黃心獼猴桃果酒主發(fā)酵工藝參數(shù)的優(yōu)化

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(西南民族大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,四川成都 610064)

黃心獼猴桃果酒主發(fā)酵工藝參數(shù)的優(yōu)化

王文娟,陳娟,張榮,王洪志,龍虎,唐俊妮*

(西南民族大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,四川成都 610064)

‘金艷’黃心獼猴桃是一種具有優(yōu)良食用品質(zhì)的獼猴桃新品種,目前鮮有關(guān)于黃心獼猴桃釀造果酒的研究報(bào)道。本文以四川蒲江地區(qū)所產(chǎn)的‘金艷’黃心獼猴桃為原料,探討了黃心獼猴桃果酒主發(fā)酵的最佳工藝條件。采用單因素實(shí)驗(yàn)和正交實(shí)驗(yàn),以還原糖、總酸、pH、透光率、酒精度和感官評(píng)價(jià)等為指標(biāo)研究了不同的發(fā)酵方式、SO2添加量、酵母接種量以及初始糖度對(duì)黃心獼猴桃果酒品質(zhì)的影響。研究結(jié)果表明,以黃心獼猴桃濁汁進(jìn)行發(fā)酵,發(fā)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(fā)酵5 d結(jié)束主發(fā)酵,得到發(fā)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(dá)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(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

黃心獼猴桃,果酒,主發(fā)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(yuǎn)緣雜種后代中篩選而成的優(yōu)良品種,也是中科院武漢植物園培育出的國(guó)際上第一個(gè)遠(yuǎn)緣種間雜交的新品種[1]。在國(guó)際獼猴桃市場(chǎng)上具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。目前,國(guó)內(nèi)外對(duì)黃心獼猴桃果實(shí)的研究比較多,如王琪凱等[2]通過持續(xù)測(cè)量果實(shí)的尺寸、質(zhì)量等指標(biāo),研究了‘金艷’獼猴桃的生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)規(guī)律和貯藏性能;袁華玲等[3]對(duì)5個(gè)品種黃心獼猴桃的主要感官品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行了測(cè)定與評(píng)價(jià)。然而,對(duì)黃心獼猴桃深加工如釀造果酒的研究報(bào)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(jīng)酵母發(fā)酵而成,保存了獼猴桃的大部分營(yíng)養(yǎng)成分[4]。近年來,關(guān)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(zhì)方面,如韓丹等[5]優(yōu)化了軟棗獼猴桃果酒的發(fā)酵工藝,黎星辰等[6]對(duì)野生獼猴桃發(fā)酵過程中的理化指標(biāo)變化規(guī)律進(jìn)行了研究。而利用黃心獼猴桃制作果酒的研究報(bào)道僅見張翼等[7]對(duì)‘金什1號(hào)’黃心獼猴桃果酒的釀造工藝進(jìn)行了研究。尚未見對(duì)‘金艷’黃心獼猴桃果酒的研究和報(bào)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(yíng)養(yǎng)成分及風(fēng)味,也順應(yīng)了現(xiàn)代酒類糧食酒向果酒轉(zhuǎn)變的方向,具有較好的市場(chǎng)前景。

表1 獼猴桃果酒感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)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(yōu)化黃心獼猴桃果酒的主發(fā)酵工藝參數(shù),為其釀造工藝奠定基礎(chǔ)。研究結(jié)果不僅可以提高獼猴桃的附加值,還可以為獼猴桃產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。

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(tái)曼森公司;優(yōu)級(jí)白砂糖 市售;其他試劑均為分析純。

JS30-230多功能攪拌機(jī) 蘇泊爾股份有限公司;隔水式電熱恒溫培養(yǎng)箱 寧波市機(jī)電工業(yè)研究設(shè)計(jì)院;pH酸度計(jì) 成都世紀(jì)方舟科技有限公司;UV-6100紫外可見分光光度計(jì) 上海美譜達(dá)儀器有限公司;2WAY阿貝折射儀 上海精密科學(xué)儀器有限公司。

1.2實(shí)驗(yàn)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(diào)糖→殺菌→接種酵母→主發(fā)酵(發(fā)酵原酒)→分離→后發(fā)酵→陳釀→澄清→過濾→灌裝→殺菌→果酒成品

操作要點(diǎn)：500 g獼猴桃果實(shí)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(diào)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(jìn)行主發(fā)酵,斐林法[8]測(cè)定還原糖含量降至10 g/L以下[9],去渣分離,得到獼猴桃發(fā)酵原酒。

1.2.2 果酒理化指標(biāo)和感官評(píng)價(jià)的測(cè)定方法 糖度用手持折射儀測(cè)定;pH使用數(shù)顯pH計(jì)測(cè)定[8];還原糖測(cè)定:斐林法[9];總酸測(cè)定:酸堿滴定法[9];透光率的測(cè)定[10]:分光光度法,以蒸餾水作空白,在680 nm波長(zhǎng)處用1 cm比色杯測(cè)定透光率T/%來反映酒的澄清度;感官評(píng)定由10人品評(píng)小組進(jìn)行感官評(píng)分,滿分100分,評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)按照表1進(jìn)行[11]。

1.2.3 發(fā)酵方式的選擇實(shí)驗(yàn) 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(jīng)三層紗布過濾得到無夾雜物的濁汁進(jìn)行發(fā)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(jìn)行發(fā)酵。

分別以方式一的濁汁和方式二的全果漿發(fā)酵,發(fā)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(fā)酵溫度28 ℃。當(dāng)還原糖含量降至10 g/L以下結(jié)束主發(fā)酵,對(duì)發(fā)酵原酒測(cè)定還原糖、總酸、pH、透光率和酒精度并進(jìn)行感官評(píng)定。

1.2.4 單因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 初始糖度的確定:分別將果汁糖含量調(diào)至17、19、21、23、25 °Brix,調(diào)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(jìn)行主發(fā)酵5 d,還原糖含量降至10 g/L以下停止主發(fā)酵,測(cè)定理化指標(biāo)并進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。

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(diào)整初始糖度為23 °Brix,調(diào)至pH3.4～3.6,按0.4 g/L接種酵母在28 ℃條件下進(jìn)行主發(fā)酵5 d,還原糖含量降至10 g/L以下停止主發(fā)酵,測(cè)定理化指標(biāo)并進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。

酵母接種量的確定:將黃心獼猴桃果汁的初始糖度調(diào)至23 °Brix,pH調(diào)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(jìn)行發(fā)酵5 d,還原糖含量降至10 g/L以下停止主發(fā)酵,測(cè)定理化指標(biāo)并進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。

1.2.5 正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,對(duì)影響黃心獼猴桃果酒品質(zhì)的工藝參數(shù)做正交優(yōu)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(píng)價(jià)指標(biāo),采用三因素三水平進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn),具體方案水平見表2。

表2 獼猴桃酒主發(fā)酵工藝的正交實(shí)驗(yàn)因素水平Table 2 Factors and levels of orthogonal experiment in the primary fermentation of kiwifruit wine

1.3數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

2 結(jié)果與分析

2.1發(fā)酵方式對(duì)黃心獼猴桃果酒品質(zhì)的影響

表3 兩種不同發(fā)酵方式下果酒品質(zhì)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(zhì)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(fā)酵結(jié)束時(shí)的還原糖含量均降至10 g/L以下,無顯著差異(p>0.05),但發(fā)酵過程中全果漿發(fā)酵降糖速度快、發(fā)酵過程劇烈,而濁汁發(fā)酵雖然起酵時(shí)間較晚,但發(fā)酵過程平穩(wěn),容易控制。由表3可以看出兩種發(fā)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(zhì)含量增加,導(dǎo)致了果酒渾濁、透光率較低,僅為87.7%。此外,全果漿發(fā)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(diǎn),本研究選用濁汁發(fā)酵的方式進(jìn)行果酒釀造。

圖1 兩種不同發(fā)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(duì)黃心獼猴桃果酒品質(zhì)的影響

酵母接種量過高,發(fā)酵速度快,不利于酒風(fēng)味的形成;低接種量會(huì)延長(zhǎng)發(fā)酵周期[12],還會(huì)引起雜菌生長(zhǎng)導(dǎo)致酒的品質(zhì)降低[13-14]。從圖2可以看出,低接種量確實(shí)會(huì)延長(zhǎng)發(fā)酵周期,但接種量達(dá)到0.3 g/L以上時(shí)主發(fā)酵時(shí)間沒有差異。接種量在0.6 g/L時(shí),降糖速度快,果酒中還原糖的含量低,發(fā)酵過程較難控制。而在0.2 g/L的接種量時(shí),降糖速度較慢且發(fā)酵不徹底,第5 d時(shí)殘?zhí)橇咳詾?0 g/L左右。在0.4～0.5 g/L接種量時(shí),發(fā)酵速度適宜,且發(fā)酵徹底。由表4可知,接種量在0.5 g/L時(shí),發(fā)酵徹底,所得獼猴桃原酒酒度高,感官品質(zhì)最好。因此,選擇酵母接種量為0.5 g/L進(jìn)一步優(yōu)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(duì)黃心獼猴桃果酒品質(zhì)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(yíng)養(yǎng)成分的損失,保持酒的香氣[7],但是過量的SO2會(huì)降低酵母的活力,對(duì)發(fā)酵過程產(chǎn)生不良影響,導(dǎo)致果酒質(zhì)量下降;而且SO2的安全性也日益受到消費(fèi)者的重視[15]。由圖3可知,SO2添加量對(duì)原果汁的起酵時(shí)間和主發(fā)酵時(shí)間有一定影響。當(dāng)SO2添加量為100 mg/L及以上時(shí),起酵時(shí)間和主發(fā)酵時(shí)間相對(duì)推遲了1 d,當(dāng)SO2添加量達(dá)到140 mg/L時(shí)推遲了2 d。從表5可以發(fā)現(xiàn),果酒總酸、pH及糖度的最終結(jié)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(shí),透光率,酒精度和感官評(píng)價(jià)最高。綜合果酒的感官品質(zhì)以及對(duì)人身體健康影響等因素,確定80 mg/L的SO2添加量進(jìn)行后續(xù)正交實(shí)驗(yàn)。

表5 不同二氧化硫添加量下果酒品質(zhì)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(zhì)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(duì)黃心獼猴桃果酒品質(zhì)的影響

初始糖度高低不但影響酵母的生長(zhǎng),也會(huì)影響酒精的產(chǎn)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(dá)不到果酒發(fā)酵的要求。因此,發(fā)酵獼猴桃果酒要調(diào)整初始糖度,保證酵母順利生長(zhǎng)和發(fā)酵。由圖4可知,發(fā)酵初始糖度對(duì)還原糖的降低速率影響較小,但是對(duì)殘?zhí)橇亢桶l(fā)酵時(shí)間影響較大。從表6可以看出,初始糖度低于21 °Brix時(shí),由于酵母生長(zhǎng)繁殖過程中對(duì)糖的消耗,使得最終酒精度較低。而當(dāng)初始糖度高于23 °Brix時(shí),由于高濃度的糖對(duì)酵母生長(zhǎng)和發(fā)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(dāng)初始糖度在21～23 °Brix時(shí),透光率及感官指標(biāo)最高,酒精度也達(dá)到了果酒所需酒精度。綜合發(fā)酵周期和生產(chǎn)耗能等各方面因素,選擇初始糖度21～23 °Brix進(jìn)行后續(xù)正交優(yōu)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(fā)酵工藝的正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 7 The results of orthogonal experiment for the primary fermentation of kiwifruit wine

2.5主發(fā)酵工藝參數(shù)的正交優(yōu)化與驗(yàn)證

由表7可知,各因素對(duì)獼猴桃果酒感官評(píng)價(jià)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(zhì)性狀,以感官評(píng)價(jià)為指標(biāo)確定黃心獼猴桃果酒主發(fā)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(yōu)化工藝下進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),發(fā)酵結(jié)束時(shí)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(dá)94.9%,酒精度為9.11(v/v),感官評(píng)價(jià)91分。

霍丹群[18]等人對(duì)獼猴桃果酒的發(fā)酵工藝進(jìn)行優(yōu)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(fā)酵的最優(yōu)參數(shù);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(fā)酵3 d得出酒精度為10.5(v/v)的獼猴桃發(fā)酵酒,但他們均未設(shè)計(jì)正交實(shí)驗(yàn)。我們的研究結(jié)果與這些結(jié)果之間有一定的相似性,也有一定的差異。

3 結(jié)論

本研究首先得出黃心獼猴桃果酒的最佳發(fā)酵方式為濁汁發(fā)酵。再通過單因素實(shí)驗(yàn)和正交實(shí)驗(yàn),得出影響黃心獼猴桃果酒感官評(píng)價(jià)的因素主次順序?yàn)槌跏继嵌?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(fā)酵的最佳工藝參數(shù)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(fā)的發(fā)酵型果酒。

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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(guó)家自然科學(xué)基金(31371781);四川省應(yīng)用基礎(chǔ)項(xiàng)目(2014JY0253);西南民族大學(xué)研究生創(chuàng)新型科研項(xiàng)目(CX2016ZS145)。

TS255.1

B

1002-0306(2017)21-0216-05

10.13386/j.issn1002-0306.2017.21.042