苹果白兰地发酵工艺技术研究进展

2015-01-26康三江张永茂曾朝珍张霁红张海燕

中国酿造 2015年1期

康三江，张永茂，曾朝珍，张霁红，张海燕，张芳，郑娅

（甘肃省农业科学院农产品贮藏加工研究所，甘肃兰州 730070）

苹果白兰地是以苹果为原料，经破碎榨汁、酒精发酵、蒸馏、橡木桶陈酿、勾兑调配而成的苹果蒸馏酒。我国是世界苹果生产大国，栽培面积和产量均居世界第一，且呈逐年增长态势。2010～2012年产量分别达到3 326万t、3 598万t和3 849万t[1-3]，随着大量的幼龄果园不断进入结果期，可用于苹果加工的原料十分丰富。近年来，苹果加工业发展十分迅速，我国用于加工的苹果仅占苹果总产量的20%，德国为75%，波兰为65%，阿根廷为55%，美国为40%，智利为25%[4]。我国市场上的苹果加工类产品主要为浓缩苹果汁，其次为苹果脆片、脱水苹果片、苹果酒、苹果醋、苹果粉、苹果脯、苹果酱和苹果果胶等小规模产品。国家《食品工业“十二五”发展规划》中明确发酵与酿造工业要努力提高非粮原料比重，减少玉米等粮食原料的消耗量。到2015年，非粮原料（葡萄及其他水果）酒类产品比重提高1倍以上[5]。因此，采用苹果等非粮水果原料酿造蒸馏酒前景十分广阔，对缓解粮食危机，充分利用苹果等水果等外果资源，有效提高水果精深加工技术水平具有重要的意义。

国际上以法国和美国生产的苹果白兰地最为著名，著名的生产商有法国布兰德酒厂（Maison Boulard）、美国赖尔德公司（Laird）和新查塞公司（New Jersey）[6]等。其中来自法国卡尔瓦多斯的布拉德苹果白兰地Calvados Boulard已于近期宣布将正式进入中国市场[7]。我国在苹果白兰地方面的研究起步较晚，开展试验研究的科研机构较多，据报道，山东、陕西、河南、甘肃等地已建成多家苹果白兰地生产企业，但在市场上除大量的以葡萄为原料生产的白兰地产品外，苹果白兰地产品却难觅其踪，产品开发仍处于市场空白。

1 苹果白兰地发酵工艺技术

1.1 苹果白兰地发酵酵母菌株筛选及发酵性能研究

酿酒酵母和苹果原料是决定苹果酒、苹果白兰地品质的最重要的因素。在苹果酒生产关键技术研究领域方面，筛选特殊菌种增加苹果酒风味和改善苹果酒品质，以及应用新型技术进行安全有效杀菌防腐是目前研究的热点[8]。英国著名的苹果酒企业Thatchers公司通过添加香槟酵母，采用新型温控式发酵生产出了品质明显优于现有产品的苹果酒[9]。RAINIERI S等[10]筛选的酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）菌株能够使葡萄酒产生醇厚的芳香质地。CABRANESC等[11]对苹果汁发酵过程中不同菌种发酵特性的研究发现，酿酒酵母属（Saccharomyce）在发酵过程中乙醇的产量要高于克勒克氏酵母属（Kloeckera），与此同时残糖量和乙酸乙酯含量也要高于后者。国内大多科研机构开展苹果酒、苹果白兰地发酵所用酵母菌种由中国工业微生物菌种保藏管理中心（China center of industrial culture collection，CICC）提供，并在其大量的果酒酵母中进行选择试验，从而筛选出发酵力强的菌株进行多菌株混合发酵以提高产能。部分研究机构和生产企业选用如安琪酵母等已工程化的酵母菌，以期获得稳定的生产工艺和产量。岳田利等[12-13]以引进1株啤酒酵母、1株葡萄酒酵母为对照，从备选的10株酵母菌株通过系统试验，从酵母菌落形态、感官评价、发酵能力和发酵产生苹果酒品质等方面筛选出1株最佳苹果酒酿酒酵母，并从鲜榨苹果汁分离出1株较优的菌株PA4，完成了其发酵的最佳工艺参数。胡世文[14]对2种自然选育的苹果酒酵母和一种工业化的酿酒高活性干酵母进行驯化，筛选出了1株较为理想的发酵菌株2401（驯化糖度为13%）。侯格妮等[15]以贵州当地青苹果为原料，从其自然发酵醪中分离出10株菌种，通过产气能力、耐性试验、产酒精试验三级筛选得到1株可耐受16%vol乙醇、750 g/L糖度的优良苹果白兰地酿造酵母。目前，我国关于苹果白兰地发酵酵母菌株筛选局限于单一纯种酿酒酵母的筛选，而要生产出具有地方特色的优质苹果白兰地，具有产地特色的菌种或其他非酵母属的菌种将会是苹果白兰地酒发酵菌种筛选的研究重点。

1.2 苹果白兰地发酵工艺参数研究

苹果白兰地一般以苹果为原料，经破碎榨汁（或选用稀释的浓缩苹果汁）、调整组分、酒精发酵、蒸馏、橡木桶陈酿、勾兑调配而成。生产工艺中涉及的发酵温度、酵母接种量、SO2添加量、初始pH值、发酵时间、蒸馏条件、陈酿环境等关键技术参数为目前该行业仍然在研究的热点。选用不同酵母菌菌株进行苹果白兰地发酵的最佳工艺参数略有差异，一般发酵温度为20～35 ℃，有研究表明，在25 ℃条件下发酵时酒精产量最高[16-17]；初始糖度14%～21%、初始pH值3.6～4.5、酵母接种量5%～8%、发酵时间10～13 d、SO2添加量0.5%，发酵结束酒精含量可达10%vol～15.6%vol[18-19]，经蒸馏后的出酒率为20%vol～47.8%vol[20-21]，经二次蒸馏、陈酿和调配后可生产出色泽金黄、风味独特的苹果白兰地。苹果白兰地发酵中菌种的添加方式对苹果白兰地酒发酵也有影响，国内主要采用一次添加单一纯种酵母培养发酵，而国外学者采用酿酒酵母及非酵母属混合培养发酵，且采用先添加非酵母属菌种，后添加酿酒酵母的添加方式，不仅有利于非酵母属的生长，而且还可以得到更多的芳香物质。

1.3 苹果白兰地发酵酵母营养研究

苹果白兰地酒精发酵中酵母的生长繁殖对营养和环境条件均有明确的要求，如碳源、氮源、无机盐及生长的温度、水分、pH值、氧气等。发酵原料苹果汁中含有大量的碳水化合物及水，为酵母提供充足的碳源及水分；发酵过程中，酵母只能在一定的温度范围内生长并起发酵作用，以20 ℃为最适宜繁殖温度，在此温度条件下能获得最多的细胞数；酵母菌属于兼性厌氧菌，氧是它们生长繁殖和发酵的限制因素，在发酵初期，为了获得足够的强壮酵母细胞，保证发酵的顺利进行，应使发酵醪中含有适量的氧，而酵母细胞生长一段时间后，进行无氧生长，即酒精发酵。氮源是酵母生长和发酵过程中必需的营养物质，苹果汁中含氮量较低，氮源不足会导致苹果白兰地发酵过程的迟缓或停滞，常用的无机氮源有硫酸铵、氯化铵、磷酸铵、磷酸氢二铵等，有机氮源有酵母膏、酵母抽提物和蛋白胨等。张泓等[22]研究表明，磷酸氢二铵对酵母产酒精能力有显著促进作用，在浓缩苹果汁稀释液中酵母可同化氮源为158.2 mg/L的基础上添加磷酸氢二铵400 mg/L时，酒精度较不添加氮源对照上升4.02%。孙海翔等[23]认为在苹果酒发酵前添加0.2%酵母营养盐（用啤酒废酵母制成）会提高苹果酒的产量和质量，缩短发酵周期。曾朝珍等[24]认为在氯化铵含量为250 mg/L发酵后酒精度最高，在蛋白胨为400 mg/L条件下酒精度最高。

1.4 苹果白兰地香气成分分析研究

苹果的香气成分非常复杂，有研究报道其挥发性组分达300多种，主要包括醇类、醛类、酯类、酮类和醚类等，其中大多数为酯（78%～92%）和醇（6%～16%）[25]。苹果酒中的香气物质既有来自苹果果实的，又有来自苹果酒发酵工艺过程的[26]。有国外研究者认为酵母是形成苹果酒香气最重要的因素，苹果酒的绝大部分香气在发酵过程中形成，苹果固有的挥发性品种香在发酵过程中大部分被降解，在成品苹果酒中作用很小[27]。但侯钰等[28]认为，苹果酒发酵酿造过程中，选用不同苹果品种其酚类物质含量及类别差异很大，相同品种发酵的苹果酒中多酚的构成和含量会受到酿造工艺的影响。于爱梅等[29]选用不同苹果品种、发酵温度、发酵起始酸度的酒样，发现发酵原料对苹果酒的影响最显著，由酿酒专用品种发酵的苹果酒含有较多的乙酸异戊酯、乙酸苯乙酯、乙酸丁酯，由制汁和鲜食品种发酵的苹果酒香气成分中含有较高的正己醇、正丁醇、乙酸己酯和己酸。汪立平等[30]利用法尔皮有孢汉生酵母和酵母属酵母进行混菌发酵，在15 ℃条件下发酵31 d，结果表明发酵结束时苹果酒中总酯浓度为酵母属酵母发酵苹果酒的1.6倍。李国薇等[31]认为，不同酵母菌发酵的苹果酒中多酚物质种类大致相同，其中绿原酸含量最高，为苹果酒中主要的酚类物质，其次是表儿茶素、咖啡酸。高级醇的种类、含量是影响苹果酒酒质的重要因素之一，于涛等[32]认为酵母接种量、发酵温度、初始pH值、氮源添加量等是影响高级醇生产的主要因素。彭帮柱等[33]研究了苹果酒发酵过程中特征香气的产生特性，建立了基于近红外光谱技术特征香气生成动力学模型。杨建荣等[34]认为果浆用果胶酶处理后对果汁和苹果酒中总多酚含量影响较大。叶萌祺等[35]认为在接种产香酵母后对苹果酒挥发性香气影响较大，香气物质的种类和含量都有所增加。

1.5 苹果白兰地产品标准体系建设研究

在我国现行国家标准和行业标准中尚无《苹果白兰地》产品标准，生产、加工、贸易、检测和行业管理等环节对该类产品的监管无统一规范。品质鉴定和部分指标检测只能参照如GB/T 118562008《白兰地》、GB 2757—2012《食品安全国家标准蒸馏酒及其配制酒》、GB 2758—2012《食品安全国家标准发酵酒及其配制酒》和GB/T 5009.48—2003《蒸馏酒与配制酒卫生标准的分析方法》等国家标准进行。

2 结语与展望

目前，国内的科研工作者已在苹果白兰地、苹果酒发酵专用酵母菌株筛选及发酵性能研究、发酵工艺参数研究、酵母营养研究和香气成分分析等方面开展了大量的科研工作，取得了一系列的研究成果。但同时也应该看到，在产品标准制订修订和检测分析方面尚无苹果白兰地国家和行业标准，缺乏统一规范，主管部门研究制订《苹果白兰地》相关标准已非常必要。在酵母菌筛选方面仍然缺乏高效的专用发酵菌株和酵母营养盐产品，勾兑调配技术较为落后，加之国人的饮用消费习惯等诸多因素制约了苹果白兰地的研究和产业化推广。另外，加工利用我国丰富的苹果等外果资源生产苹果白兰地、苹果酒系列产品，可部分替代粮食酿酒，在间接保障我国粮食安全方面意义深远。

[1]中华人民共和国农业部.中国农业统计资料[M].北京：中国农业出版社，2011.

[2]中华人民共和国农业部.中国农业统计资料[M].北京：中国农业出版社，2012.

[3]中华人民共和国农业部.中国农业统计资料[M].北京：中国农业出版社，2013.

[4]韩明玉，冯宝荣.国内外苹果产业技术发展报告[M].杨凌：西北农林科技大学出版社，2011.

[5]国家发展和改革委员会.食品工业“十二五”发展规划[EB/OL].（2011-12-31）[2012-02-01].http：//www.ndrc.gov.cn/zcfb/zcfbghwb/201201/t2012 0112_585488.html.

[6]高晓娟.苹果白兰地与苹果醋的联合生产工艺研究[D].济南：山东轻工业学院硕士论文，2011.

[7]蓝雪如.来自诺曼底的醇香——布拉德苹果白兰地[J].旅游时代，2014（6）：20-22.

[8]JI B,XUE B L,LIU T Z.Study on brewing technology of apple brandy[J].Chinese Food Science,2012,1(1):4-6.

[9]BBTE.Exclusive cider production line[J].Overseas Introduction,2012,10(11):76-77.

[10]RAINIERI S,PRETORIUS S.Selection and improvement of wine yeasts[J].Ann Microbiol,2000,50(12):15-31.

[11]CABRANES C,MANGAS J.Selection and biochemical characterization ofSaccharomyces cerevisiaeandKloeckera aplculatastrains isolated form Spanich cider[J].Journal Institute of Brew,1997,5(7):165-169.

[12]白雪莲，岳田利，袁亚红.优良苹果酒酵母的筛选研究[J].食品研究与开发，2006，27（3）：86-88.

[13]彭帮柱，岳田利，袁亚宏.酵母菌PA4 酿造苹果酒发酵条件的优化[J].农业工程学报，2006，22（11）：261-263.

[14]胡世文.苹果白兰地生产新工艺研究I——菌种的驯化[J].重庆教育学院学报，2008，21（6）：13-15.

[15]侯格妮，吴天祥.苹果白兰地发酵酵母菌株筛选及其性能研究[J].酿酒科技，2013（6）：14-17.

[16]黄洁，宋纪蓉，张建刚.苹果白兰地生产工艺的研究[J].西北大学学报：自然科学版，2001，31（2）：131-134.

[17]李刚.苹果白兰地发酵条件的确定[J].河南科技学院学报：自然科学版，2008，36（4）：49-51.

[18]卫春会，黄治国，罗惠波，等.干型苹果酒发酵工艺条件的优化[J].现代食品科技，2013，29（2）：367-371.

[19]张海妍，丁立孝，丁新，等.苹果白兰地发酵工艺模型的建立[J].中国酿造，2011，30（5）：176-178.

[20]纪蓓，薛宝兰，刘天中.苹果白兰地酿造工艺研究[J].安徽农业科学，2012，40（9）：5326-5328.

[21]孙俊良，赵瑞香，李刚，等.苹果白兰地的研制[J].食品工业，2002（4）：16-17.

[22]张泓，籍保平，方强，等.苹果酒发酵过程中酵母营养的研究[J].食品科学，2005，26（8）：74-76.

[23]孙海翔，尹卓容，苗延林.氮源对苹果酒发酵的影响[J].食品工业，2002（4）：17-19.