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陸生伊薩酵母生物降酸釀造樹莓干型酒工藝研究

2014-03-14 08:39:44隋韶奕張素敏文連奎王雪松
食品研究與開發 2014年10期
關鍵詞:生物

隋韶奕,張素敏,*,文連奎,王雪松

(1.遼寧省果樹科學研究所,遼寧營口115214;2.吉林農業大學食品科學與工程學院,吉林長春130118)

陸生伊薩酵母生物降酸釀造樹莓干型酒工藝研究

隋韶奕1,張素敏1,*,文連奎2,王雪松1

(1.遼寧省果樹科學研究所,遼寧營口115214;2.吉林農業大學食品科學與工程學院,吉林長春130118)

以紅樹莓為原料,利用陸生伊薩酵母(Issatchenkia Terricola)進行生物降酸釀造全汁樹莓干型酒。通過正交試驗得到了最佳生物降酸條件:陸生伊薩酵母接種量3%、釀酒酵母接種量0.08%、降酸溫度為28℃、降酸時間為5 d。經發酵所得樹莓干酒色澤為紅寶石色,無明顯懸浮物,口感圓潤淳厚,帶有典型的樹莓果香及和諧的醇香,無異味。

陸生伊薩酵母;生物降酸;樹莓干型酒;工藝研究

樹莓(Rubus spp.)又稱山莓、覆盆子等,是一種多年生落葉灌木果樹,果實屬漿果,其色澤艷麗,成串成簇,柔嫩多汁,風味芳香,營養豐富,被賦予“黃金漿果”和“水果之王”的美稱。樹莓中有機酸含量超過2%,主要為檸檬酸及蘋果酸,檸檬酸含量超過總酸的90%[1-5]。

樹莓在全世界已有300多年的栽培歷史。我國早在上世紀二十年代就由俄羅斯引進樹莓,并開始對其進行生產性栽培。截止2008年,中國樹莓栽培面積達8 900 hm2,年產量5.5萬t[6-7]。樹莓果實不耐貯運,除了少量果實被鮮食和速凍外,大部分都要通過加工途徑被利用。在食品加工領域,常見的樹莓加工品有果汁、果醬、凍干果、果粉等[8],但是在眾多樹莓加工品中,干型酒卻極為罕見。究其原因是由于樹莓本身的有機酸含量很高,以其為原料生產的全汁干型酒酸度大,口感酸澀,不易被廣大消費者所認可,而傳統的物理、化學降酸方法對樹莓酒的營養價值和口感影響較大,隨著近年來樹莓產量的不斷增加,樹莓加工品的日益熱銷,找到一種可應用于樹莓干型酒生產中的降酸方法勢在必行。

1 材料與方法

1.1 降酸菌株來源及介紹

吉林農業大學農產品加工及貯藏工程實驗室篩選出了一株以L-蘋果酸和檸檬酸為碳源的酵母菌,鑒定此酵母菌為伊薩酵母屬,陸生伊薩酵母種,代號S8。此酵母菌對1.2%以下的檸檬酸和2%以下的L-蘋果酸降解率均達80%以上,本研究將采用該菌種運用于樹莓酒的生物降酸中。

1.2 材料

紅樹莓:品種為海爾特茲,遼寧省果樹科學研究所提供;白砂糖:市售,符合GB317.7-1991《白砂糖》國家標準要求;水:符合GB5749《生活飲用水衛生標準》要求;果膠酶:天津利華酶制劑技術有限公司提供;高活性釀酒酵母:丹寶利果酒用酵母;殼聚糖及其他試劑:均為國藥集團化學試劑有限公司產品,分析純或化學純。

1.3 儀器與設備

SW-CJ-ID型超凈工作臺:蘇州凈化設備有限公司;SPX-250B-Z型生化培養箱:上海博迅實業有限公司醫療設備廠;KYC-1000C型空氣恒溫搖床:上海新苗醫療器械制造有限公司;其他:培養皿,溫度計,滴定管,三角瓶等。

1.4 方法

1.4.1 工藝流程

1.4.2 原料處理

挑選原料樹莓,剔除霉爛果后進行破碎,用斐林試劑滴定法測得總糖量為8%,用酸堿滴定法測得總酸量為1.74%。

1.4.3 酶解榨汁

向破碎后的果漿中加入果膠酶,添加量為0.035%,常溫下酶解4 h[9]。酶解結束后濾得清汁。

1.4.4 生物降酸

將菌種S8通過活化,一級培養、二級擴陪、三級擴陪得到菌懸液備用;將丹寶利果酒用干酵母,按1∶20投放于30℃溫水,在37℃的恒溫培養箱活化30min,制成菌懸液備用。

根據單因素試驗所得到各試驗參數的基本范圍,以降酸菌株S8接種量(A),釀酒酵母接種量(B),降酸溫度(C),降酸時間(D)為因素進行L9(34)正交試驗,以樹莓汁中可滴定酸下降量為指標篩選最佳生物降酸工藝參數。

1.4.5 加熱殺菌

生物降酸結束后,將發酵液快速加熱到70℃后維持20min,以殺滅發酵液中殘存的降酸菌及釀酒酵母,然后迅速冷卻至室溫。

1.4.6 調整成分

干型酒的酒精度一般為12%(體積分數),釀造所需含糖量為20.4%,而本試驗中所用試材樹莓含糖量為8%,為滿足含糖量要求,在本試驗試材中添加12.4%的白砂糖。

1.4.7 主發酵

向調整成分后的發酵液中再次接入0.1%[以干酵母重量計]的釀酒酵母,在20℃~25℃條件下進行主發酵。

1.4.8 后發酵

發酵液總糖量低于0.4%時,主發酵結束,通過倒桶,將發酵罐中沉淀物與酒液分離,保持15℃~20℃,發酵15 d~20 d。

1.4.9 澄清

采用殼聚糖作為澄清劑,添加量為0.06%,將殼聚糖用2%檸檬酸配制成1%溶液,浸泡24 h后直接添加進樹莓酒中。

2 結果與分析

2.1 最適生物降酸工藝路線的確定

表1 菌株S8特性[10]Table1 The characteristic of S8

本試材樹莓總糖含量為8%,成分未經調整的果汁,發酵后可產生的酒精濃度不會超過4.7%,由表1可以看出,對陸生伊薩酵母S8的生長繁殖不會產生抑制作用,而且樹莓自身香氣成分對熱穩定性較好,加熱后香氣散失并不明顯。所以,在本試驗中可采用兩種降酸方法。方法一,先在樹莓果汁中接入降酸菌株S8,待含酸量降至理想范圍后加熱殺菌,調整果汁成分,再接入釀酒酵母進行酒精發酵;方法二,在樹莓果汁中同時接入降酸菌株S8和釀酒酵母,使生物降酸和酒精發酵同時進行,當果汁含酸量降至理想范圍內,加熱殺菌后調整果汁成分,再次接入釀酒酵母完成后續酒精發酵。

分別采用兩種處理方法,考察降酸量及處理后果汁品質,以確定最適生物降酸工藝路線。釀酒酵母接種量[以干酵母計]為0.1%,S8接種量[以菌懸液計]為3%,試驗溫度為28℃,為菌株S8的最佳接種量及最適培養溫度[11],培養時間為5 d。

圖1 不同生物降酸方法的影響Fig.1 The influence of different biological acid-degradation

由圖1所示,經過5 d降酸處理,兩種方法在降酸量上區別并不明顯,但從感官品質上則區別較大,采用方法一的試樣帶有酸臭異味;采用方法二的試樣無異味,樹莓香氣明顯。由此分析,方法二在生物降酸的同時進行酒精發酵,產生的酒精可在一定程度上抑制雜菌的生長,而且較方法一縮短了釀造時間,節約了生產成本,因此,確定方法二為最優降酸工藝路線。

2.2 S8接種量對生物降酸的影響

將接種量分別為1%、2%、3%、4%、5%的S8菌懸液(>106cfu/mL)接入樹莓汁中,同時接入接種量(以干酵母重量計)為0.1%的釀酒酵母,28℃下降酸發酵4 d后,分別測定其降酸量。

圖2 S8接種量對生物降酸的影響Fig.2 Effect of S8 inoculation on the biological acid-degradation

由圖2所示,隨著S8接種量的增加,降酸量逐漸增大,但當接種量超過3%后,提高接種量對降酸量的影響不大,考慮到生產成本以及對樹莓酒口感的影響,優選出3個接種量分別為2%、3%、4%進入正交試驗。

2.3 釀酒酵母接種量對生物降酸的影響

將接種量為3%的S8菌懸液(>106cfu/mL)接入樹莓汁中,同時接入接種量(以干酵母重量計)分別為0.04%、0.06%、0.08%、0.1%、0.12%的釀酒酵母接入樹莓汁中,28℃下降酸發酵4 d后,分別測定其降酸量。

由圖3所示,釀酒酵母接種量越小,降酸量越大,但當接種量為0.04%時,發酵液中有雜菌產生,說明釀酒酵母添加量過小,產生的酒精濃度不足以抑制雜菌的生長。當接種量超過0.08%時降酸量呈現下降趨勢,當接種量達到0.1%后降酸量下降明顯,說明釀酒酵母接種量過大導致發酵速度加快,提高了酒精濃度的升高速度,過早的抑制了降酸菌S8的活性,從而影響了降酸效果。根據上述結果,優選出3個釀酒酵母接種量分別為0.06%、0.08%、0.1%作為正交試驗水平。

圖3 釀酒酵母接種量對生物降酸的影響Fig.3 Effect of Saccharomyces cerevisiae inoculation quantity on the biological acid-degradation

2.4 溫度對生物降酸的影響

將接種量為3%的S8菌懸液(>106cfu/mL)接入樹莓汁中,同時接入接種量(以干酵母重量計)為0.1%的釀酒酵母,分別在24、26、28、30、32℃下降酸發酵4 d后,分別測定其降酸量。

圖4 溫度對生物降酸的影響Fig.4 Effect of temperature on the biological acid-degradation

由圖4所示,在培養溫度為24℃時,降酸量較低,隨著培養溫度的上升,降酸量也增大,當培養溫度為28℃時,降酸量趨于平緩,當溫度升高到30℃以上時,降酸量隨即下降。根據上述結果,優選出3個培養溫度分別為26、28、30℃進入正交試驗。

2.5 時間對生物降酸的影響

將接種量為3%的S8菌懸液(>106cfu/mL)接入樹莓汁中,同時接入接種量(以干酵母重量計)為0.1%的釀酒酵母,28℃下降酸發酵2、3、4、5、6 d后,分別測定其降酸量。

由圖5所示,隨著降酸時間的增加,降酸量逐漸增加,但當降酸時間超過4 d后,發酵液中可作為降酸菌S8碳源的葡萄糖已經基本被消耗掉,其他碳源L-蘋果酸和檸檬酸的濃度也已經降低,而且乙醇發酵所產生的酒精濃度不斷增大,已經開始對S8產生抑制,導致降酸菌數量下降,降酸能力減弱,降酸量趨于穩定。考慮到節約時間成本,優選出3個降酸時間分別為3、4、5 d作為正交試驗水平。

圖5 時間對生物降酸的影響Fig.5 Effect of time on the degradation of acid

2.6 樹莓酒生物降酸正交試驗結果與分析

表2 正交試驗結果Table2 Results of orthogonal test

表2中R值表明:陸生伊薩酵母S8對樹莓酒生物降酸試驗中,影響降酸量的最大因素為D,各因素影響的主次順序為D>C>B>A,以降酸量為指標,最佳條件組合為A2B2C2D3。此處理未在正交試驗中,為此又做了驗證性試驗,如表3所示。

表3 驗證性試驗結果Table3 Results of confirmatory trials

在該條件下測得降酸量為1.13%,高于正交試驗組最佳組合A2B1C2D3的降酸量1.1%,因此陸生伊薩酵母S8對樹莓酒生物降酸的最佳工藝條件為:A2B2C2D3,即S8接種量為3%、釀酒酵母接種量為0.08%、降酸溫度為28℃、降酸時間為5 d。

由正交試驗結果可以看出,接入陸生伊薩酵母S8后,降酸時間越長,降酸量越大,尤其在S8生長到達穩定期后,表現會更為突出,因此降酸時間在樹莓酒生物降酸試驗的各因素中影響最大。溫度對菌株S8活性的影響是決定性的,溫度過高會導致S8因疲勞而死亡,溫度過低則會使S8的活性降低,對降酸效果產生影響。釀酒酵母接種量的大小,會對菌株S8的生長產生影響,釀酒酵母接種量偏大,會在接種初期,與同處于對數生長期的陸生伊薩酵母S8爭奪生長所需的碳源和氮源,而且會提高產酒精的速度,過早的抑制了S8的活性。

3 結論

本試驗以新鮮紅樹莓海爾特茲為原料,以吉林農業大學農產品加工實驗室篩選保存的陸生伊薩酵母菌株S8作為降酸菌,通過生物降酸釀造優質樹莓干型酒,在S8接種量(以菌懸液計)為3%、釀酒酵母接種量(以干酵母重量計)為0.08%、降酸溫度為28℃、降酸時間為5d的條件下,樹莓酒中可滴定酸含量下降1.13%。最終經過發酵得到酒精度11.6%(體積分數,20℃),總糖2.35 g/L,色澤為紅寶石色,帶有典型果香的樹莓干型酒。

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[2]王文芝.樹莓果實營養成分初報[J].西北園藝,2001(2):13

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Use Issatchenkia Terricola Brewing Technique of Raspberry Wine by Biological Acid-degradation

SUI Shao-yi1,ZHANG Su-min1,*,WEN Lian-kui2,WANG Xue-song1
(1.Liaoning Institute of Pomology,Yingkou 115214,Liaoning,China;2.College of Food Science and Engineering,Jilin Agricultural University,Changchun 130118,Jilin,China)

Research using the red raspberry as material and Issatchenkia Terricola as de -acidification yeast during brewing of pure juice wine, the following results were achieved or recorded. We came to a conclusion of the optimum acid -degradation condition by the single factor trial and orthogonal test: Issatchenkia Terricola inoculum size was 3 %, the Brewers yeast inoculum size was 0.08 %, the temperature of de-acidification was 28℃,and de-acidification time was 5 d. Product quality index of raspberry wine is as follow: its colour was ruby, with no obvious suspensions, The palate stable, with a typical aromas of raspberries and harmonious flavour.

Issatchenkia Terricola;biological acid-degradation;raspberry wine;technical study

10.3969/j.issn.1005-6521.2014.010.013

2013-04-10

遼寧省科技廳(20102223)

隋韶奕(1981—),男(漢),助理研究員,碩士,研究方向:果品貯藏加工。

*通信作者:張素敏(1972—),女,助理研究員,碩士,研究方向:有效物質提取。

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