玛卡发酵型葡萄酒的酿造工艺研究

魏晓宇，邱怡筠，邱 磊*

（1.齐鲁工业大学 生物工程学院，山东 济南 250353；2.烟台市食品药品检验检测中心，山东 烟台 250062）

玛卡发酵型葡萄酒的酿造工艺研究

魏晓宇1，邱怡筠2，邱 磊1*

（1.齐鲁工业大学 生物工程学院，山东 济南 250353；2.烟台市食品药品检验检测中心，山东 烟台 250062）

以玛卡和赤霞珠葡萄为主要发酵原料，通过酿酒酵母SC203进行发酵生产出具有保健功能的玛卡发酵型葡萄酒。在单因素试验基础上结合正交试验对玛卡发酵型葡萄酒酿造工艺进行优化研究，确定发酵工艺最佳条件为发酵温度30℃、玛卡粉添加量4%、SO2添加量90 mg/L，并添加壳聚糖0.05%进行澄清，在此最优条件下研制的玛卡发酵型葡萄酒感官评分为95分，酒精度为12.4%vol，酒体澄清有光泽，具有独特玛卡的风味。

玛卡；葡萄酒；发酵条件

玛卡（Lepidium meyenii）西班牙语译作Maca，为一年生至两年生十字花科独荇菜属草本植物，原产地为秘鲁，主要生长在海拔4 000 m左右的安第斯山区[1]。在联合国粮农组织的积极推广下，已成为一种经济作物，被广泛应用于医药和保健品[2]。玛卡有丰富的蛋白质、不饱和脂肪酸、维生素、粗纤维和各种人体必需的氨基酸等有益成分，可以改善人的精神状态、睡眠质量、性功能，可治疗更年期综合症、风湿症、抑郁症、贫血症，另外还具有抗癌和抗白血病等作用，可提高人体免疫能力、抗病能力、抗疲劳能力。

葡萄酒是当今最为成熟的酒制品之一，葡萄中的有益成分有单宁和酚类物质，单宁具有明显的涩味和收敛感，但其同时又是极好的抗氧化物质，使葡萄酒能被长久地保存[3-4]。玛卡在秘鲁当地多作为食物进行使用，也有部分制成玛卡酒，这种酒制作比较粗糙，风味不足。现有的国内外葡萄酒酿制技术中，采用将玛卡发酵成酒后与成品的葡萄酒进行勾兑并不是真正意义上的葡萄酒，且影响玛卡营养成分的析出；将蒸馏酒与玛卡进行浸泡，可能导致玛卡成分受到破坏[5]；将玛卡加入水后制成玛卡浆再与葡萄混合发酵的工艺，人为的添加了外源水分，影响葡萄酒的品质[6-7]；把玛卡加入葡萄酒的后发酵环节进行二次发酵，可能不利于玛卡营养成分的析出。

本研究在传统葡萄酒工艺基础上，以玛卡为辅助原料，将新鲜玛卡干燥粉碎处理制成玛卡粉，一同加入到发酵罐中进行发酵，通过对发酵参数的调整，使玛卡在发酵过程中将有效成分充分溶出，最大程度保留玛卡的有益成分，使成品口感醇厚优雅，并且有一定的保健作用。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

新鲜玛卡：云南鼎航药材有限公司；赤霞珠葡萄（Cabernet Sauvignon）：选择完全成熟、新鲜无霉烂的优质酿酒葡萄，山东烟台蓬莱；酿酒酵母SC203：齐鲁工业大学现代酿酒装置与技术研究室；SO2标准品：天津贝斯医药科技有限公司；白砂糖、壳聚糖（粒度120目）：深圳天扬生物科技有限公司；果胶酶（5×105U/g）：上海研域商贸有限公司；明胶（粉末状）：安徽蚌埠丰原明胶有限公司；斐林试剂：湖北巨胜科技有限公司；盐酸、碘化钾、重铬酸钾、硫酸、氢氧化钠、草酸：上海纪宁实业有限公司；所用试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

YM-6000Y粉末干燥机：上海豫明有限公司；MY-50分级式流水粉碎机：广州市扬鹰医疗器械有限公司；FA1204B电子天平：山海精科天美贸易有限公司；YX-18HM高压灭菌锅：上海郢研科学仪器有限公司；SW-CJ-1BU超净工作台：苏州尚田洁净技术有限公司；GHP-9050恒温培养箱：青岛正恒试验设备有限公司；0～40酒精度计：武强县亿达仪表厂；PHB-3C pH计：成都市宜邦科折仪器有限公司；ATC手持糖度计：德州市昊诚实验仪器有限公司；L-8800型全自动高速氨基酸分析仪：日立公司；DRCⅡ电感耦合等离子体质谱仪：Perkin Elmer公司；LC-1260高效液相色谱仪：德国安捷伦科技有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 指标检测

酒精度：参照GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》中的酒精蒸馏法；残糖量（还原糖）含量及总糖含量：采用斐林试剂直接滴定法[8]；总SO2：直接碘量法[9]；有机酸、总酸含量：电位滴定法[10]；澄清度：在紫外可见分光光度计上以蒸馏水作参比，测定波长680 nm处透光度表示[11]；细菌总数、大肠菌群数及致病菌：均按照GB/T 4789.25—2003《食品卫生微生物学检验酒类检验》的方法测定；氨基酸含量：采用GB/T 5009.124—2003《食品中氨基酸的测定》进行测定；有机酸的含量：采用高效液相色谱法[12]；VC含量：GB 5009.86—2016《食品中抗坏血酸的测定》[13]。

感官评分：选择10名具有酒类品评经验的专业人员，将各组分酒液随机呈送给品评员，以色泽、香气、口感、风格4个指标，根据表1所设定的标准进行评分，满分以100分计，品尝鉴评后取得分的平均值作为感官综合评分。

1.3.2 工艺流程及操作要点

操作要点：

（1）原料处理：将挑选好的玛卡洗净，晾干表面水分，在低温干燥箱中干燥处理20 h，低温干燥箱温度8℃，湿度15%，通过粉碎机粉碎至60目以上备用；葡萄挑选清洗之后，将果粒与果梗剥离，然后将果粒破碎处理，破碎处理以将果皮挤压破裂，果汁全部流出，果核完整不破裂为适宜。

（2）主发酵：将处理好的葡萄与玛卡粉原料共同投入发酵罐中，其中玛卡的质量分数占原料总质量分数的3%～5%，接入1.0%酿酒酵母SC203[14]，调整发酵罐温度在28～32℃，发酵时间240 h。为了保证葡萄酒酒精度，根据情况适度添加白砂糖，使发酵前的原料总糖度应为22°。

（3）后发酵：主发酵结束后，将浮于酒液表面的葡萄残渣过滤去除，进入后发酵期，后发酵温度控制在15℃，发酵时间120 h。

（4）澄清：后发酵结束后，（2±2）℃低温保藏168 h左右，利于酵母和玛卡粉的沉降。采用壳聚糖絮凝澄清法，壳聚糖用量为酒液量的0.05%，时间10 h，温度15℃。

（5）陈酿：澄清后获得的酒液在5℃条件下陈酿2个月，之后进行膜过滤除菌灌装即得玛卡发酵型葡萄酒，放置于阴凉通风环境进行保藏。

1.3.3 单因素试验设计

经实验室反复小试，发现不同的发酵温度、玛卡粉添加量、酵母接种量是玛卡发酵型葡萄酒酿制的主要影响要素。设置发酵温度分别为28℃、29℃、30℃、31℃、32℃；玛卡粉的添加量分别为2%、3%、4%、5%、6%；SO2添加量分别为60 mg/L、70 mg/L、80 mg/L、90 mg/L、100 mg/L；采用单一变量控制法做这3个单因素试验，所有分组样品发酵完成后测定各组葡萄酒的酒精度和感官评分，试验每一处理做3次重复，取平均值。

1.3.4 正交试验设计

在单因素试验的基础上，选取发酵温度（A）、玛卡粉添加量（B）和SO2添加量（C）为评价因素，以酒精度和感官评分为考察指标进行3因素3水平正交试验，优化发酵工艺，正交试验因素与水平见表2。

表2 酿造工艺优化正交试验因素与水平Table 2 Factors and levels of orthogonal tests for brewing technology optimization

1.3.5 葡萄酒的澄清

采用明胶、果胶酶、蛋清粉和壳聚糖4种澄清剂[15]对葡萄酒进行澄清处理，考察不同澄清剂对玛卡发酵型葡萄酒的影响。

2 结果与分析

2.1 单因素试验

2.1.1 发酵温度对玛卡发酵型葡萄酒的影响

主发酵温度的高低将会直接影响玛卡发酵型葡萄酒中菌体的生长，不同发酵温度对玛卡发酵型葡萄酒产品影响结果见图1。

图1 发酵温度对玛卡发酵型葡萄酒的影响Fig.1 Effects of fermentation temperature on fermented maca wine

由图1可知，玛卡发酵型葡萄酒感官评分和酒精度分别随着发酵温度的上升呈现先增加后减少的趋势，当发酵温度低于30℃时，酿酒酵母SC203的活性逐渐增加，酒精度也随之上升；当发酵温度高于30℃时，酒精度开始降低，这是由于酿酒酵母SC203的活性下降，对产生乙醇的能力减弱，导致发酵液的酒精度不再升高。当发酵温度在30℃时，感官评分和酒精度最高，分别为94分和12.5%vol。因此选择发酵温度29℃、30℃、31℃进行正交试验。

2.1.2 玛卡粉添加量对玛卡发酵型葡萄酒的影响

分别将粉碎干燥的玛卡粉与葡萄原料进行共酵，不同玛卡粉添加量对玛卡发酵型葡萄酒产品的影响结果见图2。

图2 玛卡粉添加量对玛卡发酵型葡萄酒的影响Fig.2 Effects of maca powder addition on fermented maca wine

由图2可知，玛卡粉添加量3%～6%时，酒精度基本保持稳定。感官评分随着玛卡粉的添加呈现先上升后下降的趋势。玛卡粉添加量会影响发酵型葡萄酒的风味和品质，玛卡粉添加量过高，酒中的辛辣味过浓，酒香被遮盖，反而会影响酒体本身的香味，消费者接受程度低。当玛卡粉添加量为4%时，感官评分和酒精度最高，分别是92分和12.4%vol。因此选择玛卡粉添加量3%、4%、5%进行正交试验。

2.1.3 SO2添加量对玛卡发酵型葡萄酒的影响

不同SO2添加量对玛卡发酵型葡萄酒产品的影响结果见图3。

图3 SO2添加量对玛卡发酵型葡萄酒的影响Fig.3 Effects of SO2addition on fermented maca wine

由图3可知，SO2添加量从60 mg/L增加至100 mg/L时，玛卡发酵型葡萄酒感官评分略有波动，而酒精度呈现先上升后下降的趋势。当SO2添加量低于90 mg/L，发酵液中的乙醇会生成乙醛，增加了染菌对的机率。当SO2添加量＞90 mg/L时，酿酒酵母SC203受到SO2的抑制作用，其生长速度下降导致酒精度的下降，而且引起SO2残留的增加。当SO2添加量为90mg/L时，感官评分90分，酒精度12.2%vol。因此选择SO2添加量80 mg/L、90 mg/L、100 mg/L进行正交试验。

2.2 正交试验优化玛卡发酵型葡萄酒的酿造工艺

在单因素试验的基础上，设计3因素3水平L9（33）正交试验，以酒精度和感官评分作为考察指标，确定最佳酿造工艺条件。正交试验结果与分析见表3，方差分析见表4和表5。

由表3可知，3个因素对玛卡发酵型葡萄酒感官评价的影响结果排序为A＞B＞C，即发酵温度＞玛卡粉添加量＞SO2添加量，从k值大小可知，酿造工艺的最佳组合为A2B2C3，即发酵温度30℃、玛卡粉添加量4%、SO2添加量100 mg/L；3个因素对玛卡发酵型葡萄酒酒精度的影响结果排序为C＞B＞A，即SO2添加量＞玛卡粉添加量＞发酵温度，从k值大小可知，酿造工艺的最佳组合为A2B2C2，即发酵温度30℃、玛卡粉添加量4%、SO2添加量90 mg/L；对上述2个配方组合进行验证试验，证实由A2B2C2组合产生的葡萄酒品质最佳，即发酵温度30℃、玛卡粉添加量4%、SO2添加量90mg/L，产生以玛卡为原料的保健型葡萄酒感官评分95分，酒精度12.4%vol，玛卡香味浑然天成，口感适宜。

表3 酿造工艺优化正交试验结果与分析Table 3 Results and analysis of orthogonal tests for brewing technology optimization

表4 以感官评分作为评价指标正交试验结果方差分析Table 4 Variance analysis of orthogonal experiment results with sensory quality as evaluation index

表5 以酒精度作为评价指标正交试验结果方差分析Table 5 Variance analysis of orthogonal experiment results with alcohol content as evaluation index

由表4和表5可知，发酵温度和玛卡粉添加量对感官评分结果影响显著（P＜0.05），SO2添加量对感官评分结果影响不显著（P＞0.05）；发酵温度，玛卡粉添加量和SO2添加量3个因素都对酒精度结果影响显著（P＜0.05）。

2.3 玛卡发酵型葡萄酒的澄清

发酵后的澄清条件也影响玛卡发酵型葡萄酒的品质，玛卡粉残渣与酵母沉淀，葡萄残渣浮于酒液表面，酒液逐渐澄清[16]。发酵结束后的葡萄酒分别添加澄清剂明胶、果胶酶、蛋清粉和壳聚糖进行澄清处理，测定透光率，结果见表6。

表6 四种常用澄清剂的澄清效果Table 6 Clarification effect of four kinds of common clarifier

由表6可知，在相同用量和作用时间下，添加明胶和果胶酶的澄清效果基本相同，添加壳聚糖和蛋清粉的澄清效果比较好，蛋清粉法澄清的酒液透光率最高是92.41%，壳聚糖测定的透光率最高是95.82%。这样可以很好的使酒体与浑浊物分离，也能使悬浮的玛卡固体颗粒沉降，保证玛卡发酵型葡萄酒的品质，壳聚糖还同时把酵母沉降到了底部。从经济方面考虑，壳聚糖有取材方便，价格低廉的优点。因此，选择0.05%的壳聚糖作为澄清剂。

2.4 玛卡和葡萄酒的有效成分

有效成分在玛卡发酵型葡萄酒中的含量见表7。由表7可知，玛卡含有氨基酸12.50 g/100 g、有机酸10.20 mg/kg、维生素C 20.10mg/100mL，而以玛卡为原料发酵酿造的葡萄酒中，各有效成分含量为氨基酸11.40 g/100 mL、有机酸8.10mg/L、维生素C19.50mg/100mL，有效成分在葡萄酒中的含量接近在玛卡中，玛卡与葡萄酒同时发酵利于玛卡中有益成分的充分析出，葡萄酒的保健性能得到进一步加强。

表7 有效成分在玛卡发酵型葡萄酒中的含量Table 7 Content of effective components in fermented maca wine

2.5 玛卡发酵型葡萄酒质量指标

2.5.1 产品感官指标

色泽状态：颜色呈紫红色，有光泽，无沉淀悬浮物[18]。

口感滋味：酸甜适口、自然醇厚[19]。

香气：玛卡清香，酒香浓郁。

2.5.2 产品理化指标

酒精度：12.4%vol；残糖量：46.4 g/L；总酸含量0.71 g/100 mL；干浸出物：28 g/L；总二氧化硫：90 mg/L。

2.5.3 微生物指标

细菌总数＜10CFU/mL、大肠杆菌总数≤3MPN/100mL、致病菌：不得检出。

3结论

通过单因素试验和正交试验分析，玛卡发酵型葡萄酒酿造最佳工艺确定为发酵温度30℃、玛卡粉添加量4%、SO2添加量90 mg/L，并添加0.05%壳聚糖进行澄清。本酿造工艺制作的玛卡发酵型葡萄酒感官评分为95分，酒精度为12.4%vol，酒体色泽锐目协调、澄清有光泽，酒香浓郁优雅，具有独特的玛卡风味。

制作的玛卡发酵型葡萄酒，代替直接服用玛卡，让人在日常饮食的同时，能够保健养生，安全有效，适用性强。酿造工艺遵从葡萄酒的传统生产工艺，保证了葡萄酒的品质，加入玛卡不仅起到保健的作用，还能提高葡萄酒的风味，使葡萄酒有独特的香味；更加适合工业化生产，带动葡萄酒产业和玛卡产业，推动经济发展。

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Fermentation technology of maca fermented wine

WEI Xiaoyu1,QIU Yiyun2,QIU Lei1*
(1.College of Bioengineering,Qilu University of Technology,Jinan 250353,China;2.Yantai Center of Food&Drug Inspection,Yantai 250062,China)

Using maca and Cabernet Sauvignon grape as main raw material,the maca grape wine with healthcare function was fermented bySaccharomyces cerevisiaeSC203.Based on the single factor experiments,the maca grape wine fermentation process were optimized by orthogonal experiments as follows:fermentation temperature 30℃,maca powder addition 4%,SO2addition 90 mg/L.The clarifying agent was chitosan,with addition 0.05%.Under the optimum condition,the sensory score and alcohol content of the wine was 95 and 12.4%vol,respectively.The maca grape wine had maca unique flavor with clear and shiny body.

maca;wine;fermentation conditions

TS262.7

0254-5071（2017）10-0190-05

10.11882/j.issn.0254-5071.2017.10.040

2017-07-16

济南市科技创业企业支持计划（201502109）

魏晓宇（1994-），女，硕士研究生，研究方向为现代酿酒技术。

*通讯作者：邱 磊（1987-），男，讲师，博士，研究方向为现代酿酒技术