發酵助劑對石榴酒發酵的影響

劉亞萍,王 瑩,趙 博,張洪亞,楚 杰,*,劉可春,吳 澎

(1.齊魯工業大學(山東省科學院),山東省科學院生物研究所,山東濟南 250014; 2.山東農業大學食品科學與工程學院,山東泰安 271018; 3.山東師范大學生命科學學院,山東濟南 250014)

石榴酒(Pomegranate wine)是以鮮石榴為主要原料,采用獨特發酵工藝釀造而成的果酒,酸甜爽口,風格獨特。石榴具有極高的營養價值及藥用價值[1-2],富含人體所需的多種氨基酸、維生素和微量元素[3-4],是一種營養價值極高的保健酒[5]。

傳統的石榴酒釀造工藝注重“配方”改良和發酵條件優化,忽視前期發酵過程,導致出現揮發酸含量過高、糖的利用率低等問題,影響石榴酒原酒品質[6]。近年來,研發人員根據發酵的營養需求研制出促發酵的發酵助劑,這些發酵助劑含有氨基酸、維生素等微生物繁殖所需物質。在酒精發酵過程中適量的加入發酵助劑,具有彌補發酵過程中的營養缺失,尤其是氮源的缺失。此外,發酵助劑還可起到以下作用:促進酵母菌生長,使酵母數量和代謝能力持久穩定;防止過早出現酵母衰老造成的發酵遲緩、停滯現象;提高酵母發酵效率,發酵更加徹底,使酒質富有更新鮮、醇正的風味;改善酵母代謝環境,避免或減少不良脂肪酸、高級醇等副產物的產生;在低溫、高滲、營養缺失等不利條件下,有助于蘋果酸-乳酸發酵得啟動等特性[7-8]。簡而言之,發酵助劑在果酒酒精發酵中,提高酵母的耐乙醇能力,同時降低發酵終止時的殘糖、酸度,并優化發酵原酒的質量。

目前相關發酵助劑對果酒酒精發酵的報導較少,本文選用三種優良的酵母菌株進行石榴酒發酵,期間加入發酵助劑,通過對比加入前后理化指標的變化,分析發酵助劑對石榴酒精發酵的影響,為生產高品質的石榴酒提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

石榴 青皮石榴,采自山東棗莊;酵母BV818 安琪酵母股份有限公司;酵母DV10、EC1118 曼森(法國)商貿有限公司;發酵助劑VVR(淡黃色粉末,主要由硫酸銨鹽等無機鹽組成) 煙臺佳美釀酒技術有限公司;果膠酶3800 U/mL 諾維信(中國)生物技術有限公司;亞硫酸、蔗糖 分析純,國藥集團化學試劑有限公司;NaOH、HCl 分析純,天津市廣成化學試劑有限公司。

PB-10型pH測量儀 上海精密儀器儀表有限公司;LE204E/02分析天平 梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司;多功能酶標儀 美國DYNEX Spectra MR(用于測定吸光度);HWS-150型恒溫恒濕箱 上海精宏實驗設備有限公司;SGD-IV全自動還原糖測定儀 山東省科學院生物研究所。

1.2 實驗方法

1.2.1 原料的選擇及處理 選取成熟、新鮮、無霉爛的青皮石榴,經清水清洗,去除表面污物。手工去皮,將籽粒與隔膜分離,再用榨汁機榨汁,經四層紗布(100目)過濾收集石榴汁備用。

1.2.2 工藝流程及操作要點 活化酵母菌：配制20 mL 5%蔗糖溶液,分別加入BV818、DV10和EC1118活性干酵母0.45 g,30 ℃恒溫活化30 min左右。取三份900 mL原始糖度8%的石榴汁,分別加入72 g白砂糖,溶解后分別加果膠酶0.05 g,亞硫酸0.05 g,并將三種活化酵母液分別和發酵助劑VVR 0.20 g加入到各處理組中,混勻,調pH=3.5并定容至1000 mL,封口后于25 ℃進行恒溫發酵,發酵10 d后終止發酵。石榴酒發酵工藝流程如圖1所示。

圖1 石榴酒發酵工藝流程Fig.1 Fermentation process of pomergranate wine

1.2.3 發酵石榴酒中理化指標的測定方法 發酵期間每隔2 d取樣一次,進行以下理化指標的檢測。

1.2.3.1 還原糖的測定 取1 mL樣品適當稀釋,使用SGD-IV全自動還原糖測定儀測定其總糖含量并記錄,每個樣品至少重復三次。

1.2.3.2 酒精度的測定 按照GB/T 15038-2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》中的密度瓶法進行測定。

1.2.3.3 總酸的測定 酸堿中和滴定,以酒石酸計,0.05 mol/L的NaOH溶液滴定[9]。

1.2.3.4 揮發酸的測定 按照GB/T 15038-2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》中方法進行測定。

1.3 數據處理

文中試驗結果均平行三次,其數據采用Excel軟件作圖,采用SPSS 19.0統計軟件進行組間方差分析(ANOVA)。

2 結果與分析

2.1 發酵助劑對還原糖的影響

不同品種的酵母菌對糖的利用率各不相同,但下降趨勢相似。發酵過程中,其還原糖呈明顯下降趨勢,且前4 d下降速度較快,發酵后期有所減緩。從圖2中可看出,發酵10 d后,酵母BV818、DV10和EC1118發酵的石榴酒中還原糖含量分別為22.8、55.3、28.1 g/L,添加發酵助劑的酵母BV818、DV10和EC1118發酵的石榴酒中還原糖含量分別為4.3、6.6、3.8 g/L。

圖2 發酵助劑對石榴酒發酵過程中還原糖含量的影響Fig.2 Effect of fermenting accessory ingredients on reducing sugar content in the process of pomegranate wine fermentation注:*和**分別代表與未添加發酵劑組存在顯著(p<0.05)和極顯著差異(p<0.01)；圖3～圖6同。

數據表明,加入發酵助劑可明顯提高發酵過程中糖的利用率,加速發酵進程,使發酵更加徹底。

2.2 發酵助劑對酒精度的影響

從圖3可以看出,不同酵母菌株BV818、DV10及EC1118發酵10 d后,石榴酒的酒精度分別為8.0%vol、8.2%vol和8.2%vol,添加發酵助劑的酵母BV818、DV10和EC1118發酵的石榴酒中酒精度分別為9.9%vol、8.7%vol和10.2%vol。

圖3 發酵助劑對石榴酒發酵過程中酒精度含量的影響Fig.3 Effect of fermenting accessory ingredients on alcohol content in the process of pomegranate wine fermentation

從上述實驗結果可以看出,三菌株BV818、DV10和EC1118發酵10 d后的石榴酒的還原糖含量分別為4.3、6.6、3.8 g/L,可見酒精度與糖的轉化是相對應的,且與未添加發酵助劑的酒精度相比,添加發酵助劑的石榴酒中酒精度少許升高,所以發酵助劑不僅提高了發酵過程中糖的利用率,與此同時也提高了石榴酒的酒精度。

2.3 發酵助劑對總酸含量的影響

從圖4中可看出,發酵過程中總酸含量在前6 d下降明顯,后期趨于穩定,終止發酵時,酵母BV818、DV10和EC1118發酵的石榴酒中總酸含量分別為5.8、5.9、5.7 g/L,添加發酵助劑的酵母BV818、DV10和EC1118發酵的石榴酒中總酸含量分別為6.8、8.1、7.5 g/L。

圖4 發酵助劑對石榴酒發酵過程中總酸含量的影響Fig.4 Effect of fermenting accessory ingredients on total acid content in the process of pomegranate wine fermentation

加入發酵助劑后,總酸含量明顯增加。發酵助劑主要成分是硫酸銨鹽,銨根離子在發酵過程中促進形成蛋白產物,大量的硫酸根離子保留了下來,導致總酸測定數值偏高。而總酸含量高會導致酒中的澀味更加明顯,可在后期加入甜味物質調節口感[12]或進一步對發酵助劑進行篩選優化。

2.4 發酵助劑對揮發酸含量的影響

從圖5中可看出,發酵期間石榴酒中揮發酸呈現上升趨勢,4～8 d增加量最大,最后2 d趨于穩定。其中酵母BV818、DV10和EC1118發酵的石榴酒中揮發酸含量分別為0.43、0.49、0.50 g/L,添加發酵助劑的酵母BV818、DV10和EC1118發酵的石榴酒中揮發酸含量分別為0.32、0.40、0.38 g/L。

圖5 發酵助劑石榴酒發酵過程中揮發酸含量的影響Fig.5 Effect of fermenting accessory ingredients on volatile acid content in the process of pomegranate wine fermentation

試驗表明,加入發酵助劑有助于降低發酵過程中所產生的揮發酸含量。影響揮發酸含量的因素有很多,其中發酵助劑中含有硫酸銨鹽等無機鹽,其中豐富的氮源有助于酵母生長,抑制了其他雜菌生長,在數據中體現了揮發酸含量降低。揮發酸中主要成分是醋酸,其濃度對果酒品質有著很大影響,過高的揮發酸會致使果酒口感尖酸、不柔和,降低商品價值[13],在實際生產中,適量加入發酵助劑有助于提高果酒品質。

2.5 發酵助劑對色度的影響

色度值是評價果酒外觀品質的重要標準之一,成品果酒應具有正常色澤,酒體清亮,無明顯沉淀物及懸浮物,根據果酒的色度值能協助判斷果酒的品質。從圖6中可看出,發酵過程中果酒色度呈現下降趨勢,前6 d下降速度較快,后期趨于平穩。試驗表明,酵母BV818、DV10和EC1118發酵的石榴酒中色度分別為0.58、0.60、0.57,添加發酵助劑的酵母BV818、DV10和EC1118發酵的石榴酒中色度分別為0.39、0.42、0.48。

圖6 發酵助劑對石榴酒發酵過程中色度的影響Fig.6 Effect of fermenting accessory ingredients on chroma in the process of pomegranate wine fermentation

添加發酵助劑后酒樣色度值有小幅度下降,其原因可能是加入發酵助劑后,在酒精發酵過程中pH和酸根離子的變化,影響酒中色素類物質的物理狀態改變及化學變化,導致色度損失[14-16]。

3 結論

發酵助劑的研究有助于制酒產業的不斷進步與發展,經試驗證明,在石榴酒酒精發酵過程中添加發酵助劑,彌補發酵過程中的營養缺失,有助于加快糖的轉化率、降低揮發酸含量,但同時會導致稍許增加總酸含量以及小幅度降低色度值。發酵助劑可提高發酵效率,加快發酵進程,使發酵更加徹底,同時增加酒精度含量。在實際生產中,針對總酸含量的增加,可在調配時加入甜味物質調節口感。