生香酵母與釀酒酵母聯(lián)合發(fā)酵桂圓果酒的研究

袁辛銳，喻學淳，楊 芳，鄭 蕾，遲原龍，王 毅，姚 開，張 芮，賈冬英*

（1.四川大學輕工科學與工程學院，四川成都 610065；2.瀘州品創(chuàng)科技有限公司，四川瀘州 646000）

桂圓也稱龍眼（Dimocarpus longanLour.），屬于無患子科、桂圓屬，是我國一種藥食兩用的水果。桂圓果肉不僅富含單雙糖（含糖量達20%）、多種氨基酸、磷脂[1]、維生素C、核黃素、鐵和硒等營養(yǎng)成分，而且含有活性多糖、多酚、核苷[2]等生理活性成分，具有養(yǎng)心脾、補氣血、增強免疫力[3]、抗衰老[4]、改善記憶力[5]、保護腸道[6]、抗炎[7]等功效，值得深度開發(fā)利用。

果酒釀造過程中，酵母菌起著至關(guān)重要的作用，不同酵母菌株對果酒發(fā)酵的影響存在差異，因此其發(fā)酵的最佳工藝也不盡相同。李進等[8-9]分別以新鮮桂圓和干桂圓為原料，探究了初始糖度、酵母接種量等因素對桂圓果酒品質(zhì)的影響，確定了最佳發(fā)酵工藝，得出其最佳發(fā)酵工藝條件為初始糖度24%、初始pH 3.9、酵母接種量0.1%、發(fā)酵時間7 d。李維新等[10]以桂圓果汁為原料，以香氣和口感作為評價指標，研究了葡萄酒用干酵母和2號酵母的復合發(fā)酵效果，發(fā)現(xiàn)二者的質(zhì)量比為1∶1、接種量為5%時得到的桂圓果酒具有更好的香氣和滋味，且2號酵母依然是一種釀酒酵母。

目前關(guān)于釀酒酵母和生香酵母復合發(fā)酵桂圓果酒的研究鮮見報道。本研究以前期酵母篩選實驗確定的SY果酒活性干酵母和生香活性干酵母為發(fā)酵菌種，在二者質(zhì)量比為1∶1、接種量為0.03%條件下，研究了初始糖度、初始酸度、溫度和時間對桂圓果漿發(fā)酵效果的影響，并采用正交試驗優(yōu)化其發(fā)酵條件，以期能為優(yōu)質(zhì)桂圓果酒和其他果酒的生產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮桂圓、白砂糖：市售；SY果酒活性干酵母、生香活性干酵母：安琪酵母股份有限公司；果膠酶（10萬U/g）：寧夏和氏璧生物技術(shù)有限公司；酒石酸、偏重亞硫酸鉀（均為分析純）：鵬世達實驗用品有限公司；硫酸銅、氫氧化鈉、酒石酸鉀鈉、濃硫酸、對二甲氨基苯甲醛、異丁醇、異戊醇（均為分析純）：成都科龍化學品有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

WY-020R手持折光儀：成都萬辰光學儀器廠；酒精計：冀州市耀華器械儀表廠；PHS-3C pH計：上海雷磁公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 發(fā)酵桂圓果酒的制備工藝及操作要點

新鮮桂圓去皮去核→桂圓果肉→打漿→調(diào)酸→酶解→調(diào)糖→接種→發(fā)酵→過濾→桂圓果酒

（1）調(diào)酸：在桂圓果漿中添加適量的酒石酸溶液使其初始酸度調(diào)整至5 g/L[11]，混勻后加入桂圓果漿總質(zhì)量0.02%的偏重亞硫酸鉀，攪勻后得到調(diào)酸物料。

（2）酶解：在調(diào)酸物料中加入其質(zhì)量0.2%的果膠酶，混勻后于40 ℃條件下保持2 h，得到酶解物料。

（3）調(diào)糖：在酶解物料中加入白砂糖使其糖度調(diào)整至指定糖度，攪勻后得到調(diào)糖物料。

（4）接種：稱取調(diào)糖物料質(zhì)量0.03%質(zhì)量比為1∶1的SY果酒活性干酵母和生香活性干酵母，將其加入5%白砂糖溶液中，攪勻后于37 ℃活化30 min，將其放入調(diào)糖物料中。

（5）發(fā)酵：將接種后的調(diào)糖物料于20 ℃發(fā)酵至果酒的總糖含量趨于穩(wěn)定。

（6）過濾：用紗布過濾發(fā)酵完成的果酒，保留酒液。

1.3.2 單因素試驗

分別考察不同初始糖度（19°Bx、21°Bx、23°Bx、25°Bx、27°Bx）、不同初始酸度（4 g/L、5 g/L、6 g/L、7 g/L、8 g/L）、不同發(fā)酵溫度（18 ℃、20 ℃、22 ℃、24 ℃、26 ℃）以及不同發(fā)酵時間（4 d、5 d、6 d、7 d、8 d）條件下，所制備桂圓果酒的感官質(zhì)量和理化指標。

1.3.3 桂圓果酒發(fā)酵條件優(yōu)化

在單因素試驗基礎(chǔ)上，以初始糖度（A）、初始酸度（B）及發(fā)酵溫度（C）為考察因素，以酒精度和感官評分為評價指標，選擇3因素3水平的正交試驗對桂圓果酒發(fā)酵條件進行優(yōu)化，試驗因素與水平見表1。

表1 桂圓果酒發(fā)酵條件優(yōu)化正交試驗因素與水平Table 1 Factors and levels of orthogonal experiments for longan fruit wine fermentation conditions optimization

1.3.4 桂圓果酒理化指標測定

參照GBT 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》測定桂圓果酒的總糖、總酸和酒精度；參照GBT27588—2011《露酒》中的方法測定其總酯含量。

1.3.5 感官評定

參照肖麗瓊等[12]的方法制定桂圓果酒的感官評分標準，由經(jīng)過培訓的10名品評員按此標準對桂圓果酒樣品進行感官評定，滿分100分，感官評分標準見表2。

表2 桂圓果酒的感官評分標準Table 2 Sensory evaluation standards of longan fruit wine

1.3.6 數(shù)據(jù)分析

每一指標平行測定3次，所有實驗結(jié)果均以“平均值±標準差”表示；利用SPSS21.0軟件對實驗數(shù)據(jù)進行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗

2.1.1 初始糖度對桂圓果酒的影響

表3 初始糖度對桂圓果酒品質(zhì)的影響Table 3 Effect of initial sugar content on the quality of longan fruit wine

由表3可知，隨著初始糖度的增加，果酒的酒精度和總糖含量均逐漸升高，總酯和感官評分先增大后減小，總酸變化不大，僅在最大初始糖度時明顯升高。這是因為較低的初始糖度不能為酵母的生長繁殖提供足夠的營養(yǎng)物質(zhì)，從而影響了其發(fā)酵產(chǎn)酒和產(chǎn)酯能力，導致果酒的酒精度和總酯較低[13]；過高的初始糖度有利于SY果酒活性干酵母的代謝產(chǎn)酒，但發(fā)酵初期的高糖度和發(fā)酵后期的高酒精度會對生香活性干酵母的生長繁殖產(chǎn)生一定的抑制作用[14]，故果酒的酒精度高，總酯較低。當初始糖度為23°Bx時，果酒的酒精度適中，總酯最高，感官評分最高，感官評分顯著高于其他初始糖度的桂圓果酒。因此，桂圓果酒發(fā)酵的適宜初始糖度為23°Bx。

2.1.2 初始酸度對桂圓果酒品質(zhì)的影響

表4 初始酸度對桂圓果酒品質(zhì)的影響Table 4 Effect of initial acidity on the quality of longan fruit wine

由表4可知，隨著初始酸度的增加，果酒的酒精度、總酯和感官評分先增大后減小，總糖先減小后增大，總酸先減小后逐漸增大。這是因為較低的初始酸度（4 g/L）會減弱其對待發(fā)酵物料中殘存雜菌的抑制作用，造成這些雜菌在發(fā)酵初期的快速生長，從而抑制酵母的生長繁殖[15]；過高的初始酸度又會抑制酵母的生長繁殖，減慢發(fā)酵速度，從而影響底物的降解和風味物質(zhì)的形成[16]，造成果酒的總糖含量增加。當初始酸度為6 g/L時，果酒的酒精度最高，其總酯和感官評分均顯著高于其他初始酸度的桂圓果酒。因此，桂圓果酒發(fā)酵的適宜初始酸度為6 g/L。

2.1.3 發(fā)酵溫度對桂圓果酒品質(zhì)的影響

表5 發(fā)酵溫度對桂圓果酒品質(zhì)的影響Table 5 Effect of fermentation temperature on the quality of longan fruit wine

由表5可知，隨著發(fā)酵溫度的升高，果酒的酒精度、總酯和感官評分先增大后減小，總糖含量先減小后增大，總酸含量逐漸增大。發(fā)酵溫度較低時，酵母菌生長較慢，從而影響了果酒的發(fā)酵，導致其酒精度和總酯較低，總糖較高[16]；發(fā)酵溫度較高時，酵母生長更快、易衰老，同時高溫條件更利于各種雜菌的生長，并且高溫還影響果酒風味物質(zhì)的形成[17-18]。發(fā)酵溫度為20 ℃時，酵母的生長繁殖速度適中，從而有利于原料的充分發(fā)酵利用和風味物質(zhì)的形成，所得果酒的酒精度、總酯和感官評分最高，總糖最低，這與TIAN T T等[19-20]的研究結(jié)果一致，即低溫發(fā)酵能產(chǎn)生更多的酯類物質(zhì)。因此，桂圓果酒發(fā)酵的適宜溫度為20 ℃。

2.1.4 發(fā)酵時間對桂圓果酒品質(zhì)的影響

表6 發(fā)酵時間對桂圓果酒品質(zhì)的影響Table 6 Effect of fermentation time on the quality of longan fruit wine

由表6可知，隨著發(fā)酵時間的延長，酒精度和總酯先增加后趨于穩(wěn)定，總糖逐漸減小，總酸略有下降，這可能是由于發(fā)酵后期有機酸的減少引起的[21]。發(fā)酵時間不足時，酵母發(fā)酵不充分，從而影響酒精和風味物質(zhì)的形成，使得發(fā)酵而來的桂圓果酒總糖較高，而酒精度和總酯較低。發(fā)酵時間過長時，發(fā)酵液中低濃度的可發(fā)酵糖無法滿足酵母生長和代謝的需要，酵母會老化、自溶，產(chǎn)生苦澀味物質(zhì)[22]，從而降低桂圓果酒品質(zhì)，感官評分顯著降低。發(fā)酵6 d時，桂圓果漿發(fā)酵較為完全，得到的果酒具有最高的酒精度和感官評分、較高的總酯和較低的總糖和總酸。因此，桂圓果酒發(fā)酵的適宜時間為6 d。

2.2 發(fā)酵條件優(yōu)化正交試驗

由單因素試驗可知，在保證果酒發(fā)酵較為完全的前提下，發(fā)酵時間對果酒品質(zhì)的影響較小。因此，選擇了初始糖度（A）、初始酸度（B）、發(fā)酵溫度（C）作為考察因素，以酒精度和感官評分為評價指標，進行了3因素3水平的正交試驗，其結(jié)果和方差分析分別見表7和表8。

由表7可知，3種因素對桂圓果酒的酒精度和感官評分的影響順序相同，為初始糖度＞發(fā)酵溫度＞初始酸度。酒精度最高時的優(yōu)化條件是A3B2C2，即初始糖度25°Bx、初始酸度6 g/L、發(fā)酵溫度20 ℃；感官評分最高的最佳發(fā)酵條件是A2B2C2，即初始糖度23°Bx、初始酸度6 g/L、發(fā)酵溫度20 ℃。

由表8可知，初始糖度可顯著影響桂圓果酒的酒精度和感官評分（P＜0.05），但初始酸度和發(fā)酵溫度對二者的影響不顯著（P＞0.05）。綜合考慮，在SY果酒活性干酵母和生香活性干酵母的復配質(zhì)量比為1∶1、添加量為0.03%、發(fā)酵時間為6 d的條件下，桂圓果酒的最佳發(fā)酵條件為初始糖度23°Bx、初始酸度6 g/L、發(fā)酵溫度20 ℃。在此優(yōu)化條件下發(fā)酵所得桂圓果酒酒精度12.6%vol、總糖2.3 g/L、總酸6.8 g/L、總酯312.07 mg/L，其感官評分為81分。

表7 桂圓果酒發(fā)酵條件優(yōu)化正交試驗結(jié)果與分析Table 7 Results and analysis of orthogonal experiments for longan fruit wine fermentation conditions optimization

表8 正交試驗結(jié)果方差分析Table 8 Variance analysis of orthogonal experiment results

3 結(jié)論

以桂圓果漿為原料，以SY果酒活性干酵母和生香活性干酵母為發(fā)酵菌種，研究了初始糖度、初始酸度、發(fā)酵溫度和發(fā)酵時間對其發(fā)酵的影響。該4種因素均會影響桂圓果酒的發(fā)酵，其中初始糖度影響最大，發(fā)酵溫度次之；桂圓果酒復合酵母菌的發(fā)酵優(yōu)化條件為初始糖度23°Bx、初始酸度6 g/L、發(fā)酵溫度20 ℃、發(fā)酵時間6 d。在此條件下獲得的桂圓果酒酒精度12.6%vol、總糖2.3 g/L、總酸6.8 g/L、總酯312.07 mg/L，感官評分為81分。