不同酿酒酵母对草莓酒发酵特性影响的研究

张阳阳,汪雅馨,王荣荣,朱 静,赵子旭

(1.信阳农林学院 食品学院,河南 信阳 464000;2.信阳云尖茶叶有限公司,河南 信阳 464000)

草莓为多年生常绿草本植物,属蔷薇科草莓属,多年生浆果。草莓果实味香汁多,酸甜可口,营养丰富,素来有“水果皇后”之称[1],其味甘酸、性凉,含有矿物质及多酚类生物活性物质,有抗癌、抗氧化、预防心血管疾病、健脾和胃、润肺生津、凉血解毒和补血益气等功效[2-4]。草莓中含有丰富的维生素C、维生素A、维生素E、维生素PP、维生素B1、维生素B2、胡萝卜素、鞣酸、天冬氨酸、铜、草莓胺、果胶、纤维素、叶酸、铁、钙、鞣花酸和花青素等营养物质,其中维生素C质量分数极高,每100 g草莓含维生素C 50～100 mg,是苹果、葡萄的10倍以上[5-6]。草莓的收获期较短,采摘之后极易变质,贮藏运输中比较容易腐烂[7-8]。将草莓加工成兼具风味和营养的果酒,是提高草莓利用价值的一种重要途径。果酒能够控制人体内胆固醇水平,促进血液循环,同时具有调节新陈代谢、美容养颜和抗衰老等作用[9-10]。近年来,对草莓酒的研究报道主要集中在发酵工艺、澄清工艺和香气成分检测等方面,在筛选适合草莓酒发酵的酵母方面的报道较少。因此,笔者以5种不同的酿酒酵母L2323,BO213,F15,果酒专用酵母和RV002进行草莓酒酿制,分别测定酵母发酵力、糖度、酸度、酒精度、干浸出物和挥发酸,并对酒体进行感官评价,从而分析不同酿酒酵母对草莓酒发酵特性的影响,筛选出适宜酿造草莓酒的酵母,以期为草莓的深加工利用提供参考数据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

牛奶草莓,购自信阳十三里桥。

L2323酵母,购自烟台曼森商贸有限公司;BO213酵母,购自山东烟台帝伯仕酵母有限公司;F15酵母,购自山东烟台帝伯仕自酿机有限公司;果酒专用酵母,购自安琪酵母股份有限公司;RV002酵母,购自安琪酵母股份有限公司。

果胶酶(60 000 U/mL),购自夏盛果汁果胶酶有限公司;偏重亚硫酸钾,分析纯,购自湖北巨胜科技有限公司;氢氧化钠颗粒(质量分数99%),购自天津市巴斯夫化工厂;YPD培养基,购自北京迈瑞达科技有限公司。

1.2 主要仪器设备

PHS-4CT型台式数显酸度计,上海良平仪器仪表有限公司;SHP型生化培养箱,上海山连实验设备有限公司;101-3型恒温鼓风干燥箱,北京市科伟永兴仪器有限公司;FA2104型分析天平,上海良平仪器仪表有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 草莓酒酿制工艺

工艺流程:草莓挑选→清洗→打浆→添加SO2、果胶酶→糖酸调整→接种酵母菌→过滤→倒罐→后发酵→陈酿→澄清→过滤→成品。

操作中需要注意以下12个要点:

1) 灭菌:将试验所用5 L玻璃发酵罐(上海顾信生物科技有限公司)、烧杯、锥形瓶和搅拌棒,放入鼓风干燥箱进行灭菌,在140 ℃条件下灭菌4 h,备用。

2) 挑选:挑选表面光滑,大小适中,成熟度较好的草莓果实。

3) 清洗:用蒸馏水将草莓清洗干净,沥干。

4) 打浆:将晾干后的草莓,分批放入榨汁机中打浆,要求汁液无明显的果肉呈现,将汁液按等份分别装入5个5 L的发酵罐中。

5) SO2处理:在浆体中加入偏重亚硫酸钾30 mg/L进行SO2处理。

6) 酶解:加入果胶酶,45 ℃温度下酶解4 h。

7) 成分调整:用手持糖度计和酸度计测出汁液的初始糖度为10 °Bx,pH为3.3,加入白砂糖和氢氧化钠溶液,调节至糖度为22 °Bx,pH为4。

8) 活化酵母:称取所需要的酵母量加入100 mL 38 ℃温水中活化30 min。

9) 主发酵:在每个发酵罐中分别加入活化的酵母,接种量为0.2 g/L,搅拌均匀,贴上标签,封装,放入24 ℃的生化培养箱中进行发酵,发酵5 d,期间每天跟踪监测酒体的糖度、酸度和酒精度。

10) 过滤:将主发酵后的发酵酒体在无菌条件下用纱布进行过滤,得到酒体,分别装入到提前灭菌的2.5 L发酵罐中,密封,贴上标签。

11) 后发酵:将发酵罐封口,继续发酵,室温20 ℃发酵10 d,结束发酵。

12) 陈酿:将发酵好的酒液进行密封陈酿。

1.3.2 发酵特性的测定

打浆后的草莓汁液分装在5个5 L的发酵罐中,每个发酵罐分装量为1.5 L,分别加入0.160 5 g偏重亚硫酸钾,放置30 min后,分别加入0.03 g果胶酶,放置4 h进行酶解,然后分别接种5种酵母(L2323,BO213,F15,果酒专用酵母和RV002),接种量为0.2 g/L,进行5 d主发酵,每天跟踪测定糖度、酸度和酒精度,主发酵结束后,再进行10 d的后发酵,每天跟踪监测糖度、酸度和酒精度。

1) 酵母发酵力的测定[11]:酵母活化后,按体积分数6%的接种量接种到液体YPD培养基中(接种后,酵母细胞数量为106数量级),24 ℃培养,以不接种酵母的YPD培养基作为对照。发酵过程中定时称重并记录数据,计算CO2的释放量。以CO2的释放量为纵坐标,主发酵时间为横坐标,绘制发酵速率曲线,计算出酵母发酵力。

2) 糖度的测定[12]:吸取斐林A,B液各5 mL于250 mL三角瓶中,加50 mL水,摇匀,在电炉上加热至沸腾,在沸腾状态下用制备好的5 mL试样滴定,当溶液的蓝色即将消失而呈红色时,加2滴亚甲基蓝指示剂,继续滴定至蓝色消失,记录消耗的试样的体积,后发酵采用同样的方法继续测定。

3) 酸度的测定[12]:取待测酒样5 mL,置于250 mL三角瓶中,加水50 mL,加2滴酚酞指示剂,摇匀后立即用NaOH标准溶液滴定至微红色终点,保持30 s不褪色。以水代替试样做空白试验,其中酸度以乳酸计。

4) 酒精度的测定[12]:测定酒精体积分数。用一干燥的250 mL容量瓶准确量取100 mL液温20 ℃的样品于500 mL蒸馏瓶中,用50 mL水分3次冲洗容量瓶后加3～5粒玻璃珠。用100 mL容量瓶作接收器,缓慢加热蒸馏,收集馏出液100 mL,取下容量瓶。将上述馏出液倒入洁净干燥的量简内静置数分钟,待样品静止后轻轻放入温度计及酒精计平衡5 min,水平观测读取与液面弯曲相切处的酒精计刻度示值,同时记录测量时的温度,查表,求得试样中酒精的体积分数。

5) 干浸出物的测定[12]:用100 mL容量瓶量取100 mL液温20 ℃样品,倒入200 mL瓷蒸发皿中,于水浴上蒸发至体积约为原来的1/3时取下。冷却后将残液小心地移入原容量瓶中,用水多次荡洗蒸发皿,并将洗液倒入原容量瓶中,于20 ℃下定容至刻度。

6) 挥发酸的测定[12]:安装好蒸馏装置,吸取10 mL液温20 ℃的样品,在该装置上进行蒸馏,收集100 mL馏出液。将馏出液加热至沸腾,加入2滴10 g/L的酚酞指示液,用0.05 mol/L的氢氧化钠标准滴定溶液滴定至粉红色,30 s内不变色即为终点,记下消耗氢氧化钠标准滴定溶液的体积,按照实测挥发酸计算公式[11]计算出挥发酸的质量分数。

1.3.3 感官评价标准

按照标准QB/T 15038—2006将感官评价标准作了部分修改。感官评定小组由具有食品专业相关背景的具有副高职称以上人员组成,确定具体分值并建立感官评价表,按照表1所列各项标准[13]对酒体的色泽、香气、滋味和回味指标进行评分。

表1 草莓酒感官评分标准

2 结果与分析

2.1 5种酵母的酵母发酵力

主发酵期间,按照1.3.2节方法1)分别测定L2323,BO213,F15,果酒专用酵母和RV002 5种酿酒酵母的酵母发酵力,每天测定1次,共5次,结果如图1所示。

图1 CO2释放量的变化曲线Fig.1 Change curve of CO2 release

由图1可知:主发酵第1天,5种酿酒酵母所对应的酒体中释放的CO2都为零;从第2天开始,5种酵母所对应的酒体开始释放CO2。主发酵期间,L2323酵母和果酒专用酵母所对应的酒体中CO2的释放量明显高于BO213,F15和RV002 3种酵母,其中果酒专用酵母释放的CO2最多,即果酒专用酵母的酵母发酵力最大,对草莓果浆具有较好的适应性,发酵迅速,持续时间短。BO213,F15和RV002 3种酵母在主发酵期间CO2的释放量几乎相同,这3种酵母的酵母发酵力基本一致。

2.2 主发酵期间糖度、酸度和酒精度的比较

2.2.1 主发酵期间酒体糖度的变化

按照1.3.2节方法2)分别测定L2323,BO213,F15,果酒专用酵母和RV002 5种酿酒酵母酒体的糖度,每天测定1次,共5次,结果如图2所示。

图2 主发酵糖度变化对比Fig.2 Comparison of changes in the degree of primary fermentation sugar

由图2可知:在主发酵过程中,糖度随着时间的延长而逐渐减少。其中主发酵第1天,L2323,BO213,F15,果酒专用酵母和RV002 5种酿酒酵母所对应的浆液糖度都调节到22 g/L,然后以果酒专用酵母为标准,评价其他4种酿酒酵母的糖度变化。L2323,BO213和F15 3种酿酒酵母的糖度在前4天都没有果酒专用酵母下降得快,第5天只有F15酿酒酵母与果酒专用酵母的糖度一致。采用RV002酿酒酵母的酒体糖度在前4天都比果酒专用酵母下降得快,直到第5天与果酒专用酵母基本一致。

因为酵母菌在发酵过程中消耗了白砂糖,产生了酒精和CO2,所以草莓酒的糖度随着发酵时间的延长而逐渐减少,与果酒专用酵母相比,RV002酵母消耗的糖量最多,产生的酒精度最大。

2.2.2 主发酵期间酒体酸度的变化

按照1.3.2节方法3)分别测定L2323,BO213,F15,果酒专用酵母和RV002 5种酿酒酵母酒体的酸度,每天测定1次,共5次,结果如图3所示。

图3 主发酵酸度变化对比Fig.3 Comparison of the acidity changes of the main fermentation

由图3可知:酸度随着发酵时间的延长逐渐升高。主发酵第1天,L2323,BO213,F15,果酒专用酵母和RV002 5种酿酒酵母所对应的浆液酸度都调至4,然后以果酒专用酵母为标准,评价其他4种酿酒酵母的酸度变化。第2天,果酒专用酵母发酵酒体酸度高于其他4种酿酒酵母;第3天,其他4种酵母酸度上升加快,均比果酒专用酵母高;第4天,L2323,F15和RV002 3种酿酒酵母与果酒专用酵母一致,只有BO213酵母的酸度高于果酒专用酵母;第5天,L2323和F15酵母的酸度与果酒专用酵母仍保持一致,BO213酵母的酸度高于果酒专用酵母,只有RV002酵母的酸度比果酒专用酵母低。

酵母菌通过呼吸作用产生CO2,而CO2溶于水,呈酸性,所以草莓酒的酸度随着发酵时间的延长而增大。酸度过高的条件不利于酒体发酵,与果酒专用酵母相比,采用RV002酿酒酵母的酒体酸度最低,有利于酿酒酵母的发酵,酒体质量更好。

2.2.3 主发酵期间酒体酒精度的变化

按照1.3.2节方法4)分别测定L2323,BO213,F15,果酒专用酵母和RV002 5种酿酒酵母酒体的酒精度,每天测定1次,共5次,结果如图4所示。

图4 主发酵酒精度变化对比Fig.4 Comparison of the changes in alcohol concen- tration of primary fermentation

由图4可知:酒精度随发酵时间的延长逐渐增大。以果酒专用酵母为标准,评价其他4种酿酒酵母的酒精度变化。在主发酵的5 d期间内,采用F15酵母的酒体的酒精度始终低于采用果酒专用酵母的酒体。主发酵第1天,采用L2323,BO213和RV002 3种酵母的酒体酒精度高于果酒专用酵母;第2天,采用L2323和RV002酵母的酒体酒精度高于果酒专用酵母,BO213酵母跟果酒专用酵母一致;第3天,采用BO213和RV002酵母的酒体酒精度高于果酒专用酵母,L2323酵母的酒体酒精度却低于果酒专用酵母;第4天,采用果酒专用酵母的酒体酒精度高于L2323酵母,等于BO213酵母,低于RV002酵母;第5天,采用L2323,BO213和RV002 3种酵母的酒体酒精度均高于果酒专用酵母。相比之下,采用RV002酵母的酒体酒精度最高。

在主发酵过程中,酵母菌逐渐消耗糖来产生酒精,使酒精度升高。草莓酒的酒精度随着发酵时间的延长而升高[14]。与果酒专用酵母相比,采用RV002酵母发酵的酒体的酒精度最高。

2.3 后发酵期间总糖、总酸和酒精度的比较

2.3.1 后发酵期间酒体总糖的变化

按照1.3.2节方法2)分别测定L2323,BO213,F15,果酒专用酵母和RV002 5种酿酒酵母酒体的糖度,每天测定1次,共5次,结果如图5所示。

图5 后发酵糖度变化对比Fig.5 Comparison of changes in sugar concentrations in postfermentation

由图5可知:糖度随发酵时间的延长呈下降趋势。以果酒专用酵母为标准,评价其他4种酿酒酵母的糖度变化。后发酵期间,只有RV002酵母的糖度下降趋势缓于果酒专用酵母,L2323,BO213和F15 3种酵母的糖度下降趋势均比果酒专用酵母明显,其中BO213酵母最明显。

在后发酵过程中,对糖的利用强度减少,产生的酒精也逐渐减少,糖度下降趋势较缓慢[15-16]。与果酒专用酵母相比,BO213酿酒酵母利用糖的强度最大,产生的酒精最多。

2.3.2 后发酵期间酒体酸度的变化

按照1.3.2节方法3)分别测定L2323,BO213,F15,果酒专用酵母和RV002 5种酿酒酵母酒体的酸度,每天测定1次,共5次,结果如图6所示。

图6 后发酵酸度变化对比Fig.6 Comparison of changes in acidity in post-fermentation

由图6可知:总酸的变化随着发酵时间的延长先增加后减少。以果酒专用酵母为标准,评价其他4种酿酒酵母的酸度变化。主发酵期间,只有采用RV002酵母的酒体的酸度始终低于采用果酒专用酵母的酒体。因为酵母菌呼吸作用产生了CO2,CO2融于水呈酸性[16]。与果酒专用酵母相比,采用RV002酿酒酵母的酒体酸度最低,有利于酿酒酵母的发酵,酒体质量更好。

2.3.3 后发酵期间酒体酒精度的变化

按照1.3.2节方法4)分别测定L2323,BO213,F15,果酒专用酵母和RV002 5种酿酒酵母酒体的酒精度,每天测定1次,共5次,结果如图7所示。

图7 后发酵酒精度变化对比Fig.7 Comparison of changes in alcohol concentrations in post-fermentation

由图7可知:随着发酵时间的延长,酒精度先升后降。酵母在发酵过程中主要是通过分解糖来产生酒精,果汁中的糖一部分用来维持酵母的生长和繁殖,另一部用来发酵生成酒精,当酵母接种量过多时,酒体中的糖就主要用来维持酵母的生长和繁殖而导致用来发酵酒精的糖减少,使酒精度降低[8]。

2.4 后发酵结束后5种酿酒酵母的理化指标

按照1.3.2节方法5,6)分别测定L2323,BO213,F15,果酒专用酵母和RV002 5种酿酒酵母酒体的干浸出物质量分数和挥发酸质量分数,做3次重复,取平均值,结果如表2所示。酒体干浸出物和挥发酸呈正相关,干浸出物的质量浓度直接影响果酒的品质。由表2可知:L2323酵母干浸出物质量浓度和挥发酸与果酒专用酵母比较接近,其次是RV002,BO213和F15。

表2 理化指标对比表

2.5 发酵后酒体感官评价

按照1.3.3节感官评分标准,分别对L2323,BO213,F15,果酒专用酵母和RV002 5种酿酒酵母发酵后酒体进行感官评分,结果如表3所示。

表3 感官评分测定对比表

由表3可知:采用L2323酵母酿造的草莓酒呈粉红色,有草莓应该有的香气和酒香,口感爽口,回味蜜甜,回味时间略短;采用BO213酵母酿造的酒体有色泽,略有香气,口感绵甜,回味蜜甜,回味时间短;采用F15与BO213酵母酿造的酒体品质相差不大;采用果酒专用酵母酿造酒体,粉红色特别明显,草莓香气和酒香浑然一体,酸甜可口,回味蜜甜且持续时间长。采用RV002酵母酿造的酒体粉红色特别明显,香气浓郁,口感爽口,回味蜜甜时间很长。

3 结 论

实验采用5种不同酵母对草莓酒发酵和理化特性的影响,发酵特性以酵母发酵力、糖度、酸度、酒精度、干浸出物、挥发酸和感官品评作为评价指标,对所使用的L2323,BO213,F15,果酒专用酵母和RV0025种酵母进行筛选。实验结果表明:RV002酵母具有较好的适应性,发酵快,发酵能力强,能酿制出优质的干型草莓果酒,表现出较强的发酵能力,酿制的果酒具有较高的干浸出物,营养价值高,且具有浓郁的草莓果香,果酒的典型性明显。RV002酵母发酵的草莓酒风味最佳,回味蜜甜,酒体的酒精度最高,是最佳的草莓酒酿造酵母。