高酒精度藍莓酒的發酵工藝

屈嬡，滿都拉，孫子羽，徐娜，張璐瑤，陳忠軍*

內蒙古農業大學食品科學與工程學院（呼和浩特 010018）

藍莓果肉細膩，風味獨特，是越桔中營養成分最豐富的類型[1]，其營養價值遠遠高于其他水果，藍莓果實風味獨特，營養豐富，被譽為“漿果之王”。藍莓果富含花青素[2]，低糖、低脂肪，抗氧化能力強，因其獨特的營養價值和保健作用，被國際糧農組織列為人類大健康食品之一[3]。藍莓果中的營養成分對于人體內自由基的清除、抑制及逆轉人體衰老有密切關系[4-5]，使其具有優異的保健功能[6]。

藍莓為漿果類水果，不耐藏[7]，因此藍莓采摘后一般釆用凍藏的方法，大幅降低藍莓品質[8]。果酒生產立足于突出地方特色的果酒品種，就地取材，這就既可保證水果的新鮮度及釀酒品質[9]，又可減少長途運輸所帶來的損失，最終降低生產成本[10]。根據釀造的原料不同可分為藍莓果酒和復合藍莓果酒，有黑加侖藍莓復合酒、藍莓獼猴桃酒、藍靛果藍莓復合酒、火龍果-藍莓酒、藍莓人參酒、藍莓花酒、藍莓紅茶酒、藍莓金銀花發酵酒等多種復合藍莓酒。根據發酵藍莓果酒的保健功效可分為潤肺藍莓果、健腦益智藍莓果酒、抗衰老藍莓果酒、富硒藍莓果酒等。根據藍莓果酒發酵的酒精度可以分為藍莓零度果酒、藍莓低度果酒，目前市場上還沒有研制出高酒精度的藍莓果酒，為了彌補藍莓果酒這一市場空白，因此，試驗以藍莓為主要原料，開發高發酵度藍莓果酒，對于促進藍莓種植，提高農產品附加值，豐富中國果酒市場，提高藍莓酒耐藏性及增進人體健康具有重大意義。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

野生藍莓（內蒙古根河野生資源開發公司）；T1、FK3-2、GF3（實驗室篩選改良釀酒酵母菌株）；葡萄糖（天津大茂化學試劑廠）；酵母提取粉、大豆蛋白胨（分析純，廣東環凱微生物科技有限公司）；檸檬酸、檸檬酸鈉（食品級，天津大茂化學試劑廠）；白砂糖（市售）；草酸、酒石酸、D-蘋果酸、L-蘋果酸、α-酮戊二酸、乳酸、冰乙酸、檸檬酸、L-焦谷氨酸、琥珀酸，液相標準溶液（呼和浩特市澤生生物科技有限公司）。

1.2 設備與儀器

HZQ-F100型全溫振蕩培養箱（蘇州培英實驗設備有限公司）；PAL-1糖度儀（日本ATAGO公司）；PHS-3C型pH計（上海佑科儀器儀表有限公司）；G7129A液相色譜分析儀（Agilent Technologies Singapore）。

1.3 試驗方法

1.3.1 工藝流程

野生冷凍藍莓篩選→常溫解凍→破碎打漿→添加果膠酶→調整成分（SO2、糖分、初始pH）→接種酵母→主發酵→倒罐→后發酵→陳釀→澄清→原酒→檢驗→灌裝→成品[11]

1.3.2 酵母菌株對藍莓酒的影響

按照料液體積比1︰1制得藍莓果汁，添加0.002%果膠酶，40 ℃恒溫水浴酶解2 h后，添加120 mg/L的SO2，按照32.2 Brix補糖，調節藍莓汁pH 3.8，分別按照7%接種量添加活化好的T1、FK3-2、GF3酵母，搖勻，25 ℃恒溫主發酵，28 d后，各個酒樣進行電子舌上樣測定風味物質，并組織評定小組對主發酵結束的藍莓酒進行感官評定，每組試驗都設有3組平行。

1.3.3 高酒精度藍莓酒工藝優化單因素試驗

在其他發酵條件不變的情況下，分別探究藍莓發酵液料液體積比（1︰1.0，1︰1.5，1︰2.0，1︰2.5和1︰3.0）、接種量（3%，5%，7%，9%和11%）、初始pH（pH 2.5，3.0，3.5，4.0，4.5和5.0）和主發酵溫度（18，20，25，28和30 ℃）對藍莓酒理化指標及感官評定的影響。

1.3.4 響應面法優化藍莓酒發酵工藝

根據單因素試驗，選取顯著因素的最優試驗范圍，以藍莓酒感官評分為優化指標，對初始pH、接種量、主發酵溫度3個影響因素利用Design Expert 10.0.7軟件設計模型開展響應面分析，獲取最適工藝參數。響應面模型因素與水平設計見表1。

表1 Box-Behnken試驗水平設計表

1.3.5 感官評定

評定方法參照GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》，如表2。

表2 藍莓酒感官評定標準表

1.3.6 檢測方法

糖度，使用手持糖度計進行測定；pH，使用酸度計進行測定；酒精度測定，蒸餾法[12]。

2 結果與分析

2.1 酵母菌株對藍莓酒的影響

由圖1和表3可知，不同酵母發酵的藍莓酒中的風味物質含量的差別明顯，理化指標與感官評分也有區別。GF3酵母發酵的藍莓酒的風味物質含量最高，其次分別是T1、FK3-2。結合理化指標與感官評分表可知，GF酵母發酵的藍莓酒，殘糖最低，酒精度最高，酒體中9種有機酸含量高，感官評分最優。所以，選定GF3為發酵藍莓酒的酵母。

2.2 料液體積比對藍莓酒的影響

由圖2和表4可知，隨著料液體積比增加，藍莓酒的風味物質含量、理化指標及感官評分都隨著有相應變化。料液體積比1︰1時發酵的藍莓酒殘糖含量最低，酒精度最高，酒體中9種有機酸的含量最高，風味物質含量最高，酒體風味物質的豐富度最佳，感官評分最高。料液體積比高于1︰1時，發酵醪液中的營養成分被稀釋，不能為酵母發酵提高充足的營養，導致發酵速度緩慢，酒體有機成分含量低，影響風味物質的形成[12]。所以發酵藍莓酒最佳料液體積比1︰1。

圖1 酵母菌株對藍莓酒風味物質含量的影響

表3 不同酵母菌株發酵藍莓酒的理化指標及感官評分

圖2 料液體積比對藍莓酒風味物質含量的影響

表4 不同料液體積比發酵藍莓酒的理化指標及感官評分

2.3 接種量對藍莓酒的影響

由圖3和表5可知，接種量7%時發酵的藍莓酒中殘糖最低，發酵完全，酒精度最高，酒體中9種有機酸的含量最高，酒體風味物質的豐富度最佳，感官評分最高；接種量低于7%時，發酵不完全，酒精度低，酒體中9種有機酸的含量低，有機物含量欠缺[13]，導致風味物質含量低，口感欠佳感官評定分數低；接種量高于7%時，菌密度大，菌體之間的生長代謝受到抑制，發酵效果不好，酒精度低，酒體pH較低，影響酵母菌代謝風味物質，導致風味物質的含量低，酒體口感欠佳，感官評分較低。所以，發酵藍莓酒最佳接種量為7%。

圖3 接種量對藍莓酒風味物質含量的影響

表5 不同接種量發酵藍莓酒的理化指標及感官評分

2.4 初始pH對藍莓酒的影響

由圖4和表6可知，初始pH 4.0時，發酵完全，酒精度最高，酒體中9種有機酸含量最高，酒體pH適中，豐富度最佳，口感豐滿，感官評分最高；初始pH低于4.0時，發酵醪液的低pH環境抑制酵母生長繁殖，導致發酵緩慢，主發酵結束時殘糖含量高，酒精度低，酒體中9種有機酸含量低，有機物豐富度欠缺，導致藍莓酒口味欠佳，感官評分較低；初始pH高于4.0時，發酵醪液的花青素容易在高pH環境下被氧化分解，導致酒體中的抗氧化物質被破壞，則酒體中的有機酸、風味物質等含量降低，影響藍莓酒的口感及風味。

圖4 初始pH對藍莓酒風味物質形成的影響

2.5 主發酵溫度對藍莓酒的影響

由圖5和表7可知，主發酵溫度25 ℃時，發酵完全，酒精度最高，酒體中9種有機酸含量最高，酒體風味物質的豐富度最佳，感官評分最高；主發酵溫度低于25 ℃時，發酵醪液的低溫環境抑制酵母菌的生長繁殖，導致發酵緩慢，主發酵結束時殘糖含量高，酒精度低，酒體中9種有機酸的含量較低，導致藍莓酒口味欠佳；主發酵溫度高于25 ℃時，發酵醪液的有效成在高溫情況下分解，則酒體中的有機酸、風味物質等含量降低，影響藍莓酒的口感和風味。

圖5 主發酵溫度對藍莓酒風味物質形成的影響

表7 不同主發酵溫度發酵藍莓酒的理化指標及感官評分

2.6 響應面法優化藍莓酒發酵工藝

2.6.1 響應面優化結果

根據單因素試驗分析結果，以感官評分（Y）為響應值，采用Design Expert 10.0.7設計三因素三水平的Box-Behnken試驗。Box-Behnken試驗設計與結果如表8所示。

2.6.2 回歸方程的建立

利用Design Expert 10.0.7統計分析軟件，對所得3個因素擬合得到感官評定評分（Y）的回歸方程為：Y=90.68+4.85A-1.85B-0.05C-8.73AB+0.32AC-4.68BC-7.63A2-7.28B2-6.53C2。

2.6.3 方差分析

從表9中可以看出，該模型極顯著（p＜0.01），失擬項不顯著（p＞0.05），模型的決定系數R2=0.975 2，模型的調整確定系數R2adj=0.943 4，表明該方程對試驗的擬合程度良好，可運用此模型對響應值有效預測和分析[14]。各因素對藍莓酒感官評分影響程度順序為C＞B＞A，即主發酵溫度＞接種量＞初始pH。

由表9可知，初始pH對藍莓酒感官評分影響極顯著（各二次方項p＜0.01）。接初始pH與接種量、接種量與主發酵溫度的交互作用極顯著（p＜0.01），初始pH與主發酵溫度的交互作用不顯著（p＞0.05）。

表8 Box-Behnken試驗設計與結果

表9 響應面試驗方差分析結果

從圖6可以看出，AC之間交互作用對于感官評分影響不顯著（等高線接近圓形），其余各因素之間兩兩交互作用對感官評分的影響顯著（等高線為橢圓形）[15]，各因素之間兩兩交互作用對感官評分的影響強度由強到弱依次為AB＞BC＞AC，這與方差分析的結果是一致的。

圖6 接種量、主發酵溫度、初始pH交互作用對感官評分影響的響應面圖

通過回歸方程求解優化后的最佳工藝參數為：初始pH 4.133，接種量6.401 g/L，主發酵溫度26.011℃。此條件下藍莓酒的感官評分可達92.842分。經過驗證試驗，此條件下的生產干酪的感官評分平均為93.1±1.13分，接近于預測分數，說明模型可以較好地預測實際情況[16]。

2.7 最優工藝發酵藍莓酒的成分測定結果

由圖7和表10可知，最優工藝發酵的藍莓酒酒精度高，酒體中9種有機酸的含量豐富，酒體pH適中，酒體風味醇香，果香味濃郁，口感豐滿。

圖7 最優工藝發酵藍莓酒的風味物質含量

表10 最優工藝發酵藍莓酒的理化指標及感官評分

3 結論

藍莓是越桔屬中營養成分最豐富的類型，果實風味獨特，富含花青素，低糖、低脂肪，抗氧化能力強，因其獨特的營養價值和保健作用，被國際糧農組織列為人類大健康食品之一，其高酒精度藍莓酒產品的開發更具有經濟價值和營養健康意義。高酒精度藍莓的最佳工藝參數為：初始pH 4.1，接種量6.4%，主發酵溫度26 ℃。在此工藝參數下的產品酒體風味醇香，果香味濃郁，口感豐滿，感官評分明顯提高。該產品的殘糖含量為4.1±0.23 Brix，pH 4.02±0.31，酒精度16.5%±0.2%vol，9種有機酸總含量為20.56±0.37 g/L，感官評分為93.1±1.13分。高酒精度的藍莓酒不僅可以延長貯藏期，還可以填補高酒精度果酒的市場空白。