不同酿酒酵母对脐橙果酒发酵特性的影响

朱娟娟 郑少阳 李炎杰 曹岐 马海军

摘要：【目的】探讨3种商业酿酒酵母对脐橙果酒发酵特性的影响，确定适合脐橙果酒酿造的酵母，为脐橙果酒品质的提升和酿造工艺的改进提供参考依据。【方法】以赣南脐橙为原料，根据葡萄酒酿造工艺，利用F33、ENOFERM BDX和FC9 3种商业酿酒酵母进行橙汁发酵酿造，对比发酵过程中脐橙果酒总糖、还原糖和可滴定酸含量、pH及发酵后果酒中残糖量和酒精度等指标。【结果】3种酵母对脐橙果酒的发酵速率依次为FC9>F33>ENOFERM BDX，随发酵天数的增加，果酒的总糖和还原糖含量呈下降趋势，可滴定酸含量呈上升趋势；发酵结束时（发酵12 d），不同酵母发酵的脐橙果酒中总糖、还原糖和可滴定酸含量均无显著差异（P>0.05），F33、ENOFERM BDX和FC9酵母发酵果酒的pH分别为3.37、3.42和3.35，FC9酵母发酵果酒的残糖量最少（3.90 g/L），酒精度最高（13.9%vol）。【结论】综合比较F33、ENOFERM BDX和FC9酵母对脐橙果酒发酵特性的影响，初步判定商业酿酒酵母FC9较适宜酿制脐橙果酒。

关键词： 酿酒酵母；脐橙；果酒；发酵特性

中图分类号： TS262.7 文献标志码：A 文章编号：2095-1191（2017）05-0870-06

Effects of different yeasts on fermentation characteristics

of navel orange wine

ZHU Juan-juan1，2， ZHENG Shao-yang 1， LI Yan-jie1， CAO Qi1， MA Hai-jun1，2 *

（1 College of Biological Science and Engineering， Beifang University of Nationalities， Yinchuan 750021， China；

2 Ningxia Grape & Wine Innovation Center， Yinchuan 750021， China）

Abstract：【Objective】Effects of three kinds of commercial yeasts on fermentation characteristic of navel orange wine were explored to select the optimal orange wine brewing yeast species and to provide reference for improving quality of navel orange wine and its brewing technique. 【Method】In this study， Gannan navel orange was used as raw materials and brewed based on brewing technique of grape wine. Commercial yeasts F33， ENOFERM BDX， and FC9 were used to ferment the navel orange juice， and indicators including total sugar， reducing sugar， titration acid and pH during fermentation and residual sugar and alcohol degree after fermentation were compared. 【Result】The rank of fermentation rate was FC9>F33>ENOFERM BDX. As fermentation days increased， content of total sugar and reducing sugar declined， but content of titration acid presented an increasing trend. There were no significant difference（P>0.05） in content of total sugar， reducing sugar and titration acid among different yeast strains at the end of fermentation（12 d）. Meanwhile， pH value of navel orange wines fermented by F33， ENOFERM BDX， and FC9 were 3.37， 3.42， and 3.35 respectively. In FC9 treatment， the wine had the lowest residual sugar content（3.90 g/L） and the highest alcohol degree（13.9%vol）. 【Conclusion】In general， FC9 is the optimal yeast for brewing good quality navel orange wine considering the indicators among F33， ENOFERM BDX， and FC9 treatments.

Key words： brewing yeast； navel orange； fruit wine； fermentation characteristic

0 引言

【研究意義】脐橙[Citrus sinensis（L.） Osbeck]为芸香目芸香科柑橘属植物，果实中含胡萝卜素13.2 mg/kg、硫胺素0.5 mg/kg、核黄素0.4 mg/kg、尼克酸3 mg/kg、VC 403.8 mg/kg、VE 5.6 mg/kg、Ca 200 mg/kg、Se 3.1 μg/kg、总多酚107.0 mg/kg（龚晓等，2012），此外还含有VB1、VB2、香豆素、黄酮类化合物、柠檬苦素类似物、甘油糖脂质等物质，具有抑制致癌物质的形成、软化和保护血管、促进血液循环、降低胆固醇和血脂，以及预防心脏病、胆囊疾病和坏血病等功效（勾中智，2014）。同时，成熟果实散发出诱人的香气，置之幽香满室，食之清香盈口，深受人们喜爱。作为我国最大脐橙主产区，赣南脐橙2013年种植面积已超11万ha，产量约150万t，种植面积世界第一，年产量世界第三（陈亚艳和罗新祜，2015）。然而，由于其成熟期比较集中，且我国脐橙加工产业比较落后，大量果实滞销积压甚至腐烂，造成资源浪费，果农收入减少。因此，开发脐橙果酒不仅可以缓解脐橙积压和浪费问题，提高农民种植积极性和收入，促进脐橙产业的可持续发展，同时还可为消费者提供更多的产品选择。【前人研究进展】除酿酒原料外，酵母是影响果酒品质的关键因素，也是影响果酒口感和风味的重要因素（韩东等，2015）。黄达明等（2007）利用Y1110、安琪和模式3种酵母发酵大麦芽汁酿造啤酒，结果显示Y1110酵母增殖最快，啤酒的α-AN和pH下降最快，双乙酰还原较快，发酵结束后啤酒样品含乙醇较高，其适于醇厚型啤酒酿造；安琪酵母增殖最慢，α-AN和pH下降最慢，啤酒样品含酯量较高，其适于淡爽型啤酒酿造；模式酵母发酵的啤酒酯类和醇类含量均很高，不适于实际生产。郑莉烨等（2012）研究啤酒酵母FBY0095、FBY0096、FBY0097和FBY0098在不同啤酒度数（12°P和24°P）环境中的发酵特性，结果表明，FBY0095和FBY0098酵母在12°P环境中、FBY0097和FBY0098酵母在24°P环境中分别具有良好的发酵特性。严红光等（2013）利用顶空固相微萃取结合气质联用仪分析酿酒酵母Y43、AS2.316和安琪RA-4对蓝莓果酒主要香气物质的影响，结果表明酵母菌种是影响果酒香气物质组成的关键因素之一。Holt等（2013）研究不同酿酒酵母对西拉葡萄酒品质的影响，结果表明酵母种类显著影响葡萄酒香气组成成分和单宁含量。Berenguer等（2016）研究表明，Viniferm Revelación、Viniferm SV和Viniferm PDM 3种商业酿酒酵母对石榴果酒物化特性（pH、可滴定酸、糖消耗量、酒精度和丙三醇含量）有显著影响， Viniferm PDM为石榴果酒适宜的发酵酵母。【本研究切入点】目前，果酒研究主要集中于葡萄酒相关研究，而对脐橙果酒发酵酵母特性及酒体品质研究较少。虽然前人已从脐橙果皮或果园土壤中分离筛选出发酵性能良好的酵母菌株Y68（陈瑶等，2007）、S017（罗佳丽等，2013）等，但由于其生物学特性或生产条件限制，仍处于试验或改良阶段，尚不能适应商业化生产。因此，酿造脐橙果酒的酵母需从当前商业酿酒酵母中优选。【拟解决的关键问题】以赣南脐橙为原料，采取传统发酵工艺，利用商业酿酒酵母F33、ENOFERM BDX和FC9对橙汁进行发酵酿酒，通过比较3种酵母对脐橙果酒发酵过程中和发酵结束后的理化性质，确定适合脐橙果酒酿造的酵母，为脐橙果酒品质的提升和酿造工艺的改进提供参考依据。

1 材料与方法

1. 1 试验材料

新鲜赣南脐橙购自宁夏银川新百超市。商业酿酒酵母F33购自法国LAFFORT公司，ENOFERM BDX和FC9购自上海杰兔工贸有限公司。无水葡萄糖、五水硫酸铜、酒石酸钾钠、氢氧化钠、次甲基兰、酚酞指示剂、浓硫酸和白砂糖为分析纯，亚硫酸为食品级，均购自天津市大茂化学试剂厂。主要仪器设备：酒精计（上海勃基仪器仪表有限公司）、便携式折光仪（上海佳航仪器仪表有限公司）、GKC控温水浴锅（上海苏达实验仪器有限公司）、PHS-3C精密酸度计（上海皓庄仪器有限公司）、FA204B电子分析天平（上海精科天美科学仪器有限公司）、电子调温电热套（上海精学科学仪器有限公司）、UV1000紫外可见分光光度计（上海精密科学仪器有限公司）。

1. 2 试验方法

1. 2. 1 酵母活化 根据使用说明书，将酿酒酵母F33、ENOFERM BDX和FC9按照10∶1加入果汁中，37 ℃保温活化15 min即可。

1. 2. 2 脐橙果酒制作过程 挑选优质赣南脐橙，除皮后用料理机将其打碎；装入发酵罐，并加入0.04%果胶酶液和30 mg/L亚硫酸搅拌均匀，于10 ℃左右冷浸渍24 h后接入酵母，在25 ℃下进行果酒发酵。发酵结束后用4层纱布对酒液进行过滤，滤液静置2 d后再次过滤，将上层清液吸出密封进行陈酿。

1. 2. 3 理化性质测定 根据GB/T 15038-2006葡萄酒、果酒通用分析方法，对脐橙果酒的总糖、还原糖、可滴定酸含量和酒精度进行检测；pH采用pH计法测定。

1. 3 统计分析

运用SPSS 13.0对试验数据进行方差分析，采用LSD法进行多重比较，并利用Excel 2007作图。

2 结果与分析

2. 1 不同酿酒酵母对发酵过程中脐橙果酒总糖和还原糖含量的影响

果酒酿造过程中，糖主要为酵母生长提供其所需的能量及发酵生成酒精（罗佳丽等，2013；李志友和李启要，2016）。橙汁中主要糖类为葡萄糖、果糖及生产过程中加入的蔗糖，蔗糖在发酵过程中会被酵母转化酶水解生成葡萄糖和果糖，被酵母利用，故对总糖和还原糖的跟踪是监测发酵是否正常和是否达到终点的重要指标。

由图1可知，随着发酵天数的增加，不同酵母发酵的脐橙果酒中总糖和还原糖含量均呈下降趋势，但发酵时间不同，其下降速率有所不同。发酵前2 d，果酒总糖含量变化较缓慢，第3 d开始迅速下降，此时3种酵母发酵的脐橙果酒总糖含量间存在显著差异（P<0.05，下同），第8 d时趋于平缓，之后不同酵母发酵的脐橙果酒中总糖含量均处于恒定状态（图1-A）。主要原因是发酵前期酵母处于生长繁殖阶段，糖分利用量相对较少；当酵母生长到一定阶段，开始大量消耗糖分，同时伴随着酒精的产生，当酒精积累到一定量时抑制酵母活性，最终导致糖分消耗变慢，并趋于恒定状态。发酵过程中，果酒总糖含量的变化可以反映发酵速度的快慢，由图1-A可知，FC9酵母的发酵速度最快，ENOFERM BDX酵母的发酵速度最慢。发酵完成后，F33酵母发酵的果酒总糖含量最高，ENOFERM BDX酵母发酵的果酒总糖含量最低，但3种酵母发酵的果酒总糖含量间无显著差异（P>0.05，下同）。

由图1-B可知，发酵期间脐橙果酒的还原糖含量呈下降趋势，第2 d开始迅速下降，直至第8 d下降速度缓慢并趋于稳定。其中，ENOFERM BDX酵母发酵的果酒还原糖含量下降速率最大，FC9酵母发酵的果酒还原糖含量下降速率最小。发酵结束后，还原糖在F33酵母发酵的果酒中含量最高，在ENOFERM BDX酵母发酵的果酒中含量最低，但两者间无显著差异。

2. 2 不同酿酒酵母对发酵过程中脐橙果酒可滴定酸的影响

脐橙果酒中可滴定酸是挥发性酸和固定酸的总和，这些有机酸可以形成稳定的芳香物质，可滴定酸是衡量脐橙果酒品质的一个重要指标（王福荣，2005）。由图2可知，不同酵母发酵的脐橙果酒中可滴定酸含量随发酵天数的增加总体上呈上升趋势，但不同时期可滴定酸增加量有所不同。可滴定酸含量在发酵前4 d明显增加，第6 d后基本趋于平缓。这是由于果酒中还原糖主要被酵母转化为CO2和酒精及其他副产物，这些产物的存在使得酒样中的可滴定酸含量升高。发酵前期底物充足，可滴定酸含量迅速上升，到一定阶段后，由于底物的减少和副产物对酵母发酵的逆向抑制，上升速度缓慢，并趋于稳定。发酵结束后（12 d），F33、ENOFERM BDX和FC9酵母发酵的果酒中可滴定酸含量分别为9.65、9.66和9.83 g/L，三者间无显著差异。

2. 3 不同酿酒酵母对发酵过程中脐橙果酒pH的影响

pH是影响酶活性的一个重要因素，当外环境pH改变与胞内不一致时，被分泌到细胞外的胞外酶活性就会受到影响（匡钰等，2012），从而影响酵母的新陈代谢，故控制好发酵液中pH的基本稳定性对发酵过程非常重要。脐橙果酒最适pH可参考葡萄酒（pH 3.30～3.50），pH越低，越有利于一些氨基酸的吸收。由图3可知，果酒pH在发酵前3 d有所下降，但下降速率较缓慢，第4 d后基本趋于稳定，与果酒中可滴定酸含量变化规律基本吻合。发酵完成后（12 d），F33、ENOFERM BDX和FC9酵母发酵的脐橙果酒pH分別为3.37、3.42和3.35。整个发酵过程中，FC9酵母发酵的脐橙果酒pH变化最小；F33酵母发酵的果酒pH变化最大。

2. 4 不同酿酒酵母对发酵后脐橙果酒残糖量和酒精度的影响

由图4可知，不同酵母对脐橙果酒中残糖量和酒精度均有显著影响。F33、ENOFERM BDX和FC9酵母发酵的脐橙果酒中残糖量分别为4.65、4.02和3.90 g/L（图4-A）；按照葡萄酒国家标准（GB 15037-2006），干葡萄酒中糖含量≤4.00 g/L，半干葡萄酒糖含量为4.00～12.00 g/L，3种酵母发酵后的果酒残糖量均符合国家标准。葡萄酒酒精度的国家标准为≥7.0%vol，酒精度越高，说明酵母对酒精的耐受度和对原料的转化率越高。由图4-B可知，3种酵母发酵的果酒酒精度均符合国家标准，以FC9酵母发酵的果酒酒精度最高，显著高于其余两种酵母。

3 讨论

果酒酿造过程中，酵母决定其品质、风味、独特性及營养保健性，但不同酵母菌株的发酵特性和自身特征存在差异性，故对酒体品质产生不同的影响。为使橙汁果酒充分表现出其典型性和独特性，前人已在柑橘、脐橙果皮或果园土壤中分离筛选出橙汁果酒专用酵母，如陈华等（2004）利用赣南脐橙汁自然发酵，分离筛选出酵母菌株Y1980，其适合酿造脐橙干酒；陈瑶等（2007）采用现代微生物实验技术，利用富集培养和分离技术，从南丰蜜橘橙汁中分离筛选出酵母菌株Y68，其适合柑橘果酒的酿造；罗佳丽等（2013）从甜橙果皮和甜橙果园土壤中分离出138株酵母菌，通过对其发酵性能测试，筛选出酵母菌株S017最适合酿造甜橙果酒；熊元林和李晓宇（2014）从橙汁发酵醪液中分离筛选出绮丽酵母FJ-20为理想的橙汁果酒发酵酵母。然而，可能由于这些酵母菌株自身缺陷或生产技术，目前仅在实验室中培养，未进行商业化生产，市场上至今无橙汁果酒的专用酵母。因此，橙汁果酒产业的发展仍需依靠商业酿酒酵母。

商业酵母F33、ENOFERM BDX和FC9是目前市场上常用的酿酒酵母，具有各自的生长代谢特征。F33酵母发酵温度为13～30 ℃，耐高酒精度16.0%vol，所需氮量少，挥发酸和硫化氢的产量低，可以大量生成水解多糖；ENOFERM BDX酵母能充分表现原料的典型性和香气特征，发酵能力强，产热少，挥发酸和硫化氢产量低，具有极好的浸色增香作用；FC9酵母发酵最佳温度为10～20 ℃，耐酒精力强，发酵平稳，挥发酸和硫化氢聚集较少。本研究采用这3种商业酿酒酵母对赣南橙汁进行发酵酿酒，结果表明，FC9酵母发酵酒醪中总糖含量下降速度最快，但还原糖含量下降速度最慢；而ENOFERM BDX酵母发酵酒醪中总糖含量下降速度最慢，还原糖含量下降速度最快； F33酵母发酵酒醪中总糖和还原糖含量下降速度介于两者之间。说明FC9酵母启动橙汁发酵速度快于F33和ENOFERM BDX酵母，一方面可能酵母FC9更适宜脐橙果汁环境；另一方面，脐橙中总糖含量为10.25%，还原糖含量为5.47%（张素斌等，2010），则非还原糖与还原糖基本各占50%，FC9酵母发酵非还原性糖的能力强于F33和ENOFERM BDX酵母，从而有利于发酵的启动。同时，与F33和ENOFERM BDX酵母相比，FC9酵母发酵酒样中可滴定酸含量最高，说明酵母FC9更有利于稳定果酒的香气。

脐橙果酒酿造中，酒醪糖分的变化可以反映酵母发酵能力的强弱，而酒样残糖量可以反映酒醪糖分是否发酵完全。酵母菌株Y1980、Y68和S017发酵酒样中残糖量分别为5.00、1.00和4.28 g/L（陈华等，2004；陈瑶等，2007；罗佳丽等，2013）。本研究中，F33、ENOFERM BDX和FC9酵母发酵酒样中残糖量分别为4.65、4.02和3.90 g/L，可见3种酵母对糖的利用率均高于酵母菌株Y1980，但低于酵母菌株Y68。同时，F33（13.5%vol）、ENOFERM BDX（13.1%vol）和FC9（13.9%vol）酵母产酒精度均高于酵母菌株Y1980（10.0%vol～12.5%vol）（陈华等，2004）、Y68（11.6%vol）（陈瑶等，2007）、S017（12.3%vol）（罗佳丽等，2013）和FJ-20（<10.0%vol）（熊元林和李晓宇，2014）。发酵过程中，酒醪pH应控制在2.00～4.00，以利于酵母的发酵。3种商业酵母在整个发酵过程酒醪pH均低于4.00，且F33（3.37）、ENOFERM BDX（3.42）和FC9（3.35）发酵酒样中pH均低于酵母菌株Y1980（3.40～3.80）（陈华等，2004）、S017（3.70）（陈瑶等，2007）和FJ-20（3.40～3.60）（熊元林和李晓宇，2014）。

通过对比F33、ENOFERM BDX和FC9 3种商业酿酒酵母对脐橙果酒发酵特性的影响，初步判定FC9酵母较适宜酿制脐橙果酒。但本研究主要集中于3种商业酵母对脐橙果酒发酵特性的影响，对酒体香气物质、酚类物质及抗氧化特性等方面未进行研究，故下一步将着重研究3种商业酵母对脐橙果酒这三方面的影响。

4 结论

通过比较F33、ENOFERM BDX和FC9酵母发酵脐橙果酒的总糖和还原糖含量变化，发现FC9酵母发酵速率最快，发酵结束后果酒中残糖量最低，酒精度最高，表明其发酵性能更优异。综合考虑3种酿酒酵母对脐橙果酒发酵特性的影响，可初步判定商业酿酒酵母FC9较适宜酿制脐橙果酒。

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（责任编辑 罗 丽）