发酵助剂对石榴酒发酵的影响

刘亚萍,王 莹,赵 博,张洪亚,楚 杰,*,刘可春,吴 澎

(1.齐鲁工业大学(山东省科学院),山东省科学院生物研究所,山东济南 250014; 2.山东农业大学食品科学与工程学院,山东泰安 271018; 3.山东师范大学生命科学学院,山东济南 250014)

石榴酒(Pomegranate wine)是以鲜石榴为主要原料,采用独特发酵工艺酿造而成的果酒,酸甜爽口,风格独特。石榴具有极高的营养价值及药用价值[1-2],富含人体所需的多种氨基酸、维生素和微量元素[3-4],是一种营养价值极高的保健酒[5]。

传统的石榴酒酿造工艺注重“配方”改良和发酵条件优化,忽视前期发酵过程,导致出现挥发酸含量过高、糖的利用率低等问题,影响石榴酒原酒品质[6]。近年来,研发人员根据发酵的营养需求研制出促发酵的发酵助剂,这些发酵助剂含有氨基酸、维生素等微生物繁殖所需物质。在酒精发酵过程中适量的加入发酵助剂,具有弥补发酵过程中的营养缺失,尤其是氮源的缺失。此外,发酵助剂还可起到以下作用:促进酵母菌生长,使酵母数量和代谢能力持久稳定;防止过早出现酵母衰老造成的发酵迟缓、停滞现象;提高酵母发酵效率,发酵更加彻底,使酒质富有更新鲜、醇正的风味;改善酵母代谢环境,避免或减少不良脂肪酸、高级醇等副产物的产生;在低温、高渗、营养缺失等不利条件下,有助于苹果酸-乳酸发酵得启动等特性[7-8]。简而言之,发酵助剂在果酒酒精发酵中,提高酵母的耐乙醇能力,同时降低发酵终止时的残糖、酸度,并优化发酵原酒的质量。

目前相关发酵助剂对果酒酒精发酵的报导较少,本文选用三种优良的酵母菌株进行石榴酒发酵,期间加入发酵助剂,通过对比加入前后理化指标的变化,分析发酵助剂对石榴酒精发酵的影响,为生产高品质的石榴酒提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

石榴 青皮石榴,采自山东枣庄;酵母BV818 安琪酵母股份有限公司;酵母DV10、EC1118 曼森(法国)商贸有限公司;发酵助剂VVR(淡黄色粉末,主要由硫酸铵盐等无机盐组成) 烟台佳美酿酒技术有限公司;果胶酶3800 U/mL 诺维信(中国)生物技术有限公司;亚硫酸、蔗糖 分析纯,国药集团化学试剂有限公司;NaOH、HCl 分析纯,天津市广成化学试剂有限公司。

PB-10型pH测量仪 上海精密仪器仪表有限公司;LE204E/02分析天平 梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司;多功能酶标仪 美国DYNEX Spectra MR(用于测定吸光度);HWS-150型恒温恒湿箱 上海精宏实验设备有限公司;SGD-IV全自动还原糖测定仪 山东省科学院生物研究所。

1.2 实验方法

1.2.1 原料的选择及处理 选取成熟、新鲜、无霉烂的青皮石榴,经清水清洗,去除表面污物。手工去皮,将籽粒与隔膜分离,再用榨汁机榨汁,经四层纱布(100目)过滤收集石榴汁备用。

1.2.2 工艺流程及操作要点 活化酵母菌：配制20 mL 5%蔗糖溶液,分别加入BV818、DV10和EC1118活性干酵母0.45 g,30 ℃恒温活化30 min左右。取三份900 mL原始糖度8%的石榴汁,分别加入72 g白砂糖,溶解后分别加果胶酶0.05 g,亚硫酸0.05 g,并将三种活化酵母液分别和发酵助剂VVR 0.20 g加入到各处理组中,混匀,调pH=3.5并定容至1000 mL,封口后于25 ℃进行恒温发酵,发酵10 d后终止发酵。石榴酒发酵工艺流程如图1所示。

图1 石榴酒发酵工艺流程Fig.1 Fermentation process of pomergranate wine

1.2.3 发酵石榴酒中理化指标的测定方法 发酵期间每隔2 d取样一次,进行以下理化指标的检测。

1.2.3.1 还原糖的测定 取1 mL样品适当稀释,使用SGD-IV全自动还原糖测定仪测定其总糖含量并记录,每个样品至少重复三次。

1.2.3.2 酒精度的测定 按照GB/T 15038-2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》中的密度瓶法进行测定。

1.2.3.3 总酸的测定 酸碱中和滴定,以酒石酸计,0.05 mol/L的NaOH溶液滴定[9]。

1.2.3.4 挥发酸的测定 按照GB/T 15038-2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》中方法进行测定。

1.3 数据处理

文中试验结果均平行三次,其数据采用Excel软件作图,采用SPSS 19.0统计软件进行组间方差分析(ANOVA)。

2 结果与分析

2.1 发酵助剂对还原糖的影响

不同品种的酵母菌对糖的利用率各不相同,但下降趋势相似。发酵过程中,其还原糖呈明显下降趋势,且前4 d下降速度较快,发酵后期有所减缓。从图2中可看出,发酵10 d后,酵母BV818、DV10和EC1118发酵的石榴酒中还原糖含量分别为22.8、55.3、28.1 g/L,添加发酵助剂的酵母BV818、DV10和EC1118发酵的石榴酒中还原糖含量分别为4.3、6.6、3.8 g/L。

图2 发酵助剂对石榴酒发酵过程中还原糖含量的影响Fig.2 Effect of fermenting accessory ingredients on reducing sugar content in the process of pomegranate wine fermentation注:*和**分别代表与未添加发酵剂组存在显著(p<0.05)和极显著差异(p<0.01)；图3～图6同。

数据表明,加入发酵助剂可明显提高发酵过程中糖的利用率,加速发酵进程,使发酵更加彻底。

2.2 发酵助剂对酒精度的影响

从图3可以看出,不同酵母菌株BV818、DV10及EC1118发酵10 d后,石榴酒的酒精度分别为8.0%vol、8.2%vol和8.2%vol,添加发酵助剂的酵母BV818、DV10和EC1118发酵的石榴酒中酒精度分别为9.9%vol、8.7%vol和10.2%vol。

图3 发酵助剂对石榴酒发酵过程中酒精度含量的影响Fig.3 Effect of fermenting accessory ingredients on alcohol content in the process of pomegranate wine fermentation

从上述实验结果可以看出,三菌株BV818、DV10和EC1118发酵10 d后的石榴酒的还原糖含量分别为4.3、6.6、3.8 g/L,可见酒精度与糖的转化是相对应的,且与未添加发酵助剂的酒精度相比,添加发酵助剂的石榴酒中酒精度少许升高,所以发酵助剂不仅提高了发酵过程中糖的利用率,与此同时也提高了石榴酒的酒精度。

2.3 发酵助剂对总酸含量的影响

从图4中可看出,发酵过程中总酸含量在前6 d下降明显,后期趋于稳定,终止发酵时,酵母BV818、DV10和EC1118发酵的石榴酒中总酸含量分别为5.8、5.9、5.7 g/L,添加发酵助剂的酵母BV818、DV10和EC1118发酵的石榴酒中总酸含量分别为6.8、8.1、7.5 g/L。

图4 发酵助剂对石榴酒发酵过程中总酸含量的影响Fig.4 Effect of fermenting accessory ingredients on total acid content in the process of pomegranate wine fermentation

加入发酵助剂后,总酸含量明显增加。发酵助剂主要成分是硫酸铵盐,铵根离子在发酵过程中促进形成蛋白产物,大量的硫酸根离子保留了下来,导致总酸测定数值偏高。而总酸含量高会导致酒中的涩味更加明显,可在后期加入甜味物质调节口感[12]或进一步对发酵助剂进行筛选优化。

2.4 发酵助剂对挥发酸含量的影响

从图5中可看出,发酵期间石榴酒中挥发酸呈现上升趋势,4～8 d增加量最大,最后2 d趋于稳定。其中酵母BV818、DV10和EC1118发酵的石榴酒中挥发酸含量分别为0.43、0.49、0.50 g/L,添加发酵助剂的酵母BV818、DV10和EC1118发酵的石榴酒中挥发酸含量分别为0.32、0.40、0.38 g/L。

图5 发酵助剂石榴酒发酵过程中挥发酸含量的影响Fig.5 Effect of fermenting accessory ingredients on volatile acid content in the process of pomegranate wine fermentation

试验表明,加入发酵助剂有助于降低发酵过程中所产生的挥发酸含量。影响挥发酸含量的因素有很多,其中发酵助剂中含有硫酸铵盐等无机盐,其中丰富的氮源有助于酵母生长,抑制了其他杂菌生长,在数据中体现了挥发酸含量降低。挥发酸中主要成分是醋酸,其浓度对果酒品质有着很大影响,过高的挥发酸会致使果酒口感尖酸、不柔和,降低商品价值[13],在实际生产中,适量加入发酵助剂有助于提高果酒品质。

2.5 发酵助剂对色度的影响

色度值是评价果酒外观品质的重要标准之一,成品果酒应具有正常色泽,酒体清亮,无明显沉淀物及悬浮物,根据果酒的色度值能协助判断果酒的品质。从图6中可看出,发酵过程中果酒色度呈现下降趋势,前6 d下降速度较快,后期趋于平稳。试验表明,酵母BV818、DV10和EC1118发酵的石榴酒中色度分别为0.58、0.60、0.57,添加发酵助剂的酵母BV818、DV10和EC1118发酵的石榴酒中色度分别为0.39、0.42、0.48。

图6 发酵助剂对石榴酒发酵过程中色度的影响Fig.6 Effect of fermenting accessory ingredients on chroma in the process of pomegranate wine fermentation

添加发酵助剂后酒样色度值有小幅度下降,其原因可能是加入发酵助剂后,在酒精发酵过程中pH和酸根离子的变化,影响酒中色素类物质的物理状态改变及化学变化,导致色度损失[14-16]。

3 结论

发酵助剂的研究有助于制酒产业的不断进步与发展,经试验证明,在石榴酒酒精发酵过程中添加发酵助剂,弥补发酵过程中的营养缺失,有助于加快糖的转化率、降低挥发酸含量,但同时会导致稍许增加总酸含量以及小幅度降低色度值。发酵助剂可提高发酵效率,加快发酵进程,使发酵更加彻底,同时增加酒精度含量。在实际生产中,针对总酸含量的增加,可在调配时加入甜味物质调节口感。