朱娟娟 鄭少陽 李炎杰 曹岐 馬海軍



摘要:【目的】探討3種商業釀酒酵母對臍橙果酒發酵特性的影響,確定適合臍橙果酒釀造的酵母,為臍橙果酒品質的提升和釀造工藝的改進提供參考依據。【方法】以贛南臍橙為原料,根據葡萄酒釀造工藝,利用F33、ENOFERM BDX和FC9 3種商業釀酒酵母進行橙汁發酵釀造,對比發酵過程中臍橙果酒總糖、還原糖和可滴定酸含量、pH及發酵后果酒中殘糖量和酒精度等指標。【結果】3種酵母對臍橙果酒的發酵速率依次為FC9>F33>ENOFERM BDX,隨發酵天數的增加,果酒的總糖和還原糖含量呈下降趨勢,可滴定酸含量呈上升趨勢;發酵結束時(發酵12 d),不同酵母發酵的臍橙果酒中總糖、還原糖和可滴定酸含量均無顯著差異(P>0.05),F33、ENOFERM BDX和FC9酵母發酵果酒的pH分別為3.37、3.42和3.35,FC9酵母發酵果酒的殘糖量最少(3.90 g/L),酒精度最高(13.9%vol)。【結論】綜合比較F33、ENOFERM BDX和FC9酵母對臍橙果酒發酵特性的影響,初步判定商業釀酒酵母FC9較適宜釀制臍橙果酒。
關鍵詞: 釀酒酵母;臍橙;果酒;發酵特性
中圖分類號: TS262.7 文獻標志碼:A 文章編號:2095-1191(2017)05-0870-06
Effects of different yeasts on fermentation characteristics
of navel orange wine
ZHU Juan-juan1,2, ZHENG Shao-yang 1, LI Yan-jie1, CAO Qi1, MA Hai-jun1,2 *
(1 College of Biological Science and Engineering, Beifang University of Nationalities, Yinchuan 750021, China;
2 Ningxia Grape & Wine Innovation Center, Yinchuan 750021, China)
Abstract:【Objective】Effects of three kinds of commercial yeasts on fermentation characteristic of navel orange wine were explored to select the optimal orange wine brewing yeast species and to provide reference for improving quality of navel orange wine and its brewing technique. 【Method】In this study, Gannan navel orange was used as raw materials and brewed based on brewing technique of grape wine. Commercial yeasts F33, ENOFERM BDX, and FC9 were used to ferment the navel orange juice, and indicators including total sugar, reducing sugar, titration acid and pH during fermentation and residual sugar and alcohol degree after fermentation were compared. 【Result】The rank of fermentation rate was FC9>F33>ENOFERM BDX. As fermentation days increased, content of total sugar and reducing sugar declined, but content of titration acid presented an increasing trend. There were no significant difference(P>0.05) in content of total sugar, reducing sugar and titration acid among different yeast strains at the end of fermentation(12 d). Meanwhile, pH value of navel orange wines fermented by F33, ENOFERM BDX, and FC9 were 3.37, 3.42, and 3.35 respectively. In FC9 treatment, the wine had the lowest residual sugar content(3.90 g/L) and the highest alcohol degree(13.9%vol). 【Conclusion】In general, FC9 is the optimal yeast for brewing good quality navel orange wine considering the indicators among F33, ENOFERM BDX, and FC9 treatments.
Key words: brewing yeast; navel orange; fruit wine; fermentation characteristic
0 引言
【研究意義】臍橙[Citrus sinensis(L.) Osbeck]為蕓香目蕓香科柑橘屬植物,果實中含胡蘿卜素13.2 mg/kg、硫胺素0.5 mg/kg、核黃素0.4 mg/kg、尼克酸3 mg/kg、VC 403.8 mg/kg、VE 5.6 mg/kg、Ca 200 mg/kg、Se 3.1 μg/kg、總多酚107.0 mg/kg(龔曉等,2012),此外還含有VB1、VB2、香豆素、黃酮類化合物、檸檬苦素類似物、甘油糖脂質等物質,具有抑制致癌物質的形成、軟化和保護血管、促進血液循環、降低膽固醇和血脂,以及預防心臟病、膽囊疾病和壞血病等功效(勾中智,2014)。同時,成熟果實散發出誘人的香氣,置之幽香滿室,食之清香盈口,深受人們喜愛。作為我國最大臍橙主產區,贛南臍橙2013年種植面積已超11萬ha,產量約150萬t,種植面積世界第一,年產量世界第三(陳亞艷和羅新祜,2015)。然而,由于其成熟期比較集中,且我國臍橙加工產業比較落后,大量果實滯銷積壓甚至腐爛,造成資源浪費,果農收入減少。因此,開發臍橙果酒不僅可以緩解臍橙積壓和浪費問題,提高農民種植積極性和收入,促進臍橙產業的可持續發展,同時還可為消費者提供更多的產品選擇。【前人研究進展】除釀酒原料外,酵母是影響果酒品質的關鍵因素,也是影響果酒口感和風味的重要因素(韓東等,2015)。黃達明等(2007)利用Y1110、安琪和模式3種酵母發酵大麥芽汁釀造啤酒,結果顯示Y1110酵母增殖最快,啤酒的α-AN和pH下降最快,雙乙酰還原較快,發酵結束后啤酒樣品含乙醇較高,其適于醇厚型啤酒釀造;安琪酵母增殖最慢,α-AN和pH下降最慢,啤酒樣品含酯量較高,其適于淡爽型啤酒釀造;模式酵母發酵的啤酒酯類和醇類含量均很高,不適于實際生產。鄭莉燁等(2012)研究啤酒酵母FBY0095、FBY0096、FBY0097和FBY0098在不同啤酒度數(12°P和24°P)環境中的發酵特性,結果表明,FBY0095和FBY0098酵母在12°P環境中、FBY0097和FBY0098酵母在24°P環境中分別具有良好的發酵特性。嚴紅光等(2013)利用頂空固相微萃取結合氣質聯用儀分析釀酒酵母Y43、AS2.316和安琪RA-4對藍莓果酒主要香氣物質的影響,結果表明酵母菌種是影響果酒香氣物質組成的關鍵因素之一。Holt等(2013)研究不同釀酒酵母對西拉葡萄酒品質的影響,結果表明酵母種類顯著影響葡萄酒香氣組成成分和單寧含量。Berenguer等(2016)研究表明,Viniferm Revelación、Viniferm SV和Viniferm PDM 3種商業釀酒酵母對石榴果酒物化特性(pH、可滴定酸、糖消耗量、酒精度和丙三醇含量)有顯著影響, Viniferm PDM為石榴果酒適宜的發酵酵母。【本研究切入點】目前,果酒研究主要集中于葡萄酒相關研究,而對臍橙果酒發酵酵母特性及酒體品質研究較少。雖然前人已從臍橙果皮或果園土壤中分離篩選出發酵性能良好的酵母菌株Y68(陳瑤等,2007)、S017(羅佳麗等,2013)等,但由于其生物學特性或生產條件限制,仍處于試驗或改良階段,尚不能適應商業化生產。因此,釀造臍橙果酒的酵母需從當前商業釀酒酵母中優選。【擬解決的關鍵問題】以贛南臍橙為原料,采取傳統發酵工藝,利用商業釀酒酵母F33、ENOFERM BDX和FC9對橙汁進行發酵釀酒,通過比較3種酵母對臍橙果酒發酵過程中和發酵結束后的理化性質,確定適合臍橙果酒釀造的酵母,為臍橙果酒品質的提升和釀造工藝的改進提供參考依據。
1 材料與方法
1. 1 試驗材料
新鮮贛南臍橙購自寧夏銀川新百超市。商業釀酒酵母F33購自法國LAFFORT公司,ENOFERM BDX和FC9購自上海杰兔工貿有限公司。無水葡萄糖、五水硫酸銅、酒石酸鉀鈉、氫氧化鈉、次甲基蘭、酚酞指示劑、濃硫酸和白砂糖為分析純,亞硫酸為食品級,均購自天津市大茂化學試劑廠。主要儀器設備:酒精計(上海勃基儀器儀表有限公司)、便攜式折光儀(上海佳航儀器儀表有限公司)、GKC控溫水浴鍋(上海蘇達實驗儀器有限公司)、PHS-3C精密酸度計(上海皓莊儀器有限公司)、FA204B電子分析天平(上海精科天美科學儀器有限公司)、電子調溫電熱套(上海精學科學儀器有限公司)、UV1000紫外可見分光光度計(上海精密科學儀器有限公司)。
1. 2 試驗方法
1. 2. 1 酵母活化 根據使用說明書,將釀酒酵母F33、ENOFERM BDX和FC9按照10∶1加入果汁中,37 ℃保溫活化15 min即可。
1. 2. 2 臍橙果酒制作過程 挑選優質贛南臍橙,除皮后用料理機將其打碎;裝入發酵罐,并加入0.04%果膠酶液和30 mg/L亞硫酸攪拌均勻,于10 ℃左右冷浸漬24 h后接入酵母,在25 ℃下進行果酒發酵。發酵結束后用4層紗布對酒液進行過濾,濾液靜置2 d后再次過濾,將上層清液吸出密封進行陳釀。
1. 2. 3 理化性質測定 根據GB/T 15038-2006葡萄酒、果酒通用分析方法,對臍橙果酒的總糖、還原糖、可滴定酸含量和酒精度進行檢測;pH采用pH計法測定。
1. 3 統計分析
運用SPSS 13.0對試驗數據進行方差分析,采用LSD法進行多重比較,并利用Excel 2007作圖。
2 結果與分析
2. 1 不同釀酒酵母對發酵過程中臍橙果酒總糖和還原糖含量的影響
果酒釀造過程中,糖主要為酵母生長提供其所需的能量及發酵生成酒精(羅佳麗等,2013;李志友和李啟要,2016)。橙汁中主要糖類為葡萄糖、果糖及生產過程中加入的蔗糖,蔗糖在發酵過程中會被酵母轉化酶水解生成葡萄糖和果糖,被酵母利用,故對總糖和還原糖的跟蹤是監測發酵是否正常和是否達到終點的重要指標。
由圖1可知,隨著發酵天數的增加,不同酵母發酵的臍橙果酒中總糖和還原糖含量均呈下降趨勢,但發酵時間不同,其下降速率有所不同。發酵前2 d,果酒總糖含量變化較緩慢,第3 d開始迅速下降,此時3種酵母發酵的臍橙果酒總糖含量間存在顯著差異(P<0.05,下同),第8 d時趨于平緩,之后不同酵母發酵的臍橙果酒中總糖含量均處于恒定狀態(圖1-A)。主要原因是發酵前期酵母處于生長繁殖階段,糖分利用量相對較少;當酵母生長到一定階段,開始大量消耗糖分,同時伴隨著酒精的產生,當酒精積累到一定量時抑制酵母活性,最終導致糖分消耗變慢,并趨于恒定狀態。發酵過程中,果酒總糖含量的變化可以反映發酵速度的快慢,由圖1-A可知,FC9酵母的發酵速度最快,ENOFERM BDX酵母的發酵速度最慢。發酵完成后,F33酵母發酵的果酒總糖含量最高,ENOFERM BDX酵母發酵的果酒總糖含量最低,但3種酵母發酵的果酒總糖含量間無顯著差異(P>0.05,下同)。
由圖1-B可知,發酵期間臍橙果酒的還原糖含量呈下降趨勢,第2 d開始迅速下降,直至第8 d下降速度緩慢并趨于穩定。其中,ENOFERM BDX酵母發酵的果酒還原糖含量下降速率最大,FC9酵母發酵的果酒還原糖含量下降速率最小。發酵結束后,還原糖在F33酵母發酵的果酒中含量最高,在ENOFERM BDX酵母發酵的果酒中含量最低,但兩者間無顯著差異。
2. 2 不同釀酒酵母對發酵過程中臍橙果酒可滴定酸的影響
臍橙果酒中可滴定酸是揮發性酸和固定酸的總和,這些有機酸可以形成穩定的芳香物質,可滴定酸是衡量臍橙果酒品質的一個重要指標(王福榮,2005)。由圖2可知,不同酵母發酵的臍橙果酒中可滴定酸含量隨發酵天數的增加總體上呈上升趨勢,但不同時期可滴定酸增加量有所不同。可滴定酸含量在發酵前4 d明顯增加,第6 d后基本趨于平緩。這是由于果酒中還原糖主要被酵母轉化為CO2和酒精及其他副產物,這些產物的存在使得酒樣中的可滴定酸含量升高。發酵前期底物充足,可滴定酸含量迅速上升,到一定階段后,由于底物的減少和副產物對酵母發酵的逆向抑制,上升速度緩慢,并趨于穩定。發酵結束后(12 d),F33、ENOFERM BDX和FC9酵母發酵的果酒中可滴定酸含量分別為9.65、9.66和9.83 g/L,三者間無顯著差異。
2. 3 不同釀酒酵母對發酵過程中臍橙果酒pH的影響
pH是影響酶活性的一個重要因素,當外環境pH改變與胞內不一致時,被分泌到細胞外的胞外酶活性就會受到影響(匡鈺等,2012),從而影響酵母的新陳代謝,故控制好發酵液中pH的基本穩定性對發酵過程非常重要。臍橙果酒最適pH可參考葡萄酒(pH 3.30~3.50),pH越低,越有利于一些氨基酸的吸收。由圖3可知,果酒pH在發酵前3 d有所下降,但下降速率較緩慢,第4 d后基本趨于穩定,與果酒中可滴定酸含量變化規律基本吻合。發酵完成后(12 d),F33、ENOFERM BDX和FC9酵母發酵的臍橙果酒pH分別為3.37、3.42和3.35。整個發酵過程中,FC9酵母發酵的臍橙果酒pH變化最小;F33酵母發酵的果酒pH變化最大。
2. 4 不同釀酒酵母對發酵后臍橙果酒殘糖量和酒精度的影響
由圖4可知,不同酵母對臍橙果酒中殘糖量和酒精度均有顯著影響。F33、ENOFERM BDX和FC9酵母發酵的臍橙果酒中殘糖量分別為4.65、4.02和3.90 g/L(圖4-A);按照葡萄酒國家標準(GB 15037-2006),干葡萄酒中糖含量≤4.00 g/L,半干葡萄酒糖含量為4.00~12.00 g/L,3種酵母發酵后的果酒殘糖量均符合國家標準。葡萄酒酒精度的國家標準為≥7.0%vol,酒精度越高,說明酵母對酒精的耐受度和對原料的轉化率越高。由圖4-B可知,3種酵母發酵的果酒酒精度均符合國家標準,以FC9酵母發酵的果酒酒精度最高,顯著高于其余兩種酵母。
3 討論
果酒釀造過程中,酵母決定其品質、風味、獨特性及營養保健性,但不同酵母菌株的發酵特性和自身特征存在差異性,故對酒體品質產生不同的影響。為使橙汁果酒充分表現出其典型性和獨特性,前人已在柑橘、臍橙果皮或果園土壤中分離篩選出橙汁果酒專用酵母,如陳華等(2004)利用贛南臍橙汁自然發酵,分離篩選出酵母菌株Y1980,其適合釀造臍橙干酒;陳瑤等(2007)采用現代微生物實驗技術,利用富集培養和分離技術,從南豐蜜橘橙汁中分離篩選出酵母菌株Y68,其適合柑橘果酒的釀造;羅佳麗等(2013)從甜橙果皮和甜橙果園土壤中分離出138株酵母菌,通過對其發酵性能測試,篩選出酵母菌株S017最適合釀造甜橙果酒;熊元林和李曉宇(2014)從橙汁發酵醪液中分離篩選出綺麗酵母FJ-20為理想的橙汁果酒發酵酵母。然而,可能由于這些酵母菌株自身缺陷或生產技術,目前僅在實驗室中培養,未進行商業化生產,市場上至今無橙汁果酒的專用酵母。因此,橙汁果酒產業的發展仍需依靠商業釀酒酵母。
商業酵母F33、ENOFERM BDX和FC9是目前市場上常用的釀酒酵母,具有各自的生長代謝特征。F33酵母發酵溫度為13~30 ℃,耐高酒精度16.0%vol,所需氮量少,揮發酸和硫化氫的產量低,可以大量生成水解多糖;ENOFERM BDX酵母能充分表現原料的典型性和香氣特征,發酵能力強,產熱少,揮發酸和硫化氫產量低,具有極好的浸色增香作用;FC9酵母發酵最佳溫度為10~20 ℃,耐酒精力強,發酵平穩,揮發酸和硫化氫聚集較少。本研究采用這3種商業釀酒酵母對贛南橙汁進行發酵釀酒,結果表明,FC9酵母發酵酒醪中總糖含量下降速度最快,但還原糖含量下降速度最慢;而ENOFERM BDX酵母發酵酒醪中總糖含量下降速度最慢,還原糖含量下降速度最快; F33酵母發酵酒醪中總糖和還原糖含量下降速度介于兩者之間。說明FC9酵母啟動橙汁發酵速度快于F33和ENOFERM BDX酵母,一方面可能酵母FC9更適宜臍橙果汁環境;另一方面,臍橙中總糖含量為10.25%,還原糖含量為5.47%(張素斌等,2010),則非還原糖與還原糖基本各占50%,FC9酵母發酵非還原性糖的能力強于F33和ENOFERM BDX酵母,從而有利于發酵的啟動。同時,與F33和ENOFERM BDX酵母相比,FC9酵母發酵酒樣中可滴定酸含量最高,說明酵母FC9更有利于穩定果酒的香氣。
臍橙果酒釀造中,酒醪糖分的變化可以反映酵母發酵能力的強弱,而酒樣殘糖量可以反映酒醪糖分是否發酵完全。酵母菌株Y1980、Y68和S017發酵酒樣中殘糖量分別為5.00、1.00和4.28 g/L(陳華等,2004;陳瑤等,2007;羅佳麗等,2013)。本研究中,F33、ENOFERM BDX和FC9酵母發酵酒樣中殘糖量分別為4.65、4.02和3.90 g/L,可見3種酵母對糖的利用率均高于酵母菌株Y1980,但低于酵母菌株Y68。同時,F33(13.5%vol)、ENOFERM BDX(13.1%vol)和FC9(13.9%vol)酵母產酒精度均高于酵母菌株Y1980(10.0%vol~12.5%vol)(陳華等,2004)、Y68(11.6%vol)(陳瑤等,2007)、S017(12.3%vol)(羅佳麗等,2013)和FJ-20(<10.0%vol)(熊元林和李曉宇,2014)。發酵過程中,酒醪pH應控制在2.00~4.00,以利于酵母的發酵。3種商業酵母在整個發酵過程酒醪pH均低于4.00,且F33(3.37)、ENOFERM BDX(3.42)和FC9(3.35)發酵酒樣中pH均低于酵母菌株Y1980(3.40~3.80)(陳華等,2004)、S017(3.70)(陳瑤等,2007)和FJ-20(3.40~3.60)(熊元林和李曉宇,2014)。
通過對比F33、ENOFERM BDX和FC9 3種商業釀酒酵母對臍橙果酒發酵特性的影響,初步判定FC9酵母較適宜釀制臍橙果酒。但本研究主要集中于3種商業酵母對臍橙果酒發酵特性的影響,對酒體香氣物質、酚類物質及抗氧化特性等方面未進行研究,故下一步將著重研究3種商業酵母對臍橙果酒這三方面的影響。
4 結論
通過比較F33、ENOFERM BDX和FC9酵母發酵臍橙果酒的總糖和還原糖含量變化,發現FC9酵母發酵速率最快,發酵結束后果酒中殘糖量最低,酒精度最高,表明其發酵性能更優異。綜合考慮3種釀酒酵母對臍橙果酒發酵特性的影響,可初步判定商業釀酒酵母FC9較適宜釀制臍橙果酒。
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(責任編輯 羅 麗)