发酵果酒加工工艺研究进展

赵广河，胡梦琪，陆玺文，彭莉婷，王月蓉，赵丰丽

（1.广西师范大学 广西漓江流域景观资源保育与可持续利用重点实验室，广西 桂林 541004；2.广西师范大学 生命科学学院，广西 桂林 541004）

1 果酒加工历史及其健康功效

我国生产果酒的历史可以追溯至汉代[1]。果酒是以水果为主要原料加工而成的含酒精饮料，具有原料广泛、种类多样、风味宜人、酒精度低、营养高和口感好等优点，深受广大消费者的青睐。目前市场上出售的果酒以葡萄酒为主，其他类型果酒虽有出售，但规模还比较小。果酒不仅保留了果实的风味及营养，而且具有缓解疲劳、舒筋活血、强身健体、提神驱寒、降胆固醇、抗衰老、降低心脑血管疾病发病率等功效[2]，发展前景十分广阔。

2 果酒分类及其对加工原料的要求

果酒品类繁多，分类方法多样，按照水果原料可分为葡萄酒、桑葚酒、猕猴桃酒、无花果酒、杨梅酒等；按照主要加工工艺特点可分为配制果酒、发酵果酒、蒸馏果酒、起泡果酒等；按照酒精含量可分为低度果酒（酒精度通常在10%vol以下）和高度果酒（酒精度通常在10%vol～15%vol）；按照含糖量可分为干型果酒（含糖量通常在4 g/L以下）、半干型果酒（含糖量通常在4～12 g/L）、半甜型果酒（含糖量通常在12～45 g/L）、甜型果酒（含糖量通常在45 g/L以上）。果酒对水果原料的要求不高，通常多选择具有一定营养价值、产量高、价格低的水果作为原料。葡萄、桑椹、蓝莓等浆果因其皮薄汁多、营养丰富而常被用作果酒加工的原料，而李子、梅子、柚子等含糖量低、酸度和果胶含量高的原料，必须经过降酸、酶解或增糖等预处理后才可进行果酒加工。

3 发酵果酒种类及产业规模

发酵果酒是以水果为主要原料，经打浆或榨汁、添加或不添加辅料、发酵、陈酿等工序加工而成。发酵菌种通常由一种或多种酵母菌组成，有时也会采用某种乳酸菌和酵母菌进行共发酵以改善果酒风味。常见的发酵果酒有葡萄酒、苹果酒、无花果酒、桑椹酒等。葡萄酒是目前名气最大、产量及消费量最大的发酵果酒，国内主要生产企业有张裕、长城、茅台和王朝等公司。据国家统计局数据显示，2015年～2020年，中国葡萄酒年产量分别为114.8万kL、113.7万kL、100.1万kL、62.9万kL、45.1万kL、41.3万kL，呈现大幅下降的趋势，其原因一方面是因为进口葡萄酒的显著增加，另一方面是因为消费者果酒消费的多元化。苹果酒是仅次于葡萄酒的第二大类果酒，目前世界上生产苹果酒的国家主要有英国、法国、西班牙等。最早将苹果酒推向市场的国内公司是张裕公司。近年来，国内陆续有多家公司先后推出苹果酒，但迄今为止，国内苹果酒年产量尚不足万吨，与我国苹果产量世界第一的地位严重不符。目前，国内苹果酒生产厂家主要集中于山东，较有名的苹果酒品牌是“张裕”和“泰山生力源”。无花果酒、桑椹酒、枸杞酒、蓝莓酒等在市场上也比较多见，但是产量较少。

4 果酒发酵工艺及其特点

4.1 自然发酵技术

自然发酵技术是在无人为接种发酵菌株的情况下，果实的自然发酵过程，其本质上是以果实表面酵母菌为主导的各种微生物相互作用的结果[3-4]，有多个种属的菌株共同参与，是一个复杂的微生物转化过程。自然发酵技术的特点是无人为接种酵母菌，单纯依靠果实自带菌株进行发酵，具有成本低、易操作、工艺简单等特点，但也存在多种弊端：一是发酵时间不易控制。发酵时间过短，易导致发酵不完全、原料利用率低；发酵时间过长，则易导致杂菌混入、产生异味。二是自然发酵的果酒酒精度不高，且风味效果一般。三是发酵菌群复杂，难以保证果酒品质的安全性、一致性和稳定性。

4.2 纯种发酵技术

纯种发酵技术是对发酵底物接种单一纯种酵母菌进行发酵。与自然发酵相比，纯种发酵具有发酵周期短，残糖量低、酒精度高、易于工业化等优点，同时也存在果酒香气单薄、风味平淡等缺点。目前，在国内外除了为保持果酒的传统风味而采用自然发酵技术外，大多数的发酵果酒已开始采用纯种发酵技术[5]。纯种发酵所用菌种多筛选自水果表皮或其生长土壤、水果自然发酵液等。同时，也有许多果酒是直接利用葡萄酒专用酿酒酵母发酵而成的。

4.3 混菌发酵技术

混菌发酵技术通常是采用酿酒酵母和非酿酒酵母共发酵。酿酒酵母主要负责生成乙醇，发酵速度快、发酵能力强；而非酿酒酵母可将水果中的风味物质前体物质转化为酯、酸、醇等，同时对果酒色泽、风味的形成具有重要作用[6]。混菌发酵过程中，菌种之间存在复杂的相互作用并最终影响果酒的品质。文献显示，非酿酒酵母和酿酒酵母的接种方式对果酒风味具有重要影响。如MEDINA K等[7]研究发现，先接种非酿酒酵母（葡萄园有孢汉逊酵母（Hanseniaspora vineae）T02/5AF或美极梅齐酵母（Metschnikowia pulcherrima）M03/26 G），其生长会消耗大量营养物质，导致后接种的酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）ALG804的生长因营养匮乏而受到抑制，从而发酵缓慢或发酵不全；与按顺序接种非酿酒酵母和酿酒酵母相比，同时接种非酿酒酵母H.vineaeT02/5AF或M.pulcherrimaM03/26 G和酿酒酵母ALG804会导致葡萄酒发酵速度变得很慢。贾言言等[8]证实，非酿酒酵母先于酿酒酵母接种比同时接种和后接种所得菠萝果酒风味更加浓郁，也更好地保留了菠萝原果香。此外，还可以利用酵母菌和乳酸菌共发酵生产口感柔和的低醇果酒[9-10]。在酒精发酵的后期接种乳酸菌，可将酒中的柠檬酸分解生成乙酸等风味物质，还可改变果酒中某些微量成分和呈香物质的浓度[11]。TRISTEZZA M等[12]的研究结果表明，在酿酒开始时同时接种酿酒酵母和乳酸菌可以缩短酿酒时间，降低挥发性酸度，所得葡萄酒香气以酯类为主，兼有与琥珀酸二乙酯和乳酸乙酯相关的黄油味和奶油味。混菌发酵技术是目前较为推崇的果酒发酵技术，与自然发酵技术和纯种发酵技术相比，混菌发酵技术所酿果酒的口感和风味更加符合人们对果酒的预期。但是，相对于自然发酵技术和纯种发酵技术，混菌发酵技术更加复杂，更容易受到糖浓度、乙醇浓度、pH、营养素水平、温度等因素的影响[13]。另外，非酿酒酵母或乳酸菌与酿酒酵母之间的生物相容性也是一个影响果酒品质的重要因素。

5 发酵过程中功能性物质的变化

水果富含多酚、多糖、有机酸等功能性物质，这些物质在水果发酵的过程中发生着复杂的化学生物学变化，其规律不尽相同。酚类物质是果酒中的重要功能性物质。葡萄中的酚类物质主要包括没食子酸、表儿茶酸、儿茶素、白藜芦醇、花色苷等，随着发酵的进行，单体花色苷、黄酮醇苷等含量显著降低，而总酚保持相对稳定[14-15]。梨中富含没食子酸、原儿茶酸、熊果苷、儿茶素等酚类物质，随着发酵的进行，没食子酸、原儿茶酸、芦丁和绿原酸含量出现不同程度的下降，而儿茶素含量却显著增加[16-17]。在发酵过程中，猕猴桃中原儿茶酸、咖啡酸、表儿茶素含量明显增加，而绿原酸、对香豆酸含量明显下降[18]；蓝莓中香草酸含量显著上升，没食子酸、龙胆酸、原儿茶酸、咖啡酸、绿原酸、芥子酸、丁香酸、对香豆酸、阿魏酸等9 种酚酸含量在主发酵期间均显著增加而在发酵结束时含量均显著下降，而对羟基苯甲酸、对羟基肉桂酸和总酚酸含量均呈先增加后减少的趋势[19]。

多糖是水果中的重要功能性物质。果酒中的多糖有助于产生“饱腹感”和减少“收敛性”[20]。发酵初期，果酒中多糖含量快速增加，随后出现不同程度的下降，因为酵母菌株所产生的酶（特别是聚半乳糖醛酸酶）降解多糖的活力并不相同[21]。在发酵过程中，聚半乳糖醛酸酶活性受到被发酵物料组成的影响，如被葡萄糖抑制，而被聚半乳糖醛酸或半乳糖增强[22]，从而对果酒中多糖含量产生积极或消极的影响。果酒中多糖的单糖构成，不仅受原料水果及添加物的影响，还受酵母菌株的影响，如酵母菌株2323、BDX、EC1118、1503等对其所发酵葡萄酒中的多糖及其单糖组成存在较大影响[21]。

有机酸不仅赋予果酒特有的风味，而且赋予果酒某些功能活性。葡萄中的有机酸主要包括酒石酸、苹果酸、琥珀酸、乳酸等，发酵过程中酒石酸、柠檬酸、苹果酸和抗坏血酸含量逐渐下降，琥珀酸和草酸含量先增加后降低，而乳酸含量却持续增加[23-26]。龙眼中的主要有机酸包括乳酸、琥珀酸、柠檬酸等，在发酵前期，酒石酸含量明显降低，乳酸、柠檬酸、苹果酸、琥珀酸和草酰乙酸含量明显增加，而草酸和α-酮戊二酸却无明显变化，发酵后期除乳酸外，其余有机酸含量变化不大[27]。柿子在发酵过程中，苹果酸、酒石酸含量先快速下降，而后基本稳定；乳酸、草酸含量先上升而后基本稳定；琥珀酸含量先快速上升而后缓慢下降；柠檬酸含量先快速下降而后缓慢下降[28]。

6 发酵前处理关键技术对果酒品质的影响

果酒发酵前处理关键技术主要包括酶解和杀菌。为了提高原料利用率、果汁得率和果汁营养素含量，通常会在制汁/制浆环节加入一定数量的果胶酶，或一定比例的果胶酶和纤维素酶或其他酶制剂进行酶解[29-30]，必要时还可以采用超声波协同酶解[31]。酶解不仅可以丰富果酒的风味，还可以促进果实中功能性物质的释放，缩短果酒陈酿和过滤时间，增强果酒稳定性[32-33]。需要注意的是，应控制果胶酶的用量，因为果胶酶的使用易导致果酒中甲醇含量超标，过多甲醇摄入会对视力、神经等造成伤害[34-35]。

对于纯种发酵或混菌发酵的果酒，发酵之前通常要对果汁进行杀菌处理（前杀菌），因为果汁中杂菌的存在不仅会影响酒精发酵的正常进行，而且会导致异味甚至酸败的产生。巴氏杀菌能较好的抑制杂菌的生长，但可能会导致果汁中热敏性活性物质的降解和果汁原有风味的改变。添加亚硫酸盐也可以达到抑制杂菌生长的目的，但会抑制酵母菌的生长，导致发酵时间推迟，对果酒的色泽、风味有较大影响[36]，还有可能带来SO2残留超标的安全隐患。溶菌酶（Lysozyme）又称胞壁质酶，专一控制乳酸菌生长而不影响果酒的发酵时间，可成为亚硫酸盐的优良替代物[37]。溶菌酶与亚硫酸盐的联合使用有助于果酒中醇、酯、酚、酮类等香气成分的形成[38]。二甲基二碳酸盐是我国食允许使用的一种果汁饮料防腐剂[39]，杀菌、护色效果优于亚硫酸盐，且所造成的果酒特征风味成分损失比巴氏杀菌小[40]。

7 发酵后处理关键技术对果酒品质的影响

果酒发酵后处理关键技术主要包括澄清、杀菌、陈酿等。澄清是果酒发酵后处理的关键步骤之一。果酒发酵后因含有较多的果胶、蛋白质、鞣质等大分子物质而易出现后混浊、酒体稳定性差等问题，澄清是解决这些问题的重要手段。果酒澄清的方法主要包括自然澄清法、澄清剂澄清法、过滤法等。自然澄清法是通过长期静置-倒罐等操作，使得酒体中的大颗粒物质自然沉降，而后通过过滤以得到澄清酒液，耗时较长。与自然澄清法相比，澄清剂澄清法简单易行、耗时短、效果明显。壳聚糖、果胶酶、皂藻土、明胶等是常用的澄清剂。如澄清剂选择不适当，会造成酒体脱色严重、返混等现象，严重影响酒体品质。过滤法主要是基于膜分离技术，通过微滤或超滤除去果胶、纤维素、蛋白质等以实现果酒的澄清。过滤法简单快捷，但需要用到专用型膜组件等，成本偏高。

果酒酒精度数较低，为确保其货架期及食用品质，通常要在发酵后作杀菌处理（后杀菌）。常用的杀菌方法主要有热杀菌（巴氏杀菌、高温短时杀菌、超高温瞬时杀菌等）和冷杀菌（超高压杀菌、高压脉冲电场杀菌、高密度二氧化碳杀菌等）[41-42]。目前，热杀菌仍是果酒生产中普遍使用的杀菌方法，合适的杀菌强度，可以有效实现商业无菌。然而，热杀菌常常会对果酒的营养成分和风味产生不良影响。近年来，各种冷杀菌技术不断出现。冷杀菌技术在实现果酒商业无菌的前提下，可以较好地保持果酒的营养成分、色泽等。可以预见，冷杀菌技术代替热杀菌是未来果酒后杀菌的必然趋势。但是，由于冷杀菌设备一次性投入高、运行及维护费用较高，冷杀菌技术在果酒生产中尚未得到规模化的应用。

新酿果酒常常存在口感淡薄、稳定性较差的问题，需要在容器中存放一个月、半年或更长时间（陈酿），以确保果酒口感醇厚、酒体稳定。传统陈酿可以明显改善果酒的品质，但是周期较长，制约了果酒产量，增加了生产成本。采用物理催陈方法可以缩短陈酿时间，使果酒品质达到与传统陈酿果酒品质相近或更好的效果。常见的物理催陈方法有超声波催陈、微波催陈、超高压催陈、红外催陈等。超声波处理所产生的强烈空化作用、超高压处理所产生的巨大压力、微波处理所产生的强烈冲击力以及红外处理所产生的热效应等均可以加剧果酒酒体内的系列物化反应，快速提升果酒品质[43]。需要注意的是，过度催陈或物理催陈参数选择不当也会导致果酒品质的下降。有研究表明，超声处理（24 kHz、400 W、累计处理时间170 min）可导致挥发性物质含量显著下降，严重影响红葡萄酒的风味[44]；超高压处理（250 MPa/40 h）可导致红树莓果酒熟果味和苦味增加[45]。

8 现存问题与展望

果酒特别是发酵果酒，作为一个新兴的酒类，其产量虽然还无法和白酒、啤酒相比，但也呈现出快速增长的态势。据《中国果酒市场前景调查分析报告》显示，2013年～2017年，我国果酒产量平均年增长率达到15%。中国酿酒工业协会果露酒专业委员会在行业十年规划中明确提出将重点发展水果发酵酒和水果蒸馏酒。五粮液、泸州老窖、茅台等知名白酒企业也纷纷加入果酒生产的队伍。非葡萄酒果酒和复合果酒消费量正呈逐年上升的趋势。2019 年中国果酒销量已达11.9万t[46]。未来5年，中国果酒市场规模有望从现在的200亿元突破千亿元[46]。据中国酒业协会常务副理事长王琦预测，2030年中国果露酒的市场容量将接近2 000亿元[47]。然而，关于我国发酵果酒产业发展还存在诸多问题亟待深入探讨。

（1）专用型果实品种缺乏。皮薄汁多、丹宁和果胶含量少的果实更适合制作发酵果酒。据悉，英国的酒用苹果多达350种。虽然我国水果种植面积和产量连续多年稳居世界第一，但是水果种植模式还比较粗放，大多还未进行鲜食水果和发酵果酒专用型水果的细分，导致我国发酵果酒品质长期难以与国外发酵果酒相匹敌。

（2）专用型酿酒酵母缺乏。“曲乃酒之魂”，选择优良的酵母是酿造高品质果酒的重要前提。除了葡萄酒外，其他发酵果酒目前采用的多是葡萄酒用酿酒酵母，没有专用型酵母可供使用，难以充分凸显其特有的营养和独特的风味。

（3）混菌发酵过程中菌种之间的互作机制尚不清楚。混菌发酵技术可以实现不同发酵特性菌种间的优势互补，被广泛地应用于发酵果酒的生产。然而，混菌发酵过程中菌种之间存在复杂的相互作用，其具体机制尚不清楚，这不利于对混菌发酵过程的合理管控，无法有效确保生产出高品质的果酒产品。

（4）发酵过程中功能性物质变化尚不甚清晰。发酵实质上是一个复杂的化学生物学反应过程，在此过程中，果实中功能性物质组成和数量的变化规律尚不清楚，这不利于对发酵果酒生产工艺的合理性以及发酵果酒营养性和功能性进行科学的评价。

（5）催陈技术有待进一步深入研究。陈酿涉及一系列物理化学变化，对果酒品质的形成具有重要影响。传统陈酿过长的周期严重制约了现代果酒的生产。物理催陈技术效果显著，在果酒生产领域得到快速的推广和应用。然而，物理催陈具体机理尚不清楚，专用型物理催陈设备也有待开发。

（6）发酵果酒标准缺乏。我国发酵果酒种类繁多，但还没有一个关于发酵果酒的通用性国家级标准，仅有一个农业部标准（NY/T 1508—2017《绿色食品果酒》）。专用性国家标准也仅有GB/T 15037—2006《葡萄酒》、GB/T 27586—2011《山葡萄酒》、GB/T 32783—2016《蓝莓酒》等寥寥数个，其他还有少数地方标准、行业标准、团体标准和企业标准。由于标准的缺乏，给企业的生产和政府职能部门的监管带来困惑和不便，也不利于发酵果酒产业的健康发展。

随着消费者健康、时尚意识的觉醒和上述问题的逐步解决，我国发酵果酒产量、品质、消费量和销售额必将迎来大幅的攀升，不仅可以拉长产业链条、有效降低水果产业发展风险、促进国民经济的健康快速发展，而且有利于科学膳食理念的普及和国民健康水平的提升。