软枣猕猴桃酒酿造研究进展
2021-04-02丁玉萍刘宇欣斯克里普琴科刘德江
丁玉萍,刘宇欣,N.V.斯克里普琴科,刘德江*
(1.佳木斯大学 生命科学学院,黑龙江 佳木斯 154007;2.中-乌农林技术开发与应用国际合作联合实验室,黑龙江 佳木斯 154007;3.乌克兰国家科学院M.M.格里什科国家植物园,乌克兰 基辅01014)
软枣猕猴桃(Actinidiaarguta(Sieb.&Zucc)Planch.exMiq.)也被称作软枣子,是属于猕猴桃科,猕猴桃属的一类藤本植物。软枣猕猴桃在中国主要分布在东北、华北、西北各省[1]。我国软枣猕猴桃产业化栽培主要从2014年开始,截至2018年,我国软枣猕猴桃栽培面积近2 800 hm2,产量约1 000 t[2]。由于种植面积扩大,产量提高且产期集中,果实不耐储存,果体腐烂变色就失去食用价值。软枣猕猴桃产业发展受限正是因其保质期短和深加工未实现产业化,如若在产地将鲜果制成果酒将是一条深加工增值之路。本文通过对软枣猕猴桃酿酒技术的进展及存在的问题进行综述,为软枣猕猴桃深加工提供理论依据和技术支持。以解决鲜果滞销,影响软枣猕猴桃产业发展的问题,使各地软枣猕猴桃资源得到充分利用。
1 软枣猕猴桃营养价值和保健功能
软枣猕猴桃果实芳香清甜、果皮光滑无毛,营养丰富适合酿酒。其保健功能优于猕猴桃和其他传统水果。经测定,软枣猕猴桃果实中维生素C(vitamin C,VC)含量高达430.8 mg/100 g[3],是普通猕猴桃的5倍,也显著高于其他水果。果实中的蛋白质含量为1.3%~3.4%,其中游离氨基酸含量约为11.58 g/kg,含有赖氨酸、异亮氨酸等人体必需8种氨基酸[4]。此外,软枣猕猴桃中维生素B8、类胡萝卜素含量也较为丰富[5]。除此以外,软枣猕猴桃还含有黄酮类、多糖、多酚、萜类、皂苷、生物碱等活性成分,属于药食同源植物[6]。其多酚总含量可达3.6 g/kg,是海沃德猕猴桃的3倍以上其中果皮中酚类化合物的含量是果肉的15倍[7-8]。不同种软枣猕猴桃总黄酮含量约在3.01~91.79 mg CE/100 g干质量[9],软枣猕猴桃中粗多糖提取率约为1.41%[10]。软枣猕猴桃中黄酮和多糖类物质在抗氧化、防治心脑血管疾病、降低胆固醇、抑制失眠等方面有正向作用[11-14]。
2 软枣猕猴桃酒酿造工艺研究现状
2.1 工艺优化进展
软枣猕猴桃酒酿造主要包括软枣猕猴桃清洗破碎、进行酶解、调整成分、接种酵母、酒精发酵、澄清过滤。
不同研究得出的最佳工艺有所不同。李潇卓等[15]以东北地区软枣猕猴桃为原料酿制果酒,得出酵母接种量为1.4%、含糖量20.7%、发酵温度为20.7 ℃为最优工艺。韩丹等[16]通过单因素和正交试验对发酵条件进行优化,得出最佳工艺为发酵温度25 ℃、接种量0.1%、初始糖度10%。付哲等[17]以软枣猕猴桃和啤酒花为主要原料,通过正交试验确定软枣猕猴桃酒精发酵饮料的工艺为接种量0.1%、发酵温度20 ℃、发酵时间12 h。钟宝等[18]在软枣猕猴桃玫瑰醋发酵的酒精发酵阶段,确定最佳工艺为温度为27 ℃、pH=4.2、菌接种量1.4 g/L。软枣猕猴桃与其他水果进行混合发酵也是软枣猕猴桃酒的一个创新点。王敬贤等[19]研制软枣猕猴桃苹果复合果酒得出最佳发酵工艺为温度18℃、初始糖度20°Bx、果胶酶添加量2.0 g/L,使用法国果酒酵母D254、接种量为0.3g/L。目前,对于软枣猕猴桃新型复合果酒研发还比较少,复合型软枣猕猴桃果酒加工工艺和工艺配方需要进一步优化。
2.2 菌种的选用
菌种是软枣猕猴桃酒酿制的关键因素。采用不同的菌种发酵,对于酒的口感、品质及保健效果有较大的影响。软枣猕猴桃酒酿造现阶段无专用酵母,多采用葡萄酒酵母进行发酵,葡萄酒酵母是经过长期筛选适合于葡萄汁发酵的菌种,软枣猕猴桃含糖量比葡萄含糖量少而且含有大量果胶,除此以外,葡萄酒酵母也不能很好的利用软枣猕猴桃中活性成分。张宝香等[20]筛选了6种酵母菌,得出“左山一”和“安琪CEC01”为软枣猕猴桃酒全浆发酵过程中的优势酿酒酵母,接种量在4%时最为适宜。闫胜楠[21]探究三种不同酵母菌种对软枣猕猴桃酒最佳发酵因素的影响,结果表明,酵母菌种Fermivin为最佳发酵菌种。董玉影等[22]在比较三种不同酵母对软枣猕猴桃果酒品质影响试验中,以软枣猕猴桃果酒的理化指标和1,1-二苯基-2-苦肼基(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl,DPPH)清除率为标准并结合感官评价结果,确定酵母Fermivin更适合发酵软枣猕猴桃果酒。发酵菌的种类,混合菌的比例、接种顺序等对软枣猕猴桃酒的酸度、香气、营养成分的保留量等影响较大,软枣猕猴桃酒菌种的筛选使用还有待进一步研究和优化。
2.3 酶的选用
软枣猕猴桃体型较小且外表无毛,含有大量果胶。因此在进行破碎后,要加入果胶酶进行酶解处理,提高软枣猕猴桃出汁率。SOUFLEROS E H等[23]在发酵过程中使用果胶酶将出汁率增加至75%。姜文文等[24]采用正交试验对果胶酶提高软枣猕猴桃果肉出汁工艺条件进行优化筛选,并对加工过程中主要的营养成分VC含量进行分析测定,试验得出在果胶酶含量12 mg/100 g、酶解时间4 h、处理温度45 ℃时出汁率较高。孙旸等[25]通过单因素试验和正交试验探究酶用量、pH值、温度和处理时间对软枣猕猴桃出汁率的影响,结果表明,在果胶酶用量0.1%,pH=4.0,酶解温度42 ℃,酶解时间110 min时,果汁黏度下降幅度较大、出汁率增加了26.87%。韩丹等[16]试验结果表明,在pH=4.1、酶解时间为1 h、酶解温度36 ℃、果胶酶用量0.04 g/L时,软枣猕猴桃出汁率高达90.88%。王菲菲[26]在对于软枣猕猴桃饮料的加工研制试验中得出,在18 ℃进行酶解,酶的添加量为0.08%,酶解8 h时出汁率最高。李继海等[27]在软枣猕猴桃果实制汁的工艺研究中选定果胶酶量0.8%~1.2%、温度在37~45 ℃、时间为1 h为最优加量。刘波[28]在42 ℃的条件下用添加0.1%的果胶酶将软枣猕猴桃果浆处理110 min,出汁率可以达到75%。综上所述,果胶酶可以较好的分解果胶,提高软枣猕猴桃的出汁率。
2.4 降酸技术
软枣猕猴桃果实中含有一部分有机酸,主要是柠檬酸、奎宁酸、苹果酸、草酸、莽草酸、琥珀酸[29]。一定量的有机酸可以使果酒柔软清爽,但酸过多就会造成酒体口感粗糙、味道酸涩[30]。目前,果酒的降酸主要是通过物理、化学及微生物的手段进行降酸处理[31]。软枣猕猴桃和猕猴桃中苹果酸含量都较少,生物降酸的效果并不明显[32]。王雪松等[33]试验结果表明,通过CO2浸渍法酿制软枣猕猴桃酒相比于普通发酵降酸幅度提升18.5%。赵磊等[34]对猕猴桃果酒进行化学降酸处理,结果表明,Na2CO3降酸效果较好。降酸方法已经从单一成分延伸至复合成分降酸,从单一方法发展至多种方式结合。张方艳等[35]在进行猕猴桃酒降酸试验中得出,Na2CO3、壳聚糖、酒石酸钾三者单一降酸效果不好而复合降酸可以达到很好的降酸效果,可以改善猕猴桃果酒的品质。降酸技术仍在不断发展,新的降酸技术也将会对于软枣猕猴桃酒的开发利用提供更多技术支持。
2.5 澄清技术
软枣猕猴桃酒成分复杂,含有果胶、单宁、蛋白质等大分子物质,这些物质是引起酒体不澄清,不稳定的主要原因。除此以外,刚发酵完的酒混有很多的小颗粒物质。因此需要将酒体进行澄清。起初,文连奎等[36]采用自然澄清法,将2个蛋清搅拌起沫,加入酒液溶解后,加入2 g/100 L的单宁进行搅溶,10 d后进行过滤除杂,采用这种人工除杂的方式对于软枣猕猴桃果酒进行澄清。而后,李凤林等[37]在进行软枣猕猴桃果醋研制时选用在黑曲霉831菌株固体曲中提取的果胶酶进行澄清,结果表明,在加酶量为1 400 U/L、温度50 ℃处理后,果汁澄清透明,澄清度可达到95%以上。王雪松[38]处理软枣猕猴桃果汁时选用果胶酶50 mg/kg、皂土700 mg/kg、聚乙烯吡咯烷酮(polyvinyl pyrrolidone,PVP)100 mg/kg、处理4 h,透光率达到91%以上。在此基础上对软枣猕猴桃原酒最佳澄清参数进行探究,综合比较后得出,添加0.16%皂土为最佳澄清参数,透光率达到94%以上。经过澄清处理,酒液清澈,达到最佳的稳定状态,使酒质风味醇和芳香。复合澄清效果要比单一澄清效果好,但也会让酒中部分酚类、醇类等物质损失,影响酒的品质。随着澄清技术发展及更多澄清剂的应用,软枣猕猴桃酒酒体澄清度将会大幅度提升。
3 软枣猕猴桃酒品质
软枣猕猴桃酒中各成分均会影响软枣猕猴桃酒的口感,软枣猕猴桃酒的营养价值决定于非挥发性成分,风味特征取决于挥发性成分[39]。因此,软枣猕猴桃酒的非挥发性基质和挥发性香气成分的检测分析对发酵工艺参数的优化及提高软枣猕猴桃酒的品质有一定帮助。
3.1 非挥发性基质
软枣猕猴桃果酒含有丰富的氨基酸,种类至少有17种,包括7种必需氨基酸[40]。果酒中氨基酸含量虽比鲜果的含量稍低一些,但必需氨基酸的含量更加合理。VC也是判断果酒营养价值的重要指标。相关研究表明果酒中的维生素比鲜果更易被人体吸收[41]。软枣猕猴桃VC含量丰富,酿造后使得软枣猕猴桃酒的VC含量高出其他果酒。软枣猕猴桃酒酿制过程中大部分矿物质元素可以被保留下来,这些矿物质元素可以调节人体机能,与人体生命活力密切相关。
除此以外,软枣猕猴桃中富含活性成分,提升了软枣猕猴桃果酒的保健作用。何婷婷等[42]实验结果表明,对软枣猕猴桃黄酮和多糖的质量浓度在0.8 mg/mL以上时,对羟基自由基(·OH)、超氧自由基(O2-·)的清除率在70%以上,具有较好的抗氧化活性。彭雪[43]探究软枣猕猴桃的抗氧化活性的试验中,以总黄酮为评判指标,得出软枣猕猴桃黄酮对DPPH·的清除率高于VC,纯化的软枣猕猴桃黄酮对DPPH·、·OH、O2-·的清除效果更好。这些活性成分经过发酵进入酒中,使得软枣猕猴桃果酒具有保健作用。闫胜楠[21]通过DPPH·、·OH、O2-·及总抗氧化性测定软枣猕猴桃果酒和浸泡酒的抗氧化性,结果得出软枣猕猴桃果酒的抗氧化能力更好。
3.2 挥发性成分
目前,软枣猕猴桃香气成分测定主要是用溶剂萃取法和顶空固相微萃取法。YANG E等[44]使用固相微萃取(solid-phase microextraction,SPME)从软枣猕猴桃中提取挥发物,利用气相色谱-嗅觉法(gas chromatography-olfactometry-mass spectrometry,GC-O)得出主要香气成分为丁酸乙酯和4-羟基-2,5-二甲基-3(2H)呋喃酮,其次是乙基乙烯基酮、1-烯-3-辛醇、戊醛、己醛等。PARK K L等[45]通过气相色谱(GC)分析确定了软枣猕猴桃挥发性风味成分,包括10种酯,8种醇,5种酸,3种其他酸和醛。KOSTYRA E等[46]经气相色谱-质谱联用仪(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)分析软枣猕猴桃汁中的主要化合物为醛类、烷烃和醇类,其次为酯类和酮类。结果表明,猕猴桃汁中主要成分为丙烯醛、己醛、戊烷、正己醇、甲醇,具有果味、花香味等特征。这些挥发性成分使软枣猕猴桃酒具有独特的风味特征,是决定软枣猕猴桃酒品质重要因素之一。挥发性成分具有不稳定性,因此在提高软枣猕猴桃酒稳定性方面还应进一步深入研究。
4 不足和展望
4.1 缺乏专用的菌种
酵母菌作为软枣猕猴桃酒发酵的关键因素。现阶段,我国尚无软枣猕猴桃发酵专用酵母。所用酵母主要是葡萄酒发酵酵母,软枣猕猴桃质地及所含成分与葡萄区别较大,所以葡萄酒酵母不完全适用于软枣猕猴桃酒的发酵。因此为了提高软枣猕猴桃酒的品质,需要针对软枣猕猴桃的特点筛选专用酵母用于软枣猕猴桃酒生产加工。软枣猕猴桃含有大量果胶和有机酸,应该筛选可以降解果胶、降酸效果较好的酵母作为发酵菌种。另外,将具有不同功能的酵母菌复合使用可以使软枣猕猴桃酒中有效物质被充分利用。
4.2 生产技术问题
软枣猕猴桃酒酿造工艺和设备缺乏专业性、降酸和澄清的技术不完善、软枣猕猴桃果胶含量较多、出汁率、酶解时间、酒体稳定性都是制约软枣猕猴桃酒产业化的瓶颈问题。
4.3 缺乏相应生产标准
现行国家标准中尚无软枣猕猴桃酒标准,且行业标准QB/T 2027—1994《猕猴桃酒》已多年未更新。感官评定和理化指标检测只能参照GB 2758—2012《食品安全国家标准发酵酒及配制酒》和GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》等国家标准进行。
5 发展方向
软枣猕猴桃营养价值高,果皮薄,不耐储存。软枣猕猴桃制酒能较好解决软枣猕猴桃易腐烂、保质期短、不易鲜售的问题。软枣猕猴桃制酒后也能较好保留鲜果中营养成分,且发酵酒远比勾兑酒、浸泡酒能更多地保留果实中的营养成分,也更加安全。由于软枣猕猴桃果胶含量高,出汁率低;酸含量高,口感欠佳。因此影响了软枣猕猴桃酿造酒在消费过程中的认可度,制约着软枣猕猴桃酒的发展。为解决这些问题,软枣猕猴桃酒未来发展的方向应从以下方面入手:
①是筛选集多种功能与一体的发酵菌。比如产酯多、风味好,分解果胶能力强、出酒率高,具有一定的降酸能力、可以改善口感上的不足,产甲醇量少、食用更安全的菌种用于猕猴桃酒发酵。②是多菌种联合发酵。在没有多功能发酵菌的情况下,可以优化多菌种发酵工艺,利用不同菌的功能特点,酿制高质量的软枣猕猴桃酒。③是开发具有保健功能的软弱猕猴桃发酵酒。如在发酵前或发酵后添加药食同源的中草药,增加软枣猕猴桃酒保健功能的同时又可以改善其口感不足。④是生产软枣猕猴桃蒸馏酒。由于软枣猕猴桃酿造酒浊度高,不易澄清,可以用生产酿造酒的酒渣、酒脚等生产蒸馏酒,再开发出具有不同酒精度、不同口味特点软枣猕猴桃蒸馏酒。⑤是添加其他品种水果原料生产软枣猕猴桃果酒。可以优选与软枣猕猴桃复配度高的水果一同发酵,改善软枣猕猴桃酒的风味,增加营养,提高适口性。
软枣猕猴桃制酒是软枣猕猴桃深加工的有效途径,通过集思广益,可以开发出更多品质好、营养价值高、受消费者欢迎的软枣猕猴桃果酒,丰富果酒市场品种,满足消费者需求,拓宽软枣猕猴桃深加工范围,带动软枣猕猴桃产业的发展。