蓝莓酒发酵过程中主要成分变化规律研究

2014-04-12陈祖满

中国酿造 2014年2期

陈祖满

（浙江医药高等专科学校，浙江宁波 315100）

蓝莓又称越橘，属杜鹃花科越橘多年生落叶或常绿灌木。其果实为浆果，呈深蓝色、披白霜、近圆形、皮薄籽小，具有极高的营养价值[1]。蓝莓除含有丰富的碳水化合物、蛋白质、维生素、矿物质外，还含有大量的抗氧化物（VA、VC、VE）、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、花色苷、鞣酸、叶酸、黄酮类化合物，使蓝莓具有防止神经衰老、增强心脏功能、明目及抗癌的独特功效[2-5]。蓝莓种植主要集中在我国的北方长白山地区，近年来在南方也迅速发展，目前我国蓝莓种植面积达到867万公顷，总产量10万吨。李立功等[1-6]对北方蓝莓酒的加工进行了不同角度的研究，为蓝莓酒加工提供了一定的理论指导和技术支撑，但研究尚不够系统，特别是针对南方蓝莓酒加工的研究更少，对发酵过程中各种物质的变化规律未见系统研究，无法满足南方蓝莓快速发展的需要，因此本研究旨在以南方蓝莓酒发酵过程中总糖、总酸、乙醇、pH值、花色苷、单宁、挥发酸、甲醇、高级醇和酯等的变化规律研究，为南方蓝莓酒的加工提供理论依据和技术指导，促进南方蓝莓产业的快速发展。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

蓝莓（圆蓝）：奉化以勒食品有限公司蓝莓基地；酵母：湖北安琪酵母有限公司生产的优质葡萄酒活性干酵母；二氧化硫（食品级）：天津化工厂；白砂糖（一级）：广东江门甘蔗化工厂。0.1mol/L NaOH，0.1%酚酞，A、B斐林试剂，碘化钾、重铬酸钾、硫酸溶液（分析纯）：浙江仙居县兴达化工厂。

1.2 仪器和设备

SP-2000型气相色谱仪：山东鲁南瑞虹化工仪器公司；VARIAN-100C紫外分光光度计：澳大利亚VARIAN公司；Delta 320pH计、分析天平：梅特勒一托利多仪器公司；蒸馏装置、酒精度计：上海精密仪器仪表有限公司；DYJ-3榨汁机：靖江前卫食品机械厂；XSK500-A硅藻土过滤机：扬州润明轻工机械厂；20L发酵缸、陈酿贮存罐：宁波象山沪江食品机械厂。

1.3 实验方法

1.4 测定方法

酒精度、总糖、总酸（以柠檬酸计）、挥发酸和单宁的测定参照参考文献[7]；pH值用pH计测定；花色苷用pH示差法测定[8]。甲醇、高级醇、酯类及其他物质测定采用气相色谱仪测定。测定条件为氢火焰检测器（flame ionization detector，FID），PEG—20000填充柱；柱温、进样器和检测器温度分别为115℃、140℃和160℃；氮气（N2）、氢气和空气流速分别为35mL/min、35mL/min和400mL/min；进样量为2μL，采用内标（乙酸正丁酯）峰面积法计算各成分含量。

2 结果与讨论

2.1 蓝莓酒主发酵过程中总糖、总酸、乙醇和pH值的变化

蓝莓酒在主发酵10d的过程中总糖、总酸、乙醇和pH值均呈现不同的变化规律（见图1）。南方蓝莓原汁自身含糖10.8%，无法满足最终产品酒精度（体积分数11.5%～12.0%）的要求，在发酵第3天补加糖9.6%，因此总糖在第4天出现次高峰，发酵初期，酵母活性较高，产酒能力极强，总糖含量急剧下降，至第7天发酵液残糖低于3.0g/L，表明主发酵过程已完成。蓝莓原汁加入活性干酵母后，第2天产生乙醇，随后酒精度体积分数迅速上升至10.8%，第7天之后，乙醇含量增加较慢，最后酒精度体积分数稳定在11.8%，符合实际生产中17.0g/L（理论为16.3g/L，但实际生产中有酒精损耗及糖残留）糖产生体积分数1.0%的酒精的计算。总酸前期较平稳，中期由于酵母菌发酵，产生了丙酮酸、乙酸乳、酸等代谢产物，使总酸含量上升，到后期可能进行乳酸发酵，多元酸转变成一元酸，使总酸又有所回落[5]。pH值在整个主发酵过程中中期略有下降，变化不大，总体略降。主发酵之后，蓝莓原酒酒精体积分数达到11.8%，总酸7.53g/L，pH2.95，主要指标都达到了果酒原酒生产的技术指标[7，9]。

2.2 蓝莓酒发酵过程中花色苷、单宁含量的变化

花色苷是蓝莓的重要特性营养成分之一。从试验结果（图2）可以看出，花色苷在蓝莓酒主发酵过程中总体呈下降趋势，主发酵前期变化较小，中后期呈快速下降趋势并渐趋平稳，发酵保存率达64%。这主要是发酵前期，花色苷存在的环境与鲜果比较接近，酵母需氧量较大，发酵液中氧含量较低，但随着发酵的进行，酸度逐渐增加，酒精大量产生，酵母生长受到抑制，耗氧量减少，发酵液中含氧量增加，氧化作用相对较强[5]，环境的改变，使花色苷在酸、氧、光、热等共同因素作用下而分解，同时由于部分酵母自溶产生的酵母泥、果皮吸附部分花色苷，从而使花色苷在主发酵的中后期出现快速减少现象。

图1 蓝莓酒主发酵过程中乙醇、糖度、总酸和pH的变化Fig.1 Changes of ethanol,total sugar,total acid and pH during blueberry wine main fermentation

单宁是果酒苦、涩味的来源，是构成果酒骨架的重要成分，果酒中缺乏单宁，酒味就会平淡，含量过高又会使酒味发涩。蓝莓单宁含量相对较高，在发酵过程中变化较小，主发酵前期含量基本上无变化，后期含量逐渐减少，这是单宁类等物质聚合、酚类物质氧化作用的结果[4]，同时也说明发酵过程对单宁含量影响不大（见图2）。

图2 蓝莓酒发酵过程中花色苷和单宁含量的变化Fig.2 Changes of anthocyanins and tannin during blueberry wine fermentation

2.3 蓝莓酒发酵过程中甲醇、挥发酸含量的变化

甲醇是水果酒和水果蒸馏酒和生产中不可避免的有毒副产物，过量摄取甲醇会导致失明甚至死亡，GB/T15037—2006《葡萄酒新标准》[11]规定果酒中的甲醇≤400mg/L。果酒中的甲醇主要来源于原料果实中的果胶，果胶脱甲氧基生成低甲氧基果胶时，同时形成甲醇[12]。从试验结果（见图3）可以看出，甲醇发酵开始时就存在，随着发酵的进行，部分果胶脱甲氧基生成果胶酸时，生成少量甲醇，使含量略有增加，之后由于发酵产生的大量二氧化碳带走部分甲醇，使甲醇含量略有下降，最后一直维持在相对较稳定的水平，总体含量可以控制在国家规定的指标范围内，这与葡萄酒的研究报道相一致[10]，说明蓝莓酒中的甲醇并不是伴随着果酒发酵而形成的产物，而是原料本身的果胶在果胶甲酯酶的作用下水解产生果胶酸和甲醇而形成的[10]，因此果酒中的甲醇含量与原料的果胶含量有一定相关性。

图3 蓝莓酒发酵过程中甲醇、挥发酸含量的变化Fig.3 Changes of methanol and volatile acid during blueberry wine fermentation

挥发酸是衡量果酒发酵质量好坏的重要指标之一，主要成分是醋酸。从图3可以看出，蓝莓酒主发酵前阶段，挥发酸含量较低，随后随着酒精发酵进行而逐渐上升，在发酵中期增加十分显著，最后渐趋稳定。这主要是在乙醇发酵过程中，部分乙醇被醋酸菌氧化而生成醋酸，少量乙醛氧化生成醋酸所致[12]。总体比葡萄酒略高，最终仍可控制在0.8g/L（国标≤1.2g/L）以内。

2.4 蓝莓酒发酵过程中高级醇的变化

表1 蓝莓酒发酵过程中主要高级醇含量的变化Table 1 Changes of main higher alcohol during blueberry wine fermentationg/L

高级醇也称为杂醇油，大多数高级醇都是酵母发酵的副产物，主要通过2条途径生成：一是酵母以糖为基质由糖代谢合成自身必需的氨基酸，其中间体酮酸在酶的作用下可以生成高级醇。二是由原料中氨基酸的还原脱氨形成[13]。高级醇是酒香气的重要组成成分，主要包括正丙醇、活性戊醇、异丁醇、异戊醇和2-苯乙醇等[13]。从表1可知，异丁醇和苯乙醇是蓝莓酒的主要香气成分，分别赋予蓝莓酒悦人的植物香、玫瑰香和茉莉花香。该4种高级醇均是在发酵第3天才被检测出的，除正丙醇含量在主发酵后期略有下降外，其余均随着发酵时间的延长而不断增加，表明了高级醇是在蓝莓酒主发酵过程中逐步形成的，是伴随着酵母发酵而产生的副产物，符合一般果酒适当陈酿后香气更浓、更醇的规律。这与严红光等[14]研究的基本相符，但由于蓝莓品种的不同，导致香气成分及含量不尽相同。

表2 蓝莓酒发酵过程中主要酯类物质含量的变化Table 2 Changes of main esters during blueberry wine fermentation

2.5 蓝莓酒发酵过程中酯类的生成

酯类物质也是酵母在发酵过程中的代谢产物，在酒的果香味方面发挥着重要作用[15]。蓝莓酒中产生的苯甲酸乙酯、辛酸乙酯、癸酸乙酯分别赋予蓝莓悦人的花果香和葡萄香味[14]，戊酸乙酯是鲜果香的重要成分，己酸乙酯是浓香型酒的主体香气，乙酸乙酯是酒的基础芳香物质，是最重要的主体酯类[15]。从表2可以看出，在蓝莓刚开始发酵时就检测到少量苯甲酸乙酯，随后依次也检测到乙酸乙酯、己酸乙酯、癸酸乙酯、辛酸乙酯和戊酸乙酯等香气成分，苯甲酸乙酯、乙酸乙酯、己酸乙酯、癸酸乙酯是蓝莓酒香气的主要成分，因此，蓝莓酒果香纯正，酒香浓郁，典型性特出，这与严红光等[14]研究的基本相符。由于标样成分的局限性，尚有多种未知物质无法确定，有待今后进一步深入研究。