人参果酒酿造中酿酒酵母的选择

苏凤贤,曹旭峰,汪 峰,李彩霞

1(河西学院生命科学与工程系,甘肃张掖,734000)

2(河西学院生态研究所,甘肃张掖,734000)

人参果果实多汁,果肉淡黄色,无籽核,椭圆形或卵圆形,成熟后出现紫红色条斑,低脂低糖且富含硒、钙、钼、钴等多种微量元素,同时还是很好的高钾低钠果实[1]。它富含的硒能激活人体细胞,增强细胞活力,具有防癌和抑制心血管病的作用;钼是人体必须的微量元素之一,在生物体内以钼酶形式出现,具有抗癌、防龋齿等功能[2]。在国际上,人参果被称为“生命火种”、“抗癌之王”,具有特殊食疗和医疗效果[3-6]。因人参果具有较好的适应性和较高的经济价值,近年来在我国各地广泛栽培,但是目前对其只是鲜食,加工产品主要为果汁和果脯[7]。文连奎等以人参果为原料,经过发酵、蒸馏、陈酿、贮存、调配等工艺生产人参果白兰地[8],鲜见其他深加工产品报道。

本研究以甘肃武威张义产人参果为原料酿制人参果发酵酒,对发酵中不同酵母性能的比较和酵母添加量的选择进行了研究,以此为试验依据为后续进行的人参果酒酿造筛选出优良酵母。

1 材料与方法

1.1 试验材料

人参果:市售,产于甘肃武威张义镇,果实长圆形,直径 3-4 cm,外表呈黄色并有清晰的棕色纹络;蔗糖:市售优质白砂糖;果胶酶:武汉远城科技发展有限公司,酶活力 10 000 U/g;酵母:安琪酵母股份有限公司,安琪牌葡萄酒高活性酿酒干酵母和安琪超级酿酒高活性干酵母;椭圆啤酒酵母、果酒酵母菌种:河西学院微生物实验室提供;甲醇、异戊醇、异丁醇、乙酸乙酯、乳酸乙酯、乙醛为色谱纯;其他试剂均为分析纯。

1.2 试验仪器

恒温培养箱 (上海),无菌操作台 (江苏),高压灭菌锅 (上海),手持糖量计 (上海),PHS-3C酸度计(江苏),天平 (上海),722分光光度计 (上海),SQ-204型气相色谱仪 (北京,附 FID检测器)。

1.3 色谱条件

氢火焰离子化检测器;毛细管色谱柱;工作站:BF9202;进样量:0.2μL。

1.4 试验设计

1.4.1 人参果发酵酒加工工艺流程

操作要点:以新鲜、成熟、无病虫害、无腐烂的人参果为原料,用清水洗净,破碎;测定人参果汁的可溶性固形物含量 (SSC)和 pH;加入 0.3 g/L果胶酶进行处理,将得到的果浆用 6层纱布过滤,添加 60 mg/L的偏重亚硫酸钠;用白砂糖和柠檬酸调整,可溶性固形物含量 C(SSC)为 20%、pH为 4.0;酵母经活化后,按试验设计用量向人参果汁中接入酵母菌种;主发酵温度为 23℃,当乙醇体积分数连续 3 d无变化时,视为主发酵停止,终止发酵,倒罐,去掉酒中沉淀物;后发酵温度低于主酵温度 5℃,时间为 20-30 d。

1.4.2 菌种的选择

选用葡萄酒高活性酿酒干酵母、超级酿酒高活性干酵母、椭圆啤酒酵母和果酒酵母菌种,在酵母添加量均为 5%的条件下进行人参果酒发酵,并根据相关理化指标的测定以及感官评价结果选择出适宜的酿酒酵母。

1.4.3 菌种添加量的确定

选择出适宜酿造人参果酒的菌种后,采用不同的菌种添加量 (3%、4%、5%、6%和 7%),于 23℃进行酒精发酵。

1.4.4 感官鉴评

根据“GBT15038-2006葡萄酒、果酒通用分析方法”中有关葡萄酒的感官评分标准[9],制定人参果酒的感官评分标准,如表 1所示。最后经 20位专业人员评定打分,将总分加权平均,即得人参果酒的感官得分。

表1 人参果酒的感官评分标准

1.5 测定项目与方法

可溶性固形物含量 (SSC)测定:手持折光仪法;总酸 (以酒石酸计)测定:酸碱滴定法;pH测定:酸度计法;酒精度测定:酒精比重计法;甲醇、杂醇油 (异丁醇和异戊醇)、主要呈香物质 (乙酸乙酯和乳酸乙酯)、乙醛测定:气相色谱法;色值测定:用分光光度计于 425 nm测定吸光值,以蒸馏水做空白,所得吸光值即为色值;吸光度测定:分光光度计于 580 nm测定;酵母生长曲线:在 580 nm下,用分光光度计测定吸光度A,以人参果原汁做空白。

2 结果与分析

2.1 酵母的选择

用于果酒生产的良好酵母菌株应该是发酵力强、发酵完全 (残糖少或无残糖)、具有稳定的发酵特性,发酵行为可以预测;具有良好的乙醇耐受能力;不产生不良气味物质;具有良好的 SO2耐受能力;发酵结束时酵母凝聚快,便于分离;适应所用的原料。

2.1.1 不同酵母发酵过程中 SSC的变化

在发酵过程中,每天测定不同酵母发酵人参果酒的 SSC,绘制发酵过程变化曲线,结果见图1。

图1 不同酵母发酵过程中 SSC的变化

由图1可知,人参果酒发酵前期,4种酵母的 SSC均下降迅速,此时,果汁中的大分子碳水化合物迅速糖化降解,到了发酵第 3天,几组人参果酒的可溶性固形物含量下降趋势均趋于平稳,维持在一个稳定的状态。第 7天,以超级酿酒酵母接种发酵的人参果酒残留 SSC最少,只有 3.5%,而葡萄酒酵母发酵的人参果酒残余 SSC相对来说最多,达到了 4.2%。

2.1.2 酵母生长曲线的变化

以压榨人参果汁为原料接种发酵,从主发酵开始,每天定时测定人参果酒的吸光度,建立人参果酒发酵过程中不同酵母的动态生长曲线,结果见图2。

图2 不同酵母发酵人参果酒的生长曲线

由图2可知,随着人参果酒发酵过程的进行,酵母数量开始增加,其中超级酿酒酵母和果酒酵母在发酵的第 1天即进入对数生长期,之后随着发酵的继续,酵母生长速度下降,酒液逐渐变得澄清、透明、稳定;而葡萄酒酵母和椭圆啤酒酵母则生长较迟缓,发酵的第 1天处于生长延迟期,第 2天迅速生长,并达到最高生长点,之后随着发酵的进行生长速度亦放缓。在刚开始的 24 h,超级酿酒酵母生长速度最快,其次是果酒酵母,再次是葡萄酒酵母和椭圆啤酒酵母。第 1天后,葡萄酒酵母开始呈现旺盛生长态势,其生长速度直线上升,超过了其他几种酵母;而此时超级酿酒酵母和果酒酵母生长则出现下降趋势,尤其是超级酿酒酵母下降迅速,二者开始进入稳定期和衰亡期;上述菌种,都在主酵第 4天开始进入稳定期,生长基本达到平衡。上述 4种菌种,相对来说,葡萄酒酵母在整个主酵过程中始终保持稳定的生长趋势,而其他 3种酵母则在主酵后期存在不同程度的下降趋势。这可能是由于随着主酵的进行,人参果酒醪液中的糖分慢慢转化成乙醇,酒液中乙醇含量逐渐增加,达到一定程度后,对 4种酿酒酵母的生长产生抑制作用,其中葡萄酒酵母对乙醇耐受力较好,因此其生长还能保持在相对稳定的状态;其余 3种酵母因为对乙醇耐受能力相对较差,所以生长出现缓慢下降的现象。

2.1.3 不同酵母发酵人参果酒感官评价效果

根据感官评分标准对 4种酵母菌酿造的人参果酒进行评定,结果见表 2。

表2 选用不同酵母酿制人参果酒的效果比较

表 2表明,4种酵母中,超级酿酒酵母发酵的人参果酒乙醇含量最高 (9.2%),最终 SSC残留量最少(3.5%);果酒酵母次之,乙醇含量为 9.0%,最终SSC残留量为 3.8%;葡萄酒酵母再次,乙醇含量与果酒酵母相同,均为 9.0%,但最终 SSC残留量稍高,是 4.2%;椭圆啤酒酵母发酵的人参果酒乙醇含量最低,只有 8.0%。综上,根据酿酒酵母选择的原则,再综合考虑感官品评结果,选用葡萄酒酵母做为人参果酒的酿造酵母。

2.2 酵母添加量的选择

2.2.1 酵母添加量发酵过程中 SSC、乙醇含量的影响

由图3可以看出,酵母添加量不同对人参果酒的SSC变化影响亦不相同。人参果酒发酵前期,酵母添加量为 5%、6%和 7%的处理 SSC迅速下降,进入发酵的第 3天,几组处理的 SSC直线下降趋势趋于平稳,并且在以后几天的发酵过程中始终维持在一个相对稳定的状态;而酵母添加量为 3%和 4%的 2组处理在进入主发酵的前两天 SSC变化甚微,发酵出现延迟 (此现象从图4亦可得到验证),而主酵进入第 3天后,其可溶性固形物含量迅速下降,2天后这种急速下降的趋势才得到减缓,并最终与其他几组不同酵母添加量的 SSC趋于一致,到了主发酵结束的第 7天,几组不同酵母添加量发酵的人参果酒的残留 SSC大致相同,基本上都在 6%-7%,其中酵母添加量为7%的人参果酒残留 SSC最少,为 6.2%,而酵母添加量为 3%的果酒残余 SSC相对来说最多,为 6.8%,这说明酵母添加量与人参果酒的可溶性固形物残留量呈负相关,但是前者的增加对后者无显著性影响。

图3 不同酵母添加量对人参果酒 SSC的影响

由图4可知,酵母添加量不同,人参果酒的乙醇含量变化亦不相同。总体上来说,随着酵母添加量的增加,人参果酒发酵速度相应加快,酵母将醪液中的糖分转化为乙醇的能力也随之加强,糖分被逐渐降解,转化成乙醇,但是当酵母添加量超过 6%时,虽然人参果酒的发酵速度加快了,可是生成的乙醇含量并不高。具体说来,酵母菌添加量为 5%、6%和 7%的人参果酒发酵开始乙醇含量即迅速上升,到了发酵第3天,几组人参果酒的乙醇含量上升趋势得到缓和,并在后续的发酵过程中始终维持在一个相对稳定的状态;而酵母添加量为 3%和 4%的人参果酒在进入主发酵的前两天乙醇含量变化甚微,发酵迟缓 (此现象进一步验证了图3得到的结论),而发酵进入第 3天后,乙醇含量突然开始上升,3天后上升趋势减缓,与其他几组不同酵母添加量的乙醇含量趋于一致,到了主发酵结束的第 7天,几组不同酵母添加量发酵的人参果酒的乙醇含量基本一致,大约在 18%-19%,其中酵母添加量为 5%的人参果酒乙醇含量最高,为20%,而酵母添加量为 7%的人参果酒酒精度相对来说最低,只有 17.9%。出现这种现象可能是由于酵母添加量超过 5%时,其添加量的增加会引起酵母菌生长繁殖速度的加快,而呼吸强度也随之增强,致使酒醪中的糖分没有完全被转化为乙醇即已经开始衰亡,因此其最终乙醇含量反而不如酵母添加量为 3%-5%的几组高。

2.2.2 酵母生长曲线的变化

人参果酒发酵过程中不同酵母添加量的动态生长曲线如图5所示。

图4 不同酵母添加量对人参果酒乙醇含量的影响

图5 不同酵母添加量发酵人参果酒生长曲线

从图5可知,无论酵母添加量如何,人参果酒生长周期均先后经历了对数生长期、稳定期和衰亡期等3个时期,且生长趋势大致相同,说明酵母的不同添加量并没有影响其生长周期的变化。在进入发酵后的第一天,酵母添加量为 6%的组生长速度最快,酵母添加量为 3%、4%和 5%的 3组生长量紧随其后,而酵母添加量为 7%的一组相对来说生长量最少,之后进入发酵第 2天,此时除了酵母添加量为 7%的一组生长还呈上升态势以外,其余 4组均是逐渐放缓了生长趋势,在之后的发酵过程中,各组均呈缓慢下降趋势,只不过酵母添加量为 6%和 7%的 2组下降趋势更快一些,到了主发酵结束的第 7天,酵母添加量为 5%的一组生长量最大,紧随其后的是酵母添加量4%的一组,而酵母添加量为 3%、6%和 7%的 3组生长基本相同,这说明在此 5组处理中,酵母添加量为5%的一组随着醪液中乙醇含量的上升对其耐受性最好,故在发酵后期亦能保持比较旺盛的生长态势;酵母添加量为 3%和 4%的 2组对乙醇的耐受力次之;而酵母添加量为 6%和 7%的 2组对乙醇的耐受力最差,因此在发酵后期生长受到抑制,生长量下降最快。

2.2.3 不同酵母添加量对人参果酒质量的影响

对经过陈酿 30 d的 5组不同酵母添加量的人参果酒液中的微量成分进行气相色谱分析,结果如表 3所示。

表3 不同酵母添加量对人参果酒质量的影响

由表 3可知,5种不同酵母添加量发酵的人参果酒中酵母添加量为 3%的处理,发酵生成的 2种酯类物质 (乙酸乙酯和乳酸乙酯)及异丁醇含量最低;酵母添加量为 4%的处理,发酵生成的乙酸乙酯含量最低;酵母添加量为 5%的处理,发酵生成的乙醇和 2种酯类物质 (乙酸乙酯和乳酸乙酯)含量最高,甲醇、杂醇油、色值和乙醛含量最低或相对较低;酵母添加量为 6%的处理,发酵生成的乙醇最低,杂醇油、乙醛和色值含量最高;酵母添加量为 7%的处理,发酵生成的乙醛含量最低,而甲醇生成量最高。

2.2.4 不同酵母添加量发酵人参果酒感官评价效果

根据感官评分标准对 4种酵母添加量酿造的人参果酒进行评定,结果见表 4。

表4 不同酵母添加量发酵人参果酒感官评价情况

由表 4可以看出,酵母添加量为 5%发酵的人参果酒在以上 5组不同酵母添加量中发酵得到的酒度最高,为 20%;同时虽然本组处理 SSC残留最高,为7.0%,但是与其他 4组处理无统计学差异;总酸8.93,酸是酒类物质中的重要呈味物质,它与其他香味物质共同构成酒所特有的芳香。含酸量小的酒,酒味寡淡,后味短;含酸量大的酒,则酒味粗糙。适量的酸在酒中能起到缓冲的作用,可消除饮后上头和口味不谐调等现象。另据报道,酸还能促进酒质的甜味感,但过酸的酒甜味减少,也影响口味;以上几组处理陈酿后还原糖均未检出。结合表 3质量分析检测结果,知道此组处理色值 0.737,说明它澄清度最好。本组处理陈酿后色泽金黄、有光泽、澄清透明、无明显悬浮物和沉淀物;具有较浓的人参果香和浓郁和谐的酒香、香气自然、协调、略苦涩,后味长,经过相关专业人士评价打分,综合得分为 88分。综上,人参果酒的最佳接种量为 5%。

3 结论

酿造人参果酒适宜的酵母为葡萄酒酵母,适宜添加量为 5%,在此条件下发酵的人参果酒酒度达20%,可溶性固形物残留量为 7%。人参果酒陈酿后酒液色泽金黄,口感醇厚,无明显悬浮物和沉淀物。

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