影響山楂酒發(fā)酵過程中揮發(fā)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(shí)，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(fā)現(xiàn)且分離得到的物質(zhì)主要有黃酮類、黃烷及其聚合物類、有機(jī)酸[4]。果酒是人為地以植物的果實(shí)為原料進(jìn)行發(fā)酵而成的低酒精度飲料，其保留了水果原有的多種營(yíng)養(yǎng)成分，目前，國(guó)內(nèi)提倡逐步以低度酒代替高度酒，尤其在華南地區(qū)，飲用果酒已是一種趨勢(shì)[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(jīng)發(fā)酵轉(zhuǎn)化為酒精等產(chǎn)物，再經(jīng)過陳釀成為優(yōu)質(zhì)的山楂酒產(chǎn)品[6]。經(jīng)發(fā)酵形成的山楂酒具有果香馥郁、口感和諧、酒體優(yōu)雅清爽的特點(diǎn)。果酒最后香氣形成的影響因素有很多，包括果實(shí)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(gòu)成果酒風(fēng)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(fā)現(xiàn)，果酒中的揮發(fā)酸是各種低沸點(diǎn)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(fā)酸的形成主要有以下幾方面的原因：一是高糖誘導(dǎo)的滲透壓脅迫酵母生成乙酸等副產(chǎn)物，導(dǎo)致?lián)]發(fā)酸含量升高[10]；二是在發(fā)酵過程中，由于發(fā)酵溫度不合適，影響了酵母菌體內(nèi)的酶活性，產(chǎn)生較多的揮發(fā)酸；三是釀酒酵母的類型也會(huì)影響揮發(fā)酸的含量[11]。

揮發(fā)酸是評(píng)價(jià)果酒質(zhì)量的重要指標(biāo)[1]。如果揮發(fā)酸含量過高，會(huì)對(duì)山楂酒的口感和品質(zhì)產(chǎn)生較大的影響；揮發(fā)酸是一種損害性物質(zhì)，會(huì)帶來尖酸感和不愉快的醋味[11]；在發(fā)酵過程中，揮發(fā)酸含量過高，會(huì)影響酵母的發(fā)酵性能，造成發(fā)酵異常[12]。針對(duì)果酒揮發(fā)酸易超標(biāo)的問題，楊華峰等[13]對(duì)冰紅酒進(jìn)行了相關(guān)研究，裴廣仁等[14]對(duì)冰葡萄酒進(jìn)行了一些研究。在該領(lǐng)域，對(duì)荔枝酒發(fā)酵過程中揮發(fā)酸的控制研究[15-16]已經(jīng)有大量文獻(xiàn)進(jìn)行了報(bào)道，但山楂酒揮發(fā)酸相關(guān)的文獻(xiàn)鮮有報(bào)道。

為控制山楂果酒發(fā)酵過程中揮發(fā)酸的含量，本文以揮發(fā)酸為主要指標(biāo)，通過單因素實(shí)驗(yàn)優(yōu)化山楂果酒發(fā)酵工藝，研究發(fā)酵條件對(duì)山楂果酒中揮發(fā)酸的影響，旨在為山楂果酒的釀造提供數(shù)據(jù)支撐，也為揮發(fā)酸的進(jìn)一步研究提供理論基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 材料與儀器

發(fā)酵罐、酵母（71B、F33、SPARK）、白砂糖、果膠酶、纖維素酶、焦亞硫酸鈉、揮發(fā)酸蒸餾裝置、其他常規(guī)檢測(cè)儀器。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 工藝流程

山楂果實(shí)→挑選→清洗→制漿→酶解→壓榨→成分調(diào)整（添加白砂糖）→發(fā)酵→分離→陳釀

1.2.2 按照上述工藝操作，在車間進(jìn)行中試實(shí)驗(yàn)，通過改變加糖次數(shù)、酵母種類及添加比例、料水比、發(fā)酵溫度及攪拌次數(shù)等條件分別進(jìn)行發(fā)酵實(shí)驗(yàn)，發(fā)酵結(jié)束后分別測(cè)定其揮發(fā)酸含量，以發(fā)酵結(jié)束后的4次揮發(fā)酸數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出結(jié)論。

2 結(jié)果與分析

2.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

2.1.1 加糖次數(shù)對(duì)發(fā)酵過程中揮發(fā)酸的影響

加糖次數(shù)對(duì)發(fā)酵過程中揮發(fā)酸的影響見表1。

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

2.1.2 酵母種類及添加比例不同對(duì)發(fā)酵過程中的揮發(fā)酸的影響

酵母種類及添加比例不同對(duì)發(fā)酵過程中的揮發(fā)酸的影響見表2、表3、表4，20180421、20180422及20180423 3個(gè)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(shí)驗(yàn)中，用F33∶71B=2∶1、SPARK酵母、F33∶71B=1∶1這3種酵母發(fā)酵，發(fā)酵結(jié)束后的揮發(fā)酸結(jié)果為 SPARK 酵母＜F33∶71B=2∶1 ＜F33∶71B=1∶1。此次實(shí)驗(yàn)結(jié)果雖有差別，但差別不大?？筛鶕?jù)發(fā)酵周期，發(fā)酵風(fēng)味、揮發(fā)酸等方面考慮，自行選擇酵母品種。

表1 加糖次數(shù)對(duì)揮發(fā)酸影響 (g/L)

表2 酵母種類及添加比例不同對(duì)發(fā)酵過程中揮發(fā)酸的影響 (g/L)

表3 酵母種類及添加比例不同對(duì)發(fā)酵過程中揮發(fā)酸的影響 (g/L)

表4 酵母種類及添加比例不同對(duì)發(fā)酵過程中揮發(fā)酸的影響 (g/L)

2.1.3 發(fā)酵溫度對(duì)發(fā)酵過程中的揮發(fā)酸的影響

發(fā)酵溫度對(duì)發(fā)酵過程中的揮發(fā)酸的影響見表5、表6。

表5 發(fā)酵溫度對(duì)揮發(fā)酸的影響 (g/L)

表6 發(fā)酵溫度對(duì)揮發(fā)酸的影響 (g/L)

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

2.1.4 添加營(yíng)養(yǎng)鹽對(duì)料水比1∶1.5物料發(fā)酵過程中的揮發(fā)酸影響

添加營(yíng)養(yǎng)鹽對(duì)料水比1∶1.5物料發(fā)酵過程中的揮發(fā)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(yíng)養(yǎng)鹽對(duì)山楂酒的揮發(fā)酸影響不大，考慮生產(chǎn)成本問題，不建議發(fā)酵過程中添加營(yíng)養(yǎng)鹽。

2.1.5 攪拌次數(shù)不同對(duì)發(fā)酵過程中揮發(fā)酸的影響

攪拌次數(shù)不同對(duì)發(fā)酵過程中揮發(fā)酸的影響見表8、表9。

通過表8、表9的數(shù)據(jù)可以看出，在發(fā)酵初期，每2 h攪拌1次比每4 h攪拌1次的發(fā)酵罐的揮發(fā)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(fā)酵過程中降低揮發(fā)酸的產(chǎn)生，故建議在發(fā)酵過程中給予酵母充足的氧氣。

表7 添加營(yíng)養(yǎng)鹽對(duì)料水比1∶1.5物料發(fā)酵過程中揮發(fā)酸的影響 (g/L)

表8 每4 h攪拌1次對(duì)揮發(fā)酸的影響 (g/L)

3 結(jié)論

在本階段的車間中試實(shí)驗(yàn)中，進(jìn)行了5種因素對(duì)發(fā)酵過程中揮發(fā)酸的影響的研究，由此可以得出如下結(jié)論。

3.1 一次加糖與兩次加糖的發(fā)酵周期基本相同，揮發(fā)酸含量高于兩次加糖對(duì)照實(shí)驗(yàn)組，在揮發(fā)酸要求不是很嚴(yán)格的情況下，可將一次加糖的發(fā)酵工藝應(yīng)用于大生產(chǎn)中，既可簡(jiǎn)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(fā)酵，發(fā)酵結(jié)束后的揮發(fā)酸結(jié)果為SPARK 酵母 ＜F33∶71B=2∶1＜F33∶71B=1∶1。綜合考慮風(fēng)味、成本之后可自行選擇酵母品種。

表9 每2 h攪拌1次對(duì)揮發(fā)酸的影響 (g/L)

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

3.4 通過實(shí)驗(yàn)可以證明，添加營(yíng)養(yǎng)鹽對(duì)山楂∶水=1∶1.5打漿發(fā)酵的揮發(fā)酸數(shù)值影響不大，在生產(chǎn)過程中考慮成本問題，不建議添加營(yíng)養(yǎng)鹽。

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