氮源种类及浓度对青梅果酒发酵性能的影响

张超，王玉霞，*，胡小英

（1.宜宾学院生命科学与食品工程学院，四川宜宾644000；2.固态发酵资源利用四川省重点实验室，四川宜宾644000）

随着生活水平的提高，人们对健康饮品的需求日趋增加。青梅是一种药食两用资源[1]，果肉中含有多种维生素、氨基酸、有机酸以及钾、钙、铁等多种矿质元素，具有生津止渴、增进食欲、杀菌解毒、净化血液、增强肝脏功能、预防高血压和脑溢血及抑制多种肿瘤等功效[2-3]；其次，合理的钙磷比也使得青梅成为开发保健食品的最佳材料[4-5]。以青梅汁为原料，经酵母发酵后得到的低酒精度的青梅果酒，不仅能调节人体酸碱平衡，开胃助消化，还能促进细胞新陈代谢[6]，具有美肤的功效。

目前，青梅果酒发酵过程存在诸如发酵过慢、感官品质不佳等问题[7]。本文通过探究不同氮源种类及浓度对青梅果酒发酵过程总糖、总酸、酵母发酵力及酒精度的影响，以期寻求青梅果酒发酵最佳的氮源及添加浓度，为青梅果酒发酵工艺优化、发酵速率提高及酒体品质提升提供基础数据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

青梅：试验所用野生青梅鲜果采自四川绵阳平武县古城镇山河村。

药品与试剂：Pectinex BE XXL果胶酶：16000 PECTU/mL，诺维信公司；CY3079活性干酵母：法国拉曼公司；酵母粉、蛋白胨：生化试剂，成都市科龙化工试剂厂；尿素、硝酸铵、亚硫酸、碳酸钙、盐酸、氢氧化钠：均为分析纯，成都市科龙化工试剂厂。

仪器设备：AL204分析天平、Delta 320-S精密pH计：上海Mettler Toledo仪器有限公司；LDZX-75KBS立式电热压力蒸汽灭菌器：上海申安医疗器械厂；LRH-250生化培养箱：上海齐欣科学仪器有限公司；SW-CJ-2FD超净工作台：苏净集团苏州安泰空气技术有限公司；HH-600电热恒温水浴锅：苏州威尔实验用品有限公司；DHG-9140A电热恒温鼓风干燥箱：上海齐欣科学仪器有限公司；UPT-Ⅰ-50优普超纯取水机：成都市超纯科技有限公司；BCD-568W冰箱：中国海尔集团。

1.2 试验方法

青梅果浆制备：挑选无病虫害的青梅鲜果，洗净，鲜果与水按质量比1∶4加蒸馏水打浆。按果浆体积添加0.06 g/L果胶酶、1.50 mL/L亚硫酸，混匀，冰箱低温储藏备用。

青梅果浆成分调整：添加白砂糖将青梅果浆的糖度调节到180 g/L，添加碳酸钙调整pH到3.5。

氮源的添加：以250 mL三角瓶为发酵容器，装液量为150 mL，添加不同浓度的有机和无机氮源于上述调整成分后的果汁中，每种氮源设置0、0.15、0.40、0.65 g/L 4个水平。

酵母菌接种量：活性干酵母CY3079用量0.50 g/L。

发酵监控与指标测定：将接种后的青梅果浆，于28℃的恒温培养箱中静置发酵，每天测定糖度、酸度，以监控发酵进程。待残糖降至2 g/L左右时，发酵结束。

总糖的测定：斐林试剂直接滴定法测定，具体方法参照GB 15037-2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》。

总酸的测定：直接滴定法，以柠檬酸计，具体方法参照GB 15037-2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》。

酒精度的测定：采用蒸馏法测定，具体方法参照GB 15037-2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》。

酵母发酵力测定：采用CO2失重法，以CO2产生的失重来衡量酵母发酵力的大小，即酵母发酵力（g/L·h）=（发酵前称重-发酵后称重）/发酵时间[8]。

青梅果酒感官评价：组成品评小组，采取无记名方式，根据品评打分表对青梅果酒的外观、香气、典型性进行综合评分，评价氮源对青梅果酒品质的影响。

1.3 数据分析

试验数据采用DPS 7.55数据处理软件和EXCEL分析处理。

2 结果与分析

2.1 不同氮源浓度对青梅果酒发酵过程总糖的影响

发酵过程中果醪总糖的变化反映了发酵进程的顺利与否，是衡量酒精发酵强弱程度的重要指标。果醪总糖含量低，表明发酵进程酵母活力好、代谢完全，发酵速度较快。不同氮源处理浓度对青梅果酒发酵过程中总糖含量的影响如图1～图3所示。

图1 0.15%氮源浓度对青梅果酒发酵残糖的影响Fig.1 Impact of 0.15%nitrogen sources on the total sugar during plum fermentation

图2 0.40%氮源浓度对青梅果酒发酵残糖的影响Fig.2 Impact of 0.40%nitrogen sources on the total sugar during plum fermentation

图3 0.65%氮源浓度对青梅果酒发酵残糖的影响Fig.3 Impact of 0.65%nitrogen sources on the total sugar during plum fermentation

由图1～图3可以得出，添加尿素的处理总糖降低速度明显较空白及其它同浓度氮源快。其中，发酵结束时，尿素0.40 g/L处理总糖含量最低，为1.25 g/L，其次是尿素0.65 g/L处理，为1.29 g/L；酵母粉、蛋白胨、硝酸铵3个处理浓度中，都是最高浓度（0.65 g/L）处理，发酵结束时总糖含量较低。与对照相比，几种氮源的不同浓度处理对青梅醪液总糖的利用的影响情况，都好于对照，说明氮源对发酵进程有较好地促进作用。即添加氮源后，发酵过程中总糖降低速度大于不添加任何氮源的对照。外源氮的添加，对发酵过程有较大的促进作用，能够加快糖的转化速度，从而提高转化率，发酵后总糖含量较低，糖的利用率较高。对不同浓度氮源的影响比较可以得出，0.40%处理浓度各氮源明显优于0.15%处理浓度，与0.65%处理浓度无明显差异。基于添加高浓度外源氮源可能对果酒品质产生的负面影响，后续处理均采用0.40%处理浓度作为试验因子，考察不同氮源对青梅果酒发酵的影响。

2.2 不同氮源对青梅果酒发酵过程中总酸的影响

青梅果酒中的总酸含量是青梅水果中原有的酸和酵母代谢产生酸的总和，总酸的高低与青梅果酒的品质和口感密切相关。不同氮源处理对青梅果酒总酸的影响如图4所示。

图4 0.40%氮源对青梅果酒发酵总酸的影响Fig.4 Impact of 0.40%nitrogen sources on the total acid during plum fermentation

试验结果表明，在青梅果酒发酵过程中，无论添加氮源与否，各处理发酵总酸都有不同程度的增加。各氮源处理发酵1 d后的酸度均高于对照，为7.84 g/L～8.79 g/L。随着发酵时间的延长，总酸都有不同程度的增加。添加硝酸铵处理的总酸与其它氮源相比差异明显，分析认为硝酸铵为生理酸性盐类，分解后游离出来酸根具有使发酵后基质酸度增加的性能[9]。而其它氮源处理后总酸变化量与对照相比差异不大。

2.3 不同氮源对酵母发酵力的影响

酵母发酵力表征酵母代谢生长能力的强弱，在厌氧条件下酵母将糖转化成酒精与二氧化碳，二氧化碳的挥发使发酵体系重量减轻，因此可以失重来衡量酵母发酵力的强弱。不同氮源处理对青梅果酒酵母发酵力的影响结果如图5所示。

图5 0.40%氮源对青梅果酒酵母发酵力的影响Fig.5 Impact of 0.40%nitrogen sources on the yeast vitality during plum fermentation

图5试验结果显示，无论添加氮源与否，整个发酵期间，二氧化碳的产生情况均呈现出先增后减的趋势。与添加酵母粉与蛋白胨的氮源相比，添加尿素、硝酸铵对酵母发酵力的提升较大。其中尿素处理第24h～36h释放的二氧化碳产生量最高，为2.57 g/150 mL；硝酸铵处理第24h～36h发酵体系失重量最大，为1.97 g/150 mL。从添加不同氮源对发酵的影响情况来看，发酵前期添加了氮源的处理，二氧化碳产生量均高于对照，发酵后期二氧化碳产生量较小，这可能与前期发酵过快，后期酵母发酵力减弱，而且发酵接近终点的情况相关。与对照的CO2产生情况相比，添加氮源可以明显加快发酵速度，增加CO2产生量，有利于提高酵母的发酵力。

2.4 不同氮源对青梅果酒发酵酒精度的影响

酒精度是酒中含乙醇的体积百分数，该百分数越大，说明糖酒转化率越高，发酵产生的乙醇越多。不同氮源处理对青梅果酒发酵酒精度的影响如图6所示。

图6试验结果表明，添加氮源处理后的酒精度，均高于对照，且差异显著。在发酵条件相同的情况下，有机氮源蛋白胨酒精度高于无机氮源硝酸铵，添加有机氮源使醪液酒精含量高于无机氮源的结果与其他学者研究情况一致[10]。氮源不足会影响酵母生长，导致酵母生物数量减少，不利于目标产物的积累，进而影响酒精含量。充足的氮源可提高发酵速率并缩短发酵周期，但氮源过高会导致酒精度的下降，可能的原因在于，一是氮源过高会造成酵母菌生长过于旺盛[11]，糖耗增加，反而不利于酒精的积累[12]；二是高浓度氮源会抑制氮分解阻遏状态，影响细胞对氮源的吸收和利用[11-14]，不利于酒精的积累。同时过量的氮源会造成微生物危害及生物胺生成，对酒的稳定性及品质产生消极影响[15]。

图6 0.40%氮源对青梅果酒发酵酒精度的影响Fig.6 Impact of 0.40%nitrogen sources on the content of alcohol during plum fermentation注：不同字母表示5%显著性水平。

2.5 氮源对果酒感官品质的影响

成品青梅果酒呈浅黄色，具有青梅的自然色泽，清新浓郁的果实香气，无异味，清爽透明，色泽明亮。对青梅果酒外观澄清度、颜色、强度及香气质量和浓郁度进行分析，以期探查氮源对青梅果酒品质的影响。不同氮源处理对青梅果酒感官品质的影响如表1所示。

表1 青梅果酒感官评价Table 1 Sensory analysis of plum wines

由上表可以看出，就外观、香气而言，酵母粉、蛋白胨处理后分值均低于对照，酵母粉、蛋白胨处理后香气浓郁度不强，尿素、硝酸铵处理分值均稍高于对照，就外观、香气方面来说，硝酸铵和尿素处理优于其他氮源。

添加氮源，对青梅果酒感官品质具有明显的影响。在发酵过程中，要注意添加氮源种类及用量对果酒品质的影响，它们之间的相互影响，需要更进一步深入研究。

3 结论

1）添加氮源能促进青梅果酒发酵的进行，加速糖的降解，增加酒精产量，从而提高糖酒转化率，且无机氮源的效果不如有机氮源的效果明显；此外氮源的添加，也对果酒的总酸含量有一定程度的增加；

2）添加氮源可以明显加快发酵速度，提高酵母酒精发酵力，增加二氧化碳释放量。

3）添加氮源会影响青梅果酒的感官品质。添加酵母粉、蛋白胨的发酵酒样带有少许异味，就外观、香气方面来说，尿素、硝酸铵0.40g/L处理浓度优于其它氮源。

[1]林炳芳,陶宁萍.梅果苦杏仁苷酶特性与青梅汁脱苦工艺的研[J].南京农业大学学报,1996,19(4):87-90

[2] 曾凡骏,张月天,陈松波.果梅资源的开发和利用[J].食品工业科技,2002,23(2):77-79

[3] 李海林.青梅的保健价值及其开发利用[J].食品研究与开发,2004,25(2):101-102

[4] 郑建仙.功能性食品[M].北京:中国轻工业出版社,1999

[5] 黄发新,袁宇,黄俊.乌梅苹果蜂蜜醋饮料[J].中国酿造,2000,108(4):20-22

[6]杨竞奋,陈家广.青梅的膳药价值及功能[J].食品研究与开发,2001,22(3):50-51

[7] Monk P R.Effect of nitrogen and vitamin supplements on yeast growth and rate of fermentation of Rhine Riesling grape juice[J].Food technology in Australia,1988,34(7):328-332

[8] 马加军.大曲“发酵力”检测方法的探讨[J].山东食品发酵,2003,131(4):47-48

[9] 曾朝珍,张永茂,康三江,等.不同氮源及浓度对苹果白兰地酒发酵的影响[J].食品工业科技,2013,34(8):205-209

[10]陶树兴,徐珊,王婷婷,等.氮源种类及浓度对蜂蜜酒发酵和杂醇油含量的影响[J].食品工业科技,2010,31(7):157-161

[11]Beltran G,Esteve-Zarzoso B,Rozes N,et al.Influence of the Timing of Nitrogen Additions during Synthetic Grape Must Fermentations on Fermentation Kinetics and Nitrogen Consumption[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry,2005,53:996-1002

[12]王淼.蜂蜜酒发酵参数控制研究[J].蜜蜂杂志,2005(11):5-6

[13]Beltran G,Rozès N,Mas A,et al.Effect of low-temperature fermentation on yeast nitrogen metabolism[J].World Journal Microbiology Biotechnology,2007(23):809-815

[14]Beltran G,Novo M,Rozes N,et al.Nitrogen catabolite repression in Saccharomyces cerevisiae during wine fermentations[J].FEMS Yeast Resarch,2004,4(6):625-632

[15]Mendes-Ferreira A,Mendes-Faia A,Leao C.Growth and fermentation patterns of Saccharomyces cerevisiae under different ammonium concentrations and its implications in winemaking industry[J].Journal of Applied Microbiology,2004(97):540-545