柳晓晨,张秀玲,李赛男,容晨曦

(东北农业大学食品学院,黑龙江哈尔滨 150030)



蓝莓类冰酒发酵工艺研究

柳晓晨,张秀玲*,李赛男,容晨曦

(东北农业大学食品学院,黑龙江哈尔滨 150030)

冰酒受自然因素影响很大,因此价格高昂。文中对人工制冷冰冻的工艺进行优化,通过3种不同的酵母菌在蓝莓类冰酒发酵过程中理化指标的变化规律,并对蓝莓类冰酒进行感官评定,筛选出酿造蓝莓类冰酒的优良菌株。最终确定酿酒酵母1970为蓝莓类冰酒酿造的优良菌株。利用筛选出来的酵母菌发酵酿制蓝莓类冰酒,研究了酵母添加量、温度、初始酸度、初始糖度等因素对发酵的影响。通过正交实验确定了蓝莓类冰酒的最佳发酵条件为酵母添加量5%、温度25℃、初始pH3.4、初始糖度18°Bx。产品果香浓郁、酒质净爽,具有典型的冰酒品质。

蓝莓类冰酒,酵母,发酵工艺

蓝莓果实中含有丰富的营养成分,如多种维生素、钙、锌、铁、氨基酸、铜,这些物质也都是人体所必须的营养物质[1]。蓝莓有良好的营养保健作用,具有防止脑神经老化、强心、抗癌软化血管、增强人机体免疫等功能。冰酒具有口感滑润、甜美醇厚、冷藏后入口沁人心肺、干洌爽口等特点[2]。目前国内市场所谓的“冰酒”基本可以分为三种:第一种是 Icewine“冰酒”,第二种是IceWine(或称FrozenWine)“类冰酒”,以人工方式将浆果放进冷冻库冰冻,然后进行酿造冰酒。类冰酒与冰酒的区别是酿酒原料是否是天然冰冻的成熟浆果,第三种冰酒多数是用糖、果汁和酒精调配而成。

蓝莓成熟于6～8月份,夏季的高温天气使其极不耐贮藏,进行蓝莓深加工研究有利于缓解该产业发展的瓶颈。目前,市场上还缺少成熟的蓝莓类冰酒制作工艺,有关蓝莓类冰酒的研究尚不多见。薛桂新等[3]报道:采用Fermivin酵母,酵母用量为1.1g/L,发酵温度24℃,发酵酒精度为12.4%vol。发酵温度对发酵影响最大,其次是酵母用量,酵母菌种影响最小,其研究仅仅测定了酒精度。李立功等[4]报道,亚硫酸盐添加量100mg/kg,发酵温度为23℃,酵母接种量为1.5%,蓝莓原汁添加量为30%,蓝莓酒感官质量最好。王丹姝等[5]报道,蓝莓酒发酵加糖量为12%～14%,并用食用酸或碱调pH至4左右。前发酵条件:18～20℃,5d。后发酵条件:15～18℃,30d,但是缺少发酵结果的数据。孙尤海[6]等报道,其所选的酿酒一号酵母菌株适用于蓝莓酒发酵。多数研究仅针对部分因子进行实验,对生产实际的指导作用不强,主发酵工艺还有待继续完善。本实验以冷冻蓝莓为原料,选取出适合蓝莓类冰酒生产的酵母,并研究发酵工艺中各参数对蓝莓类冰酒品质的影响,旨在为蓝莓类冰酒发酵生产工艺提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

蓝莓 购自哈尔滨高泰食品有限公司;丹宝利酿酒高活性干酵母 广西丹宝利酵母有限公司;葡萄酒果酒专用酵母 安琪酵母股份有限公司;酿酒酵母1970 中国食品发酵工业研究所;碳酸钙(CaCO3) 分析纯,天津市华东试剂厂;白砂糖 市售。

PB-10型精密pH计 北京赛多利斯仪器系统有限公司;DHP-9162型电热恒温培养箱 上海一恒科技有限公司;SW-CJ-1F 型净化工作台 苏州净化设备厂;WYT-32 型手持糖量折光仪 上海精密仪器仪表有限公司;RE-5203 型旋转蒸发器 上海亚荣生生化仪器厂;JH-11-04 型722S可见光分光光度计 上海菁华科技仪器有限公司。

1.2 工艺流程

蓝莓类冰酒酿造的工艺流程一般如下:

1.2.1 原料处理 挑选成熟完好的蓝莓鲜果迅速冷冻,贮存备用。

1.2.2 解冻破碎 将冷冻的蓝莓于10～20℃条件下完全解冻后破碎,在破碎时,应将果肉破碎率达到90%以上,以便在今后的发酵过程中,使果肉与酵母充分接触,达到发酵最佳效果。

1.2.3 调整成分 在不同果种的果汁中,原有的糖度不同,为了发酵的顺利进行,保证适合的口感和风味,应相应添加适量的蔗糖。不同果种的冰酒由于糖度悬殊,故而需要根据实际情况和经验添加蔗糖等。蓝莓原浆含糖量约为 8°Bx,pH约为2.7;本实验通过预实验将蓝莓果浆糖度调整为15°Bx,pH用CaCO3调整为3.3,加入到发酵罐进行发酵。

1.2.4 酵母的活化 酿酒酵母1970：先将斜面酿酒酵母1970菌株接种于5°Be′麦芽汁琼脂培养基,在28℃培养箱内培养3d,并将培养好的菌株加入到100mL的蓝莓果浆中2～3d,即可使用;丹宝利酿酒高活性干酵母：取0.3g干酵母加入150mL的2%的糖化醪复水中搅拌至溶解,37℃下活化30min,30℃下活化1～2h,即可做酒母使用;葡萄酒果酒专用酵母：取0.05g干酵母加入到25mL的蓝莓果浆中,37℃下活化20min,30℃下活化1.5h。

1.2.5 过滤 将发酵好的蓝莓果浆用4层纱布过滤,避免将果渣再次滤进容器,尽可能充分的将汁液滤净,以免影响产品利用率,取清液备用。

1.3 酵母的选择及样品酒的制备

以未加入酵母的原酒作对照,分别与加入市面上常用酿造冰酒的三种酵母(酿酒活性干酵母、葡萄酒果酒专用酵母、酿酒酵母1970)的冰酒进行比较,选出适合蓝莓类冰酒发酵的酵母。取4份500mL蓝莓果浆,糖度调整为15°Bx,pH 3.3。将已活化的三种酵母菌按5%的添加量分别接入蓝莓果浆中,一份蓝莓果浆中不加入酵母,于25℃发酵10d。

1.4 发酵条件的确定

1.4.1 酵母添加量对发酵性能的影响 取蓝莓浆分装在15个瓶子中,每瓶含蓝莓浆500mL,将其糖度调整为15°Bx,pH为3.3。将筛选出来的酵母按1%、3%、5%、7%、9%添加量加入到瓶子中,在25℃条件下发酵7d,每组三个重复。

1.4.2 初始糖度对发酵性能的影响 取蓝莓浆分装在15个瓶子中,每瓶含蓝莓浆500mL,pH调整为3.3,将酵母按5%添加到糖度水平为10、14、18、22、26°Bx的果浆中,在25℃条件下发酵7d,每组三个重复。

1.4.3 初始酸度对发酵性能的影响 取蓝莓浆分装在15个瓶子中,每瓶含蓝莓浆500mL,将其糖度调整为15°Bx,将酵母按5%添加到pH为2.7、3.0、3.3、3.6、3.9的果浆中,在25℃条件下发酵7d,每组三个重复。

1.4.4 温度对发酵性能的影响 取蓝莓浆分装在15个瓶子中,每瓶含蓝莓浆500mL,将其糖度调整为15°Bx,pH为3.3,将酵母按5%添加量添加到果浆中,在10、15、20、25、30℃条件下发酵7d,每组三个重复。

1.4.5 影响冰酒变化条件的优化 在单因素实验的基础上,每个因素取3个水平,根据正交表安排实验,所有实验均平行做3次。选取最佳参数,实验因素水平见表1。

表1 正交实验因素水平表Table 1 The factors and levels of orthogonal experiments

1.5 测定方法

1.5.1 测定方法 色度:比色法;可溶性固形物:糖度计法;总糖:斐林试剂直接滴定法,以葡萄糖计;还原糖:斐林试剂直接滴定法,以葡萄糖计;总酸:电位滴定法,以酒石酸计;酒精度:酒精计法;总二氧化硫:直接碘量法,GB/T15038;铁:邻菲罗啉比色法[7-8]。

1.5.2 感官评定 评分标准参照中国葡萄酒品评标准,得分由实验室成员品评后打分,取平均值。选择10位具有评审经验的评审员组成评审小组,主要从外观色泽、澄清度、香气、滋味、典型性几方面进行评定,具体标准见表2。采用百分制原则,以评审均值作为产品最终评分[9-10]。

1.5.3 理化要求 酒精含量:20℃,12.0%±1.0%(V/V);残糖(以葡萄糖计):40～50g/L；总酸(以酒石酸计):5～7g/L;总二氧化硫:≤250mg/L[11]。

1.5.4 数据统计分析 根据单因素实验确定实验因素及水平数,选用合适的正交表对正交实验设计结果进行分析,包括极差分析,确定最优或较优因素水平组合。正交实验通过SPSS软件实现快速分析。

表2 感官评价评审标准Table 2 Grade standard of sensory evaluation

2 结果与分析

表3 不同酵母的理化指标Table 3 Results of the physicochemical for different yeasts

表4 感官评定结果Table 4 Results of the sensory evaluation

2.1 不同酵母筛选实验的结果与分析

2.1.1 不同酵母菌株降糖速率实验结果分析 由图1可以看出,发酵初期将酒液调整到15°Bx,发酵7d后残糖量变为12.9、12.1、12.7、11.6°Bx。从图1中可以看出未添加酵母降糖速率比添加酵母的酒液的降糖速度慢;酿酒酵母1970降糖速度最快、平稳且降糖能力强,这说明该酵母的发酵能力强,明显高于其他两种菌株。

图1 不同酵母发酵期间残糖量的变化 Fig.1 Changes of residual sugar for different yeasts

2.1.2 不同酵母其他理化指标实验结果分析 由表3可以看出,葡萄酒果酒专用酵母活性受到很大的抑制,酒液中酒度低、糖度高、酸度高、总二氧化硫含量高,与对照理化检测结果没有太大变化;三种酵母的酒色度没有区别,酿酒酵母1970的理化检测结果略好于酿酒活性干酵母,但区别不太大。

2.1.3 感官评定 从表4可以看出,未加入酵母的评分最低,口感香气都不佳,缺乏蓝莓类冰酒的典型性;酿酒活性干酵母酒香不足,略酸,有强烈的酵母味;葡萄酒果酒专用酵母色泽清澈明亮,口感纯正,但蓝莓类冰酒的典型性不足;酿酒酵母1970发酵的蓝莓类冰酒感官评分优于其他两种酵母菌株,酒香和谐、果香纯正,颜色紫红色,口感滑润、甜美醇厚、干洌爽口,具有蓝莓类冰酒特有的风味。通过对不同酵母发酵的感官评价和蓝莓类冰酒的各项指标的检测结果综合考虑,最终确定酿酒酵母1970为酿造蓝莓类冰酒的菌种,该酵母发酵性能优良,生长繁殖快,降糖和产酒精能力强,酸度小,酿出的冰酒口味纯正,典型性高。

2.2 发酵条件实验结果与分析

2.2.1 酵母添加量对酵母发酵性能的影响 由图2可以看出,随着发酵天数的增加,残糖量逐渐降低。从开始发酵到第3d,残糖量降的较快,第3d到第5d残糖量降低平缓变化较小,这说明发酵的前3d酵母菌对糖的利用速率偏快,第3d到第5d酒液中的氧气逐渐减少来不及补充,且随着营养物质的迅速消耗和较多代谢物的产生,菌体细胞的繁殖生长受到抑制[12],所以降糖速率比较迟缓,第4d后在严重缺乏氧气时,酵母通过将糖类转化成为二氧化碳和乙醇(俗称酒精)来获取能量,所以糖分消耗加速,残糖量降低加快[13]。从整体上看,当接种量为1%、3%、5%、7%时,降糖趋势基本相似;当接种量为9%时,发酵5～7d降糖速度最快、残糖量最低,为12.6°Bx,当接种量为1%时,发酵7d后降糖速度最慢、残糖量最高,为13.7°Bx。

表5 不同接种量对蓝莓类冰酒品质的影响Table 5 The effect of yeast inoculun on the quality of wine

表6 不同初始糖度对蓝莓类冰酒品质的影响Table 6 The effects of different original sugar degrees on the quality of the wine

图2 酵母菌在不同接种量下残糖量的变化Fig.2 Changes of residual sugar degree under different inoculum sizes in fermentation

由表5可知,接种量为1%时,产生的酒精度偏低,5%、7%、9%接种量时产生的酒精度变化不大;总酸过高会抑制酵母的生长繁殖而且口感不佳,5%接种量时总酸为5.34g·L-1,感官评定分数为92,总酸度最低,感官分值最高。接种量为9%时,残糖量降低速度快,产生酒精度高,但是产生了酵母异味,感官评分不高,且从经济角度考虑没有必要接种量过大;接种量为5%时发酵较好,发酵7d后残糖量降到13.4°Bx,感官评价高,果香酒香浓郁,无邪、杂味等不良情况,故选用酵母添加量以5%为宜。

2.2.2 初始糖度对酵母发酵性能的影响 由图3可以看出,初始糖度越高,发酵结束后残糖量就越高且降糖趋势相似;当初始糖度为10°Bx时,7d后降为7.4°Bx;当初始糖度为14°Bx时,7d后降为11.6°Bx;当初始糖度为18°Bx时,7d后降为14.9°Bx;当初始糖度为22°Bx时,7d后降为18.2°Bx;当初始糖度为26°Bx,7d后降为21.8°Bx;由此可见,初始糖度为18°Bx时,残糖量变化最大。

图3 酵母菌在不同初始糖度下残糖量的变化Fig.3 Changes of residual sugar under different original sugar degrees in fermentation

如表6所示,在不同的初始糖度下,总酸的变化不大;初始糖度为10°Bx时,酒精度只有5.1%;随着糖度的增加,酒精度也随之增加,当糖度超过22°Bx时,由于渗透压太高,酵母菌的繁殖和代谢速度反而变慢,产生酒精的能力也变弱,糖度超过一定范围还会停止发酵。当初始糖度在14°Bx以上,发酵酒的酒度都比较高,初始糖度为18°Bx时达到最高7.4%,且降糖速率最快,因此18°Bx为最佳的初始糖度。

2.2.3 初始酸度对酵母发酵性能的影响 由图4可以看出,总体降糖趋势基本相似变化不大,且随着酸度的增加,降糖速度逐渐减慢;初始酸度pH为2.7时,发酵7d后残糖量最低为12.0°Bx;pH为3.9时,发酵7d后残糖量最低为10.9°Bx,糖度减少的最多。

图4 酵母菌在不同初始酸度下残糖量的变化Fig.4 Changes of residual sugar degree under different original acidities in fermentation

表7 不同初始酸度对蓝莓类冰酒品质的影响Table 7 The effect of different original acidities on the quality of wine

表8 不同温度对蓝莓类冰酒品质的影响Table 8The effect of fermentation temperature on the quality of wine

由表7知,随着酸度的增加,总酸随着增加而酒度随着降低,当酸度pH为3.9时,酒度最高为5.0%;当酸度pH为3.3时,其产品品势最受人欢迎,感官评价最高。王丹姝等[5]报道,用食用酸或碱调pH至4左右,蓝莓发酵酒的感官评价较高。当pH为2.7时有利于阻止微生物的生长繁殖,但是会一定程度的抑制酵母的发酵,促进乙酸乙酯的水解,生成挥发酸,影响蓝莓类冰酒的品质[14];当pH为3.9时,在发酵过程中极易受杂菌污染;因此综合考虑pH为3.3为最佳初始酸度。

2.2.4 温度对酵母发酵性能的影响 由图5可以发现,随着发酵天数的增加,残糖量逐渐降低。当温度为10℃时,降糖的趋势极其平缓,发酵7d后残糖量最低达到12.9°Bx;当温度15、20、25℃时降糖趋势相似,开始时就很快进入到降糖阶段,且平稳,发酵7d后残糖量分别最低达到12.4、11.9、10.8°Bx;当温度为30℃时,降糖趋势明显,发酵7d后残糖量最低达到9.7°Bx。

图5 酵母菌在不同温度下残糖量的变化Fig.5 Changes of residual sugar under different temperature

由表8可知,酸度在不同温度的条件下变化不大;温度为10℃时,酒度最低为4.0%,随着温度的升高,酒精含量也逐渐增大,温度为25℃时,酒度达到最大为5.8%,且感官评价得分最高。李立功等[4]报道,发酵温度为23℃时蓝莓酒感官质量最好,与本文中蓝莓类冰酒最适温度的值相接近。当温度高于为30℃时,酵母生长繁殖过快,细胞衰老的速度也快,造成提前老化,发酵酒精能力降低,由于过多的消耗酒液中的营养成分,对蓝莓类冰酒的香气、风味的形成有不好的影响,酿制出的冰酒果香味淡薄、酒体粗糙,还易造成细菌滋生,不利于发酵的顺利进行;但温度低于20℃时,由于温度较低,发酵缓慢且需要时间长,也易受细菌滋生[15]。综合考虑25℃为最佳发酵温度。

2.3 最佳工艺的确定

在单因素实验的基础上,每个因素取3个水平,根据正交表安排实验,实验结果见表9。

由正交实验的极差分析结果可知,在蓝莓类冰酒发酵工艺的各个影响因素中,影响程度大小依次为A>B>C>D,即酵母添加量对蓝莓类冰酒的感官品质的影响最大,初始糖度对蓝莓类冰酒的感官品质的影响最小,蓝莓类冰酒最佳发酵条件为酵母添加量5%、温度25℃、初始酸度pH3.4、初始糖度18°Bx,但正交表中没有此项组合,故按此组合重新进行实验,在此条件下进行三组平行验证实验,获得感官评分为96,评分高于正交表中各项组合的评分值,故采用此最佳组合。

表9 正交实验结果Table 9 The results of the orthogonal experiments

3 结论

3.1 通过对不同酵母菌株发酵后的残糖量、感官评价和各项理化指标进行分析,并与未添加酵母的原酒进行比较,可以看出该酵母菌发酵性优良,产酒精能力强,降糖能力强,酸度小,发酵出来的果酒具有蓝莓类冰酒的特有风味,得出中国食品发酵工业研究所提供的酵母1970为最适合蓝莓类冰酒发酵的菌种。

3.2 通过单因素进行正交实验,经分析得出各项对蓝莓类冰酒发酵工艺的影响程度为酵母添加量>温度>初始酸度pH>初始糖度,最佳发酵条件为酵母添加量5%、温度25℃、初始酸度pH3.4、初始糖度18°Bx,按最佳发酵条件发酵蓝莓类冰酒得到最高感官评分为96,感官品质酒体清澈呈现紫红色,果香酒香浓郁,甘洌爽口,冰酒的典型性足。

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Study on fermentation technology of blueberry resemble ice wine

LIU Xiao-chen,ZHANG Xiu-ling*,LI Sai-nan,RONG Chen-xi

(College of Food,Northeast Agricultural University,Harbin 150030,China)

Ice wine greatly affected by natural factors,and expensive. This paper presents an optimization,the use of artificial refrigeration freezing process.The change regularity of physicochemical items of 3 yeasts in blueberry resemble ice wine were investigated. The blueberry resemble ice wines produced by the 3 yeasts were evaluated by sensory in order to select excellent strain for blueberry resemble ice wine production. It was confirmed thatSaccharomycesCerevisia1970 was a good candidate for blueberry resemble ice wine brewing. The use of screened yeast fermented blueberry resemble ice wine,the effect of fermentation conditions,including inoculum size,fermentation temperature,initiation sugar and initiation pH,on quality of blueberry resemble ice wine were examined by applying orthogonal experiment.The results showed that the optimum fermentation conditions were:temperature 25℃,inoculum size 5%,initiation sugar 18°Bx and initiation pH 3.4. The obtained blueberry resemble ice wine had rich taste,clean and fresh,a typical quality of ice wine.

blueberry resemble ice wine;yeast;fermentation technology

2014-05-28

柳晓晨(1988-),女,硕士,研究方向:粮食、油脂及植物蛋白工程。

*通讯作者:张秀玲(1968-),女,博士,教授,研究方向:农产品加工及贮藏工程。

哈尔滨市科技创新人才研究专项资金项目(优秀学科带头人)。

TS262.7

A

1002-0306(2015)05-0144-06

10.13386/j.issn1002-0306.2015.05.022