果酒酿造工艺及香气成分研究进展

蔡 坤,吴武阳,林 雪*

(海南大学 食品学院,海南 海口 570228)

果酒酿造工艺及香气成分研究进展

蔡 坤,吴武阳,林 雪*

(海南大学 食品学院,海南 海口 570228)

具有丰富营养价值和独特风味的低度果酒越来越受消费者青睐。该文对果酒酿造工艺中酵母菌筛选、稳定性改善、脱苦处理、混合果酒开发以及果酒中香气成分的来源、提取和分析方法进行阐述,并简要概括了目前果酒酿造中存在的问题,为果酒酿造和果酒品质的深入研究提供参考。

果酒;酿造工艺;香气成分

随着人们消费观念的改变,具有丰富营养价值和独特风味的低度果酒越来越受消费者青睐。果酒是利用新鲜水果为原料,经酒精发酵,并通过一系列工艺处理得到的低酒精度饮料酒。果酒不仅含有多种维生素、氨基酸、有机酸和矿物质元素,而且不同原料品种的果酒含有不同种类的功能性成分,如葡萄酒中含有大量的超氧化物歧化酶,红枣酒中含有芦丁,桑椹酒中含有花青素和白藜芦醇等[1-2]。这些物质不仅对果酒口感和风味有着重要影响,还对人体具有保健作用,适量饮用可以促进血液循环、改善人体免疫力、提高抗氧化能力和预防心血管疾病等。果酒的品质取决于其酒精度、糖和酸浓度以及挥发性香气物质的种类和含量等,其中,挥发性香气成分主要包括高级醇、酯、酸、醛和酮类等,各物质含量范围在1ng/L～1g/L[3-4]。这些香气物质一部分是水果中固有的成分,一部分是酒精发酵过程中酵母的代谢产物。挥发性香气成分是影响果酒风味和感官品质的重要因素之一,也是评价果酒品质的一个重要指标[5]。

我国水果资源丰富,每年水果产出量极大,但因保藏条件和深加工能力等因素的制约,导致水果无法及时消费而造成大量经济损失。因此,酿造优质果酒不仅可以为水果深加工提供重要途径,还可以解决水果资源浪费严重的问题。本文对果酒酿造工艺及香气成分的研究情况进行了综述,以期为我国果酒酿造和果酒品质深入研究提供参考依据。

1 果酒酿造工艺

1.1 酵母的筛选

果酒传统发酵方式为自然发酵,但是该发酵方式周期长、产品安全性低,为了提高生产效率并加强对果酒酿造过程的监控,保证安全高效的生产,很多研究者筛选优势酵母进行纯种发酵,而酵母性能又是影响果酒酿造的重要因素之一,因此选择优良的果酒酵母是酿造高品质果酒的一个重要前提。果酒酵母通常分为酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)和非酿酒酵母(non-Saccharomycescerevisiae)[6]。酿酒酵母有较好的产酒精能力,但产香能力相对较弱,纯种酿酒酵母发酵果酒通常香气单薄、风味平淡,因此选育果酒酵母已不只局限于酿酒酵母,而已扩展到水果及相关环境中的一些非酿酒酵母,如梅奇酵母(Metschnikowia)、孢圆酵母(Torulaspora)、克鲁维酵母(Kluyveromyces)、汉逊酵母(Hanseniaspora)和接合酵母(Zygosaccharomyces)等属的一些菌种[7-8]。陈清婵等[9]从柑橘果实上分离得到优良的产香酵母JZ-3,该菌株发酵得到的橘子酒酒体丰满、香气浓郁、典型性强,整体品质较高。赵海霞等[10]从苹果园土壤中筛选得到适宜苹果酒发酵的孢汉逊酵母J-4,该菌种发酵得到的苹果酒风味典型,品质较好。LU Y等[11]研究发现,戴尔凯氏有孢圆酵母(Torulaspora delbrueckii)和耐热克鲁维酵母(Kluyveromyces thermotolerans)发酵的榴莲酒中高级醇和乙基酯含量更高,酒风味更浓厚,口感更丰富。

非酿酒酵母产香能力相对较强,能够生成多种芳香物质,对果酒风味有积极的影响,但也存在一些缺陷,如耐酒精能力弱、发酵力低、醋酸产量高等[12]。因此,采用酿酒酵母与非酿酒酵母混合发酵,使不同的菌种“取长补短”是当前果酒酿造研究的一个热点。SUN S Y等[13]通过T.delbrueckii和S.cerevisiae顺序接种发酵樱桃酒,提高了酒中挥发性芳香物质含量,使樱桃酒果香味和花草香更浓郁。MEDINA K等[14]研究发现,孢汉逊酵母(Hanseniaspora vineae)和S.cerevisiae共同发酵的霞多丽葡萄酒中,甘油和酯类物质含量大大提高,香气成分更复杂,果香味更浓郁,风味更佳。贾言言等[15]通过改变梅奇酵母属的Metschnikowia agaves和S.cerevisiae的接种顺序,大大增加了菠萝酒香气成分的种类,改善了菠萝酒的品质。

1.2 稳定性的提高

果酒在一定时间内物理、化学及感官特性没有发生不理想的变化,则果酒处于稳定状态,反之,则说明果酒稳定性受到了破坏。果酒稳定性受破坏后酒易变褐色或酒色破坏,易出现不同程度的浑浊或沉淀,口感或气味变化明显[16-17]。发生褐变的果酒无论是从外观上还是风味上,都会大大降低消费者的认可度。因此,提高果酒的稳定性对提升果酒品质而言极为必要。

影响果酒稳定性的因素很多,主要可分为生物性因素和非生物性因素[16-17]。生物因素主要由微生物以代谢等方式破坏酒胶体的平衡而造成的,通常在酿酒前采用杀菌的方式消除,常选用添加SO2来达到抗氧化和抑菌效果;非生物因素包括温度、光照等物理因素以及酒体本身某些含量过高的金属元素等化学因素,一般选用亚铁氰化钾去除酒中过量的铁和铜。澄清剂的使用可以延长果酒澄清时间,从而促进果酒稳定性的大幅度提升。壳聚糖在提高果酒透明度和透光率等方面效果显著。GÓMEZ-RIVAS L等[18]研究发现,添加壳聚糖能有效抑制葡萄酒中野生酵母的生长,从而提高果酒澄清度。明胶、高岭土和果胶酶等也常用作澄清剂添加到果酒中来提高果酒稳定性。倪志婧等[19]探讨了不同澄清剂处理对甜瓜果酒理化性质和感官品质的影响,发现添加一定量的明胶和皂土对甜瓜果酒澄清效果较好,酒体感官品质更佳。陈亮等[20]研究表明,红树莓果酒中添加一定量的果胶酶,有效地避免了果酒后浑浊现象的发生,使其酒体更加澄清透亮、色泽鲜亮。此外,离心和过滤等机械澄清方法也常用于果酒工厂生产中。

1.3 脱苦技术

柑橘果实中含有以袖皮苷、新橙皮苷等为代表的类黄酮化合物和以柠檬苦素、诺米林等为代表的三萜系化合物[21]。这些物质的存在使得酒体呈现强烈苦味,从而很大程度上影响了柑橘果酒的口感和品质。因此,只有经过脱苦处理后柑橘果酒才能达到消费者的可接受度。

柑橘类加工中的脱苦环节向来是一大技术难题。何彩梅[22]总结了目前柑橘脱苦的几种主要方法,分别是加热脱苦法、添加苦味抑制剂、吸附脱苦法、分离技术脱苦法、微生物脱苦法和综合脱苦法。李利君等[23]研究了吸附法和添加苦味抑制剂对蜜袖酒的脱苦效果,发现通过改变吸附剂和苦味抑制剂的添加量可以改变脱苦效果,并通过正交试验得到最佳复合脱苦剂成分配比。牛小明[24]通过优化袖皮苷酶的处理时间、pH和温度,选出袖皮苷酶对蜜袖酒的最佳工艺条件,使得脱苦率达到48.89%。袖皮苷是柑橘汁中主要呈苦味的物质,若能有效降低果汁中袖皮苷的含量,则能达到良好的脱苦效果。陈红等[25]研究发现,棘孢曲霉JMUdb058固态发酵袖皮可产生袖苷酶,能有效水解果汁中袖皮苷。上述这些方法虽然都能初步达到脱苦的目的,但若想要应用到工业大规模生产中还有很大难度。因此,在保留果酒原有风味和营养成分的同时,达到果酒口感和生产成本的平衡,仍将会是今后果酒酿造的一个重要研究方向。

1.4 混合果酒的开发

随着人们物质需求的不断更新,单一果酒无论是从口感、风味还是营养价值上,都无法满足人们多样化的需求,因此生产者开发混合果酒的必要性与日剧增。混合果酒通常是将两种或两种以上水果按不同比例混合后,共同进行酒精发酵得到的产物,相对于同种水果发酵所得单一果酒,其口感和风味显得独特而丰富,营养价值也更高。王艳辉[26]以鸭梨和山楂等11种水果果实分别混合作为原料进行了64种混合果酒发酵研究,发现山楂、葡萄、李子和苹果4种水果适于与鸭梨混合酿酒,所得混合果酒品质优于纯鸭梨酒,其中混合比为25∶100(g∶g)的山楂-鸭梨酒品质最佳。王汉屏等[27]通过对苹果-香蕉复合果酒的加工工艺进行优化,得到一款清澈透亮、混合果香浓郁,酒体丰满,感官极佳的复合果酒。廖林等[28]通过优化香橙-蜜桔-蜜袖混合果酒发酵工艺,最终得到品质良好的混合果酒,不仅解决了香橙、蜜桔和蜜袖不耐储带来的经济损失,还丰富了果酒种类。

2 果酒香气成分

2.1 果酒香气来源

水果自身含有许多芳香化合物,特别是成熟的果实,常常散发出一种香甜的气息。利用成熟果实发酵的果酒在一定程度上保留了这些内在的香气。如菠萝酒保留了菠萝中主要香气成分乙酸异戊酯、己酸乙酯、2-甲基丁酸甲酯和3-甲硫基丙酸乙酯等[29-30]。蓝莓果酒保留了蓝莓中3-甲基-1-丁醇、2,5-二羟基苯甲醛和2-乙基-1-己醇等香气成分[31]。脐橙果酒保留了脐橙果汁中的3-乙氧基-1-丙醇和巴伦西亚桔烯等[32]。不仅如此,酵母酒精发酵过程中,糖类除转化为乙醇和二氧化碳外,还产生一系列浓度差异较大、在果酒呈香中发挥重要作用的挥发性芳香物质。不同酵母菌株发酵果酒产生香气物质差异较大,发酵条件如接种量、温度、pH、糖度和氮源添加量等的改变对各香气成分浓度的影响也较大[33-34]。果酒陈酿过程中同样会产生部分芳香化合物,尤其是呈香酯类。这些芳香物质共同贡献于果酒香气,构成了果酒独特的感官品质,且芳香物质种类和含量的差异对果酒香气典型性、浓郁度影响极大。

一些特殊化合物的存在对果酒香气风格的影响也很大,如含硫化合物、呋喃类化合物和内酯类化合物等。挥发性硫醇可以赋予果酒清甜的香气。呋喃类和内酯化合物能够赋予果酒类似于焦糖的甜香味,使酒体香味更复杂、更浓郁。醚类化合物不仅自身的存在能够增加果酒果香香气,还可以通过与其他挥发性化合物的相互作用来增强水果香气,从而增强果酒整体风味。

2.2 果酒香气成分的提取与分析

果酒的香气构成十分复杂,各呈香物质不仅气味各异,还通过增效、协同和抑制等相互作用,使果酒的香气变化呈多样性。在利用气相色谱-质谱(gas chromatographymass spectrometer,GC-MS)法对果酒中香气成分进行定性和定量分析前,需要先将香气成分提取出来,提取方法主要包括溶剂萃取法、蒸馏萃取法、超临界CO2流体萃取法、吸附法、顶空固相微萃取等[35]。

FENG Y等[36]利用固相微萃取联合GC-MS对树莓酒、草莓酒和桑葚酒中的香气成分进行比较分析,分别检测到27种、30种和31种气味物质,其中含量最丰富的是高级醇,其次是酯和酸;树莓酒和桑葚酒中呈香酯含量高于草莓酒,并且桑葚酒中酯类物质种类最丰富;2-庚酮、2-辛酮、2-壬酮和2-十一酮只存在于树莓酒中,壬醛只存在于桑葚酒中;虽然树莓酒和桑葚酒中香气成分更复杂,但是草莓酒的品质更佳。殷俊伟等[37]采用顶空固相微萃取法结合GC-MS对红肉火龙果酒香气成分进行分析,共检测出34种挥发性物质,其中种类最丰富的是酯类,其次是醇类和酸类,还有少量的醛类和酚类物质,因此酯类物质对火龙果酒的香味贡献最大,赋予火龙果酒浓郁的玫瑰、水果和酱香白酒香。刘永衡等[38]将溶剂萃取法与GC-MS联用,分别从陈酿30 d和120 d李子酒中得到45种和48种香气物质,主要包括醇类、酯类、酸类、酮类、长链烷烃以及少量酚类和醚化合物,其中前两类是李子酒呈香的主要贡献者;随着陈酿时间的增加,醇类物质相对含量降低,而酚类物质相对含量明显提高,因此通过改变陈酿时间可以改善果酒香气和品质。

3 果酒发展中面临的问题

近十年来,果酒行业呈高速增长态势,但是作为一门传统酿造技术,果酒的酿造仍存在很多问题,主要表现为:没有对原料水果品种进行合理筛选,选取的多为常见品种,这在很大程度上阻碍了果酒产量和品质的提升;缺乏专用果酒酵母,非酿酒酵母的选取依然存在不足;果酒澄清技术不够成熟,果酒稳定性欠佳,从而影响果酒感官品质和消费者接受度;脱苦、降酸技术难以满足工业生产需求,低成本高效率的工艺技术仍有待于探索;果酒香气难以保持;缺乏专业的果酒酿造设备,与啤酒或白酒酿造设备混用无疑降低了果酒的生产效率等。这些问题的存在严重制衡着果酒产业的发展,要解决这些问题,需要果酒研究者们不断加强技术交流,改善工艺流程,制造新型酿造设备。

4 结论与展望

本文对近年来果酒酿造工艺中酵母菌筛选、稳定性改善、脱苦处理、混合果酒开发相关技术,以及果酒中香气成分的来源、提取和分析方法进行阐述,并简要概括了目前果酒酿造中存在的问题。随着果酒酿造技术不断提高,果酒品质不断提升,但是缺乏专用果酒酵母,澄清等技术不成熟和香气难保持等问题依然较突出。目前,国内外对优良果酒酵母的选育关注度高,相关文献报道较多,但对稳定性的改善以及香气持久度的增强方面的关注不足,相关研究较少。因此,加强上述两方面的研究,将对改善果酒酿造工艺和提升果酒品质具有重要意义。

我国果酒产业发展迅速,果酒种类和风格亦是多元化。随着经济的飞速发展,人们对健康日益重视,在这一背景下,低酒精度、高营养的果酒在酒市场的地位将越来越突出。由中粮发布的数据表明,果酒销量正在以每年15%～20%的速度递增,未来几年,果酒产业将会迎来巨大发展。果酒的开发不仅能满足消费者对健康饮酒的需求,还可以充分利用水果资源,调整农业结构,带动我国农业经济发展,因此对果酒酿造工艺和品质进行深入探索,依然是今后研究的重要方向。

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CAI Kun,WU Wuyang,LIN Xue*
(College of Food Science and Technology,Hainan University,Haikou 570228,China)

TS261.4;TS262.7

0254-5071(2017)11-0020-04

10.11882/j.issn.0254-5071.2017.11.005

2017-07-01

海南自然科学基金(317056)

蔡 坤(1981-),女,助理研究员,硕士,研究方向为食品微生物技术。

*通讯作者:林 雪(1989-),女,讲师,博士,研究方向为发酵工程。