影响山楂酒发酵过程中挥发酸的因素研究

2019-03-05 06:46宋苓苓张玉娇李青青王帅帅刘文庆
酿酒科技 2019年2期
关键词:营养盐果酒酵母

宋苓苓,张玉娇,尹 珂,周 翔,李青青,王帅帅,刘文庆

(山东皇尊庄园山楂酒有限公司,山东青州262500)

山楂为蔷薇科植物山里红(Crataegus pinnatifida Bge.var.major N.E.Br.)或山楂(Crataegus pinnatifida Bge.)的干燥成熟果实,自古食药两用,被用来健脾开胃、消食化滞等[2],具有行气散瘀、化浊降脂的功效[3]。目前为止,从山楂中发现且分离得到的物质主要有黄酮类、黄烷及其聚合物类、有机酸[4]。果酒是人为地以植物的果实为原料进行发酵而成的低酒精度饮料,其保留了水果原有的多种营养成分,目前,国内提倡逐步以低度酒代替高度酒,尤其在华南地区,饮用果酒已是一种趋势[5]。山楂果酒是以新鲜山楂或山楂汁为原料,通过酿酒酵母将糖经发酵转化为酒精等产物,再经过陈酿成为优质的山楂酒产品[6]。经发酵形成的山楂酒具有果香馥郁、口感和谐、酒体优雅清爽的特点。果酒最后香气形成的影响因素有很多,包括果实的品种、原料的洁净度、原料酸度、酿造方法和陈酿的温度等等,构成果酒风味的香气成分有很多类[7],包括醇、酸、酯、酚、羟基化合物等[8]。研究发现,果酒中的挥发酸是各种低沸点酸及其衍生物的总和,其主要成分为醋酸[9]。山楂果酒中挥发酸的形成主要有以下几方面的原因:一是高糖诱导的渗透压胁迫酵母生成乙酸等副产物,导致挥发酸含量升高[10];二是在发酵过程中,由于发酵温度不合适,影响了酵母菌体内的酶活性,产生较多的挥发酸;三是酿酒酵母的类型也会影响挥发酸的含量[11]。

挥发酸是评价果酒质量的重要指标[1]。如果挥发酸含量过高,会对山楂酒的口感和品质产生较大的影响;挥发酸是一种损害性物质,会带来尖酸感和不愉快的醋味[11];在发酵过程中,挥发酸含量过高,会影响酵母的发酵性能,造成发酵异常[12]。针对果酒挥发酸易超标的问题,杨华峰等[13]对冰红酒进行了相关研究,裴广仁等[14]对冰葡萄酒进行了一些研究。在该领域,对荔枝酒发酵过程中挥发酸的控制研究[15-16]已经有大量文献进行了报道,但山楂酒挥发酸相关的文献鲜有报道。

为控制山楂果酒发酵过程中挥发酸的含量,本文以挥发酸为主要指标,通过单因素实验优化山楂果酒发酵工艺,研究发酵条件对山楂果酒中挥发酸的影响,旨在为山楂果酒的酿造提供数据支撑,也为挥发酸的进一步研究提供理论基础。

1 材料和方法

1.1 材料与仪器

发酵罐、酵母(71B、F33、SPARK)、白砂糖、果胶酶、纤维素酶、焦亚硫酸钠、挥发酸蒸馏装置、其他常规检测仪器。

1.2 实验方法

1.2.1 工艺流程

山楂果实→挑选→清洗→制浆→酶解→压榨→成分调整(添加白砂糖)→发酵→分离→陈酿

1.2.2 按照上述工艺操作,在车间进行中试实验,通过改变加糖次数、酵母种类及添加比例、料水比、发酵温度及搅拌次数等条件分别进行发酵实验,发酵结束后分别测定其挥发酸含量,以发酵结束后的4次挥发酸数据进行分析,得出结论。

2 结果与分析

2.1 实验数据

2.1.1 加糖次数对发酵过程中挥发酸的影响

加糖次数对发酵过程中挥发酸的影响见表1。

由表1可以看出,在同一批物料其他发酵条件相同的情况下,两次加糖发酵到12%vol比一次加糖发酵到12%vol的挥发酸低0.08~0.1 g/L,充分验证了高浓度的糖胁迫酵母产生更多的副产物乙酸这个理论。

2.1.2 酵母种类及添加比例不同对发酵过程中的挥发酸的影响

酵母种类及添加比例不同对发酵过程中的挥发酸的影响见表2、表3、表4,20180421、20180422及20180423 3个批次。

由表2、表3、表4可知,在此批次的酵母添加种类中试实验中,用F33∶71B=2∶1、SPARK酵母、F33∶71B=1∶1这3种酵母发酵,发酵结束后的挥发酸结果为 SPARK 酵母<F33∶71B=2∶1 <F33∶71B=1∶1。此次实验结果虽有差别,但差别不大。可根据发酵周期,发酵风味、挥发酸等方面考虑,自行选择酵母品种。

表1 加糖次数对挥发酸影响 (g/L)

表2 酵母种类及添加比例不同对发酵过程中挥发酸的影响 (g/L)

表3 酵母种类及添加比例不同对发酵过程中挥发酸的影响 (g/L)

表4 酵母种类及添加比例不同对发酵过程中挥发酸的影响 (g/L)

2.1.3 发酵温度对发酵过程中的挥发酸的影响

发酵温度对发酵过程中的挥发酸的影响见表5、表6。

表5 发酵温度对挥发酸的影响 (g/L)

表6 发酵温度对挥发酸的影响 (g/L)

由表5、表6可知,在此批次的发酵过程中,在18~20℃条件下发酵的山楂酒的挥发酸含量明显低于在28~30℃条件下发酵的山楂酒,由此可见,温度对挥发酸的影响较大,建议采取低温发酵。温度选择不当会造成发酵过程中酵母菌受温度胁迫而出现发酵缓慢、迟滞及产生不良代谢副产物,引起挥发酸含量增大[17-18]。

2.1.4 添加营养盐对料水比1∶1.5物料发酵过程中的挥发酸影响

添加营养盐对料水比1∶1.5物料发酵过程中的挥发酸影响见表7。

由表7可以看出,山楂∶水=1∶1.5打浆条件下,添加营养盐对山楂酒的挥发酸影响不大,考虑生产成本问题,不建议发酵过程中添加营养盐。

2.1.5 搅拌次数不同对发酵过程中挥发酸的影响

搅拌次数不同对发酵过程中挥发酸的影响见表8、表9。

通过表8、表9的数据可以看出,在发酵初期,每2 h搅拌1次比每4 h搅拌1次的发酵罐的挥发酸略低,因此在前期酵母需要大量繁殖的阶段给予充足的氧气可以使酵母繁殖旺盛,尽快起酵,且能在发酵过程中降低挥发酸的产生,故建议在发酵过程中给予酵母充足的氧气。

表7 添加营养盐对料水比1∶1.5物料发酵过程中挥发酸的影响 (g/L)

表8 每4 h搅拌1次对挥发酸的影响 (g/L)

3 结论

在本阶段的车间中试实验中,进行了5种因素对发酵过程中挥发酸的影响的研究,由此可以得出如下结论。

3.1 一次加糖与两次加糖的发酵周期基本相同,挥发酸含量高于两次加糖对照实验组,在挥发酸要求不是很严格的情况下,可将一次加糖的发酵工艺应用于大生产中,既可简化工艺,又可减少成本。

3.2 用F33∶71B=2∶1、SPARK酵母、F33∶71B=1∶1这3种酵母发酵,发酵结束后的挥发酸结果为SPARK 酵母 <F33∶71B=2∶1<F33∶71B=1∶1。综合考虑风味、成本之后可自行选择酵母品种。

表9 每2 h搅拌1次对挥发酸的影响 (g/L)

3.3 发酵温度控制在18~20℃条件下发酵的山楂酒的挥发酸含量明显低于在28~30℃条件下发酵的山楂酒,建议在生产中采用低温发酵方式。

3.4 通过实验可以证明,添加营养盐对山楂∶水=1∶1.5打浆发酵的挥发酸数值影响不大,在生产过程中考虑成本问题,不建议添加营养盐。

3.5 在搅拌次数方面,每2 h搅拌1次发酵的山楂酒的挥发酸含量要比每4 h搅拌1次发酵的山楂酒的明显要低,由此可以看出,搅拌次数越多能够给予酵母更多的氧气,使酵母尽快繁殖,减少副产物乙酸的形成。

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