毛酸浆冻果果酒的制备及其发酵过程中的气味监测

王晶晶,陈 慧,姚志国,李慧芳,乔进平,孙萌萌,吴华宁

(1.锦州医科大学食品学院,辽宁锦州 121001;2.绥中县海洋与渔业局,辽宁葫芦岛 125200)

毛酸浆冻果果酒的制备及其发酵过程中的气味监测

王晶晶1,陈 慧1,姚志国2,李慧芳1,乔进平1,孙萌萌1,吴华宁1

(1.锦州医科大学食品学院,辽宁锦州 121001;2.绥中县海洋与渔业局,辽宁葫芦岛 125200)

本文以-80 ℃低温冻藏的毛酸浆果为发酵原料,探索了初始糖度、发酵温度和酵母菌添加量对毛酸浆果酒的酒精度及感官品质的影响,确定毛酸浆果酒最佳发酵条件为:初始糖度20 Brix,发酵温度22 ℃,酵母添加量5%,pH3.5,在此发酵条件下发酵7 d,所制备的果酒色泽黄润,澄清透明,具有毛酸浆特有的水果香气。采用电子鼻法对果酒发酵过程中的气味及其变化规律进行分析,探索了通过检测气味来判断果酒发酵进度的可能性。实验结果表明,电子鼻能明显的区分毛酸浆果酒在发酵过程中的气味变化,可用于监测毛酸浆果酒的发酵进度。

毛酸浆,果酒,气味变化,电子鼻

毛酸浆(PhysalispubescensL.(PpL.))别名黄菇娘,为茄科酸浆属一年生草本植物[1],主产在内蒙呼伦贝尔以及东北三省。成熟后毛酸浆果实口味酸甜,色泽鲜艳,呈橙黄色[2]。近几年来,毛酸浆果作为高价值的经济作物,主要作为原料冻果和果脯、罐头等低端产品形式出口到欧美韩市场,深受消费者的喜爱[3-4]。但国内市场上毛酸浆果酒产品极为少见。目前对毛酸浆果酒的研究主要集中在毛酸浆鲜果酿造果酒工艺的优化方面,但对于毛酸浆冻果进行果酒酿造的工艺及其发酵过程中气味的变化情况均未见报道[5-6]。由于保藏期的限制,目前国内对于毛酸浆的保存方法主要是冻藏,而冻藏解冻后水果的营养成分等理化指标都会发生相应变化,因此研究冻果果酒的发酵工艺更具有应用意义。

酒类产品气味鉴定多依靠感官评定的方法,但由于人的感官系统易受外界因素影响,尤其大量样本更易造成感官疲劳,对结果造成一定影响。电子鼻是一种能够模拟人类嗅觉的仪器,它可以更标准客观的对酒的气味进行研究[7]。据报道[8],电子鼻可以有效针对啤酒气味评价、干红葡萄酒的品牌和产地、黄酒酒龄的鉴别。同时,电子鼻技术也被广泛应用于如食品原料的检验[9],不同香型和品牌白酒的鉴别以及果酒风味分析[10]。本实验以-80 ℃冻藏毛酸浆果为发酵原料,经过前期冻果处理并调整相应成分后用适量酵母发酵,得到具有特殊果香的毛酸浆果酒。并对毛酸浆果酒香气进行电子鼻气味分析,为电子鼻应用于果酒发酵进程中气味的监测提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

毛酸浆冻果 选取锦州市水果批发市场购买的毛酸浆果经-80 ℃低温冻藏;白砂糖(食品级)、蔗糖、柠檬酸、偏重亚硫酸钾、果酒活性干酵母(安琪)、酚酞指示剂、无水乙醇、pH计标准品、甲基红指示剂、盐酸、氢氧化钠 均为国产分析纯;果胶酶(3万U/g) 购自上海广锐生物科技有限公司,食品级。

PHSJ-3F型pH计 雷磁仪器公司;单列六孔恒温水浴锅-DK-S22 杭州汇尔仪器厂;WZS-80手持式糖度计 上海精科仪器厂;SYZ-55全玻璃蒸馏器(500 mL) 万合仪器厂;HK1081-BX18高精度恒温水浴锅 杭州三浦精密仪器有限公司;酒精计 河北精创仪器仪表厂;AR224CN分析天平(感量为0.1 mg) 奥豪斯仪器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 工艺流程 毛酸浆冻果→解冻→清洗捣碎→果胶酶处理→加入SO2→调节成份→加入酵母→发酵→过滤→澄清→调配→杀菌→灌装→封口→冷却→成品

1.2.2 操作要点 解冻:选择发育良好、成熟、颜色鲜艳,颗粒大小趋于一致果实,同时剔除霉烂和虫害,剥去外皮,在-80 ℃下冷冻保存。实验时在10～15 ℃水浴解冻,直至果实中心能被切开。

清洗破碎:将洗净的果实进行人工破碎,在此期间,添加适量的偏重亚硫酸钾(80～100 mg/L)。

加入果胶酶:加入0.1%果胶酶40 ℃水浴酶解30 min[5]。

酒精发酵:采用液态发酵法,首先要活化活性干酵母,加十倍水在30 ℃下活化30 min,将活化后酵母接种到毛酸浆汁中发酵,直至酒精度不再上升,剩余残糖少于1%为发酵终点。

澄清:选取白陶土澄清,按照标准加入量,得到最佳的果酒状态。

杀菌:采用65 ℃下进行巴氏杀菌,杀死酒中残留的酵母及其他杂菌。

灌装:按照酒量灌装在适当经过杀菌处理的玻璃容器内,封口后自然冷却至常温,储藏在洁净避光条件下。

1.2.3 单因素实验

1.2.3.1 不同发酵温度对毛酸浆果酒感官品质及酒精度的影响 取冻果解冻破碎,初始糖度20%,酵母添加量为5%,添加适量的偏重亚硫酸钾(80～100 mg/L)的条件下,分别在18、20、22、24、26 ℃温度下发酵,研究不同发酵温度对毛酸浆果酒感官品质及酒精度的影响。

1.2.3.2 初始糖度对毛酸浆果酒感官品质及酒精度的影响 初始低糖果汁中加入蔗糖使其发酵的初始糖度(Brix)分别为14、16、18、20、22,温度控制在20～24 ℃,初始pH用柠檬酸调整为3.5,酵母接种量为5%,研究不同初始糖度对毛酸浆果酒感官品质及酒精度的影响。

1.2.3.3 接种量对毛酸浆果酒感官品质及酒精度的影响 冻果果汁为原料,破碎后接种2%、3%、4%、5%、6%的酵母,温度控制在20～24 ℃,初始糖度在20%,pH3.5,研究不同酵母添加量对于毛酸浆果酒感官品质及酒精度的影响。

1.2.4 正交实验设计 在各单因素分析基础上,以发酵温度、初始糖度和酵母添加量为实验因素,确定三因素三水平的L9(34)正交实验,确定最佳发酵条件。

表1 正交实验因素水平表Table 1 Factors and levels of orthogonal experiment

1.2.5 果酒的感官评定 感官评定:选经过感官评价培训的10名学生,参照GB/T 15038-2006葡萄酒感官要求,建立毛酸浆果酒评价标准。将感官评价分为五个部分,分别是色泽、澄清度、香气、滋味和典型性,总分值为100分,各部分评分标准满分为色泽10分,澄清度10分,香气30分,滋味30分,典型性20分。感官评定评分标准如表2所示。

表2 感官评定评分标准Table 2 Rating criteria for sensory evaluation

1.2.6 果酒理化指标及气味测定

1.2.6.1 pH pH计测定,重复3次。

1.2.6.2 总酸(以柠檬酸计)的测定 准确称取样品溶液10.00 mL于小烧杯中,用水移入250 mL容量瓶中,充分振摇后,加水定容至刻度,摇匀。移取 25.00 mL于三角瓶中,加酚酞指示剂3滴。用0.1 mol/L的NaOH溶液滴定,滴至微红色,半分钟不褪色为终点。重复3次。

1.2.6.3 糖度(可溶性固形物含量)测定 采用手持糖度计测定。

1.2.6.4 酒精度测定 取100 mL发酵液、100 mL蒸馏水,进行蒸馏,蒸馏100 mL蒸馏液,然后用酒精计进行测量,校正温度,求出读数,即酒精度[6]。行业标准中要求生产果酒的酒精度范围为5%～18% vol。

1.2.6.5 电子鼻检测 PEN3型便携式电子鼻系统,该电子鼻含有W1C(芳香苯类)、W5S(氮氧化合物)、W3C(氨类)、W6S(氢气)、W5C(烷烃)、W1S(甲烷)、W1W(硫化氢)、W2S(醇类)W2W(有机芳香硫化物)和W3S(芳香烷烃)10个不同的金属氧化物传感器。

每天量取10 mL正在发酵的果酒于30 mL样品瓶中,用封口膜封口,室温放置5 min后,待挥发性香气物质达到平衡状态后,每天用电子鼻测试一次,每组实验重复3次。测定条件:传感器清洗时间80 s、进样流量300 mL/min,检测时间80 s。统计分析10个不同选择性传感器的G/G0值;通过电子鼻Winmuster分析软件对采集到数据进行分析[10]。

1.2.7 数据处理 利用电子鼻Winmuster分析软件对采集到的数据进行分析,采用主成分分析(principal component analysis,PCA)及线性判别分析(linear discriminant analysis,LDA)。

2 结果与分析

2.1 毛酸浆果酒发酵工艺的确定

2.1.1 发酵温度的确定 不同发酵温度对毛酸浆果酒感官品质及酒精度的影响如图1所示。感官评定及酒精度结果显示,发酵温度在24 ℃时较为适宜。低于24 ℃,发酵慢,色泽稍浅,澄清度差,香气稍淡,酒体不完整,回味时间短,具有毛酸浆味;高于24 ℃发酵速度过快,色泽深,香气较重,酒体不协调,酒味较重。

图1 发酵温度对果酒的影响Fig.1 Effect of the fermented temperature on wine

2.1.2 毛酸浆果酒初始糖度的确定 初始糖度对毛酸浆果酒感官品质及酒精度的影响如图2所示。其结果表明,糖度并非越高越有利于果酒发酵及品质的提高,最适宜的初始糖度应控制在20%左右。糖度低于20%,发酵慢,不够澄清同时颜色较浅,有漂浮物,香气不明显,回味时间短,结构感稍差;高于20%,发酵速度过快,不够澄清,入口酸味浓重,结构感差。

图2 初始糖度对果酒的影响Fig.2 Effect of initial sugar concentration on wine

2.1.3 毛酸浆果酒发酵中酵母接种量的确定 接种量对毛酸浆果酒感官品质及酒精度的影响如图3所示。结果表明:毛酸浆果酒的酵母接种量为5%较为适宜。低于5%,发酵慢,色泽较浅,澄清度差,酒香味不明显;高于5%,发酵速度过快,酒香不协调,结构感差。

图3 接种量对果酒的影响Fig.3 Effect of inoculation amount on wine

2.1.4 正交实验 影响毛酸浆果酒的三个因素大小顺序为:初始糖度>酵母接种量>发酵温度。其中实验5感官评分最高,为89分,较最优水平(A1B2C2)感官评分高。所以,毛酸浆果酒的最佳发酵条件为初始糖度20 Brix,发酵温度22 ℃,酵母添加量5%。

表3 L9(34)正交实验结果与分析Table 3 Results and analysis of L9(34)orthogonal test

2.1.5 毛酸浆果酒发酵中基本成分的变化 根据最优发酵条件发酵果酒,结果表明:毛酸浆果酒发酵过程中pH缓慢升高,但变化幅度不大,基本维持在pH3.5左右(图4);总酸呈阶梯变化,但变化幅度不大,基本在0.158～0.159之间(图5);糖度逐渐减小,且变化幅度较大,从发酵开始20 Brix下降到发酵终点时为1 Brix,第1～5 d糖度变化较快,第5 d到发酵结束,糖度变化较慢,趋于平缓(图6)。

图4 发酵过程中pH变化Fig.4 Changes of pH during fermentation

图5 发酵过程中总酸变化Fig.5 Changes of total acid during fermentation

图6 发酵过程中糖度变化Fig.6 Changes of sugar content during fermentation

2.2 电子鼻对挥发性成分的响应

2.2.1 电子鼻检测 图7和图8是电子鼻检测冻果果酒发酵第1 d和第7 d的10个传感器电导率比值随时间变化的响应曲线图。由图7可见,电子鼻的2号传感器响应曲线首先急剧升高,而后又迅速下降;6、7、8、9号传感器逐渐升高并最终趋于平稳。响应曲线在50 s之后较为平稳,因此实验取50 s。从图8中可以看出,在检测50 s时果汁挥发性成分最明显的是2号(氮氧化合物),其次是7号(硫化物)、6号(甲烷类)、9号(有机芳香硫化物)、8号(醇类),其它几类都数值极小,且电阻率(G/G0)都相差不大,说明感应器能很好地区分其它挥发性成分。

图7 发酵1 d后果酒传感器响应谱图Fig.7 Sensory response spectrum of wine after 1 day

图8 发酵7 d后果酒传感器响应谱图 Fig.8 Sensory response spectrum of wine after 7 day

图9 1～7 d果酒发酵响应雷达图(50 s)Fig.9 Radar chart of wine fermentation for 1～7 day(50 s)

图9为10个传感器在果酒发酵1、3、5、7 d期间50 s时电导率比值极线图。由图9可知,电子鼻的2号传感器响应曲线波动最大;其次是7号(硫化物),其它传感器电阻率(G/G0)变化不明显。

2.2.2 果酒酿造PCA主成分分析 图10是果酒在发酵1～6 d后挥发性成分的PCA主成分分析图。图中每个椭圆代表果酒发酵不同时间的数据采集点。几个样品的在图中分部在不同位置,通过PCA分析得出,第一主成分(氮氧化合物、硫化物、甲烷类、有机芳香硫化物、醇类)区分贡献率为96.50%,第二主成分区分贡献率为3.17%,两个主成分贡献率的和为99.67%,大于90%,所以这两个主成分已经基本代表了样品的主要信息特征。

图10 果酒发酵中挥发性成分PCA主成分分析图Fig.10 The volatile components of principal componentanalysis during wine fermentation

2.2.3 果酒发酵过程中的LDA分析 从图11中可以看出,按照线性判别分析方法,第一主成分(氮氧化合物、硫化物、甲烷类、有机芳香硫化物、醇类)区分贡献率为84.67%,第二主成分区分贡献率为13.38%。第一、第二主成分总的区分贡献率共98.05%,大于90%,因此果酒在发酵的不同时间区分明显。

图11 果酒发酵过程中的LDA分析图Fig.11 Linear discriminant analysis during wine fermentation

3 结论

通过考察初始糖度、发酵温度、酵母菌添加量确

定最佳发酵条件:毛酸浆果酒最佳发酵条件为发酵温度22 ℃,初始糖度20 Brix,酵母添加量5%,pH3.5。在此条件下,采用电子鼻对其发酵过程中气味进行分析,初步判断果酒独特的风味组成及其变化。实验结果表明,经过PCA处理后的数据,第一、第二主成分贡献率达99.67%,可代表发酵过程中的主要气味信息特征;经过LDA分析后的数据,第一、第二主成分总区分贡献率达98.05%,可说明果酒在发酵的不同时间段区分明显。实验结果表明,电子鼻能明显的区分毛酸浆果酒在发酵过程中的气味变化,可用于监测毛酸浆果酒的发酵进度。

[1]朱家柟. 拉汉英种子植物名称[M]. 北京:科学出版社,2001:135-136.

[2]王晶晶,韩雪,田野,等. 毛酸浆对酸牛奶感官品质的影响[J]. 食品工业科技,2015(21):25-29.

[3]Ragazzo-Sanchez J,Chalier P,Ghommidh C. Coupling gas chromatography and electronic nose for dehydration and desalcoholization of alcoholized beverages Application to off-flavour detection in wine[J]. Sensors and Actuators B,2005(106):253-257.

[4]王文利,谢春阳. 毛酸浆果酒的发酵工艺研究[J]. 农产品加工,2011(8):55-58.

[5]Alpha MOS. Technical Note N-DT-01[M].Statistical Analysis,2002(1):1-5.

[6]许春华,肖作兵,牛云蔚,等. 电子鼻和电子舌在果酒风味分析中的应用[J]. 食品与发酵工业,2011(3):162-166.

[7]李世燕,田美荣,李栋,等. 毛酸浆酒发酵工艺研究农[J]. 农业科技与装备,2013(9):52-54.

[8]王家东,王晓闻. 酸浆营养成分的分析[J]. 山西工业大学学报,2005(4):376-379.

[9]邹小波,赵杰文. 电子鼻在饮料识别中的应用研究[J]. 农业工程学报,2002,18(3):146-149.

[10]李静,宋飞虎,浦宏杰,等. 基于电子鼻的白酒品质检测[J]. 食品与发酵工业,2015(4):160-163.

Preparation of frozen fruits wine fromPhysalispubescensL. and its odor monitoring during fermentation

WANG Jing-jing1,CHEN Hui1,YAO Zhi-guo2,LI Hui-fang1,QIAO Jin-ping1,SUN Meng-meng1,WU Hua-ning1

(1.Food College of Jinzhou Medical University,Jinzhou 121001,China;2.Suizhong County Oceanic & Fishery Administration,Huludao 125200,China)

As the raw materials,PhysalispubescensL. fruits were stored at-80 ℃. To obtain the best fermented condition ofPhysalispubescensL. wine,the effect of three fermented parameters including of initial sugar,fermentation temperature and additional amount of yeast on alcohol content and sensory quality of wine was explored. The result suggested that the frozen fruit with 20 Brix of initial sugar content was fermented at pH3.5 by 5% of yeast under 22 ℃ for 7 days. A yellow,clear and transparent wine with unique aroma ofPhysalispubescensL. was prepaired. Under such fermented condition,the odour change of the wine during preparation was analyzed using the method of electronic nose. The possibility of wine fermentation progress was monitored through testing the odour of wine during fermentation. The experimental results show that the electronic nose can clearly distinguish the odour changes of wine fermented byPhysalispubescensL. under the process of preparation. It can be used for monitoring the fermentation process ofPhysalispubescensL. wine.

PhysalispubescensL.;wine;odour changes;electronic nose

2016-05-20

王晶晶(1979-)，女，博士研究生，副教授，研究方向：食品功能因子与人体健康，E-mail:jjlive2007@126.com。

辽宁省科技厅项目(2015020796)；辽宁省大学生创新创业项目(201410160013)。

TS255.46

A

1002-0306(2017)02-0182-05

10.13386/j.issn1002-0306.2017.02.026