸、pH、透光率和酒精度并進行感官評定。

1.2.4 單因素實驗設計 初始糖度的確定:分別將果汁糖含量調至17、19、21、23、25 °Brix,調至pH3.4～3.6,按0.4 g/L接種酵母,SO2添加量為80 mg/L在28 ℃條件下進行主發酵5 d,還原糖含量降至10 g/L以下停止主發酵,測定理化指標并進行感官評價。

SO2添加量的確定:黃心獼猴桃榨汁后分別加入60、80、100、120、140 mg/L的SO2,調整初始糖度為23 °Brix,調至pH3.4～3.6,按0.4 g/L接種酵母在28 ℃條件下進行主發酵5 d,還原糖含量降至10 g/L以下停止主發酵,測定理化指標并進行感官評價。

酵母接種量的確定:將黃心獼猴桃果汁的初始糖度調至23 °Brix,pH調至 3.4～3.6,SO2添加量為80 mg/L,在28 ℃分別按0.2、0.3、0.4、0.5、0.6 g/L接種酵母菌進行發酵5 d,還原糖含量降至10 g/L以下停止主發酵,測定理化指標并進行感官評價。

1.2.5 正交實驗設計 在單因素實驗的基礎上,對影響黃心獼猴桃果酒品質的工藝參數做正交優化。以SO2添加量、初始糖度和酵母接種量為考察因素,以感官得分為評價指標,采用三因素三水平進行正交實驗,具體方案水平見表2。

表2 獼猴桃酒主發酵工藝的正交實驗因素水平Table 2 Factors and levels of orthogonal experiment in the primary fermentation of kiwifruit wine

1.3數據統計分析

2 結果與分析

2.1發酵方式對黃心獼猴桃果酒品質的影響

表3 兩種不同發酵方式下果酒品質的比較Table 3 Comparison of wine quality under two different fermentation modes

表4 不同酵母接種量下果酒品質的比較Table 4 Comparison of wine quality under different yeast inoculation levels

從圖1可以看出,濁汁和全果漿發酵結束時的還原糖含量均降至10 g/L以下,無顯著差異(p>0.05),但發酵過程中全果漿發酵降糖速度快、發酵過程劇烈,而濁汁發酵雖然起酵時間較晚,但發酵過程平穩,容易控制。由表3可以看出兩種發酵方式得到的果酒在糖度和pH上差異不大,但全果漿中不溶性物質含量增加,導致了果酒渾濁、透光率較低,僅為87.7%。此外,全果漿發酵酒還存在酸度高、褐變、口味不純正的問題。因此,為了更突出獼猴桃果酒的特點,本研究選用濁汁發酵的方式進行果酒釀造。

圖1 兩種不同發酵方式下還原糖的變化Fig.1 Variation of reducing sugar content under two different fermentation modes

2.2酵母接種量對黃心獼猴桃果酒品質的影響

酵母接種量過高,發酵速度快,不利于酒風味的形成;低接種量會延長發酵周期[12],還會引起雜菌生長導致酒的品質降低[13-14]。從圖2可以看出,低接種量確實會延長發酵周期,但接種量達到0.3 g/L以上時主發酵時間沒有差異。接種量在0.6 g/L時,降糖速度快,果酒中還原糖的含量低,發酵過程較難控制。而在0.2 g/L的接種量時,降糖速度較慢且發酵不徹底,第5 d時殘糖量仍為80 g/L左右。在0.4～0.5 g/L接種量時,發酵速度適宜,且發酵徹底。由表4可知,接種量在0.5 g/L時,發酵徹底,所得獼猴桃原酒酒度高,感官品質最好。因此,選擇酵母接種量為0.5 g/L進一步優化。

圖2 不同酵母接種量下還原糖的變化Fig.2 Variation of reducing sugar content under different yeast inoculation levels

2.3SO2添加量對黃心獼猴桃果酒品質的影響

在果酒釀造過程中,添加適量的SO2不僅可以抑制雜菌的污染,還有助于減少VC、氨基酸等原料營養成分的損失,保持酒的香氣[7],但是過量的SO2會降低酵母的活力,對發酵過程產生不良影響,導致果酒質量下降;而且SO2的安全性也日益受到消費者的重視[15]。由圖3可知,SO2添加量對原果汁的起酵時間和主發酵時間有一定影響。當SO2添加量為100 mg/L及以上時,起酵時間和主發酵時間相對推遲了1 d,當SO2添加量達到140 mg/L時推遲了2 d。從表5可以發現,果酒總酸、pH及糖度的最終結果幾乎不受SO2添加量變化的影響。但是在SO2添加量為80 mg/L時,透光率,酒精度和感官評價最高。綜合果酒的感官品質以及對人身體健康影響等因素,確定80 mg/L的SO2添加量進行后續正交實驗。

表5 不同二氧化硫添加量下果酒品質的比較Table 5 Comparison of wine quality with different sulfur dioxide additions

表6 不同初始糖度下果酒品質的比較Table 6 Comparison of wine quality under different initial sugar concentrations

圖3 不同二氧化硫添加量下還原糖的變化Fig.3 Variation of reducing sugar content with different sulfur dioxide additions

2.4初始糖度對黃心獼猴桃果酒品質的影響

初始糖度高低不但影響酵母的生長,也會影響酒精的產生及果酒的香味[16]。獼猴桃本身的糖度較低,一般在12～15 °Brix之間,達不到果酒發酵的要求。因此,發酵獼猴桃果酒要調整初始糖度,保證酵母順利生長和發酵。由圖4可知,發酵初始糖度對還原糖的降低速率影響較小,但是對殘糖量和發酵時間影響較大。從表6可以看出,初始糖度低于21 °Brix時,由于酵母生長繁殖過程中對糖的消耗,使得最終酒精度較低。而當初始糖度高于23 °Brix時,由于高濃度的糖對酵母生長和發酵有一定的抑制作用,使得糖的利用率下降酒精度反而降低[17]。當初始糖度在21～23 °Brix時,透光率及感官指標最高,酒精度也達到了果酒所需酒精度。綜合發酵周期和生產耗能等各方面因素,選擇初始糖度21～23 °Brix進行后續正交優化。

圖4 不同初始糖度下還原糖的變化Fig.4 Variation of reducing sugar content under different initial sugar concentrations

表7 獼猴桃酒主發酵工藝的正交實驗結果Table 7 The results of orthogonal experiment for the primary fermentation of kiwifruit wine

2.5主發酵工藝參數的正交優化與驗證

由表7可知,各因素對獼猴桃果酒感官評價的影響大小為B>A>C,即初始糖度>酵母接種量>SO2添加量,說明初始糖度是影響黃心獼猴桃果酒感官的主要因素。綜合各因素下黃心獼猴桃果酒的品質性狀,以感官評價為指標確定黃心獼猴桃果酒主發酵的最佳工藝組合為A1B3C2,即酵母接種量為0.4 g/L,初始糖度為23 °Brix,SO2添加量為80 mg/L。在上述最優化工藝下進行驗證實驗,發酵結束時還原糖含量降至8.35 g/L,果酒總酸為13.28 g/L,pH為3.43,透光率高達94.9%,酒精度為9.11(v/v),感官評價91分。

霍丹群[18]等人對獼猴桃果酒的發酵工藝進行優化探索,最終確定初始糖度25%,初始pH3.6,接種量0.47%為獼猴桃原酒發酵的最優參數;羅登宏[19]以一定比例的獼猴桃汁和豆芽汁為原料,接種6.0%的活性干酵母,加白砂糖100 g/L,25 ℃發酵3 d得出酒精度為10.5(v/v)的獼猴桃發酵酒,但他們均未設計正交實驗。我們的研究結果與這些結果之間有一定的相似性,也有一定的差異。

3 結論

本研究首先得出黃心獼猴桃果酒的最佳發酵方式為濁汁發酵。再通過單因素實驗和正交實驗,得出影響黃心獼猴桃果酒感官評價的因素主次順序為初始糖度>酵母接種量>SO2添加量,初始糖度為獼猴桃果酒最主要影響因素;黃心獼猴桃果酒主發酵的最佳工藝參數為酵母接種量為0.4 g/L,初始糖度為23 °Brix,SO2添加量為80 mg/L。在該工藝條件下釀造的黃心獼猴桃果酒,酒體澄清透亮,既有原果的清香,又有醇厚的酒香,是一種值得開發的發酵型果酒。

[1]鐘彩虹,張鵬,韓飛,等. 獼猴桃種間雜交新品種‘金艷’的果實發育特征[J]. 果樹學報,2015,32(6):1152-1160.

[2]王琪凱,楊丹,張曉琴,等.‘金艷’獼猴桃果實生長動態規律和貯藏性能[J]. 食品科學,2016,37(9):129-133.

[3]袁華玲,周亞蘭,陳延松,等. 不同品種黃肉獼猴桃品質分析[J]. 合肥師范學院學報,2016,34(6):50-52.

[4]堵錫華,陳艷. 獼猴桃果酒香氣成分的定量結構-保留相關性[J]. 釀酒科技,2010,189(3):24-26.

[5]韓丹,吳銘,汪鴻,等. 軟棗獼猴桃果酒發酵工藝優化[J].中國釀造,2016,35(1):145-148.

[6]黎星辰,文靜,唐敏,等. 野生獼猴桃發酵過程中理化指標變化規律研究[J]. 食品工業,2016,37(5):23-25.

[7]張翼,胡靖,張穎,等. 黃肉獼猴桃果酒釀造工藝研究[J].食品與發酵科技,2015,51(5):84-87.

[8]衛春會,羅惠波,黃治國,等.桑椹酒澄清劑的選擇與處理工藝優化[J]. 現代食品科技,2013,29(4):812-816.

[9]中國國家標準化管理委員會.GB 15038-2006葡萄酒、果酒通用分析方法[S]. 北京:中國標準出版社,2006.

[10]王勵治,蔣和體. 野生獼猴桃干酒釀造工藝[J]. 食品科學,2010,31(24):484-487.

[11]王正榮,馬漢軍. 火龍果蘋果復合果酒發酵工藝的研究[J]. 釀酒科技,2016(3):96-99.

[12]馮尚坤. 營養型獼猴桃酒發酵工藝優化[J]. 中國釀造,2015,34(2):172-175.

[13]Lachat C,馬兆瑞. 蘋果酒釀造技術[M].北京:中國輕工業出版社,2004:121-122.

[14]徐輝艷,王漢屏,郭敏,等. 棗酒主發酵工藝的研究[J]. 糧油加工,2008(12):123-125.

[15]方強. 蘋果酒發酵中SO2的控制及對蘋果酸乳酸發酵的影響[D]. 北京:中國農業大學,2015.

[16]徐清萍,朱廣存. 野生獼猴桃酒發酵工藝研究[J]. 釀酒科技,2010(10):79-81.

[17]羅秦,孫強,葉欣,等. 紅心獼猴桃果酒釀造工藝研究[J].食品工業,2014,35(5):144-147.

Optimizationoftheprimaryfermentationtechnologyof‘Jinyan’kiwifruitwine

WANGWen-juan,CHENJuan,ZHANGRong,WANGHong-zhi,LONGHu,TANGJun-ni*

(College of Life Science and Technology,Southwest University for Nationalities,Chengdu 610064，China)

Kiwifruit ‘Jinyan’ is a new variety with excellent eating quality,while there were few research reports about its brewing presently. In this study,kiwifruits ‘Jinyan’ produced in Pujiang city of Sichuan province were used as raw materials and the optimum primary fermentation technology of kiwifruit wine was investigated. Effects of fermentation modes,SO2addition amounts,yeast inoculation amounts and initial sugar concentrations on the quality of kiwifruit wine were discussed through single factor experiments as well as orthogonal experiments,with indicators including reducing sugar,total acid,pH,light transmittance,alcohol degree and sensory evaluation. The results demonstrated that the optimal primary fermentation condition was to use fruit juice fermentation,adjust initial sugar content to 23°Brix,inoculate yeast of 0.4 g/L,add SO2amount of 80 mg/L.The primary fermentation finished after 5 d,and kiwifruit raw wine was obtained with the reducing sugar of 8.35 g/L,the total acid of 13.28 g/L,pH value of 3.43,transmittance of 94.9%,and alcohol degree of 9.11 (v/v),respectively. The produced wine had clear and transparent wine body,with both kiwifruit aroma and alcohol aroma. The results provided a theoretical basis for the deep processing technology of kiwifruit.

Kiwifruit ’jinyan’;fruit wine;primary fermentation;brewing technology

2017-03-22

王文娟(1992-),女,碩士研究生,研究方向：食品加工與安全,E-mail:1249349231@ qq.com。

*

唐俊妮(1971-),女,博士,教授,研究方向:食品安全與食品微生物,E-mail:junneytang@aliyun.com。

國家自然科學基金(31371781);四川省應用基礎項目(2014JY0253);西南民族大學研究生創新型科研項目(CX2016ZS145)。

TS255.1

B

1002-0306(2017)21-0216-05

10.13386/j.issn1002-0306.2017.21.042