藍莓果酒發酵工藝條件及品質研究

劉小莉，仇小妹，王英，張麗霞，李瑩，周劍忠（江蘇省農業科學院農產品加工研究所，江蘇南京210014）

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藍莓果酒發酵工藝條件及品質研究

劉小莉，仇小妹，王英，張麗霞，李瑩，周劍忠
（江蘇省農業科學院農產品加工研究所，江蘇南京210014）

摘要：為了研究開發口感醇正的藍莓果酒，優化藍莓果酒的最佳發酵工藝條件，并評估其品質。在發酵溫度為20℃、加糖量為14%、酵母接入量為5%的條件下，陳釀3個月后藍莓果酒殘糖量為（3.75±0.15）g/L，pH為3.18±0.22，有機酸（以檸檬酸計）含量（8.68±0.22）g/L，酒精度為（12.00±1.00）%（體積分數），花色苷含量為（521.50±4.50）g/L，總酚含量為（160.10±2.91）mg/100mL，總抗氧化能力為（113.57±2.43）U/mL。果酒抗超氧陰離子能力和抑制羥自由基能力與總酚含量具有顯著的相關性，而與花色苷含量的相關性略低于總酚。采用固相微萃取法（SPME）結合氣相色譜-質譜（GCMS）聯用技術確定了藍莓果酒主體風味物質包括醇類化合物、酸類化合物、酯類化合物、醛類化合物，還有少部分的芳香環類物質，相對含量超過1%的主要成分為苯乙醇、沉香醇、環庚三烯酚酮、2，6-二甲基安息香醛、十六烷酸、1，3-丁二醇、4-己烯酸乙酯、2-乙基-1-丁醇。

關鍵詞：藍莓果酒；發酵；抗氧化；風味

藍莓原產美洲，是少有的藍色食物之一，除了常規的營養成分之外，還富含花色苷、鞣花酸、熊果甙等特殊生物活性物質，抗氧化活性極高，被國際糧農組織列為五大健康食品之一，享有“漿果之王”的美譽［1］。隨著人們消費水平的提高和健康理念的轉變，在眾多產品中果酒日益受到青睞，而且與其他產品相比果酒具有更高的附加值和經濟效益，因此也倍受企業關注。鑒于藍莓鮮果原料具有豐富的營養物質，藍莓干紅作為除葡萄以外的高檔特色小漿果果酒產品具有很好的市場發展前景。

果酒的品質主要受水果品質、釀酒酵母菌株及釀造工藝技術等因素影響［2］，所以確定最佳生產工藝條件對釀造出好的藍莓果酒至關重要。藍莓汁中有機酸含量豐富，尤其是蘋果酸，它是一種具有強烈辛酸味的雙羧酸，口感不佳［3］。我們在前期研究中從自然發酵的藍莓果酒中分離得到一株降酸酵母FM-sc-08，經過誘變得到菌株FM-sc-08-2U，降L-蘋果酸比率達到（29.48±0.21）%，而且具有良好的發酵性能，適合發酵藍莓果酒［4-5］。本文以藍莓作為原料，以降酸酵母FM-sc-08-2U作為菌種，研制發酵型藍莓酒，考察發酵溫度、果汁起始糖度和酵母接種量對藍莓果酒品質及抗氧化能力的影響，確定其最佳工藝條件，并以抑制羥自由基能力和抗超氧陰離子能力為抗氧化活性指標，研究了花色苷和總酚含量與抗氧化活性之間的相關性。

1　材料與方法

1.1材料和試劑

速凍兔眼藍莓（-20℃保藏）：由南京溧水新得力食品有限公司提供；降酸酵母FM-cs-08-2U：江蘇省農業科學院農產品加工研究所食品生物工程研究室保存；果漿酶、果膠酶（酶活力≥35 000 U/g）：諾維信生物技術有限公司；檸檬酸（食品級）：宜興市第二化學試劑廠；偏重亞硫酸鉀（食品級）：國藥集團化學試劑有限公司；矢車菊素-3-葡萄糖苷：購于Sigma-Aldrich公司；其他試劑均為分析純：購于上海化學試劑有限公司。

1.2主要儀器

UV-1600PC型紫外可見分光光度計：上海美譜達儀器有限公司；SevenEasy plus pH儀：梅特勒-托利多儀器上海有限公司；TRACE氣相色譜-質譜（GC-MS）聯用儀：Finnigan公司。

1.3方法

1.3.1藍莓果酒發酵工藝

冷凍藍莓原料于4℃解凍，沸水熱燙2 min后冷卻到常溫，高速勻漿機破碎打漿，分別添加0.3%（體積分數）果膠酶和復合果漿酶，45℃水浴條件下酶解3.5 h后經3 500 r/min離心30 min，收集上清液得到藍莓汁。加入終濃度75 mg/L的偏重亞硫酸鉀和適量蔗糖，接種活化好的釀酒酵母FM-sc-08-2U菌種，在適宜溫度下進行發酵，當殘糖量降到0.4%時，發酵結束。于15℃～18℃下靜置陳釀3個月，分別以硅藻土和0.1 μm濾膜過濾，得澄清的藍莓果酒。測定果酒各理化指標及果酒的抗氧化能力。

1.3.2藍莓酒酒品指標測定

酒精度測定：GB/T 15038-2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》中酒精計法；總糖測定：蒽酮比色法［6］；總酸測定：GB/T 15038-2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》中電位滴定法，以檸檬酸計；pH測定：pH計直接測定；花色苷測定；pH示差法［7］；總酚含量測定：Folin-Ciocalteu法［8］；蛋白質含量、總抗氧化能力、抑制羥自由基能力、抗超氧陰離子自由基活力測定：分別采用南京建材生物工程研究所的測定試劑盒進行測定；感官評定：參照GB 15037-2006《葡萄酒》國家標準評定。

1.3.3香氣成分分析

采用固相微萃取-氣質連用檢測樣品中的香氣成分［9］。將固相微萃取（SPME）的萃取頭在氣相色譜儀的進樣口老化1 h，老化溫度為220℃。樣品置于裝有磁力攪拌器的頂空瓶中，加蓋密封，果酒樣品加NaCl 2 g后放入37℃水浴中平衡10 min。將老化好的萃取頭插入樣品瓶頂空部分，在磁力攪拌器上萃取30 min，萃取溫度為37℃，然后將萃取頭抽出插入氣質聯用儀，于220℃解吸5 min，進行GC/MS檢測分析。

氣相色譜檢測條件：以高純氦氣為載氣，流量1.0 mL/min；進樣量0.3 μL，分流進樣，分流比40∶1；氫火焰離子檢測器（FID）；加熱器溫度270℃；DB-5MS毛細管色譜柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；升溫程序為以10℃/min從40℃升到250℃（10 min）。

質譜條件：電子轟擊（EI）離子源；電子能量70 eV，燈絲發射電流為200 μA，離子源溫度為200℃，接口溫度250℃，檢測器電壓350 V，掃描范圍35 amu～625 amu；NIST譜庫比對。

1.4數據分析

所有的測試平行測量3次，相關性與顯著性差異采用SPSS 16.0統計軟件進行分析，以P＜0.05作為差異顯著性判斷標準。

2　結果與討論

2.1不同發酵溫度對藍莓果酒成分及總抗氧化能力的影響

溫度是影響酵母生長、繁殖與發酵的主要環境因素，對酒精發酵及蘋果酸分解有很大影響［10］，因此對產品風味和口感有較大影響，對于發酵過程極為重要。在相同發酵條件下，控制藍莓汁的發酵溫度分別為20、25、30℃，發酵結束后的藍莓酒各種理化指標及總抗氧化能力見表1。

表1　不同發酵溫度對藍莓酒品質的影響Table 1　Physichemical parameters of blueberry wines at different temperatures

從表1可知，20℃和25℃條件下，酒精度無明顯差異，當發酵溫度升高為30℃，酒精度僅為10.50%（體積分數），這可能是因為高溫下發酵初期酵母生長速度較快，迅速進入衰亡期，不能在發酵后期將發酵液中的糖有效轉化成酒精。另外，低溫條件下果酒中的蛋白質、花色苷、總酚含量以及總抗氧化能力也顯著高于高溫條件下發酵的果酒，因此選擇20℃發酵較為合適。Killian等［11］的研究結果也認為，較低的發酵溫度有利于改善產品的質量，這主要是因為發酵溫度升高會使果香揮發、氧化損失加大，還會引起高級醇、揮發酸、醛類等副產物的增加，使酒的風味劣變。

2.2不同加糖量對藍莓酒成分及總抗氧化能力的影響

果汁中的糖度直接影響酒精產量，酒精發酵本質上是一個由微生物作用通過糖酵解途徑，將葡萄糖和果糖代謝為丙酮酸，丙酮酸先脫羧生成乙醛，乙醛再還原為乙醇的過程。糖量過低，產生酒精度過低，無法達到果酒標準；糖量過高，則會抑制酵母的生長，影響整個發酵過程，所以添加的糖量需要在一定范圍內［12］。在相同發酵條件下，分別加入12%、14%和16%的白砂糖，相應起始糖度為22、24、26°Bx，研究不同起始糖量對藍莓酒品質的影響，結果如表2所示。

表2　不同起始糖量對藍莓酒品質的影響Table 2　Physichemical parameters of blueberry wines with different sugar concentrations

如表2所示，隨著糖度的增加，果酒酒精度和總酚含量逐漸增加，但花色苷和總抗氧化能力呈下降趨勢。綜合考慮，當添加14%的白砂糖使起始糖度為24°Bx時，藍莓果酒的風味、口感和抗氧化活性成分含量都處于較高的水平。

2.3不同的接種量對藍莓果酒成分及總抗氧化能力的影響

接種量與發酵周期有直接關系。接種量小，則發酵慢，產生酒精度低；接種量大，則發酵時間短，能夠減少染菌機會，但接種量過大，易產生酵母異味［13］。表3所示為不同酵母接種量對藍莓果酒各理化指標的影響結果。

由表3可知，接種量低于5%時，酒精度低；接入量為7%時，發酵迅速，但酵母異味重；接種量為5%時，發酵平穩，酒精度適宜，且沒有異味產生，故酵母添加量以5%為宜。

表3　不同酵母接種量對藍莓酒品質的影響Table 3　Physichemical parameters of blueberry wines with different inoculums concentration

經過上述單因素試驗，確定最佳工藝條件為20℃低溫發酵，添加糖量為14%，酵母接種量5%。按最佳工藝條件，將FM-cs-08-2U酵母菌株接種到藍莓汁進行酒精發酵，經過3個月陳釀后對酒樣進行感官評價及理化指標測定，發酵的藍莓果酒色澤深紅，澄清透亮，口味協調，酸甜適口，后味較長，具有純正、優雅、怡悅、和諧的果香與酒香，同時符合國標各項理化指標，屬于平靜葡萄酒干葡萄酒，殘糖量（以葡萄糖計）為（3.75±0.15）g/L，pH為3.18±0.22，有機酸（以檸檬酸計）含量（8.68±0.22 g/L），酒精度為（12.00±1.00）%（體積分數），花色苷含量為（521.50±4.50）g/L，總酚含量為（160.10±2.91）mg/100 mL，總抗氧化能力為（113.57±2.43）U/mL。

2.4藍莓果酒中花色苷、總酚與抗氧化能力的相關性分析

測定發酵過程中花色苷含量、總酚含量及果酒抗超氧陰離子能力及清除羥自由基能力的變化，研究其相關性，結果如圖1所示。

圖1結果顯示，抗超氧陰離子自由基活力與花色苷含量和總酚含量相關系數分別為0.794 3和0.941 4，抑制羥自由基能力與花色苷含量和總酚含量相關系數分別為0.807 6和0.956 6，可見抗氧化能力與總酚含量的相關性較與花色苷含量的相關性更為顯著，可通過其總酚的含量的測定有效預測其抗氧化能力，與Velioglu等［14］的研究結論一致。

2.5藍莓果酒香氣成分分析

藍莓果汁與果酒的GC-MS分析結果見表4、表5。

圖1　藍莓酒中花色苷含量、總酚含量與抗超氧陰離子自由基能力、抑制羥自由基能力之間的相關性Fig.1　Correlation between O2-·And hydroxyl free radical（·OH）inhibition activity and contents of total phenol and anthocyanins in blueberry wine

表4　藍莓果汁樣品香氣成分分析Table 4　Flavor components analysis of blueberry juice

續表4　藍莓果汁樣品香氣成分分析Continue table 4　Flavor components analysis of blueberry juice

表5　 藍莓果酒樣品香氣成分分析Table 5　Flavor components analysis of blueberry wine

續表5　藍莓果酒樣品香氣成分分析Cuntinue table 5　Flavor components analysis of blueberry wine

由表4、表5可以看出，藍莓果汁經發酵后，香氣成分有明顯變化。香氣成分主要是醇類化合物、酸類化合物、酯類化合物、醛類化合物，還有少部分的芳香環類物質。分別從果汁和果酒中鑒定出49、34種香氣成分，對比顯示藍莓果汁中有13種香氣成分在果酒中仍可檢測到，分別為1-己醇、2-庚醇、正辛醇、沉香醇、苯乙醇、癸酸、正十二烷醇、2，4-二回（1，1-二甲基乙基吡咯）苯酚、十四烷酸、十六酸、十六酸乙酯、9-十八碳烯酸和硬脂酸，但百分含量均有所變化。藍莓果酒中相對含量超過1%的主要成分為苯乙醇、沉香醇、環庚三烯酚酮、2，6-二甲基安息香醛、十六烷酸、1，3-丁二醇、苯甲酸乙酯、丁二酸二乙酯、1-甲醇-3-環己烯、乙酸-2-苯基乙酯、2-乙基-1-丁醇。

3　結論

通過單因素試驗，優化藍莓酒發酵工藝參數，確定發酵溫度為20℃，加糖量為14%，酵母接入量為5%。在此條件下，能夠釀出高品質且具有較強抗氧化能力的藍莓果酒。陳釀3個月的藍莓果酒酒液色澤深紅，酸甜適口，后味較長，具有純正、優雅、怡悅、和諧的果香與酒香。其中殘糖量（以葡萄糖計）（3.75±0.15）g/L，pH為3.18± 0.22，有機酸（以檸檬酸計）含量（8.68±0.22）g/L，酒精度為（12.00±1.00）%（體積分數），花色苷含量為（521.50± 4.50）g/L，總酚含量為（160.10±2.91）mg/100 mL，總抗氧化能力為（113.57±2.43）U/mL。

藍莓酒的抗超氧陰離子能力和抑制羥自由基能力與總酚含量具有顯著的相關性，相關系數分別為0.941 4和0.956 6；與花色苷含量的相關性略低于總酚，相關系數分別為0.794 3和0.807 6。采用固相微萃取法（SPME）結合氣相色譜-質譜（GC-MS）聯用技術確定了藍莓果酒主體風味物質包括醇類化合物、酸類化合物、酯類化合物、醛類化合物，還有少部分的芳香環類物質，相對含量超過1%的主要成分為苯乙醇、沉香醇、環庚三烯酚酮、2，6-二甲基安息香醛、十六烷酸、1，3-丁二醇、4-己烯酸乙酯、2-乙基-1-丁醇。

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DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2016.11.020

基金項目：江蘇省科技支撐項目（BE2014302）

作者簡介：劉小莉（1981—），女（漢），副研究員，博士，研究方向：食品科學。

收稿日期：2015-05-12

Study on the Fermentation Optimization and Quality of Blueberry Wine

LIU Xiao-li，QIU Xiao-mei，WANG Ying，ZHANG Li-xia，LI Ying，ZHOU Jian-zhong
（Institution of Agro-product Processing，Jiangsu Academy of Agricultural Sciences，Nanjing 210014，Jiangsu，China）

Abstract：In order to produce good blueberry wine，the best fermentation parameters were optimized，and the quality was evaluated.After 3 months of post-fermentation under the condition of temperature 20℃，sugar addition 14%and yeast inocula 5%，the blueberry wine contains（3.75±0.15）g/L residual sugar，（8.68± 0.22）g/L organic acids，（521.50±4.50）g/L anthocyanins and（160.10±2.91）mg/100 mL total phenol，with pH 3.18±0.22 and alcohol content（12.00±1.00）%（V/V）.Compared to anthocyanin content，the total phenol content contributes more to the anti-superoxide anion ability and anti-hydroxyl free radical ability.Solidphase microextraction（SPME）and gas chromatography-mass spectrometry（GC-MS）were carried out to analyze the flavor compounds in blueberry wine.The key flavor compounds were alcohols，acids，esters，aldehydes and aromatic ring compounds.The compounds with the content of above 1%were phenethyl alcohol，linalool，tropolone，2，6-dimethyl benzaldehyde，hexadecanoic acid，1，3-butanediol，4-hexene acid ethyl ester，2-ethyl-1-butanol.

Key words：blueberry wine；fermentation；anti-oxidant；flavor