桑葚果酒的發酵工藝研究

劉功良,余潔瑜,姜弘佳,趙 翾,白衛東,黃星源

(1.仲愷農業工程學院 輕工食品學院,廣東 廣州 510225;2.廣州市廣式傳統食品加工與安全控制重點實驗室,廣東 廣州 510225)

桑葚果酒的發酵工藝研究

劉功良1,2,余潔瑜1,姜弘佳1,趙 翾1,2,白衛東1,2,黃星源1

(1.仲愷農業工程學院 輕工食品學院,廣東 廣州 510225;2.廣州市廣式傳統食品加工與安全控制重點實驗室,廣東 廣州 510225)

以桑葚為原料,安琪活性干酵母SY為發酵菌種,采用全汁發酵法釀造桑葚果酒,通過單因素和響應面試驗優化,確定了桑葚果酒的最佳發酵工藝條件:起始糖度為204 g/L,活性干酵母接種量為1.4 g/L,不添加偏重亞硫酸鉀,起始pH自然,發酵溫度為30℃,發酵時間8 d,制備得到的桑葚果酒的酒精度可達到9.3%vol,殘總糖18.48 g/L,總酸8.12 g/L。該條件下,桑葚果酒酒液澄清透亮,顏色純正,酒香果香濃郁,酸甜適口,口感醇厚,風味獨特,感官評分為88.7分。

桑葚;發酵;果酒

桑葚被我國衛生部列為“既是食品又為藥品”的農產品之一[1],常食使人精神飽滿,氣色紅潤,耳聰目明[2]。我國桑葚資源豐富,但季節性強,常溫條件下不耐貯藏。采用全汁發酵法釀造桑葚果酒有助于增加桑葚深加工種類,具有很大的市場潛力和社會效益[3]。研究發現,桑葚果酒營養價值極高,果酒中花青素含量是紅葡萄酒的5倍,白黎蘆醇含量達1.38 μg/mL[4-5],此外桑葚紅色素對一些自由基有不同程度的清除作用[6]。目前國內外研究較多的是桑葚利口酒,桑葚與其他果汁混合發酵酒以及利用桑葚汁稀釋發酵酒[7-10],全汁發酵法生產桑葚果酒的研究并不多。采用全汁發酵法不僅更大程度地保留了桑葚中的營養成分,而且使發酵后的果酒果香更純更濃郁。

本試驗對桑葚果酒發酵工藝進行優化研究,比較不同工藝條件下果酒的理化指標及感官特性的變化,并最終確定最優的發酵工藝條件;通過跟蹤監測發酵后酒精度、殘總糖、總酸和感官評價等指標來確定發酵最佳工藝參數,以期為果酒發酵提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮桑葚:廣東省倫教蠶種場;安琪葡萄酒果酒專用酵母SY:湖北安琪酵母有限公司;精制紅棉白砂糖:廣州市華僑糖廠。

1.2 儀器與設備

JJ600精密電子天平:常熟雙杰測試儀器廠;HH-4數顯恒溫水浴鍋:常州澳華儀器有限公司;SW-CJ-IF超凈工作臺:上海博迅實業有限公司醫療設備廠;DHP-9602電熱恒溫培養箱:上海一恒科學儀器有限公司;0～40酒精計:余姚市方橋實驗儀表廠;pHS-3CP pH計:雷磁酸度計pHS-3C。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程及操作要點[11-12]

采收:采收要求在晴天進行,挑選八成熟以上,顏色呈紅色或紫紅色、顆粒飽滿的果實。用塑料或不銹鋼制容器盛放,避免與鐵容器接觸。

清洗、壓榨:桑葚果較脆弱,清洗時不可劇烈攪拌。用清水浸泡,除去附著在果實表面的污物和農藥,然后用榨汁機榨汁。

果汁改良:向桑葚果汁中添加適量的偏重亞硫酸鉀(K2S2O5),防止果汁氧化,并且能夠抑制其他雜菌生長的作用。用精制白砂糖調整果汁至適當起始糖度。分別利用檸檬酸和碳酸氫鈉來調節pH。

巴氏殺菌:將調配好的桑葚果汁于恒溫水浴鍋(70℃)中水浴20 min左右,冷卻置于45～50℃的水浴鍋中。

菌種活化:稱取安琪葡萄酒干酵母SY,按1∶20(w/w)加入2%蔗糖溶液中,于38℃水浴鍋中水浴活化30～35min。

酒精發酵:先用4層紗布封口發酵3 d左右(可通過觀察氣泡的產生量確定),第4天開始在紗布外加上一層保鮮膜,繼續發酵,發酵時間為8 d左右,可通過觀察氣泡產生情況確定。

1.3.2 不同因素對果酒理化指標及感官評價的影響

分別考察起始糖度(160 g/L、180 g/L、200 g/L、220 g/L、240g/L),酵母接種量(1g/L、2g/L、3g/L、4g/L、5g/L、6g/L),K2S2O5添加量(0、20 mg/L、40 mg/L、60 mg/L、80 mg/L、100 mg/L),起始pH(3.5、4.0、4.5、5.0、自然),發酵溫度(20 ℃、25℃、30℃)及發酵時間(7 d、8 d、9 d、10 d)對桑葚果酒品質的影響,以桑葚果酒的酒精度、殘總糖和感官評價分值為評價指標,確定各單因素的最佳水平。

1.3.3 Box-Behnken Design試驗設計

根據單因素試驗的結果,選取對桑葚果酒品質影響較大的3個因素確定Box-Behnken設計的因素和水平,以感官評分(Y)為響應值,通過響應面分析優化果酒發酵工藝,響應面試驗因素與水平見表1。

表1 響應面試驗設計因素與水平Table 1 Factors and levels of response surface methodology

1.3.4 測定方法

(1)感官評分

參考GB/T 15038—2006《葡萄酒果酒通用分析方法》中的感官分析法,由10名在釀酒專業中具有一定基礎和經驗的技術人員分別從外觀、香味、口感及典型性等感官特性對桑葚果酒進行評分[13]。

表2 桑葚果酒感官評分標準Table 2 Sensory evaluation standards of mulberry fruit wine

(2)理化指標

酒精度、總糖(以葡萄糖計)、總酸(以酒石酸計)的測定:按GB/T 15038—2006葡萄酒果酒通用分析方法測定。

2 結果與分析

2.1 不同因素對果酒理化指標及感官評價的影響

2.1.1 不同起始糖度對桑葚果酒發酵的影響

表3 不同起始糖度對桑葚果酒發酵的影響Table 3 Effects of different initial sugar content on the fermentation of mulberry fruit wine

由表3可知,起始糖度為160 g/L時,初始糖度較低,酵母先快速生產后,進入厭氧發酵產生酒精,原料很快就被酵母消耗完,到最后酵母之間相互抑制,利用糖速度快速下降,在發酵的第6天開始就基本沒有氣泡產生。起始糖度為180～240 g/L時,酒精度隨起始糖度的增加而增加,初始糖度為180g/L時殘總糖最低。結合感官評價可知,起始糖度為200 g/L時,酒體澄清透亮,酒香果香突出,酸甜適口,酒味醇厚,酒體風格典型,感官評分為89.4分。綜合以上分析,可得出初始糖度為200 g/L為最優起始糖度。

2.1.2 酵母接種量對桑葚果酒發酵的影響

表4 酵母接種量對桑葚果酒的影響Table 4 Effect of yeast inoculum on the fermentation of mulberry fruit wine

由表4可知,酵母接種量為1～3 g/L時,桑葚果酒發酵較快速充分,但是發酵后對原酒風味的影響不同,當接種量≥3 g/L時,發酵的代謝產物多,使原酒的色澤較暗,口感酸澀味較重。綜合考慮,接種量為2 g/L時,發酵較充分且原酒風味最佳,故確定2 g/L為酵母的最佳接種量。

2.1.3 K2S2O5添加量對桑葚果酒發酵的影響

表5 K2S2O5添加量對桑葚果酒發酵的影響Table 5 Effect of K2S2O5addition on the fermentation of mulberry fruit wine

由表5可知,添加K2S2O5后的原酒感官情況不佳,主要是由于桑葚汁中含有大量的有機酸,使發酵后的原酒酸性較高。添加K2S2O5后使口感變得酸澀甚至有苦味。故選取不添加K2S2O5為最優條件。在后續試驗中,不考慮K2S2O5的添加。

2.1.4 起始pH對桑葚果酒發酵的影響

由表6可知,不同起始pH時酒精度的變化情況不是很明顯,起始pH為5.0時,殘總糖較低,但是感官評分也最低。起始pH為3.5或4.0時原酒口感酸澀,不夠柔和。起始pH為4.5或5.0時原酒帶有苦澀味。起始pH自然的原酒口感柔和,酸甜適中,酒體澄清。故選取起始pH自然為最優條件。

表6 起始pH對桑葚果酒發酵的影響Table 6 Effect of initial pH on the fermentation of mulberry fruit wine

2.1.5 發酵溫度對桑葚果酒發酵的影響

表7 發酵溫度對桑葚果酒發酵的影響Table 7 Effect of fermentation temperature on the fermentation of mulberry fruit wine

由表7可知,當發酵溫度為20℃時,經過8 d的發酵,酒精度達到9.8%vol,但是口感酸澀不夠協調。發酵溫度為25℃和30℃時原酒的風味較好,酒體澄清透亮,酸甜適口。故選取26℃、28℃和30℃應用于響應面優化試驗中。

2.1.6 發酵時間對桑葚果酒發酵的影響

表8 發酵時間對桑葚果酒發酵的影響Table 8 Effect of fermentation time on the fermentation of mulberry fruit wine

由表8可知,發酵7 d時酒精度較低,酒香果香都較淡。發酵8 d時酒液澄清透亮,酒香果香突出,口感也相對協調。發酵9 d、10 d時酒液會變得比較渾濁,而且會伴有一丁點苦澀味。因此選擇發酵時間8 d為最佳發酵時間。

2.2 桑葚果酒發酵工藝優化試驗

根據單因素試驗結果,綜合考慮各因素對桑葚果酒品質的影響,選取起始糖度、酵母接種量和溫度3個因素作為試驗因素設計試驗,以桑葚果酒感官評分(Y)為響應值。試驗共有17個試驗點,其中有12個析因點,5個中心點。設計及結果見表9,方差分析見表10。對響應面試驗結果以感官評價分值進行響應面分析,方差分析表明,整體模型的“Prob＞F”值＜0.05,表明該二次方程模型顯著。在選定的水平條件下,各因素對模型影響大小為:酵母接種量＞起始糖度＞溫度。其中酵母接種量對結果有顯著性影響(P＜0.05),酵母接種量和起始糖度及酵母接種量和溫度之間的交互作用對結果影響相對比較顯著,響應面與等高線圖見圖1。

表9 桑葚果酒發酵條件優化響應面試驗設計及結果Table 9 Design and results of response surface methodology for fermentation technology optimization of mulberry fruit wine

表10 響應面試驗結果方差分析Table 10 Variance analysis of response surface methodology results

采用響應面分析法分析響應面試驗結果,得到以感官評分值(Y)為響應值的回歸方程。

圖1 酵母接種量、起始糖度、發酵溫度交互作用對桑葚果酒感官評分影響的響應曲面和等高線Fig.1 Response surface plots and contour line of effects of interaction between yeast inoculum,initial sugar content and fermentation temperature on sensory evaluation of mulberry fruit wine

根據響應面分析結果,將響應值設成最大值,由數學模型得到3個預測的較優工藝條件。結合實際操作條件,修正起始糖度為204 g/L、酵母接種量為1.4 g/L、發酵溫度為30℃。在此優化條件下進行驗證試驗,以尋找桑葚果酒發酵的最佳工藝條件,結果見表11。

表11 驗證試驗設計及結果Table 11 Design and results of verification tests

由表11可知,桑葚果酒發酵的最佳工藝條件為起始糖度204g/L,酵母接種量為1.4 g/L,溫度為30℃。此時桑葚果酒的感官評價得分為88.7分,酒精度為9.3%vol,殘總糖為18.48 g/L,總酸為8.12 g/L。

3 結論

本研究通過檢測桑葚果酒發酵后酒精度、殘總糖、總酸和感官評分4項指標,發現酵母接種量對桑葚果酒發酵影響比較大。通過單因素和響應面試驗研究,得到桑葚果酒發酵的最佳條件為起始糖度204 g/L,酵母接種量1.4 g/L,發酵溫度30℃。該工藝條件下發酵的桑葚果酒酒精度9.3%vol,殘總糖18.48 g/L,總酸8.12 g/L,感官評分88.7分,酒液為紫紅色,有光澤,澄清透亮,酒香果香突出,口感醇厚,酸甜適口,風味獨特。

[1]溫 靖,徐玉娟,肖更生,等.6個果桑品種的桑果加工品質性狀測定與分析[J].蠶業科學,2015(1):107-111.

[2]楊 杰,韋紅群,譚福洋.桑蠶業資源的多功能利用[J].廣東蠶業,2014,48(1):44-47.

[3]林 巧,張 艷,孫小波,等.保健型桑葚果酒的研制[J].農產品加工(學刊),2008(4):60-63.

[4]袁云香.桑葚在食品加工中的應用[J].食品工業,2013(2):171-173.

[5]曹倩雯,鄭飛云,趙佳迪,等.桑葚果酒專用酵母的分離、篩選及鑒定[J].食品與發酵工業,2017,43(3):94-98.

[6]徐建國,田呈瑞.天然桑葚紅色素體外清除自由基活性的研究[J].食品科學,2005,26(12):77-81.

[7]歐 燕.桑葚—草莓酒的釀造及其抗氧化性的研究[D].煙臺:煙臺大學,2014.

[8]李西騰,陳麗燕,張 寒.西瓜桑葚復合果酒發酵工藝的優化[J].農產品加工,2016(14):39-41.

[9]溫建輝.我國桑葚酒研究進展[J].晉中學院學報,2017,34(3):28-32.

[10]謝 亮.桑葚石榴復合果酒釀造工藝及澄清技術研究[J].食品工業,2013(11):9-12.

[11]鐘姝霞,李 覓,鄧 杰,等.半干型菠蘿果酒發酵工藝條件優化[J].中國釀造,2015,34(11):162-166.

[12]黃 瓊,熊世英,吳伯文.桑葚果酒釀造工藝的研究[J].食品工業,2016,37(8):113-116.

[13]范玉婷,王學英.桑葚果酒釀造工藝研究[J].河南科技,2016(3):123-125.

[14]張曉丹,李建婷,秦 丹,等.柑橘酒的發酵工藝優化研究[J].中國釀造,2016,35(10):179-183.

[15]任 博.桑葚果酒發酵工藝研究[D].楊凌:西北農林科技大學,2015.

[16]林寧曉.發酵果酒工藝技術的研究進展[J].福建輕紡,2015(8):32-36.

LIU Gongliang1,2,YU Jieyu1,JIANG Hongjia1,ZHAO Xuan1,2,BAI Weidong1,2,HUANG Xingyuan1
(1.College of Light Industry and Food,Zhongkai University of Agricultural Engineering,Guangzhou 510225,China;2.Key Laboratory of Traditional Cantonese Food Processing and Safety Control,Guangzhou 510225,China)

TS262.7

0254-5071(2017)11-0059-05

10.11882/j.issn.0254-5071.2017.11.013

2017-07-18

廣東省高等學校優秀青年教師培養計劃項目(YQ2015094);2016年廣東省研究生教育創新計劃資助項目-示范基地(粵教研函[2016]39號);廣州市科技計劃項目(201509010005);廣州市產學研協同創新重大專項(201604020001)

劉功良(1980-),男,副教授,博士,研究方向為發酵工程。