和朝军,班鑫荣,寇佳怡,高凤歌,陈志博
(洛阳师范学院 食品与药品学院,河南洛阳 471934)
桑葚(Mulberry)是桑科桑属植物成熟果穗的统称,含有大量的还原糖、丰富的有机酸、18种人体所需的氨基酸、多种维生素及微量元素,同时含有花青素、白藜芦醇等生物活性成分和微量元素硒,是酿造果酒的绝佳原料[1-2]。红曲霉是一种小型丝状腐生真菌,属于真菌门,子囊菌纲,真子囊菌亚纲,红曲霉属[3]。在其生长过程中能够产生红曲色素、Monacolin K、γ-氨基丁酸、天然抗氧化剂黄酮酚、不饱和脂肪酸和麦角甾醇等多种功能性成分,具有降血脂、降血压、降血糖、抗疲劳、健脑、抗癫痫、抑菌和增强免疫力等功效[4]。对桑葚进行红曲、酵母发酵,不仅可拓展桑葚的深加工,还可提高果酒的营养和保健功能,对人体的健康保健具有重要 意义。
新鲜桑葚果,品种为大十,洛阳绿珠园艺桑果采摘园;酵母菌、红曲霉,洛阳师范学院菌种保藏室;白砂糖、果胶酶、焦亚硫酸钠、酒石酸、蒽酮和硫酸等,均为市售。
破壁机,九阳L18-Y929破壁机;恒温水浴锅、恒温培养箱,北京科伟仪器有限公司;精密pH计、手持式折射仪,上海仪电科学仪器股份有限公司;过滤器,烟台帝伯仕自酿机有限公司;酒精比重计,河北省武强县双明仪表厂;电加热套,天津工兴实验室仪器有限公司。
1.3.1 工艺流程
制备红曲桑葚酒的工艺流程为桑葚→清洗→打浆→酶解→调pH值、糖度→接种(酵母菌、红曲霉)→发酵→澄清→陈酿→调配→过滤→灭菌→灌装→成品。
1.3.2 操作要点
(1)发酵桑葚汁制备。选择无病虫害、无腐烂、艳丽多汁的桑葚,除梗,清洗,破壁机打浆,加入适量的抗坏血酸护色,焦亚硫酸钠防腐,使汁液中SO2含量为60 mg·L-1。果浆中加入0.015%的果胶酶,在42 ℃下酶解5 h,过滤得到澄清的桑葚汁,测定初始糖度和酸度,用酒石酸调pH值为3.2,加入适量白砂糖调节糖度(按照1 000 mL桑葚汁发酵1°酒精需要17 g糖计算)。
(2)接种发酵。将调配好的桑葚汁,加入事先活化好的果酒酵母和红曲霉,接种量分别为1.0%、6.0%,发酵温度控制在22~25 ℃,先保持通气发酵16 h,再进行密闭发酵7 d。主发酵后,将发酵液进行倒罐,并去除底部沉淀酒脚,补加焦亚硫酸钠,使酒体中SO2含量为50 mg·L-1,控制发酵温度在4~8 ℃,并每间隔12 h对酒体进行检测,当酒体发酵充分,酒体的残糖低于1.0%,酒精度大约为12%vol时,即可停止发酵。
(3)陈酿、澄清、过滤、灭菌和灌装。将发酵液导入储酒罐中密闭陈酿,保持陈酿温度为10~12 ℃,整个陈酿过程3~5个月。将陈酿后的酒体加入0.1%明胶进行下胶沉淀,并控制温度在6~8 ℃,保持 2 d。随后降低罐内温度至-3 ℃左右,保持1 d;将低温沉淀后的上清液趁冷过滤,用硅藻土过滤机过滤至清澈透明,无肉眼可见杂质。对红曲桑葚酒进行巴氏杀菌,杀菌温度保持在80~85 ℃,杀菌时间约为5 min,灌装即为成品。
1.4.1 单因素试验
分别研究初始糖度(16%、19%、22%和25%)、 发酵温度(18 ℃、21 ℃、24 ℃和27 ℃)、红曲霉接种量(4.0%、6.0%、8.0%和10.0%)和酵母菌接种量(0.5%、1.0%、1.5%和2.0%)对红曲桑葚酒的品质影响。
1.4.2 正交试验
基于单因素试验的基础上,选用初始糖度、发酵温度、红曲霉接种量和酵母菌接种量4个因素,进行L9(34)正交分析试验,结合理化测定和感官评价,确定该红曲桑葚酒的最佳工艺参数。正交因素水平表见表1。
表1 正交因素水平表
可溶性糖的测定:蒽酮比色法[5];酒精的测定:密度瓶法[6-7];酸度的测定:pH计法[8];风味色泽:感官分析法[9-10],参考《葡萄酒、果酒通用分析方法》(GB/T 15038—2006),评分标准见表2。
表2 红曲桑葚酒的感官评价标准
2.1.1 发酵温度对桑葚酒的影响
固定19%的初始糖度,1%的酵母菌接种量,6%的红曲霉接种量,初始pH值为3.2,分别考察发酵液温度(18 ℃、21 ℃、24 ℃和27 ℃)对桑葚酒的影响,结果见表3。
由表3可知,随着发酵温度升高,感官评分和酒精度都呈现先升高后下降的趋势,当温度达到24℃时,红曲桑葚酒的感官评分和酒精度都达到最高,分别是88分、12.0 %vol,可能是因为温度较低时,酵母菌的活性受到抑制,代谢不旺盛导致发酵不彻底,酒精度和感官评分较低;当温度逐渐升高时,酵母菌代谢变得旺盛,酒精度也逐渐升高,酒的感官品质也有所提升;温度过高时,酵母菌活动剧烈,提前老化或死亡,酒精度会降低,同时会因为一些副产物的产生而影响酒的风味,导致酒的感官评分降低[11]。综合考虑,选择24 ℃作为桑葚酒的发酵温度。
2.1.2 初始糖度对桑葚酒的影响
固定1%的酵母菌接种量,6%的红曲霉接种量,初始pH值为3.2,发酵温度为24 ℃,分别考察初始糖度(16%、19%、22%和25%)对桑葚酒的影响,结果见表4。
酒精度的生成跟发酵液中的糖浓度有直接关系,由表4可知,随着初始糖量的增加,发酵液中的酒精含量逐渐增加,当发酵液的糖浓度超过19%时,酒精度开始下降,原因可能是初始糖度过高抑制了酵母的活性,导致发酵出现延滞,从而影响了果酒的发酵,导致其酒精度下降[12];糖度为19%时,桑葚酒感官评分较高。综合考虑,选择19%初始糖度为最适发酵条件。
2.1.3 酵母菌接种量对发酵效果的影响
固定发酵温度为24 ℃,19%的初始糖度,6%的红曲霉接种量,初始pH值为3.2,分别考察酵母菌接种量(0.5%、1.0%、1.5%和2.0%)对桑葚酒的影响,结果见表5。
酵母菌在主发酵过程中进行无氧代谢,将果浆中的大部分糖分转化为酒精,酵母菌对于果酒的酿造十分重要。由表5可知,酵母菌接种量越大,酒精度越高。当酵母接种量高于1.5%时,酒精度趋向平缓,原因可能是接种量过大,造成大量酵母菌迅速生长繁殖,使大量糖分被消耗,酒精度出现下降[13]。接种量为1.0%时,感官评分最高。综合考虑,选择1.0%酵母菌接种量为宜。
2.1.4 红曲霉接种量对发酵效果的影响
固定发酵温度为24 ℃,19%的初始糖度,1.0%的酵母菌接种量,初始pH值为3.2,分别考察红曲霉接种量(4.0%、6.0%、8.0%和10.0%)对桑葚酒的影响,结果见表6。
表6 不同红曲霉接种量对红曲桑葚酒的影响
在桑葚果酒中加入红曲霉不仅可增进果酒的色泽,还可使果酒具有红曲特有的酯香,同时具有独特的风味[14]。由表6可知,随着红曲霉接种量增大,酒精度呈现先上升后下降的趋势,这可能是因为红曲霉在繁殖时需要消耗一部分糖,且红曲霉自身不产生酒精,因此发酵液中的可发酵糖减少了,从而造成酒精度下降。红曲霉接种量为6.0%时,感官评分最高,综上分析,选择6%的红曲霉接种量为宜。
由表7的极差R大小可知,影响红曲桑葚酒感官评分的因素顺序依次为D>B>C>A,即初始糖度对红曲桑葚酒品质影响最大,其次是酵母菌接种量和红曲霉接种量,相对来说发酵温度对桑葚酒的品质影响较小。通过对各因素K值的对比,得到红曲桑葚酒的最优条件组合为A3B2C2D2;从感官评分来看,最优条件组合为A1B2C2D2。为了得到最佳工艺组合,需要进行验证试验,试验结果见表8。由表8可知,组合A3B2C2D2的平均分高于组合A1B2C2D2的平均分,因此确定最佳工艺组合为A3B2C2D2,即发酵温度 24 ℃,酵母菌接种量1.0%,红曲霉接种量6.0%,初始糖度19%。在该条件下发酵得到的红曲桑葚酒,酒体为紫红色,透亮清澈,酒精度为12.1%vol,有独特的酯香,口感更加细腻、醇和。
表7 正交试验结果
表8 验证试验结果(单位:分)
试验采用酵母菌、红曲霉混合菌发酵技术生产桑葚酒,选择初始糖度、发酵温度、酵母菌接种量和红曲霉接种量等因素对桑葚酒的影响进行单因素试验,在此基础上,进行正交试验,得出最佳工艺条件为初始糖度19%,发酵温度24 ℃,酵母菌接种量1.0%,红曲霉接种量6.0%。在这个条件下发酵得到的红曲桑葚酒在色泽、香气、口感和风格方面均有较好的表现,感官评分最高,酒精度在12.1% vol,符合试验预期。