酿酒酵母对乌饭树果酒发酵过程及果酒品质的影响

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(1. 江南大学食品学院,食品科学与技术国家重点实验室,江苏无锡 214036； 2. 鲁东大学食品工程学院,山东烟台 264025)

酿酒酵母对乌饭树果酒发酵过程及果酒品质的影响

王立1,孙舒扬2,钱海峰1,张晖1,齐希光1

(1. 江南大学食品学院,食品科学与技术国家重点实验室,江苏无锡 214036； 2. 鲁东大学食品工程学院,山东烟台 264025)

以乌饭树果实为原料,通过考察菌体生长情况、总糖和酒精度等多项指标,结合乌饭树果酒酒体成分分析和感官评定,筛选出适合酿造乌饭树果酒的优良菌株。研究发现,酿酒酵母Y3生长繁殖快,降糖和产酒精能力强,仅264h就使总糖浓度降至29.6g/L,酒精度达到7.18%(v/v),发酵后综合感官性能较好,适宜作为乌饭树果酒的起始发酵菌株,以此菌株所制得果酒中花色苷(119.2mg/L)、总酚(5158.2mg/L)和黄酮(5.6mg/L)含量均处于较高水平,同时具有较好乌饭树果实香气。

乌饭树果酒,酿酒酵母,酒精发酵,感官评定

乌饭树(VacciniumBracteatumThunb.),又名南烛、染菽、黑饭草等,为杜鹃花科越桔属植物,民间素有食其果实、采其嫩叶浸渍糯米煮成乌饭的习俗[1]。乌饭树是一种丰富的天然资源,具有多种生理功能,其果实营养价值较高,富含黄酮、维生素、糖、果胶、有机酸和萜烯类等物质,具有促进视红素再合成、改善循环、提高免疫力、抗心血管疾病等功能[2]。目前,国内对乌饭树的研究主要集中于其叶和果实的品质[3]和其中功能性成分如花色苷[4]、黄酮[5-6]的提取分离等,而对其深加工产品的研究和报道很少。乌饭树现有的开发和利用程度较低,造成了乌饭树资源的浪费。以乌饭树为原料酿造果酒是提高其附加值的有效途径,不仅能保留乌饭树果实原有的营养物质,而且低酒度、低含糖量的果酒更符合现代人健康、天然、绿色的观念,具有广阔的开发前景。果酒的酿造过程中,酵母菌是发酵的原动力,它主导着酒精发酵的进行,在很大程度上决定了果酒的风格特点和品质。性能优良的酵母菌在整个发酵过程中具有生长速率快、耐高糖、耐SO2、发酵平稳、酒精产率高、最终代谢产物能赋予酒类特有的风味等优点,且能保证酒类的质量安全[7-9]。本研究利用5种酿酒酵母菌分别进行乌饭树果酒发酵,考察各菌种的发酵特征和产酒能力,综合感官指标和理化指标结果,筛选出适合酿造乌饭树果酒的酿酒酵母菌种,使之有希望成为我国特色乌饭树果酒生产的优良发酵剂,进而推动乌饭树产业的可持续发展。

表1 乌饭树果酒感官评分细则

1 材料与方法

1.1材料与仪器

乌饭树果实 2012年11月采摘于江苏宜兴；酵母菌(Y1、Y2、Y3、Y4)、果胶酶 上海杰兔工贸有限公司；酵母菌Y5 烟台通商国际贸易有限公司；酵母膏胨葡萄糖琼脂培养基(YPD) 青岛日水生物技术有限公司。

STARTER 300 pH计、CP4202C电子天平 上海奥豪斯仪器有限公司；TDL-5-A离心机 上海安亭科学仪器厂；UV-1800分光光度计 上海美谱达仪器有限公司；SPX-150生化培养箱 上海申贤恒温设备厂；HWT-10C 恒温水浴摇床 天津市恒澳科技发展有限公司。

1.2实验方法

1.2.1 原料预处理 新鲜采摘乌饭树果实,经过压榨破碎,测定果汁的初始糖度为91g/L,总酸为11.2g/L(以柠檬酸计),分装于5个10L发酵瓶中,调糖度、添加果胶酶后,分别接种Y1-Y5 5种不同商业化活性干酵母发酵。

商业化活性干酵母需预先经过活化再接种至乌饭树果汁,活化过程如下：称取2.7g干酵母至50mL烧杯中,添加30mL含20%(w/v)蔗糖的无菌水,再于35℃水浴中轻轻搅拌15～20min,待酵母完全活化后接种至装有乌饭树果汁的发酵瓶中。此时,乌饭树果汁中的活酵母细胞数约为107cfu/mL。

1.2.2 乌饭树果酒的工艺路线 乌饭树果酒生产的详细工艺路线如下：

采摘乌饭树果实→破碎压榨→调整糖度(总糖160g/L)和SO2浓度(总SO280mg/L)→添加果胶酶(添加量30mg/L)→接种酵母进行酒精发酵(26℃)→发酵过程跟踪检测→发酵结束分离清汁→调整SO2浓度低温贮藏(总SO260mg/L)→下胶过滤→冷稳定处理→过滤→除菌→灌装

在发酵过程中,每隔12h定期测定总糖含量和酒精度,每隔24h定期测定酵母活细胞总数,待还原糖浓度低于30g/L,终止酵母发酵。取样时,从乌饭树果酒中吸取10mL酒样,8000r/min离心15min后取上清液,分别测定总糖含量和酒精度；对于酵母活细胞数,则直接取样测定。其他常规理化指标、色度、总酚含量等待发酵结束后一并测定。乌饭树果酒发酵实验设置两个平行样品,取平均值。

1.3分析方法

1.3.1 常规理化指标 酒精度、总糖、还原糖、总酸、挥发酸、总SO2浓度参照《葡萄酒、果酒通用分析方法》(GB/T 15038-2006)。其中：酒精度采用密度瓶法；还原糖和总糖采用斐林氏剂直接滴定法测定,以葡萄糖计；挥发酸和总酸：采用氢氧化钠滴定法测定,分别以乙酸和柠檬酸计；总SO2采用直接碘量法。

1.3.2 pH 采用酸度计法测定。

1.3.3 色度 采用分光光度计法,测定420、520、620nm波长下的吸光值,取三者之和。

1.3.4 总酚 采用福林-肖卡法进行测定[10],以没食子酸计。

1.3.5 总花色苷 采用pH示差法测定[11],以二甲花翠素-3-葡萄糖苷计。

1.3.6 总黄酮 采用亚硝酸钠-硝酸铝-氢氧化钠显色法[12],以芦丁计。

1.3.7 乌饭树酒感官质量分析 以感官情况为指标,参考《葡萄酒工业手册》及GB/T 15308-2006,由10名经过品评培训的人员组成感官品评小组,对乌饭树果酒的色泽、香气、口味、风味进行品评打分。感官评定标准见表1。

1.3.8 酵母活细胞数 采用梯度稀释法测定酿酒酵母在发酵过程中的进展情况。取5mL乌饭树果酒酒样,用无菌水梯度稀释后(稀释倍数为100～108),涂布于酵母膏胨葡萄糖琼脂培养基(YPD),在25℃好氧条件下培养72h后计数。

2 结果与讨论

酿酒酵母是果酒酿制工艺的核心,它主导着酒精发酵的进行,决定了酿造出的果酒的风格特点。优良酿酒酵母的选择应综合考虑酵母的发酵性能、酿制果酒的质量指标以及感官品质等因素[13-14]。

2.1酒精发酵过程中酵母细胞数量的变化

5种酿酒酵母菌在同等条件下的生长情况如图1所示。通过跟踪测定发现,在接种后,所有酿酒酵母均能快速启动,特别是Y5和Y3,能迅速适应乌饭树果汁,表现出较强的发酵动力。发酵72h后,各发酵液中酵母活细胞数趋于平衡。结果显示,发酵超过100h后,随着酒精度的升高和可利用营养素的减少,酵母的活力受到了抑制,发酵速度减缓,活细胞数也迅速减少。

2.2发酵过程中总糖和酒精度变化

5种酿酒酵母主导的降糖进程如图2和图3所示。

图1 不同发酵时间酿酒酵母菌变化曲线

图2 乌饭树果酒降糖曲线

图3 乌饭树果酒酒精生成曲线

由图2、图3可以看出,不同酿酒酵母利用糖类生成酒精的能力不同,其中Y3和Y5能够迅速转化糖类生成酒精,仅264h就可使总糖浓度降至29.6g/L以下,而酒精度也分别达到了7.18%(v/v)和7.31%(v/v),说明此两种酿酒酵母较之其他酵母菌的发酵能力更强。Y1和Y4表现相似,发酵曲线也基本同步；而Y2适应乌饭树果汁的时间较长,在发酵最初的48h内总糖浓度只降低了20g/L,因而需要更长的时间才能将果汁中的还原糖降至预定浓度。

在整个发酵过程中,酿酒酵母增殖、总糖浓度降低和酒精度增加是成一定的比例关系的。在发酵初始阶段,酿酒酵母马上适应乌饭树果汁,迅速进入对数生长期。此时,酵母利用糖类为自身提供营养,同时将部分还原糖转化形成乙醇。待酵母生长进入稳定期,酵母细胞的生成和死亡之间相对平衡,还原糖转化生成酒精的效率也相对提升。待酵母生长进入衰亡期,酵母细胞的死亡数大于生成数,果酒中起作用的活酵母数有所下降,因而,酒精生成率也随之降低。本研究中,五种商业化酿酒酵母菌的生长过程与总糖浓度降低及乙醇生成之间的关系符合以上规律。其中,Y3、Y5的发酵效率较高,达到发酵终点所需的发酵时间最短,因而可以考虑作为乌饭树果酒的起始发酵菌株。

2.3乌饭树果酒的质量指标分析

本实验对乌饭树果酒中酒精度、总糖、总酸、挥发酸、总SO2、色度、总花色苷、总黄酮和总酚等质量指标进行了检测,结果列于表2和表3中。

如表2所示,5种酵母发酵得到的乌饭树酒总糖含量在29.6～30.8g/L 之间,属于半甜型酒(根据葡萄酒分类标准,半甜型葡萄酒含糖量为12～45g/L),其中Y4的总糖含量最高,Y2的含量最低。5种酵母发酵的乌饭树酒酸度差异较小,其中Y4 酸度最高,而Y2酸度最低。各酒样酒精度都在7.85%～8.31%之间,说明各个酿酒酵母转化葡萄糖生成乙醇的能力相当,其中转化能力最强的是Y5,而相对较弱的是Y1和Y4。参考葡萄酒国标的规定,挥发酸的浓度限量标准为1.2g/L,否则视为不合格产品。本研究中除Y4的挥发酸浓度较高外(0.96g/L),其他乌饭树果酒的挥发酸浓度均低于0.5g/L,符合葡萄酒酒的相关标准。

由表3可以看出,5种乌饭树果酒中由酵母Y3发酵成的果酒色度最高,Y2和Y5次之,Y4最低。新酿造的乌饭树果酒的色度与花色苷含量有关,色度最高的Y3酒样中花色苷的含量也最高。在色调方面,各样品之间的差异较小,其中Y3色调最高,Y4最低。色调高的发酵乌饭树酒黄色较明显,而色调低的酒样偏红色。就黄酮含量而言,不同酵母提取乌饭树果实黄酮的能力有明显差异,其中Y1酒样中黄酮含量最高,Y2最低。此外,5种酿酒酵母浸提总酚的能力也存在较大差异,其中Y5的浸提能力最强,能够赋予果酒较厚重的口感,但也可能造成果酒涩味较重、后味过重；而Y1的浸提能力相对较弱,可能会造成果酒口感淡薄,因而不适宜作为乌饭树果酒的出发菌株。

2.4感官评定

由实验室成员组成评定小组,参照GB/T 15038-2006《葡萄酒、果酒通用实验方法》相关内容,对5个菌株的发酵所得的果酒进行感官评定,实验结果见表4。

表2 乌饭树果酒的理化指标

注：每行不同字母代表由Duncan多范围检验分析计算得到的各成分的显著性差异(p≤0.05)。表3、表4同。

表3 乌饭树果酒的色度和酚类物质

表4 乌饭树果酒的感官品评

由表4可知,由5种酿酒酵母发酵获得的乌饭树果酒感官品质均较好。在外观方面,Y2、Y3和Y4发酵酒的颜色较深,色泽紫红,而Y1和Y4颜色稍浅,偏橘红色。在香气方面,5种发酵酒都具有乌饭树果实香和酵母的发酵香气,香气馥郁而协调,其中Y5的香气最浓郁。在滋味方面,5种发酵酒入口舒顺,滋味纯正、爽净,酒体丰满醇厚,酸味较重,总酚、黄酮引起的苦涩感适中,其中Y3的口感最佳,Y4次之。综合各方面指标考查,Y3的感官品质最佳,Y2和Y5次之,Y1和Y4分值较低。

3 结论

通过跟踪发酵过程、检测酒体成分以及感官评价,发现酵母菌株Y3相对于其他商业化酵母具有更好的发酵性能,包括具有较快的发酵速度和较短的起始发酵时间,因而能够提高乌饭树果酒的生产效率；发酵后产酒精度较高,并具有良好浸提花色苷、总酚和黄酮的能力；发酵后感官性能较好,色泽紫红,酒体纯正优雅、清新爽净,能凸显乌饭树果实的风味特征,因此适宜作为乌饭树果酒的起始发酵菌株。

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Effect ofSaccharomycescerevisiaespecies on the quality ofVacciniumBracteatumThunb. fruits wines and its productive process

WANGLi1,SUNShu-yang2,QIANHai-feng1,ZHANGHui1,QIXi-guang1

(1. School of Food Science and Technology,Jiangnan University;State Key Laboratory of Food Science and Technology,Jiangnan University,Wuxi 214036,China; 2. College of Food Engineering,Ludong University,Yantai 264025,China)

The most appropriate yeast species for the production ofVacciniumBracteatumThunb. fruits wines among five commercialSaccharomycescerevisiaestrains was selected. The yeast Y3 was chosen for a relatively higher growth speed and a higher ability to convert sugars to ethanols during the wine-making process. When inoculated by yeast Y3 and fermentation for 264h,the total sugar concentration decreased to 29.6g/L,and the ethanol concentration ofVacciniumBracteatumThunb. fruits wine increased to 7.18%. The contents of anthocyanins,phenolics,and flavonoids were 119.2,5158.2 and 5.6mg/L,respectively. Meanwhile,its sensory evaluation score was the highest.

VacciniumBracteatumThunb. fruits wines;Saccharomycescerevisiae;alcoholic fermentation;sensory evaluation

2013-06-26

王立(1978- )，男，博士，副教授，从事功能因子及健康食品方向的研究。

江苏省自然科学基金(BK2010146)。

TS262.7

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：1002-0306(2014)01-0174-04