黄心猕猴桃果酒主发酵工艺参数的优化

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(西南民族大学生命科学与技术学院,四川成都 610064)

黄心猕猴桃果酒主发酵工艺参数的优化

王文娟,陈娟,张荣,王洪志,龙虎,唐俊妮*

(西南民族大学生命科学与技术学院,四川成都 610064)

‘金艳’黄心猕猴桃是一种具有优良食用品质的猕猴桃新品种,目前鲜有关于黄心猕猴桃酿造果酒的研究报道。本文以四川蒲江地区所产的‘金艳’黄心猕猴桃为原料,探讨了黄心猕猴桃果酒主发酵的最佳工艺条件。采用单因素实验和正交实验,以还原糖、总酸、pH、透光率、酒精度和感官评价等为指标研究了不同的发酵方式、SO2添加量、酵母接种量以及初始糖度对黄心猕猴桃果酒品质的影响。研究结果表明,以黄心猕猴桃浊汁进行发酵,发酵原汁初始糖度为23 °Brix,添加SO2为80 mg/L,按0.4 g/L接种活性干酵母,发酵5 d结束主发酵,得到发酵原酒的还原糖为8.35 g/L,总酸为13.28 g/L,pH为3.43,透光率高达94.9%,酒精度为9.11(v/v),酒体澄清透亮,既有原果的清香,又有醇厚的酒香,为猕猴桃深加工产品的开发和生产提供理论依据。

黄心猕猴桃,果酒,主发酵,酿造工艺

‘金艳’黄心猕猴桃是从毛花猕猴桃与中华猕猴桃的远缘杂种后代中筛选而成的优良品种,也是中科院武汉植物园培育出的国际上第一个远缘种间杂交的新品种[1]。在国际猕猴桃市场上具有很强的竞争力。目前,国内外对黄心猕猴桃果实的研究比较多,如王琪凯等[2]通过持续测量果实的尺寸、质量等指标,研究了‘金艳’猕猴桃的生长动态规律和贮藏性能;袁华玲等[3]对5个品种黄心猕猴桃的主要感官品质和营养品质指标进行了测定与评价。然而,对黄心猕猴桃深加工如酿造果酒的研究报道却比较少。

猕猴桃果酒是采用新鲜的猕猴桃破碎榨汁后经酵母发酵而成,保存了猕猴桃的大部分营养成分[4]。近年来,关于猕猴桃果酒的研究日益增多,大多集中在软枣猕猴桃及野生猕猴桃果酒的加工工艺和功能性质方面,如韩丹等[5]优化了软枣猕猴桃果酒的发酵工艺,黎星辰等[6]对野生猕猴桃发酵过程中的理化指标变化规律进行了研究。而利用黄心猕猴桃制作果酒的研究报道仅见张翼等[7]对‘金什1号’黄心猕猴桃果酒的酿造工艺进行了研究。尚未见对‘金艳’黄心猕猴桃果酒的研究和报道。将‘金艳’黄心猕猴桃制作成果酒,不仅可以保留猕猴桃中的各种天然营养成分及风味,也顺应了现代酒类粮食酒向果酒转变的方向,具有较好的市场前景。

表1 猕猴桃果酒感官评价标准Table 1 The sensory evaluation standard of kiwifruit wine

因此,本文以‘金艳’黄心猕猴桃为原料,优化黄心猕猴桃果酒的主发酵工艺参数,为其酿造工艺奠定基础。研究结果不仅可以提高猕猴桃的附加值,还可以为猕猴桃产业的可持续发展提供理论依据。

1 材料与方法

1.1材料与仪器

‘金艳’黄心猕猴桃 取自四川省蒲江县;安琪葡萄酒果酒专用酵母SY 湖北省安琪酵母股份有限公司;偏重亚硫酸钾和果胶酶(酶活力12000 U/g) 烟台曼森公司;优级白砂糖 市售;其他试剂均为分析纯。

JS30-230多功能搅拌机 苏泊尔股份有限公司;隔水式电热恒温培养箱 宁波市机电工业研究设计院;pH酸度计 成都世纪方舟科技有限公司;UV-6100紫外可见分光光度计 上海美谱达仪器有限公司;2WAY阿贝折射仪 上海精密科学仪器有限公司。

1.2实验方法

1.2.1 果酒的制备工艺与操作 工艺流程:原料处理→打浆→酶解→调糖→杀菌→接种酵母→主发酵(发酵原酒)→分离→后发酵→陈酿→澄清→过滤→灌装→杀菌→果酒成品

操作要点：500 g猕猴桃果实洗净去皮打浆,加入偏重亚硫酸钾使之SO2添加量为80 mg/L,混合后按40 mg/L的添加量加入果胶酶,在40 ℃水浴下酶解2 h;4层纱布过滤后得到浊汁400 mL,用白砂糖调整糖度为23 °Brix,黄心猕猴桃果汁pH为3.4～3.6;按照0.4 g/L的接种量将酵母加入白砂糖含量5%的糖水中,38 ℃条件下活化30 min,冷却至28 ℃后加入猕猴桃果汁中,混合均匀,28 ℃下进行主发酵,斐林法[8]测定还原糖含量降至10 g/L以下[9],去渣分离,得到猕猴桃发酵原酒。

1.2.2 果酒理化指标和感官评价的测定方法 糖度用手持折射仪测定;pH使用数显pH计测定[8];还原糖测定:斐林法[9];总酸测定:酸碱滴定法[9];透光率的测定[10]:分光光度法,以蒸馏水作空白,在680 nm波长处用1 cm比色杯测定透光率T/%来反映酒的澄清度;感官评定由10人品评小组进行感官评分,满分100分,评分标准按照表1进行[11]。

1.2.3 发酵方式的选择实验 方式一,将猕猴桃破碎成浆,按0.4 g/L的量添加果胶酶,在40 ℃酶解2 h后取汁,汁液经三层纱布过滤得到无夹杂物的浊汁进行发酵。

方式二,猕猴桃破碎后,果肉和籽混合在一起的全果浆直接进行发酵。

分别以方式一的浊汁和方式二的全果浆发酵,发酵条件为初始糖度22 °Brix,酵母接种量0.5 g/L,SO2添加量为80 mg/L,发酵温度28 ℃。当还原糖含量降至10 g/L以下结束主发酵,对发酵原酒测定还原糖、总酸、pH、透光率和酒精度并进行感官评定。

1.2.4 单因素实验设计 初始糖度的确定:分别将果汁糖含量调至17、19、21、23、25 °Brix,调至pH3.4～3.6,按0.4 g/L接种酵母,SO2添加量为80 mg/L在28 ℃条件下进行主发酵5 d,还原糖含量降至10 g/L以下停止主发酵,测定理化指标并进行感官评价。

SO2添加量的确定:黄心猕猴桃榨汁后分别加入60、80、100、120、140 mg/L的SO2,调整初始糖度为23 °Brix,调至pH3.4～3.6,按0.4 g/L接种酵母在28 ℃条件下进行主发酵5 d,还原糖含量降至10 g/L以下停止主发酵,测定理化指标并进行感官评价。

酵母接种量的确定:将黄心猕猴桃果汁的初始糖度调至23 °Brix,pH调至 3.4～3.6,SO2添加量为80 mg/L,在28 ℃分别按0.2、0.3、0.4、0.5、0.6 g/L接种酵母菌进行发酵5 d,还原糖含量降至10 g/L以下停止主发酵,测定理化指标并进行感官评价。

1.2.5 正交实验设计 在单因素实验的基础上,对影响黄心猕猴桃果酒品质的工艺参数做正交优化。以SO2添加量、初始糖度和酵母接种量为考察因素,以感官得分为评价指标,采用三因素三水平进行正交实验,具体方案水平见表2。

表2 猕猴桃酒主发酵工艺的正交实验因素水平Table 2 Factors and levels of orthogonal experiment in the primary fermentation of kiwifruit wine

1.3数据统计分析

2 结果与分析

2.1发酵方式对黄心猕猴桃果酒品质的影响

表3 两种不同发酵方式下果酒品质的比较Table 3 Comparison of wine quality under two different fermentation modes

表4 不同酵母接种量下果酒品质的比较Table 4 Comparison of wine quality under different yeast inoculation levels

从图1可以看出,浊汁和全果浆发酵结束时的还原糖含量均降至10 g/L以下,无显著差异(p>0.05),但发酵过程中全果浆发酵降糖速度快、发酵过程剧烈,而浊汁发酵虽然起酵时间较晚,但发酵过程平稳,容易控制。由表3可以看出两种发酵方式得到的果酒在糖度和pH上差异不大,但全果浆中不溶性物质含量增加,导致了果酒浑浊、透光率较低,仅为87.7%。此外,全果浆发酵酒还存在酸度高、褐变、口味不纯正的问题。因此,为了更突出猕猴桃果酒的特点,本研究选用浊汁发酵的方式进行果酒酿造。

图1 两种不同发酵方式下还原糖的变化Fig.1 Variation of reducing sugar content under two different fermentation modes

2.2酵母接种量对黄心猕猴桃果酒品质的影响

酵母接种量过高,发酵速度快,不利于酒风味的形成;低接种量会延长发酵周期[12],还会引起杂菌生长导致酒的品质降低[13-14]。从图2可以看出,低接种量确实会延长发酵周期,但接种量达到0.3 g/L以上时主发酵时间没有差异。接种量在0.6 g/L时,降糖速度快,果酒中还原糖的含量低,发酵过程较难控制。而在0.2 g/L的接种量时,降糖速度较慢且发酵不彻底,第5 d时残糖量仍为80 g/L左右。在0.4～0.5 g/L接种量时,发酵速度适宜,且发酵彻底。由表4可知,接种量在0.5 g/L时,发酵彻底,所得猕猴桃原酒酒度高,感官品质最好。因此,选择酵母接种量为0.5 g/L进一步优化。

图2 不同酵母接种量下还原糖的变化Fig.2 Variation of reducing sugar content under different yeast inoculation levels

2.3SO2添加量对黄心猕猴桃果酒品质的影响

在果酒酿造过程中,添加适量的SO2不仅可以抑制杂菌的污染,还有助于减少VC、氨基酸等原料营养成分的损失,保持酒的香气[7],但是过量的SO2会降低酵母的活力,对发酵过程产生不良影响,导致果酒质量下降;而且SO2的安全性也日益受到消费者的重视[15]。由图3可知,SO2添加量对原果汁的起酵时间和主发酵时间有一定影响。当SO2添加量为100 mg/L及以上时,起酵时间和主发酵时间相对推迟了1 d,当SO2添加量达到140 mg/L时推迟了2 d。从表5可以发现,果酒总酸、pH及糖度的最终结果几乎不受SO2添加量变化的影响。但是在SO2添加量为80 mg/L时,透光率,酒精度和感官评价最高。综合果酒的感官品质以及对人身体健康影响等因素,确定80 mg/L的SO2添加量进行后续正交实验。

表5 不同二氧化硫添加量下果酒品质的比较Table 5 Comparison of wine quality with different sulfur dioxide additions

表6 不同初始糖度下果酒品质的比较Table 6 Comparison of wine quality under different initial sugar concentrations

图3 不同二氧化硫添加量下还原糖的变化Fig.3 Variation of reducing sugar content with different sulfur dioxide additions

2.4初始糖度对黄心猕猴桃果酒品质的影响

初始糖度高低不但影响酵母的生长,也会影响酒精的产生及果酒的香味[16]。猕猴桃本身的糖度较低,一般在12～15 °Brix之间,达不到果酒发酵的要求。因此,发酵猕猴桃果酒要调整初始糖度,保证酵母顺利生长和发酵。由图4可知,发酵初始糖度对还原糖的降低速率影响较小,但是对残糖量和发酵时间影响较大。从表6可以看出,初始糖度低于21 °Brix时,由于酵母生长繁殖过程中对糖的消耗,使得最终酒精度较低。而当初始糖度高于23 °Brix时,由于高浓度的糖对酵母生长和发酵有一定的抑制作用,使得糖的利用率下降酒精度反而降低[17]。当初始糖度在21～23 °Brix时,透光率及感官指标最高,酒精度也达到了果酒所需酒精度。综合发酵周期和生产耗能等各方面因素,选择初始糖度21～23 °Brix进行后续正交优化。

图4 不同初始糖度下还原糖的变化Fig.4 Variation of reducing sugar content under different initial sugar concentrations

表7 猕猴桃酒主发酵工艺的正交实验结果Table 7 The results of orthogonal experiment for the primary fermentation of kiwifruit wine

2.5主发酵工艺参数的正交优化与验证

由表7可知,各因素对猕猴桃果酒感官评价的影响大小为B>A>C,即初始糖度>酵母接种量>SO2添加量,说明初始糖度是影响黄心猕猴桃果酒感官的主要因素。综合各因素下黄心猕猴桃果酒的品质性状,以感官评价为指标确定黄心猕猴桃果酒主发酵的最佳工艺组合为A1B3C2,即酵母接种量为0.4 g/L,初始糖度为23 °Brix,SO2添加量为80 mg/L。在上述最优化工艺下进行验证实验,发酵结束时还原糖含量降至8.35 g/L,果酒总酸为13.28 g/L,pH为3.43,透光率高达94.9%,酒精度为9.11(v/v),感官评价91分。

霍丹群[18]等人对猕猴桃果酒的发酵工艺进行优化探索,最终确定初始糖度25%,初始pH3.6,接种量0.47%为猕猴桃原酒发酵的最优参数;罗登宏[19]以一定比例的猕猴桃汁和豆芽汁为原料,接种6.0%的活性干酵母,加白砂糖100 g/L,25 ℃发酵3 d得出酒精度为10.5(v/v)的猕猴桃发酵酒,但他们均未设计正交实验。我们的研究结果与这些结果之间有一定的相似性,也有一定的差异。

3 结论

本研究首先得出黄心猕猴桃果酒的最佳发酵方式为浊汁发酵。再通过单因素实验和正交实验,得出影响黄心猕猴桃果酒感官评价的因素主次顺序为初始糖度>酵母接种量>SO2添加量,初始糖度为猕猴桃果酒最主要影响因素;黄心猕猴桃果酒主发酵的最佳工艺参数为酵母接种量为0.4 g/L,初始糖度为23 °Brix,SO2添加量为80 mg/L。在该工艺条件下酿造的黄心猕猴桃果酒,酒体澄清透亮,既有原果的清香,又有醇厚的酒香,是一种值得开发的发酵型果酒。

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Optimizationoftheprimaryfermentationtechnologyof‘Jinyan’kiwifruitwine

WANGWen-juan,CHENJuan,ZHANGRong,WANGHong-zhi,LONGHu,TANGJun-ni*

(College of Life Science and Technology,Southwest University for Nationalities,Chengdu 610064，China)

Kiwifruit ‘Jinyan’ is a new variety with excellent eating quality,while there were few research reports about its brewing presently. In this study,kiwifruits ‘Jinyan’ produced in Pujiang city of Sichuan province were used as raw materials and the optimum primary fermentation technology of kiwifruit wine was investigated. Effects of fermentation modes,SO2addition amounts,yeast inoculation amounts and initial sugar concentrations on the quality of kiwifruit wine were discussed through single factor experiments as well as orthogonal experiments,with indicators including reducing sugar,total acid,pH,light transmittance,alcohol degree and sensory evaluation. The results demonstrated that the optimal primary fermentation condition was to use fruit juice fermentation,adjust initial sugar content to 23°Brix,inoculate yeast of 0.4 g/L,add SO2amount of 80 mg/L.The primary fermentation finished after 5 d,and kiwifruit raw wine was obtained with the reducing sugar of 8.35 g/L,the total acid of 13.28 g/L,pH value of 3.43,transmittance of 94.9%,and alcohol degree of 9.11 (v/v),respectively. The produced wine had clear and transparent wine body,with both kiwifruit aroma and alcohol aroma. The results provided a theoretical basis for the deep processing technology of kiwifruit.

Kiwifruit ’jinyan’;fruit wine;primary fermentation;brewing technology

2017-03-22

王文娟(1992-),女,硕士研究生,研究方向：食品加工与安全,E-mail:1249349231@ qq.com。

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唐俊妮(1971-),女,博士,教授,研究方向:食品安全与食品微生物,E-mail:junneytang@aliyun.com。

国家自然科学基金(31371781);四川省应用基础项目(2014JY0253);西南民族大学研究生创新型科研项目(CX2016ZS145)。

TS255.1

B

1002-0306(2017)21-0216-05

10.13386/j.issn1002-0306.2017.21.042