蓝莓果酒发酵工艺条件及品质研究

刘小莉，仇小妹，王英，张丽霞，李莹，周剑忠（江苏省农业科学院农产品加工研究所，江苏南京210014）



蓝莓果酒发酵工艺条件及品质研究

刘小莉，仇小妹，王英，张丽霞，李莹，周剑忠
（江苏省农业科学院农产品加工研究所，江苏南京210014）

摘要：为了研究开发口感醇正的蓝莓果酒，优化蓝莓果酒的最佳发酵工艺条件，并评估其品质。在发酵温度为20℃、加糖量为14%、酵母接入量为5%的条件下，陈酿3个月后蓝莓果酒残糖量为（3.75±0.15）g/L，pH为3.18±0.22，有机酸（以柠檬酸计）含量（8.68±0.22）g/L，酒精度为（12.00±1.00）%（体积分数），花色苷含量为（521.50±4.50）g/L，总酚含量为（160.10±2.91）mg/100mL，总抗氧化能力为（113.57±2.43）U/mL。果酒抗超氧阴离子能力和抑制羟自由基能力与总酚含量具有显著的相关性，而与花色苷含量的相关性略低于总酚。采用固相微萃取法（SPME）结合气相色谱-质谱（GCMS）联用技术确定了蓝莓果酒主体风味物质包括醇类化合物、酸类化合物、酯类化合物、醛类化合物，还有少部分的芳香环类物质，相对含量超过1%的主要成分为苯乙醇、沉香醇、环庚三烯酚酮、2，6-二甲基安息香醛、十六烷酸、1，3-丁二醇、4-己烯酸乙酯、2-乙基-1-丁醇。

关键词：蓝莓果酒；发酵；抗氧化；风味

蓝莓原产美洲，是少有的蓝色食物之一，除了常规的营养成分之外，还富含花色苷、鞣花酸、熊果甙等特殊生物活性物质，抗氧化活性极高，被国际粮农组织列为五大健康食品之一，享有“浆果之王”的美誉［1］。随着人们消费水平的提高和健康理念的转变，在众多产品中果酒日益受到青睐，而且与其他产品相比果酒具有更高的附加值和经济效益，因此也倍受企业关注。鉴于蓝莓鲜果原料具有丰富的营养物质，蓝莓干红作为除葡萄以外的高档特色小浆果果酒产品具有很好的市场发展前景。

果酒的品质主要受水果品质、酿酒酵母菌株及酿造工艺技术等因素影响［2］，所以确定最佳生产工艺条件对酿造出好的蓝莓果酒至关重要。蓝莓汁中有机酸含量丰富，尤其是苹果酸，它是一种具有强烈辛酸味的双羧酸，口感不佳［3］。我们在前期研究中从自然发酵的蓝莓果酒中分离得到一株降酸酵母FM-sc-08，经过诱变得到菌株FM-sc-08-2U，降L-苹果酸比率达到（29.48±0.21）%，而且具有良好的发酵性能，适合发酵蓝莓果酒［4-5］。本文以蓝莓作为原料，以降酸酵母FM-sc-08-2U作为菌种，研制发酵型蓝莓酒，考察发酵温度、果汁起始糖度和酵母接种量对蓝莓果酒品质及抗氧化能力的影响，确定其最佳工艺条件，并以抑制羟自由基能力和抗超氧阴离子能力为抗氧化活性指标，研究了花色苷和总酚含量与抗氧化活性之间的相关性。

1　材料与方法

1.1材料和试剂

速冻兔眼蓝莓（-20℃保藏）：由南京溧水新得力食品有限公司提供；降酸酵母FM-cs-08-2U：江苏省农业科学院农产品加工研究所食品生物工程研究室保存；果浆酶、果胶酶（酶活力≥35 000 U/g）：诺维信生物技术有限公司；柠檬酸（食品级）：宜兴市第二化学试剂厂；偏重亚硫酸钾（食品级）：国药集团化学试剂有限公司；矢车菊素-3-葡萄糖苷：购于Sigma-Aldrich公司；其他试剂均为分析纯：购于上海化学试剂有限公司。

1.2主要仪器

UV-1600PC型紫外可见分光光度计：上海美谱达仪器有限公司；SevenEasy plus pH仪：梅特勒-托利多仪器上海有限公司；TRACE气相色谱-质谱（GC-MS）联用仪：Finnigan公司。

1.3方法

1.3.1蓝莓果酒发酵工艺

冷冻蓝莓原料于4℃解冻，沸水热烫2 min后冷却到常温，高速匀浆机破碎打浆，分别添加0.3%（体积分数）果胶酶和复合果浆酶，45℃水浴条件下酶解3.5 h后经3 500 r/min离心30 min，收集上清液得到蓝莓汁。加入终浓度75 mg/L的偏重亚硫酸钾和适量蔗糖，接种活化好的酿酒酵母FM-sc-08-2U菌种，在适宜温度下进行发酵，当残糖量降到0.4%时，发酵结束。于15℃～18℃下静置陈酿3个月，分别以硅藻土和0.1 μm滤膜过滤，得澄清的蓝莓果酒。测定果酒各理化指标及果酒的抗氧化能力。

1.3.2蓝莓酒酒品指标测定

酒精度测定：GB/T 15038-2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》中酒精计法；总糖测定：蒽酮比色法［6］；总酸测定：GB/T 15038-2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》中电位滴定法，以柠檬酸计；pH测定：pH计直接测定；花色苷测定；pH示差法［7］；总酚含量测定：Folin-Ciocalteu法［8］；蛋白质含量、总抗氧化能力、抑制羟自由基能力、抗超氧阴离子自由基活力测定：分别采用南京建材生物工程研究所的测定试剂盒进行测定；感官评定：参照GB 15037-2006《葡萄酒》国家标准评定。

1.3.3香气成分分析

采用固相微萃取-气质连用检测样品中的香气成分［9］。将固相微萃取（SPME）的萃取头在气相色谱仪的进样口老化1 h，老化温度为220℃。样品置于装有磁力搅拌器的顶空瓶中，加盖密封，果酒样品加NaCl 2 g后放入37℃水浴中平衡10 min。将老化好的萃取头插入样品瓶顶空部分，在磁力搅拌器上萃取30 min，萃取温度为37℃，然后将萃取头抽出插入气质联用仪，于220℃解吸5 min，进行GC/MS检测分析。

气相色谱检测条件：以高纯氦气为载气，流量1.0 mL/min；进样量0.3 μL，分流进样，分流比40∶1；氢火焰离子检测器（FID）；加热器温度270℃；DB-5MS毛细管色谱柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；升温程序为以10℃/min从40℃升到250℃（10 min）。

质谱条件：电子轰击（EI）离子源；电子能量70 eV，灯丝发射电流为200 μA，离子源温度为200℃，接口温度250℃，检测器电压350 V，扫描范围35 amu～625 amu；NIST谱库比对。

1.4数据分析

所有的测试平行测量3次，相关性与显著性差异采用SPSS 16.0统计软件进行分析，以P＜0.05作为差异显著性判断标准。

2　结果与讨论

2.1不同发酵温度对蓝莓果酒成分及总抗氧化能力的影响

温度是影响酵母生长、繁殖与发酵的主要环境因素，对酒精发酵及苹果酸分解有很大影响［10］，因此对产品风味和口感有较大影响，对于发酵过程极为重要。在相同发酵条件下，控制蓝莓汁的发酵温度分别为20、25、30℃，发酵结束后的蓝莓酒各种理化指标及总抗氧化能力见表1。

表1　不同发酵温度对蓝莓酒品质的影响Table 1　Physichemical parameters of blueberry wines at different temperatures

从表1可知，20℃和25℃条件下，酒精度无明显差异，当发酵温度升高为30℃，酒精度仅为10.50%（体积分数），这可能是因为高温下发酵初期酵母生长速度较快，迅速进入衰亡期，不能在发酵后期将发酵液中的糖有效转化成酒精。另外，低温条件下果酒中的蛋白质、花色苷、总酚含量以及总抗氧化能力也显著高于高温条件下发酵的果酒，因此选择20℃发酵较为合适。Killian等［11］的研究结果也认为，较低的发酵温度有利于改善产品的质量，这主要是因为发酵温度升高会使果香挥发、氧化损失加大，还会引起高级醇、挥发酸、醛类等副产物的增加，使酒的风味劣变。

2.2不同加糖量对蓝莓酒成分及总抗氧化能力的影响

果汁中的糖度直接影响酒精产量，酒精发酵本质上是一个由微生物作用通过糖酵解途径，将葡萄糖和果糖代谢为丙酮酸，丙酮酸先脱羧生成乙醛，乙醛再还原为乙醇的过程。糖量过低，产生酒精度过低，无法达到果酒标准；糖量过高，则会抑制酵母的生长，影响整个发酵过程，所以添加的糖量需要在一定范围内［12］。在相同发酵条件下，分别加入12%、14%和16%的白砂糖，相应起始糖度为22、24、26°Bx，研究不同起始糖量对蓝莓酒品质的影响，结果如表2所示。

表2　不同起始糖量对蓝莓酒品质的影响Table 2　Physichemical parameters of blueberry wines with different sugar concentrations

如表2所示，随着糖度的增加，果酒酒精度和总酚含量逐渐增加，但花色苷和总抗氧化能力呈下降趋势。综合考虑，当添加14%的白砂糖使起始糖度为24°Bx时，蓝莓果酒的风味、口感和抗氧化活性成分含量都处于较高的水平。

2.3不同的接种量对蓝莓果酒成分及总抗氧化能力的影响

接种量与发酵周期有直接关系。接种量小，则发酵慢，产生酒精度低；接种量大，则发酵时间短，能够减少染菌机会，但接种量过大，易产生酵母异味［13］。表3所示为不同酵母接种量对蓝莓果酒各理化指标的影响结果。

由表3可知，接种量低于5%时，酒精度低；接入量为7%时，发酵迅速，但酵母异味重；接种量为5%时，发酵平稳，酒精度适宜，且没有异味产生，故酵母添加量以5%为宜。

表3　不同酵母接种量对蓝莓酒品质的影响Table 3　Physichemical parameters of blueberry wines with different inoculums concentration

经过上述单因素试验，确定最佳工艺条件为20℃低温发酵，添加糖量为14%，酵母接种量5%。按最佳工艺条件，将FM-cs-08-2U酵母菌株接种到蓝莓汁进行酒精发酵，经过3个月陈酿后对酒样进行感官评价及理化指标测定，发酵的蓝莓果酒色泽深红，澄清透亮，口味协调，酸甜适口，后味较长，具有纯正、优雅、怡悦、和谐的果香与酒香，同时符合国标各项理化指标，属于平静葡萄酒干葡萄酒，残糖量（以葡萄糖计）为（3.75±0.15）g/L，pH为3.18±0.22，有机酸（以柠檬酸计）含量（8.68±0.22 g/L），酒精度为（12.00±1.00）%（体积分数），花色苷含量为（521.50±4.50）g/L，总酚含量为（160.10±2.91）mg/100 mL，总抗氧化能力为（113.57±2.43）U/mL。

2.4蓝莓果酒中花色苷、总酚与抗氧化能力的相关性分析

测定发酵过程中花色苷含量、总酚含量及果酒抗超氧阴离子能力及清除羟自由基能力的变化，研究其相关性，结果如图1所示。

图1结果显示，抗超氧阴离子自由基活力与花色苷含量和总酚含量相关系数分别为0.794 3和0.941 4，抑制羟自由基能力与花色苷含量和总酚含量相关系数分别为0.807 6和0.956 6，可见抗氧化能力与总酚含量的相关性较与花色苷含量的相关性更为显著，可通过其总酚的含量的测定有效预测其抗氧化能力，与Velioglu等［14］的研究结论一致。

2.5蓝莓果酒香气成分分析

蓝莓果汁与果酒的GC-MS分析结果见表4、表5。

图1　蓝莓酒中花色苷含量、总酚含量与抗超氧阴离子自由基能力、抑制羟自由基能力之间的相关性Fig.1　Correlation between O2-·And hydroxyl free radical（·OH）inhibition activity and contents of total phenol and anthocyanins in blueberry wine

表4　蓝莓果汁样品香气成分分析Table 4　Flavor components analysis of blueberry juice

续表4　蓝莓果汁样品香气成分分析Continue table 4　Flavor components analysis of blueberry juice

表5　 蓝莓果酒样品香气成分分析Table 5　Flavor components analysis of blueberry wine

续表5　蓝莓果酒样品香气成分分析Cuntinue table 5　Flavor components analysis of blueberry wine

由表4、表5可以看出，蓝莓果汁经发酵后，香气成分有明显变化。香气成分主要是醇类化合物、酸类化合物、酯类化合物、醛类化合物，还有少部分的芳香环类物质。分别从果汁和果酒中鉴定出49、34种香气成分，对比显示蓝莓果汁中有13种香气成分在果酒中仍可检测到，分别为1-己醇、2-庚醇、正辛醇、沉香醇、苯乙醇、癸酸、正十二烷醇、2，4-二回（1，1-二甲基乙基吡咯）苯酚、十四烷酸、十六酸、十六酸乙酯、9-十八碳烯酸和硬脂酸，但百分含量均有所变化。蓝莓果酒中相对含量超过1%的主要成分为苯乙醇、沉香醇、环庚三烯酚酮、2，6-二甲基安息香醛、十六烷酸、1，3-丁二醇、苯甲酸乙酯、丁二酸二乙酯、1-甲醇-3-环己烯、乙酸-2-苯基乙酯、2-乙基-1-丁醇。

3　结论

通过单因素试验，优化蓝莓酒发酵工艺参数，确定发酵温度为20℃，加糖量为14%，酵母接入量为5%。在此条件下，能够酿出高品质且具有较强抗氧化能力的蓝莓果酒。陈酿3个月的蓝莓果酒酒液色泽深红，酸甜适口，后味较长，具有纯正、优雅、怡悦、和谐的果香与酒香。其中残糖量（以葡萄糖计）（3.75±0.15）g/L，pH为3.18± 0.22，有机酸（以柠檬酸计）含量（8.68±0.22）g/L，酒精度为（12.00±1.00）%（体积分数），花色苷含量为（521.50± 4.50）g/L，总酚含量为（160.10±2.91）mg/100 mL，总抗氧化能力为（113.57±2.43）U/mL。

蓝莓酒的抗超氧阴离子能力和抑制羟自由基能力与总酚含量具有显著的相关性，相关系数分别为0.941 4和0.956 6；与花色苷含量的相关性略低于总酚，相关系数分别为0.794 3和0.807 6。采用固相微萃取法（SPME）结合气相色谱-质谱（GC-MS）联用技术确定了蓝莓果酒主体风味物质包括醇类化合物、酸类化合物、酯类化合物、醛类化合物，还有少部分的芳香环类物质，相对含量超过1%的主要成分为苯乙醇、沉香醇、环庚三烯酚酮、2，6-二甲基安息香醛、十六烷酸、1，3-丁二醇、4-己烯酸乙酯、2-乙基-1-丁醇。

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DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2016.11.020

基金项目：江苏省科技支撑项目（BE2014302）

作者简介：刘小莉（1981—），女（汉），副研究员，博士，研究方向：食品科学。

收稿日期：2015-05-12

Study on the Fermentation Optimization and Quality of Blueberry Wine

LIU Xiao-li，QIU Xiao-mei，WANG Ying，ZHANG Li-xia，LI Ying，ZHOU Jian-zhong
（Institution of Agro-product Processing，Jiangsu Academy of Agricultural Sciences，Nanjing 210014，Jiangsu，China）

Abstract：In order to produce good blueberry wine，the best fermentation parameters were optimized，and the quality was evaluated.After 3 months of post-fermentation under the condition of temperature 20℃，sugar addition 14%and yeast inocula 5%，the blueberry wine contains（3.75±0.15）g/L residual sugar，（8.68± 0.22）g/L organic acids，（521.50±4.50）g/L anthocyanins and（160.10±2.91）mg/100 mL total phenol，with pH 3.18±0.22 and alcohol content（12.00±1.00）%（V/V）.Compared to anthocyanin content，the total phenol content contributes more to the anti-superoxide anion ability and anti-hydroxyl free radical ability.Solidphase microextraction（SPME）and gas chromatography-mass spectrometry（GC-MS）were carried out to analyze the flavor compounds in blueberry wine.The key flavor compounds were alcohols，acids，esters，aldehydes and aromatic ring compounds.The compounds with the content of above 1%were phenethyl alcohol，linalool，tropolone，2，6-dimethyl benzaldehyde，hexadecanoic acid，1，3-butanediol，4-hexene acid ethyl ester，2-ethyl-1-butanol.

Key words：blueberry wine；fermentation；anti-oxidant；flavor