影響山楂酒發酵過程中揮發酸的因素研究

宋苓苓，張玉嬌，尹 珂，周 翔，李青青，王帥帥，劉文慶

(山東皇尊莊園山楂酒有限公司，山東青州262500)

山楂為薔薇科植物山里紅(Crataegus pinnatifida Bge.var.major N.E.Br.)或山楂(Crataegus pinnatifida Bge.)的干燥成熟果實，自古食藥兩用，被用來健脾開胃、消食化滯等[2]，具有行氣散瘀、化濁降脂的功效[3]。目前為止，從山楂中發現且分離得到的物質主要有黃酮類、黃烷及其聚合物類、有機酸[4]。果酒是人為地以植物的果實為原料進行發酵而成的低酒精度飲料，其保留了水果原有的多種營養成分，目前，國內提倡逐步以低度酒代替高度酒，尤其在華南地區，飲用果酒已是一種趨勢[5]。山楂果酒是以新鮮山楂或山楂汁為原料，通過釀酒酵母將糖經發酵轉化為酒精等產物，再經過陳釀成為優質的山楂酒產品[6]。經發酵形成的山楂酒具有果香馥郁、口感和諧、酒體優雅清爽的特點。果酒最后香氣形成的影響因素有很多，包括果實的品種、原料的潔凈度、原料酸度、釀造方法和陳釀的溫度等等，構成果酒風味的香氣成分有很多類[7]，包括醇、酸、酯、酚、羥基化合物等[8]。研究發現，果酒中的揮發酸是各種低沸點酸及其衍生物的總和，其主要成分為醋酸[9]。山楂果酒中揮發酸的形成主要有以下幾方面的原因：一是高糖誘導的滲透壓脅迫酵母生成乙酸等副產物，導致揮發酸含量升高[10]；二是在發酵過程中，由于發酵溫度不合適，影響了酵母菌體內的酶活性，產生較多的揮發酸；三是釀酒酵母的類型也會影響揮發酸的含量[11]。

揮發酸是評價果酒質量的重要指標[1]。如果揮發酸含量過高，會對山楂酒的口感和品質產生較大的影響；揮發酸是一種損害性物質，會帶來尖酸感和不愉快的醋味[11]；在發酵過程中，揮發酸含量過高，會影響酵母的發酵性能，造成發酵異常[12]。針對果酒揮發酸易超標的問題，楊華峰等[13]對冰紅酒進行了相關研究，裴廣仁等[14]對冰葡萄酒進行了一些研究。在該領域，對荔枝酒發酵過程中揮發酸的控制研究[15-16]已經有大量文獻進行了報道，但山楂酒揮發酸相關的文獻鮮有報道。

為控制山楂果酒發酵過程中揮發酸的含量，本文以揮發酸為主要指標，通過單因素實驗優化山楂果酒發酵工藝，研究發酵條件對山楂果酒中揮發酸的影響，旨在為山楂果酒的釀造提供數據支撐，也為揮發酸的進一步研究提供理論基礎。

1 材料和方法

1.1 材料與儀器

發酵罐、酵母（71B、F33、SPARK）、白砂糖、果膠酶、纖維素酶、焦亞硫酸鈉、揮發酸蒸餾裝置、其他常規檢測儀器。

1.2 實驗方法

1.2.1 工藝流程

山楂果實→挑選→清洗→制漿→酶解→壓榨→成分調整（添加白砂糖）→發酵→分離→陳釀

1.2.2 按照上述工藝操作，在車間進行中試實驗，通過改變加糖次數、酵母種類及添加比例、料水比、發酵溫度及攪拌次數等條件分別進行發酵實驗，發酵結束后分別測定其揮發酸含量，以發酵結束后的4次揮發酸數據進行分析，得出結論。

2 結果與分析

2.1 實驗數據

2.1.1 加糖次數對發酵過程中揮發酸的影響

加糖次數對發酵過程中揮發酸的影響見表1。

由表1可以看出，在同一批物料其他發酵條件相同的情況下，兩次加糖發酵到12%vol比一次加糖發酵到12%vol的揮發酸低0.08～0.1 g/L，充分驗證了高濃度的糖脅迫酵母產生更多的副產物乙酸這個理論。

2.1.2 酵母種類及添加比例不同對發酵過程中的揮發酸的影響

酵母種類及添加比例不同對發酵過程中的揮發酸的影響見表2、表3、表4，20180421、20180422及20180423 3個批次。

由表2、表3、表4可知，在此批次的酵母添加種類中試實驗中，用F33∶71B=2∶1、SPARK酵母、F33∶71B=1∶1這3種酵母發酵，發酵結束后的揮發酸結果為 SPARK 酵母＜F33∶71B=2∶1 ＜F33∶71B=1∶1。此次實驗結果雖有差別，但差別不大。可根據發酵周期，發酵風味、揮發酸等方面考慮，自行選擇酵母品種。

表1 加糖次數對揮發酸影響 (g/L)

表2 酵母種類及添加比例不同對發酵過程中揮發酸的影響 (g/L)

表3 酵母種類及添加比例不同對發酵過程中揮發酸的影響 (g/L)

表4 酵母種類及添加比例不同對發酵過程中揮發酸的影響 (g/L)

2.1.3 發酵溫度對發酵過程中的揮發酸的影響

發酵溫度對發酵過程中的揮發酸的影響見表5、表6。

表5 發酵溫度對揮發酸的影響 (g/L)

表6 發酵溫度對揮發酸的影響 (g/L)

由表5、表6可知，在此批次的發酵過程中，在18～20℃條件下發酵的山楂酒的揮發酸含量明顯低于在28～30℃條件下發酵的山楂酒，由此可見，溫度對揮發酸的影響較大，建議采取低溫發酵。溫度選擇不當會造成發酵過程中酵母菌受溫度脅迫而出現發酵緩慢、遲滯及產生不良代謝副產物，引起揮發酸含量增大[17-18]。

2.1.4 添加營養鹽對料水比1∶1.5物料發酵過程中的揮發酸影響

添加營養鹽對料水比1∶1.5物料發酵過程中的揮發酸影響見表7。

由表7可以看出，山楂∶水=1∶1.5打漿條件下，添加營養鹽對山楂酒的揮發酸影響不大，考慮生產成本問題，不建議發酵過程中添加營養鹽。

2.1.5 攪拌次數不同對發酵過程中揮發酸的影響

攪拌次數不同對發酵過程中揮發酸的影響見表8、表9。

通過表8、表9的數據可以看出，在發酵初期，每2 h攪拌1次比每4 h攪拌1次的發酵罐的揮發酸略低，因此在前期酵母需要大量繁殖的階段給予充足的氧氣可以使酵母繁殖旺盛，盡快起酵，且能在發酵過程中降低揮發酸的產生，故建議在發酵過程中給予酵母充足的氧氣。

表7 添加營養鹽對料水比1∶1.5物料發酵過程中揮發酸的影響 (g/L)

表8 每4 h攪拌1次對揮發酸的影響 (g/L)

3 結論

在本階段的車間中試實驗中，進行了5種因素對發酵過程中揮發酸的影響的研究，由此可以得出如下結論。

3.1 一次加糖與兩次加糖的發酵周期基本相同，揮發酸含量高于兩次加糖對照實驗組，在揮發酸要求不是很嚴格的情況下，可將一次加糖的發酵工藝應用于大生產中，既可簡化工藝，又可減少成本。

3.2 用F33∶71B=2∶1、SPARK酵母、F33∶71B=1∶1這3種酵母發酵，發酵結束后的揮發酸結果為SPARK 酵母 ＜F33∶71B=2∶1＜F33∶71B=1∶1。綜合考慮風味、成本之后可自行選擇酵母品種。

表9 每2 h攪拌1次對揮發酸的影響 (g/L)

3.3 發酵溫度控制在18～20℃條件下發酵的山楂酒的揮發酸含量明顯低于在28～30℃條件下發酵的山楂酒，建議在生產中采用低溫發酵方式。

3.4 通過實驗可以證明，添加營養鹽對山楂∶水=1∶1.5打漿發酵的揮發酸數值影響不大，在生產過程中考慮成本問題，不建議添加營養鹽。

3.5 在攪拌次數方面，每2 h攪拌1次發酵的山楂酒的揮發酸含量要比每4 h攪拌1次發酵的山楂酒的明顯要低，由此可以看出，攪拌次數越多能夠給予酵母更多的氧氣，使酵母盡快繁殖，減少副產物乙酸的形成。