釀酒酵母對烏飯樹果酒發酵過程及果酒品質的影響

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(1. 江南大學食品學院,食品科學與技術國家重點實驗室,江蘇無錫 214036； 2. 魯東大學食品工程學院,山東煙臺 264025)

釀酒酵母對烏飯樹果酒發酵過程及果酒品質的影響

王立1,孫舒揚2,錢海峰1,張暉1,齊希光1

(1. 江南大學食品學院,食品科學與技術國家重點實驗室,江蘇無錫 214036； 2. 魯東大學食品工程學院,山東煙臺 264025)

以烏飯樹果實為原料,通過考察菌體生長情況、總糖和酒精度等多項指標,結合烏飯樹果酒酒體成分分析和感官評定,篩選出適合釀造烏飯樹果酒的優良菌株。研究發現,釀酒酵母Y3生長繁殖快,降糖和產酒精能力強,僅264h就使總糖濃度降至29.6g/L,酒精度達到7.18%(v/v),發酵后綜合感官性能較好,適宜作為烏飯樹果酒的起始發酵菌株,以此菌株所制得果酒中花色苷(119.2mg/L)、總酚(5158.2mg/L)和黃酮(5.6mg/L)含量均處于較高水平,同時具有較好烏飯樹果實香氣。

烏飯樹果酒,釀酒酵母,酒精發酵,感官評定

烏飯樹(VacciniumBracteatumThunb.),又名南燭、染菽、黑飯草等,為杜鵑花科越桔屬植物,民間素有食其果實、采其嫩葉浸漬糯米煮成烏飯的習俗[1]。烏飯樹是一種豐富的天然資源,具有多種生理功能,其果實營養價值較高,富含黃酮、維生素、糖、果膠、有機酸和萜烯類等物質,具有促進視紅素再合成、改善循環、提高免疫力、抗心血管疾病等功能[2]。目前,國內對烏飯樹的研究主要集中于其葉和果實的品質[3]和其中功能性成分如花色苷[4]、黃酮[5-6]的提取分離等,而對其深加工產品的研究和報道很少。烏飯樹現有的開發和利用程度較低,造成了烏飯樹資源的浪費。以烏飯樹為原料釀造果酒是提高其附加值的有效途徑,不僅能保留烏飯樹果實原有的營養物質,而且低酒度、低含糖量的果酒更符合現代人健康、天然、綠色的觀念,具有廣闊的開發前景。果酒的釀造過程中,酵母菌是發酵的原動力,它主導著酒精發酵的進行,在很大程度上決定了果酒的風格特點和品質。性能優良的酵母菌在整個發酵過程中具有生長速率快、耐高糖、耐SO2、發酵平穩、酒精產率高、最終代謝產物能賦予酒類特有的風味等優點,且能保證酒類的質量安全[7-9]。本研究利用5種釀酒酵母菌分別進行烏飯樹果酒發酵,考察各菌種的發酵特征和產酒能力,綜合感官指標和理化指標結果,篩選出適合釀造烏飯樹果酒的釀酒酵母菌種,使之有希望成為我國特色烏飯樹果酒生產的優良發酵劑,進而推動烏飯樹產業的可持續發展。

表1 烏飯樹果酒感官評分細則

1 材料與方法

1.1材料與儀器

烏飯樹果實 2012年11月采摘于江蘇宜興；酵母菌(Y1、Y2、Y3、Y4)、果膠酶 上海杰兔工貿有限公司；酵母菌Y5 煙臺通商國際貿易有限公司；酵母膏胨葡萄糖瓊脂培養基(YPD) 青島日水生物技術有限公司。

STARTER 300 pH計、CP4202C電子天平 上海奧豪斯儀器有限公司；TDL-5-A離心機 上海安亭科學儀器廠；UV-1800分光光度計 上海美譜達儀器有限公司；SPX-150生化培養箱 上海申賢恒溫設備廠；HWT-10C 恒溫水浴搖床 天津市恒澳科技發展有限公司。

1.2實驗方法

1.2.1 原料預處理 新鮮采摘烏飯樹果實,經過壓榨破碎,測定果汁的初始糖度為91g/L,總酸為11.2g/L(以檸檬酸計),分裝于5個10L發酵瓶中,調糖度、添加果膠酶后,分別接種Y1-Y5 5種不同商業化活性干酵母發酵。

商業化活性干酵母需預先經過活化再接種至烏飯樹果汁,活化過程如下：稱取2.7g干酵母至50mL燒杯中,添加30mL含20%(w/v)蔗糖的無菌水,再于35℃水浴中輕輕攪拌15～20min,待酵母完全活化后接種至裝有烏飯樹果汁的發酵瓶中。此時,烏飯樹果汁中的活酵母細胞數約為107cfu/mL。

1.2.2 烏飯樹果酒的工藝路線 烏飯樹果酒生產的詳細工藝路線如下：

采摘烏飯樹果實→破碎壓榨→調整糖度(總糖160g/L)和SO2濃度(總SO280mg/L)→添加果膠酶(添加量30mg/L)→接種酵母進行酒精發酵(26℃)→發酵過程跟蹤檢測→發酵結束分離清汁→調整SO2濃度低溫貯藏(總SO260mg/L)→下膠過濾→冷穩定處理→過濾→除菌→灌裝

在發酵過程中,每隔12h定期測定總糖含量和酒精度,每隔24h定期測定酵母活細胞總數,待還原糖濃度低于30g/L,終止酵母發酵。取樣時,從烏飯樹果酒中吸取10mL酒樣,8000r/min離心15min后取上清液,分別測定總糖含量和酒精度；對于酵母活細胞數,則直接取樣測定。其他常規理化指標、色度、總酚含量等待發酵結束后一并測定。烏飯樹果酒發酵實驗設置兩個平行樣品,取平均值。

1.3分析方法

1.3.1 常規理化指標 酒精度、總糖、還原糖、總酸、揮發酸、總SO2濃度參照《葡萄酒、果酒通用分析方法》(GB/T 15038-2006)。其中：酒精度采用密度瓶法；還原糖和總糖采用斐林氏劑直接滴定法測定,以葡萄糖計；揮發酸和總酸：采用氫氧化鈉滴定法測定,分別以乙酸和檸檬酸計；總SO2采用直接碘量法。

1.3.2 pH 采用酸度計法測定。

1.3.3 色度 采用分光光度計法,測定420、520、620nm波長下的吸光值,取三者之和。

1.3.4 總酚 采用福林-肖卡法進行測定[10],以沒食子酸計。

1.3.5 總花色苷 采用pH示差法測定[11],以二甲花翠素-3-葡萄糖苷計。

1.3.6 總黃酮 采用亞硝酸鈉-硝酸鋁-氫氧化鈉顯色法[12],以蘆丁計。

1.3.7 烏飯樹酒感官質量分析 以感官情況為指標,參考《葡萄酒工業手冊》及GB/T 15308-2006,由10名經過品評培訓的人員組成感官品評小組,對烏飯樹果酒的色澤、香氣、口味、風味進行品評打分。感官評定標準見表1。

1.3.8 酵母活細胞數 采用梯度稀釋法測定釀酒酵母在發酵過程中的進展情況。取5mL烏飯樹果酒酒樣,用無菌水梯度稀釋后(稀釋倍數為100～108),涂布于酵母膏胨葡萄糖瓊脂培養基(YPD),在25℃好氧條件下培養72h后計數。

2 結果與討論

釀酒酵母是果酒釀制工藝的核心,它主導著酒精發酵的進行,決定了釀造出的果酒的風格特點。優良釀酒酵母的選擇應綜合考慮酵母的發酵性能、釀制果酒的質量指標以及感官品質等因素[13-14]。

2.1酒精發酵過程中酵母細胞數量的變化

5種釀酒酵母菌在同等條件下的生長情況如圖1所示。通過跟蹤測定發現,在接種后,所有釀酒酵母均能快速啟動,特別是Y5和Y3,能迅速適應烏飯樹果汁,表現出較強的發酵動力。發酵72h后,各發酵液中酵母活細胞數趨于平衡。結果顯示,發酵超過100h后,隨著酒精度的升高和可利用營養素的減少,酵母的活力受到了抑制,發酵速度減緩,活細胞數也迅速減少。

2.2發酵過程中總糖和酒精度變化

5種釀酒酵母主導的降糖進程如圖2和圖3所示。

圖1 不同發酵時間釀酒酵母菌變化曲線

圖2 烏飯樹果酒降糖曲線

圖3 烏飯樹果酒酒精生成曲線

由圖2、圖3可以看出,不同釀酒酵母利用糖類生成酒精的能力不同,其中Y3和Y5能夠迅速轉化糖類生成酒精,僅264h就可使總糖濃度降至29.6g/L以下,而酒精度也分別達到了7.18%(v/v)和7.31%(v/v),說明此兩種釀酒酵母較之其他酵母菌的發酵能力更強。Y1和Y4表現相似,發酵曲線也基本同步；而Y2適應烏飯樹果汁的時間較長,在發酵最初的48h內總糖濃度只降低了20g/L,因而需要更長的時間才能將果汁中的還原糖降至預定濃度。

在整個發酵過程中,釀酒酵母增殖、總糖濃度降低和酒精度增加是成一定的比例關系的。在發酵初始階段,釀酒酵母馬上適應烏飯樹果汁,迅速進入對數生長期。此時,酵母利用糖類為自身提供營養,同時將部分還原糖轉化形成乙醇。待酵母生長進入穩定期,酵母細胞的生成和死亡之間相對平衡,還原糖轉化生成酒精的效率也相對提升。待酵母生長進入衰亡期,酵母細胞的死亡數大于生成數,果酒中起作用的活酵母數有所下降,因而,酒精生成率也隨之降低。本研究中,五種商業化釀酒酵母菌的生長過程與總糖濃度降低及乙醇生成之間的關系符合以上規律。其中,Y3、Y5的發酵效率較高,達到發酵終點所需的發酵時間最短,因而可以考慮作為烏飯樹果酒的起始發酵菌株。

2.3烏飯樹果酒的質量指標分析

本實驗對烏飯樹果酒中酒精度、總糖、總酸、揮發酸、總SO2、色度、總花色苷、總黃酮和總酚等質量指標進行了檢測,結果列于表2和表3中。

如表2所示,5種酵母發酵得到的烏飯樹酒總糖含量在29.6～30.8g/L 之間,屬于半甜型酒(根據葡萄酒分類標準,半甜型葡萄酒含糖量為12～45g/L),其中Y4的總糖含量最高,Y2的含量最低。5種酵母發酵的烏飯樹酒酸度差異較小,其中Y4 酸度最高,而Y2酸度最低。各酒樣酒精度都在7.85%～8.31%之間,說明各個釀酒酵母轉化葡萄糖生成乙醇的能力相當,其中轉化能力最強的是Y5,而相對較弱的是Y1和Y4。參考葡萄酒國標的規定,揮發酸的濃度限量標準為1.2g/L,否則視為不合格產品。本研究中除Y4的揮發酸濃度較高外(0.96g/L),其他烏飯樹果酒的揮發酸濃度均低于0.5g/L,符合葡萄酒酒的相關標準。

由表3可以看出,5種烏飯樹果酒中由酵母Y3發酵成的果酒色度最高,Y2和Y5次之,Y4最低。新釀造的烏飯樹果酒的色度與花色苷含量有關,色度最高的Y3酒樣中花色苷的含量也最高。在色調方面,各樣品之間的差異較小,其中Y3色調最高,Y4最低。色調高的發酵烏飯樹酒黃色較明顯,而色調低的酒樣偏紅色。就黃酮含量而言,不同酵母提取烏飯樹果實黃酮的能力有明顯差異,其中Y1酒樣中黃酮含量最高,Y2最低。此外,5種釀酒酵母浸提總酚的能力也存在較大差異,其中Y5的浸提能力最強,能夠賦予果酒較厚重的口感,但也可能造成果酒澀味較重、后味過重；而Y1的浸提能力相對較弱,可能會造成果酒口感淡薄,因而不適宜作為烏飯樹果酒的出發菌株。

2.4感官評定

由實驗室成員組成評定小組,參照GB/T 15038-2006《葡萄酒、果酒通用實驗方法》相關內容,對5個菌株的發酵所得的果酒進行感官評定,實驗結果見表4。

表2 烏飯樹果酒的理化指標

注：每行不同字母代表由Duncan多范圍檢驗分析計算得到的各成分的顯著性差異(p≤0.05)。表3、表4同。

表3 烏飯樹果酒的色度和酚類物質

表4 烏飯樹果酒的感官品評

由表4可知,由5種釀酒酵母發酵獲得的烏飯樹果酒感官品質均較好。在外觀方面,Y2、Y3和Y4發酵酒的顏色較深,色澤紫紅,而Y1和Y4顏色稍淺,偏橘紅色。在香氣方面,5種發酵酒都具有烏飯樹果實香和酵母的發酵香氣,香氣馥郁而協調,其中Y5的香氣最濃郁。在滋味方面,5種發酵酒入口舒順,滋味純正、爽凈,酒體豐滿醇厚,酸味較重,總酚、黃酮引起的苦澀感適中,其中Y3的口感最佳,Y4次之。綜合各方面指標考查,Y3的感官品質最佳,Y2和Y5次之,Y1和Y4分值較低。

3 結論

通過跟蹤發酵過程、檢測酒體成分以及感官評價,發現酵母菌株Y3相對于其他商業化酵母具有更好的發酵性能,包括具有較快的發酵速度和較短的起始發酵時間,因而能夠提高烏飯樹果酒的生產效率；發酵后產酒精度較高,并具有良好浸提花色苷、總酚和黃酮的能力；發酵后感官性能較好,色澤紫紅,酒體純正優雅、清新爽凈,能凸顯烏飯樹果實的風味特征,因此適宜作為烏飯樹果酒的起始發酵菌株。

[1]王立,董梅,姚惠源. 烏飯樹紫黑漿果的營養價值及其開發利用[J]. 中草藥,2004(10):136-137.

[2]謝遠程,周曉琴,張永慶. 烏飯樹漿果營養成分分析及其開發應用[J]. 浙江林業科技,2003(6):52-54.

[3]郝娟娟,馮建元,丁雨龍,等. 不同種源烏飯樹樹葉營養成分比較[J]. 林業科技開發,2010(3):105-107.

[4]王立,蔣甜燕,張暉,等. 酶法提取烏飯樹樹葉黑色素及其

穩定性研究[J]. 食品工業科技,2008(10):224-226,258.

[5]王立,姚惠源,陶冠軍,等. 烏飯樹樹葉中黃酮類色素的抗氧化活性[J]. 食品與生物技術學報,2006(4):81-84,88.

[6]王立,姚惠源,陳正行. 烏飯樹樹葉中黃酮類物質的分離、純化及結構鑒定[J]. 林產化學與工業,2007(3):121-123.

[7]王玲,尚云青,匡鈺,等. 自制活性干酵母發酵菠蘿果酒適宜條件探討[J]. 食品工業科技,2013(2):294-298.

[8]羅佳麗,王孝榮,王雪瑩,等. 不同果酒酵母發酵血橙果酒的發酵規律及香氣成分的比較[J]. 食品工業科技,2013(5):155-159.

[9]馬麗輝. 果酒釀造酵母菌的篩選研究[J]. 釀酒科技,2013(6):57-60.

[10]王華. 葡萄與葡萄酒實驗技術操作規范[M]. 西安:西安地圖出版社,1999：152-153.

[11]Orak H H. Total antioxidant activities,phenolics,anthocyanins,polyphenol oxidase activities of selected red grape cultivars and their correlations[J]. Scientia Horticulturae,2007,111(3):235-241.

[12]Jia Z S,Tang M C,Wu J M. The determination of flavonid contents in mulberry and their scavenging effects on superpxide radicals[J]. Food Chemistry,1999,64(4):555-559.

[13]李華. 葡萄酒工藝學[M]. 北京:科學出版社,2008.

[14]裴廣仁,李記明,趙玉平,等. 冰葡萄釀酒酵母的篩選[J].食品與發酵工業,2010,36(6):98-102.

Effect ofSaccharomycescerevisiaespecies on the quality ofVacciniumBracteatumThunb. fruits wines and its productive process

WANGLi1,SUNShu-yang2,QIANHai-feng1,ZHANGHui1,QIXi-guang1

(1. School of Food Science and Technology,Jiangnan University;State Key Laboratory of Food Science and Technology,Jiangnan University,Wuxi 214036,China; 2. College of Food Engineering,Ludong University,Yantai 264025,China)

The most appropriate yeast species for the production ofVacciniumBracteatumThunb. fruits wines among five commercialSaccharomycescerevisiaestrains was selected. The yeast Y3 was chosen for a relatively higher growth speed and a higher ability to convert sugars to ethanols during the wine-making process. When inoculated by yeast Y3 and fermentation for 264h,the total sugar concentration decreased to 29.6g/L,and the ethanol concentration ofVacciniumBracteatumThunb. fruits wine increased to 7.18%. The contents of anthocyanins,phenolics,and flavonoids were 119.2,5158.2 and 5.6mg/L,respectively. Meanwhile,its sensory evaluation score was the highest.

VacciniumBracteatumThunb. fruits wines;Saccharomycescerevisiae;alcoholic fermentation;sensory evaluation

2013-06-26

王立(1978- )，男，博士，副教授，從事功能因子及健康食品方向的研究。

江蘇省自然科學基金(BK2010146)。

TS262.7

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：1002-0306(2014)01-0174-04