桑葚果酒的發(fā)酵工藝研究

劉功良,余潔瑜,姜弘佳,趙 翾,白衛(wèi)東,黃星源

(1.仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院 輕工食品學(xué)院,廣東 廣州 510225;2.廣州市廣式傳統(tǒng)食品加工與安全控制重點實驗室,廣東 廣州 510225)

桑葚果酒的發(fā)酵工藝研究

劉功良1,2,余潔瑜1,姜弘佳1,趙 翾1,2,白衛(wèi)東1,2,黃星源1

(1.仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院 輕工食品學(xué)院,廣東 廣州 510225;2.廣州市廣式傳統(tǒng)食品加工與安全控制重點實驗室,廣東 廣州 510225)

以桑葚為原料,安琪活性干酵母SY為發(fā)酵菌種,采用全汁發(fā)酵法釀造桑葚果酒,通過單因素和響應(yīng)面試驗優(yōu)化,確定了桑葚果酒的最佳發(fā)酵工藝條件:起始糖度為204 g/L,活性干酵母接種量為1.4 g/L,不添加偏重亞硫酸鉀,起始pH自然,發(fā)酵溫度為30℃,發(fā)酵時間8 d,制備得到的桑葚果酒的酒精度可達(dá)到9.3%vol,殘總糖18.48 g/L,總酸8.12 g/L。該條件下,桑葚果酒酒液澄清透亮,顏色純正,酒香果香濃郁,酸甜適口,口感醇厚,風(fēng)味獨特,感官評分為88.7分。

桑葚;發(fā)酵;果酒

桑葚被我國衛(wèi)生部列為“既是食品又為藥品”的農(nóng)產(chǎn)品之一[1],常食使人精神飽滿,氣色紅潤,耳聰目明[2]。我國桑葚資源豐富,但季節(jié)性強(qiáng),常溫條件下不耐貯藏。采用全汁發(fā)酵法釀造桑葚果酒有助于增加桑葚深加工種類,具有很大的市場潛力和社會效益[3]。研究發(fā)現(xiàn),桑葚果酒營養(yǎng)價值極高,果酒中花青素含量是紅葡萄酒的5倍,白黎蘆醇含量達(dá)1.38 μg/mL[4-5],此外桑葚紅色素對一些自由基有不同程度的清除作用[6]。目前國內(nèi)外研究較多的是桑葚利口酒,桑葚與其他果汁混合發(fā)酵酒以及利用桑葚汁稀釋發(fā)酵酒[7-10],全汁發(fā)酵法生產(chǎn)桑葚果酒的研究并不多。采用全汁發(fā)酵法不僅更大程度地保留了桑葚中的營養(yǎng)成分,而且使發(fā)酵后的果酒果香更純更濃郁。

本試驗對桑葚果酒發(fā)酵工藝進(jìn)行優(yōu)化研究,比較不同工藝條件下果酒的理化指標(biāo)及感官特性的變化,并最終確定最優(yōu)的發(fā)酵工藝條件;通過跟蹤監(jiān)測發(fā)酵后酒精度、殘總糖、總酸和感官評價等指標(biāo)來確定發(fā)酵最佳工藝參數(shù),以期為果酒發(fā)酵提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮桑葚:廣東省倫教蠶種場;安琪葡萄酒果酒專用酵母SY:湖北安琪酵母有限公司;精制紅棉白砂糖:廣州市華僑糖廠。

1.2 儀器與設(shè)備

JJ600精密電子天平:常熟雙杰測試儀器廠;HH-4數(shù)顯恒溫水浴鍋:常州澳華儀器有限公司;SW-CJ-IF超凈工作臺:上海博迅實業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠;DHP-9602電熱恒溫培養(yǎng)箱:上海一恒科學(xué)儀器有限公司;0～40酒精計:余姚市方橋?qū)嶒瀮x表廠;pHS-3CP pH計:雷磁酸度計pHS-3C。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程及操作要點[11-12]

采收:采收要求在晴天進(jìn)行,挑選八成熟以上,顏色呈紅色或紫紅色、顆粒飽滿的果實。用塑料或不銹鋼制容器盛放,避免與鐵容器接觸。

清洗、壓榨:桑葚果較脆弱,清洗時不可劇烈攪拌。用清水浸泡,除去附著在果實表面的污物和農(nóng)藥,然后用榨汁機(jī)榨汁。

果汁改良:向桑葚果汁中添加適量的偏重亞硫酸鉀(K2S2O5),防止果汁氧化,并且能夠抑制其他雜菌生長的作用。用精制白砂糖調(diào)整果汁至適當(dāng)起始糖度。分別利用檸檬酸和碳酸氫鈉來調(diào)節(jié)pH。

巴氏殺菌:將調(diào)配好的桑葚果汁于恒溫水浴鍋(70℃)中水浴20 min左右,冷卻置于45～50℃的水浴鍋中。

菌種活化:稱取安琪葡萄酒干酵母SY,按1∶20(w/w)加入2%蔗糖溶液中,于38℃水浴鍋中水浴活化30～35min。

酒精發(fā)酵:先用4層紗布封口發(fā)酵3 d左右(可通過觀察氣泡的產(chǎn)生量確定),第4天開始在紗布外加上一層保鮮膜,繼續(xù)發(fā)酵,發(fā)酵時間為8 d左右,可通過觀察氣泡產(chǎn)生情況確定。

1.3.2 不同因素對果酒理化指標(biāo)及感官評價的影響

分別考察起始糖度(160 g/L、180 g/L、200 g/L、220 g/L、240g/L),酵母接種量(1g/L、2g/L、3g/L、4g/L、5g/L、6g/L),K2S2O5添加量(0、20 mg/L、40 mg/L、60 mg/L、80 mg/L、100 mg/L),起始pH(3.5、4.0、4.5、5.0、自然),發(fā)酵溫度(20 ℃、25℃、30℃)及發(fā)酵時間(7 d、8 d、9 d、10 d)對桑葚果酒品質(zhì)的影響,以桑葚果酒的酒精度、殘總糖和感官評價分值為評價指標(biāo),確定各單因素的最佳水平。

1.3.3 Box-Behnken Design試驗設(shè)計

根據(jù)單因素試驗的結(jié)果,選取對桑葚果酒品質(zhì)影響較大的3個因素確定Box-Behnken設(shè)計的因素和水平,以感官評分(Y)為響應(yīng)值,通過響應(yīng)面分析優(yōu)化果酒發(fā)酵工藝,響應(yīng)面試驗因素與水平見表1。

表1 響應(yīng)面試驗設(shè)計因素與水平Table 1 Factors and levels of response surface methodology

1.3.4 測定方法

(1)感官評分

參考GB/T 15038—2006《葡萄酒果酒通用分析方法》中的感官分析法,由10名在釀酒專業(yè)中具有一定基礎(chǔ)和經(jīng)驗的技術(shù)人員分別從外觀、香味、口感及典型性等感官特性對桑葚果酒進(jìn)行評分[13]。

表2 桑葚果酒感官評分標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Sensory evaluation standards of mulberry fruit wine

(2)理化指標(biāo)

酒精度、總糖(以葡萄糖計)、總酸(以酒石酸計)的測定:按GB/T 15038—2006葡萄酒果酒通用分析方法測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同因素對果酒理化指標(biāo)及感官評價的影響

2.1.1 不同起始糖度對桑葚果酒發(fā)酵的影響

表3 不同起始糖度對桑葚果酒發(fā)酵的影響Table 3 Effects of different initial sugar content on the fermentation of mulberry fruit wine

由表3可知,起始糖度為160 g/L時,初始糖度較低,酵母先快速生產(chǎn)后,進(jìn)入?yún)捬醢l(fā)酵產(chǎn)生酒精,原料很快就被酵母消耗完,到最后酵母之間相互抑制,利用糖速度快速下降,在發(fā)酵的第6天開始就基本沒有氣泡產(chǎn)生。起始糖度為180～240 g/L時,酒精度隨起始糖度的增加而增加,初始糖度為180g/L時殘總糖最低。結(jié)合感官評價可知,起始糖度為200 g/L時,酒體澄清透亮,酒香果香突出,酸甜適口,酒味醇厚,酒體風(fēng)格典型,感官評分為89.4分。綜合以上分析,可得出初始糖度為200 g/L為最優(yōu)起始糖度。

2.1.2 酵母接種量對桑葚果酒發(fā)酵的影響

表4 酵母接種量對桑葚果酒的影響Table 4 Effect of yeast inoculum on the fermentation of mulberry fruit wine

由表4可知,酵母接種量為1～3 g/L時,桑葚果酒發(fā)酵較快速充分,但是發(fā)酵后對原酒風(fēng)味的影響不同,當(dāng)接種量≥3 g/L時,發(fā)酵的代謝產(chǎn)物多,使原酒的色澤較暗,口感酸澀味較重。綜合考慮,接種量為2 g/L時,發(fā)酵較充分且原酒風(fēng)味最佳,故確定2 g/L為酵母的最佳接種量。

2.1.3 K2S2O5添加量對桑葚果酒發(fā)酵的影響

表5 K2S2O5添加量對桑葚果酒發(fā)酵的影響Table 5 Effect of K2S2O5addition on the fermentation of mulberry fruit wine

由表5可知,添加K2S2O5后的原酒感官情況不佳,主要是由于桑葚汁中含有大量的有機(jī)酸,使發(fā)酵后的原酒酸性較高。添加K2S2O5后使口感變得酸澀甚至有苦味。故選取不添加K2S2O5為最優(yōu)條件。在后續(xù)試驗中,不考慮K2S2O5的添加。

2.1.4 起始pH對桑葚果酒發(fā)酵的影響

由表6可知,不同起始pH時酒精度的變化情況不是很明顯,起始pH為5.0時,殘總糖較低,但是感官評分也最低。起始pH為3.5或4.0時原酒口感酸澀,不夠柔和。起始pH為4.5或5.0時原酒帶有苦澀味。起始pH自然的原酒口感柔和,酸甜適中,酒體澄清。故選取起始pH自然為最優(yōu)條件。

表6 起始pH對桑葚果酒發(fā)酵的影響Table 6 Effect of initial pH on the fermentation of mulberry fruit wine

2.1.5 發(fā)酵溫度對桑葚果酒發(fā)酵的影響

表7 發(fā)酵溫度對桑葚果酒發(fā)酵的影響Table 7 Effect of fermentation temperature on the fermentation of mulberry fruit wine

由表7可知,當(dāng)發(fā)酵溫度為20℃時,經(jīng)過8 d的發(fā)酵,酒精度達(dá)到9.8%vol,但是口感酸澀不夠協(xié)調(diào)。發(fā)酵溫度為25℃和30℃時原酒的風(fēng)味較好,酒體澄清透亮,酸甜適口。故選取26℃、28℃和30℃應(yīng)用于響應(yīng)面優(yōu)化試驗中。

2.1.6 發(fā)酵時間對桑葚果酒發(fā)酵的影響

表8 發(fā)酵時間對桑葚果酒發(fā)酵的影響Table 8 Effect of fermentation time on the fermentation of mulberry fruit wine

由表8可知,發(fā)酵7 d時酒精度較低,酒香果香都較淡。發(fā)酵8 d時酒液澄清透亮,酒香果香突出,口感也相對協(xié)調(diào)。發(fā)酵9 d、10 d時酒液會變得比較渾濁,而且會伴有一丁點苦澀味。因此選擇發(fā)酵時間8 d為最佳發(fā)酵時間。

2.2 桑葚果酒發(fā)酵工藝優(yōu)化試驗

根據(jù)單因素試驗結(jié)果,綜合考慮各因素對桑葚果酒品質(zhì)的影響,選取起始糖度、酵母接種量和溫度3個因素作為試驗因素設(shè)計試驗,以桑葚果酒感官評分(Y)為響應(yīng)值。試驗共有17個試驗點,其中有12個析因點,5個中心點。設(shè)計及結(jié)果見表9,方差分析見表10。對響應(yīng)面試驗結(jié)果以感官評價分值進(jìn)行響應(yīng)面分析,方差分析表明,整體模型的“Prob＞F”值＜0.05,表明該二次方程模型顯著。在選定的水平條件下,各因素對模型影響大小為:酵母接種量＞起始糖度＞溫度。其中酵母接種量對結(jié)果有顯著性影響(P＜0.05),酵母接種量和起始糖度及酵母接種量和溫度之間的交互作用對結(jié)果影響相對比較顯著,響應(yīng)面與等高線圖見圖1。

表9 桑葚果酒發(fā)酵條件優(yōu)化響應(yīng)面試驗設(shè)計及結(jié)果Table 9 Design and results of response surface methodology for fermentation technology optimization of mulberry fruit wine

表10 響應(yīng)面試驗結(jié)果方差分析Table 10 Variance analysis of response surface methodology results

采用響應(yīng)面分析法分析響應(yīng)面試驗結(jié)果,得到以感官評分值(Y)為響應(yīng)值的回歸方程。

圖1 酵母接種量、起始糖度、發(fā)酵溫度交互作用對桑葚果酒感官評分影響的響應(yīng)曲面和等高線Fig.1 Response surface plots and contour line of effects of interaction between yeast inoculum,initial sugar content and fermentation temperature on sensory evaluation of mulberry fruit wine

根據(jù)響應(yīng)面分析結(jié)果,將響應(yīng)值設(shè)成最大值,由數(shù)學(xué)模型得到3個預(yù)測的較優(yōu)工藝條件。結(jié)合實際操作條件,修正起始糖度為204 g/L、酵母接種量為1.4 g/L、發(fā)酵溫度為30℃。在此優(yōu)化條件下進(jìn)行驗證試驗,以尋找桑葚果酒發(fā)酵的最佳工藝條件,結(jié)果見表11。

表11 驗證試驗設(shè)計及結(jié)果Table 11 Design and results of verification tests

由表11可知,桑葚果酒發(fā)酵的最佳工藝條件為起始糖度204g/L,酵母接種量為1.4 g/L,溫度為30℃。此時桑葚果酒的感官評價得分為88.7分,酒精度為9.3%vol,殘總糖為18.48 g/L,總酸為8.12 g/L。

3 結(jié)論

本研究通過檢測桑葚果酒發(fā)酵后酒精度、殘總糖、總酸和感官評分4項指標(biāo),發(fā)現(xiàn)酵母接種量對桑葚果酒發(fā)酵影響比較大。通過單因素和響應(yīng)面試驗研究,得到桑葚果酒發(fā)酵的最佳條件為起始糖度204 g/L,酵母接種量1.4 g/L,發(fā)酵溫度30℃。該工藝條件下發(fā)酵的桑葚果酒酒精度9.3%vol,殘總糖18.48 g/L,總酸8.12 g/L,感官評分88.7分,酒液為紫紅色,有光澤,澄清透亮,酒香果香突出,口感醇厚,酸甜適口,風(fēng)味獨特。

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LIU Gongliang1,2,YU Jieyu1,JIANG Hongjia1,ZHAO Xuan1,2,BAI Weidong1,2,HUANG Xingyuan1
(1.College of Light Industry and Food,Zhongkai University of Agricultural Engineering,Guangzhou 510225,China;2.Key Laboratory of Traditional Cantonese Food Processing and Safety Control,Guangzhou 510225,China)

TS262.7

0254-5071(2017)11-0059-05

10.11882/j.issn.0254-5071.2017.11.013

2017-07-18

廣東省高等學(xué)校優(yōu)秀青年教師培養(yǎng)計劃項目(YQ2015094);2016年廣東省研究生教育創(chuàng)新計劃資助項目-示范基地(粵教研函[2016]39號);廣州市科技計劃項目(201509010005);廣州市產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新重大專項(201604020001)

劉功良(1980-),男,副教授,博士,研究方向為發(fā)酵工程。