蜂蜜酒酿造工艺研究

孙洪浩,朱正军,张 玉,邓元海,张家庆,徐国俊,陈茂彬,*

(1.湖北工业大学生物工程学院,工业发酵湖北省协同创新中心,发酵工程教育部重点实验室,湖北武汉 430068;2.神农架绿源天然食品有限责任公司,湖北神农架 442400)

蜂蜜酒酿造工艺研究

孙洪浩1,朱正军1,张 玉1,邓元海2,张家庆1,徐国俊1,陈茂彬1,*

(1.湖北工业大学生物工程学院,工业发酵湖北省协同创新中心,发酵工程教育部重点实验室,湖北武汉 430068;2.神农架绿源天然食品有限责任公司,湖北神农架 442400)

以神农架野花蜜为原料,采用自制纯种黑曲、清酒酵母培养的酒母酿造风味独特的蜂蜜酒。通过单因素和响应面实验,确定蜂蜜酒最佳酿造工艺条件:蜂蜜汁糖度24%,酒母用量32%,酵母营养剂用量0.2g/L,发酵温度25℃,发酵时间14d。该工艺酿造的蜂蜜酒醇厚丰满,蜜香与曲香协调,风格突出,营养丰富,酒精度14～15%vol,总酸6.5～6.8g/L,残糖6～7g/L,感官评分为95分。

蜂蜜,酒母,发酵工艺

蜂蜜是采集植物的花蜜或蜜露,与自身分泌物结合后,经充分酿造而成的天然物质[1]。蜂蜜的营养价值丰富,含有葡萄糖、果糖、各种维生素、矿物质和氨基酸,除了作为食品可以单独食用外,还广泛用于各类食品添加辅料[2]。研究表明,蜂蜜具有润肠、护肝、抗肿瘤、美容和调节心血管的作用[3]。

蜂蜜酒是以蜂蜜为主要原料,经发酵、陈酿后制得的低酒精饮料。它既保留了原料蜂蜜的营养成分,同时由于微生物的作用,氨基酸、维生素、矿物质含量也有一定提升,使其营养和保健价值显著提高[4-6]。但目前蜂蜜酒的生产大多采用传统酿造工艺,酿造出的蜂蜜酒口感单薄,蜂蜜香气不突出,营养物质保留不充分。本研究以神农架野花蜜为原料,采用自制纯种黑曲、清酒酵母培养的酒母酿造出营养丰富、品质优异的蜂蜜果酒,不仅可以丰富我国果酒市场品种,满足不同人群的消费需求,同时为其工业化生产提供理论基础和依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

野花蜜 湖北神农架;东北粳米 市售;黑曲霉孢子粉 日本樋口松之助株式会社;酵母营养剂 上海杰兔工贸有限公司;其余化学试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

AR1140电子分析天平 奥克斯国际贸易有限公司;PHX智能生化恒温培养箱 宁波莱福科技有限公司;RHB-82手持糖度计 永州光学仪器厂;HH-S数显恒温水浴锅 金坛市医疗仪器厂;TGL-16C台式离心机 上海安亭科学仪器厂制造;722S型可见光分光光度计上海精密科学仪器有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 纯种黑曲制备

1.3.1.1 工艺流程 参照文献[7]。

1.3.1.2 操作要点 洗米、浸米:选取透明,质地硬且有韧性的粳米为原料,用清水反复冲洗,直至洗米水不再浑浊为止;将洗好的米放入缸中浸渍10～12h即可。

蒸米:在106～112℃的条件下蒸米25～30min,蒸好的米饭外硬内软,疏松不烂,无白心,均匀一致。

摊晾:米饭蒸好后,放入曲盒内打散并加以翻拌,使米饭达到接种黑曲霉孢子粉的品温要求,一般33～35℃即可。

接种、培养:接入黑曲霉孢子悬液(黑曲霉孢子粉溶解于250～300倍其重量的煮沸冷却的纯水中,每千克粳米接入0.35～0.37g黑曲霉孢子粉),与米饭拌匀后,35～38℃条件下堆积培养。

翻曲、平摊:堆积培养19～21h后,进行第一次翻曲;再经过11～12h堆积培养,进行第二次翻曲;然后将曲种平摊,经过8～9h进行第三次翻曲;8～10h后进行第四次翻曲。

保温培养:经过4次翻曲后,再经过14～15h保温培养即可出曲。

干燥:曲种培养好以后,在50℃的条件下烘干至水分含量小于10%,放入4℃冰箱内备用。

1.3.2 蜂蜜酒的酿造

1.3.2.1 蜂蜜酒酿造工艺流程 参照文献[8]。

1.3.2.2 操作要点 蜂蜜稀释:按照1kg野花蜜加2.4～2.5L纯水的比例加水,将蜂蜜调配成蜂蜜水溶液,使其糖度为24%。

加热灭菌:将调配好蜂蜜汁加热至80℃,在80℃条件下保持30min,杀灭其中的微生物。

酵母培养液:接种2环清酒酵母到10mL液体米曲汁培养基中,25℃条件下培养16～20h后,将其转接到10倍体积的三角瓶液体米曲汁培养基中,再于25℃条件下扩大培养24～30h。

酒母:成品黑曲与水的质量比为1∶1.2,酵母培养液的加入量为成品曲与水总质量1.2‰,控温20～25℃培养6～7d,当酵母数为2×108个/mL以上,酒精度达到12～15%vol时,得成熟酒母。

加酵母营养剂、接入酒母:按0.15～0.2g/L加入酵母营养剂后,将成熟酒母与蜂蜜汁按照一定比例混合均匀,进行前发酵。

前发酵:前发酵的温度一般控制在25～28℃,周期一般为14～15d。

后发酵、低温陈酿:后发酵温度控制在15～20℃,时间为20～30d。低温陈酿温度控制小于15℃,陈酿期一般要求大于半年。

1.3.3 指标测定 酒精度、总酸的测定[9];残糖的测定:DNS比色法[10];pH测定:采用pH计。

1.3.4 蜂蜜酒感官评定 对酿制的蜂蜜酒进行感官评定,请实验室10名成员按照表1的评分标准打分。

表1 评分标准

1.3.5 单因素实验 酒母用量:在蜂蜜汁糖度24%,酵母营养剂用量0.2g/L,发酵温度22℃条件下,分别添加蜂蜜汁质量15%、20%、25%、30%、35%、40%的酒母。发酵12d后,测定相应指标。

酵母营养剂用量:在最佳酒母用量条件下,分别添加酵母营养剂0.14、0.16、0.18、0.2、0.22、0.24g/L,其他条件不变。发酵12d后,测定相应指标。

发酵温度:在最佳酒母与酵母营养剂用量条件下,控制发酵温度为20、22、24、26、28、30℃,其他条件不变。发酵12d后,测定相应指标。

发酵时间:在最佳发酵温度、酒母与酵母营养剂用量条件下,控制发酵时间为11、12、13、14、15、16d后,其他条件不变,测定相应指标。

1.3.6 Box-Behnken响应面实验 鉴于单因素实验结果,蜂蜜汁糖度选为24%,发酵时间为14d,运用响应面分析法,设计3因素3水平的Box-Behnken实验,考察酒母用量、酵母营养剂用量、发酵温度对蜂蜜酒感官评分的影响。因素水平见表2,实验结果及方差分析见表3、表4。

表2 Box-Behnken实验因素水平

2 结果与分析

2.1 单因素实验

2.1.1 酒母用量对蜂蜜酒发酵的影响 酒母是指含有大量酵母的人工培养液,它可以将糖类物质转化为酒精。以黑曲为原料制得的酒母中,含有黑曲霉代谢产生的各种胞外水解酶、柠檬酸以及高纯度酵母菌,柠檬酸的产生可以调整发酵基质初始pH,抑制杂菌生长,防止发酵液出现酸败现象,代替传统蜂蜜酒酿造过程中二氧化硫的作用。

表3 Box-Behnken实验结果

由图1可知,当酒母用量为30%时,蜂蜜酒的酒精度达到最大值,残糖含量最低,继续增加酒母用量,酒精度有所下降,残糖含量则上升,是由于发酵基质的pH过低,抑制了酵母的生长代谢,而且过高的酒母用量会使发酵过于剧烈,导致酒体失衡;蜂蜜酒的酸度则随着酒母用量的增加而逐渐增大,但过高的酸度导致酒体酸涩,不柔和。综合以上因素,酒母用量30%为最佳。

图1 酒母用量对蜂蜜酒酒精度、总酸和残糖含量的影响Fig.1 Effect of yeast-starter amount on alcohol concentration total acid and remaining sugar of honey wine

2.1.2 酵母营养剂用量对蜂蜜酒发酵的影响 酵母营养剂可以为酵母带来养分,提供生长因子,促进酵母的繁殖并保证酵母的生产能力,加速发酵进程。由图2可知,随着酵母营养剂用量的增加,蜂蜜酒酒精度逐渐升高,但超过0.2g/L时,酒精度变化不大,这是由于发酵基质中营养成分有限,0.2g/L的用量已经可以满足酵母的生长代谢。残糖含量随着酵母营养剂用量的增加而逐渐减低,当用量超过0.2g/L时,残糖变化幅度很小。考虑到实际生产成本,选择0.2g/L的用量即可。

图2 酵母营养剂用量对蜂蜜酒酒精度和残糖含量的影响Fig.2 Effect of Thiazote amount on alcohol concentration and remaining sugar of honey wine

2.1.3 发酵温度对蜂蜜酒发酵的影响 温度是发酵过程中的重要因素,通过影响酶的活性,影响微生物生长代谢速度。由图3可知,随着发酵温度的逐渐升高,酒精度呈现先上升后下降的趋势,残糖则先下降后上升,当温度控制在26℃时,酒精度达到最高,残糖含量最低。这是由于温度过低,酵母生长繁殖缓慢,导致发酵启动困难;温度过高,菌体生长过快,酵母菌的疲劳现象出现过早,导致发酵不彻底,酒精转化率低;而且过高的发酵温度会引起果酒中甲醇与杂醇油含量的增加[11]。所以,将主发酵温度控制在26℃为最佳。

图3 发酵温度对蜂蜜酒酒精度和残糖含量的影响Fig.3 Effect of fermentation temperatures on alcohol concentration and remaining sugar of honey wine

2.1.4 发酵时间对蜂蜜酒发酵的影响 由图4可知,随着发酵天数的增加,酒精度与总酸呈现上升趋势,残糖则呈现逐渐下降趋势。当发酵天数为14d时,酒精度达到最大值,继续增加发酵时间,酒精度几乎没有变化,说明14d以后,酵母基本消亡,发酵过程终止;残糖继续降低,说明此时发酵液中一些杂菌快速生长繁殖,代谢产生了大量酸性物质,使得蜂蜜酒的总酸增加,导致酒体酸涩、失衡。所以,发酵时间应该控制在14d,之后应立即进行固液分离,转入后发酵,避免杂菌污染。

图4 发酵时间对蜂蜜酒酒精度、总酸和残糖含量的影响Fig.4 Effect of fermentation time on alcohol concentration,total acid and remaining sugar of honey wine

2.2 Box-Behnken响应面实验

利用Deign-Expert8.0.6软件可得到感官评分(Y)与酒母用量、酵母营养剂用量、发酵温度的回归方程:

Y=94.50-0.6875X1+0.3125X2+1.125X3+0.875X1X2-1.75X1X3+0.25X2X3-2.6875X1X1-5.4375X2X2+X3X3

根据模型分析,最优的蜂蜜酒发酵条件为酒母用量31.86%、酵母营养剂用量0.2g/L、发酵温度25℃,感官评分最大预测值为96.72。结合实验与生产的局限性,选择酒母用量32%、酵母营养剂用量0.2g/L、发酵温度25℃为最佳。

图5 Y=f(X1,X2)的响应面Fig.5 Responsive surface of Y=f(X1,X2)

图6 Y=f(X1,X3)的响应面Fig.6 Responsive surface of Y=f(X1,X3)

2.3 响应面验证实验

在蜂蜜汁糖度24%、酒母用量32%、酵母营养剂用量0.2g/L、发酵温度25℃、发酵时间14d的最适条件下进行验证实验,重复4次,得到的平均感官评分为95.375,与预测值拟合较好。说明本实验用响应面分析得到的最适条件可以用于蜂蜜酒的发酵。

3 结论

利用神农架野花蜜桃为原料,采用自制纯种黑曲、清酒酵母培养的酒母酿造风格典型的蜂蜜酒,经

表4 回归模型方差分析

注：“*”表示显著。

图7 Y=f(X2,X3)的响应面Fig.7 Responsive surface of Y=f(X2,X3)

过单因素实验与响应面优化分析得到蜂蜜酒最佳发酵工艺条件为蜂蜜汁糖度24%,酒母用量32%,酵母营养剂用量0.2g/L,发酵温度25℃,发酵14d。在此工艺条件下,酿造出的蜂蜜酒澄清透亮、口感醇和细腻、蜜香与曲香协调、营养丰富、酒精度14～15%vol,总酸6.5～6.8g/L,残糖6～7g/L,感官评分为95分,各项理化指标均符合国家标准。该研究对蜂蜜酒的大规模生产有一定的指导意义。

[1]唐大桓,王艳逊,等.蜂蜜[M].北京:科学技术出版社,2005.

[2]曹炜,尉亚辉,等.蜂产品保健原理与加工技术[M].北京:化学工业出版社,2002,9:191.

[3]关丽英.蜂蜜酒酿造工艺的研究[D].福建：福建农林大学,2008:3-5.

[4]翟文俊.蜂蜜酒的营养价值与保健作用[J].食品科技,2004(8):62-65.

[5]Daniel S. McConnell,Kenneth D. Schramm. An Analysis of Mead,Mead Making and the Role of its Primary Constituents. got mead,2007,3:1-9.

[6]Pawel Sroka,Tadeusz Tuszymski. Changes in organic acid contents during mead wort fermentation[J]. Food Chemistry,2007,104:1250-1257.

[7]周立平,陈旭峰,孙佰申.日本米曲霉菌株特性及通风制曲工艺[J].酿酒科技,2004(4):23-26.

[8]马美范. 蜂蜜发酵酒的研制[J].食品研究与开发,2013,34(4):47-48.

[9]GB/T 15038-2006.葡萄酒、果酒通用分析方法国家标准[S]. 北京:中国标准出版社,2006.

[10]武平,赵文婧,徐晓娇，等.测定葡萄酒中总糖方法的探讨[J]. 中国酿造,2011,30(1):163-165.

[11]颜雪辉,吕梅,史路路,等.柑橘酒酿造工艺研究[J]. 中国酿造,2013,32(11):98-101.

Study on the fermentation technology of honey wine

SUN Hong-hao1,ZHU Zheng-jun1,ZHANG Yu1,DENG Yuan-hai2,ZHANG Jia-qing1,XU Guo-jun1,CHEN Mao-bin1,*

(1.Key Laboratory of Fermentation Engineering(Ministry of Education),Hubei Collaborative Innovation Center for Industrial Fermentation,College of Bioengineering,Hubei University of Technology,Wuhan 430068,China;2. Shennongjia Luyuan Natural Food Co.,Ltd.,Shennongjia 442400,China)

Wild honey from Shen Nongjia was used as raw materials with homemade purebred Aspergillus Niger koji,sake brewing yeast as yeast-starter to brew honey wine. Through single factor experiment and response surface analysis,optimal brewing processing was optimized. Results indicated that the optimal fermentation parameters were honey juice was 24%,yeast-starter addition amount of 32%,Thiazote amount of 0.2g·L-1,fermentation temperature of 25℃,fermentation time of 14d. The produced wine was relatively prominent,strong aroma,harmonious wine body with enjoyable aftertaste,nutrient-rich,alcohol content as high as 14～15%vol,total acid 6.5～6.8g/L,remaining sugar 6～7g/L,sensory evaluation 95.

honey;yeast-starter;fermentation process

2014-07-28

孙洪浩(1989-)，男，硕士研究生，研究方向：发酵工程。

*通讯作者:陈茂彬(1965-)，男，博士，教授，研究方向：酿酒微生物与发酵工程。

TS262.7

B

1002-0306(2015)07-0257-05

10.13386/j.issn1002-0306.2015.07.046