张志兰 韩红发 王宏恩 茹 昱 张 鑫
(山西省蚕业科学研究院,山西运城 044000)
桑椹又名桑果,营养丰富,含有19种氨基酸,氨基酸含量比核果类高4.0~6.5倍,比梨、葡萄、香蕉等高6.5~8.5倍[1];含有丰富的矿物质,其中钙的含量是橙、草莓的1.5~3.0倍,是葡萄、杏的4.0~5.0倍;富含多种功能成分,如多酚、白藜芦醇等,既是食品又是药品,是一种非常好的农产品资源[2]。桑椹属浆果,皮薄多汁易破碎,是加工桑椹(果)汁、桑椹(果)酒、桑椹(果)醋等的良好原料,但不易保鲜和运输。
桑椹发酵酒是以新鲜桑椹或桑椹汁为原料,经过全部或部分酒精发酵而制成的,有一定酒精度的发酵酒[3]。桑椹发酵酒具有清亮透明、香气浓郁优雅、酒体醇厚、典型性强的特点,是集天然、营养、保健于一体的果酒产品。在果酒界中,桑椹制果酒属于酿造难度较高的一款。目前,在桑椹酒的生产加工过程中普遍存在挥发酸含量偏高从而影响果酒品质的难题[4]。首先挥发酸被认为是一种损害性物质,桑椹酒中挥发酸含量过高将给人带来尖酸感和不愉快的醋味,会影响桑椹果酒的口感和品质,故其含量应该被控制在较低水平[5];其次是桑椹酒发酵过程中,挥发酸含量过高,影响酵母的发酵性能,造成发酵异常[6]。所以挥发酸含量是衡量桑椹酒健康状况的“体温表”,是评价果酒质量的主要理化指标之一[7]。
针对桑椹酒发酵中出现挥发酸含量偏高的问题,我们在2019年研究[8]的基础上,2020年进一步开展优化发酵工艺方法方面的研究,旨在为降低桑椹酒中挥发酸含量提供适宜的发酵工艺方法。
1.1.1 供试桑椹 果桑品种大10的桑椹,大10为广东省农业科学院蚕业与农产品加工研究所选育,种植于运城市海升农业发展有限公司基地果桑园,果桑园株行距为1 m×3 m,果桑园管理按DB14/T 1173—2019《果桑栽培技术规程》[9]执行,桑椹采摘时选择成熟度好且一致、无病虫害的桑椹。
1.1.2 主要试剂 澄清剂:膨润土(皂土),法国LAFFORT公司产品,烟台通商国际贸易有限公司提供;酵母:ACTIFLORE F33,烟台通商国际贸易有限公司提供;广西一级白砂糖,市场采购;偏重亚硫酸钾,法国LAFFORT公司产品,烟台通商国际贸易有限公司提供。
1.1.3 主要仪器设备 100 g电子精密天平(万分)、200 g电子精密天平(千分),均为上海恒平科学仪器有限公司产品;JYZ-E21九阳原汁机,杭州九阳生活电器有限公司产品;10 000 mL、5 000 mL、2 500 mL广口瓶,均为运城市宇通化玻器材有限公司产品;MPR-310型冷藏箱,大连松下冷链有限公司产品;比重计(规格0.9-1.0、1.0-1.1),河北省河间市博洋玻璃仪器厂产品。
1.2.1 工艺方法 2020年研究设置3种发酵工艺方法。工艺A:采摘→原料预处理→压榨→入罐→加偏重亚硫酸钾→加膨润土澄清→加酵母发酵→生桑椹酒分离→低温保存。工艺B:采摘→原料预处理→压榨→入罐→加偏重亚硫酸钾→加膨润土澄清→调整总糖→加酵母发酵→生桑椹酒分离→低温保存。工艺C:采摘→原料预处理→压榨→入罐→加偏重亚硫酸钾→调整总糖→加酵母发酵→生桑椹酒分离→低温保存。
1.2.2 工艺特点 工艺A:低温原料保鲜,低温前置澄清,利用原汁本身的糖进行低温发酵。工艺B:低温原料保鲜,低温前置澄清,低温发酵,调整总糖度为205 g/L进行发酵。工艺C:低温原料保鲜,不设前置澄清,低温发酵,调整总糖度为205 g/L进行发酵。工艺C主要采用2019年优选的一种工艺方法(采摘→原料常温处理→压榨→入罐→加偏重亚硫酸钾→调整总糖→加酵母常温发酵→生桑椹酒分离→常温保存),不同之处是在2019年试验中,桑椹原料保鲜、发酵等环节按照常温(21~23 ℃)处理,而2020年按照新鲜桑椹原料在5 ℃低温预处理、在16~19 ℃低温发酵。
1.2.3 工艺控制要点 原料预处理:新鲜桑椹5 ℃低温保鲜;加偏重亚硫酸钾:压榨入罐,及时加偏重亚硫酸钾,发酵中SO2添加量控制在60 mg/L;原汁澄清处理:加膨润土1 g/L澄清,温度控制在5 ℃左右;总糖度调整:按计划调整糖度(工艺A为桑椹原始糖度142 g/L,工艺B、C调至205 g/L);酵母添加:液温高于12 ℃时,一次性活化加入,用量200 mg/L;发酵控制:最佳发酵温度16~19 ℃;贮存:温度控制在5~13 ℃之间。
2020年分别采用工艺A、工艺B与工艺C酿制桑椹酒,进行品质比较,主要验证前置澄清对挥发酸含量的影响;通过2020年工艺C与2019年优选工艺相比较,主要验证温度控制对挥发酸含量的影响。
桑椹酒感官评价和桑椹酒理化评价,以T/CNFLA104—2018《桑椹(果)酒》[3]中桑椹发酵酒干型为评价标准。感官要求:外观色泽紫红、深红;澄清,有光泽,无明显悬浮物;滋味具有纯正、优雅、协调的口味和悦人的果香,酒体完整;典型性具有桑椹品种应有的特征和风味。主要理化指标要求:酒精度(20 ℃)(%)≥7.0,总糖(g/L)≤6.0,干浸出物(g/L)≥18.0,总酸(g/L)在3.5~12.0之间,挥发酸(g/L)≤1.2。感官评价由中国食品协会国家评酒委员品评得出;理化指标按照T/CNFLA104—2018《桑椹(果)酒》[3]要求的分析方法测试得出。
从表1感官评价比较可知,3种发酵工艺桑椹酒的外观色泽和澄清程度无明显差别,均表现为外观颜色深、紫红色偏黑,澄清不透明,符合行标干红要求。外观色泽紫红色偏黑和不透明主要是由桑椹本身的特性所致,与此次工艺方法关系不大。3种发酵工艺的桑椹酒的香气、滋味、典型性各具特色,工艺A具有浓郁、优雅的果香,略有烘烤味,圆润,果味足,酒体廋弱,酸略长,典型性强,余味略短;工艺B具有纯正、怡悦的果香及与之协调的酒香,圆润,果味较浓,酒体协调,酸略长,典型性强;工艺C具有较浓的果香及与之协调的酒香,略有利口香,圆润,酒体中下,酸长,典型性较好,余味略短。从果香、果味比较,工艺B和工艺A好于工艺C;从酒体来看,工艺B>工艺A>工艺C;从酸长短来比较,工艺B>工艺A>工艺C;从典型性比较,工艺A典型性强、余味略短,工艺B典型性强,工艺C典型性较好、余味略短。综合以上感官评价分析得出:工艺B>工艺A>工艺C,而工艺B、工艺A与工艺C主要区别是工艺A、B设计了前置澄清工艺,工艺C没有设计前置澄清工艺。说明2020年优化的发酵工艺方法,尤其是前置澄清工艺,能对桑椹酒感官评价发挥积极提升作用。
表1 2020年3种发酵工艺方法酿造的桑椹酒的感官评价情况
发酵工艺感官评价工艺A外观颜色深、紫红色偏黑;澄清不透明,有光泽,无明显悬浮物;具有浓郁、优雅的果香,略有烘烤味,圆润,果味足,酒体廋弱,酸长,典型性强,余味略短。工艺B外观颜色深、紫红色偏黑;澄清不透明,有光泽,无明显悬浮物;具有纯正、怡悦的果香及与之协调的酒香,圆润,果味较浓,酒体协调,酸略长,典型性强。工艺C外观颜色深、紫红色偏黑;澄清不透明,有光泽;具有较浓的果香及与之协调的酒香,略有利口香,圆润,酒体中下,酸长,典型性较好,余味略短。行标干红外观色泽紫红、深红;澄清,有光泽,无明显悬浮物;具有纯正、优雅、协调的口味和悦人的果香,酒体完整,典型性具有桑椹品种应有的特征和风味。
工艺A为采摘→原料预处理→压榨→入罐→加偏重亚硫酸钾→加膨润土澄清→加酵母发酵→生桑椹酒分离→低温保存,工艺B为采摘→原料预处理→压榨→入罐→加偏重亚硫酸钾→加膨润土澄清→调整总糖→加酵母发酵→生桑椹酒分离→低温保存,工艺C为采摘→原料预处理→压榨→入罐→加偏重亚硫酸钾→调整总糖→加酵母发酵→生桑椹酒分离→低温保存;表2相同。
2.2.1 理化指标综合情况 从表2可以看出:工艺A、B、C的桑椹酒理化指标中发酵6个月测得的理化指标,与行标比照,酒精度分别为7.50%、11.35%、10.30%,≥7.0%;总糖分别为2.09 g/L、2.18 g/L、3.40 g/L,≤6.0 g/L;干浸出物分别为30.60 g/L、29.77 g/L、31.10 g/L,≥18.0 g/L;总酸分别为7.84 g/L、6.93 g/L、8.26 g/L,在3.5~12.0 g/L之间;挥发酸分别为0.12 g/L、0.20 g/L、0.78 g/L,≤1.2 g/L。说明采用工艺A、B、C等3种方法,酒精度高于标准,总糖明显低于标准,干浸出物明显高于标准,总酸在标准范围内,挥发酸明显低于标准,工艺A、B、C的各项理化指标均符合行业标准且综合较优,且工艺A、B优于工艺C。说明2020年设计优化的发酵工艺方法,尤其是原料低温预处理、低温前置澄清、低温发酵工艺方法可行有效,达到研究的预期目标;工艺A、B、C 3种工艺方法,可作为酿造不同风味桑椹酒的工艺方法。
表2 2020年3种发酵工艺方法和2019年优选工艺方法酿造的桑椹酒的理化指标
发酵工艺发酵时间/月酒精度/%总糖/(g/L)总酸/(g/L)挥发酸/(g/L)干浸出物/(g/L)游离二氧化硫/(mg/L)总二氧化硫/(mg/L)2020工艺A19.602.1513.200.1530.4057.7567.502.097.840.1230.6036.3074.152020工艺B 112.902.1015.700.2338.4077.50611.352.186.930.2029.7738.9078.402020工艺C 111.802.2013.500.9532.8064.20610.303.408.260.7831.1038.9077.102019工艺110.902.0013.000.9433.7048.00170.00610.702.609.001.4032.8025.0073.00行标干红(20 ℃)≥7.0≤6.03.5~12.0≤1.2≥18.0
2020年3种发酵工艺方法干浸出物指标没有测定第1个月含量。
2.2.2 挥发酸含量指标 从表2对2020年桑椹酒理化指标中发酵6个月测得的理化指标相比较可以看出:工艺A、B、C对总糖、干浸出物、总酸含量指标影响不明显,主要表现为对挥发酸含量指标有明显影响。工艺A、B、C挥发酸含量分别为0.12 g/L、0.20 g/L、0.78 g/L,均明显低于标准≤1.2 g/L,分别比标准降低90.00%、83.33%、35.00%;工艺A、B成绩明显优于工艺C,分别比工艺C降低84.62%、74.36%。工艺A、B与工艺C主要区别是工艺A、B设计了前置澄清工艺,工艺C没有设计前置澄清环节。表明2020年优化设计的前置澄清工艺方法,不失为一种降低桑椹发酵酒中挥发酸含量的适宜工艺方法。
从表2对2020年工艺C与2019年工艺6个月测得的理化指标相比较可知:2020年优化工艺C与2019年相近工艺对酒精度、总糖、干浸出物、总酸指标影响不明显,主要表现为对挥发酸含量指标有明显影响。2020年工艺C挥发酸含量为0.78 g/L,2019年相近工艺挥发酸含量达1.40 g/L;2019年工艺挥发酸含量是2020年工艺C含量的1.79倍,也明显高于行标≤1.2 g/L,2019年工艺挥发酸含量是行标的1.17倍。两者工艺的主要区别是2019年工艺[8]中,新鲜桑椹原料、发酵等环节在常温(21~23 ℃)下处理,而2020年工艺C新鲜桑椹原料是在5 ℃低温预处理、在16~19 ℃低温发酵的。表明2020年优化的新鲜桑椹原料低温预处理、低温发酵工艺方法,达到了解决桑椹酒发酵中挥发酸含量偏高问题的预期。
目前,在桑椹酒的生产加工过程中普遍存在挥发酸含量偏高从而降低桑椹酒品质的难题,需要分析影响挥发酸含量的主要因素与研究确立适宜的发酵工艺方法予以解决。通过本研究与分析可知,影响挥发酸含量的主要因素有桑椹原料新鲜度、原料成熟度、澄清方法、温度控制等。
本研究结果表明,成熟度好的桑椹原料在5 ℃低温保存处理,充分保障了桑椹在压榨前新鲜不腐烂,是降低桑果酒中挥发酸含量的基础。这也符合果酒中挥发酸含量主要取决于酿造过程中所用的原料是否新鲜这一观点[7]。果酒加工的一般常规工艺,是在常温下进行发酵,发酵结束后再进行分离澄清。本研究结果表明,前置澄清、澄清后再发酵、5 ℃低温澄清的工艺方法,能明显降低桑椹酒中挥发酸的含量,是生产优质桑椹酒的关键技术之一。
一般常规果酒发酵工艺的温度均控制在22 ℃以上。本研究结果表明,采用16~19 ℃低温发酵处理,不仅对降低桑椹酒中挥发酸的含量效果明显,还能更好地增加和保留桑椹酒挥发性香气成分,提高桑椹酒的口感,有利于风味物质的形成。这也和要生产一种低度、营养、健康的其他果酒发酵温度是关键[10-12]的论点相似。
本研究还发现,糖的添加对挥发酸含量的影响不明显,主要是对酒精度的高低有较大的影响。这是由于工艺A用桑椹本身的糖含量为142 mg/L进行发酵,工艺B、C是添加外界糖、总糖含量调整到205 mg/L发酵引发的。糖的添加可作为酿造不同风味桑椹发酵酒的工艺选择。
综上所述,采摘成熟度好的桑椹原料,桑椹原料在5 ℃低温保鲜,原汁在5 ℃低温加膨润土1 g/L前置澄清,发酵温度控制在16~19 ℃,能显著降低桑椹发酵酒中的挥发酸含量,不失为降低桑椹发酵酒中挥发酸含量的适宜工艺方法。且可调节不同的目的糖度,酿造出不同风味的桑椹酒。