二氧化碳浸漬法釀造紅樹莓果酒工藝研究

紅棚子是薔薇科的一個懸鉤子科，也被稱為布局、馬林和覆蓋盆子。它主要分布在溫帶和寒冷地區(qū)。在歐洲和美國已經(jīng)種植了數(shù)百年。近年來，它在中國帶來了巨大的綠色水果，包括維生素、氨基酸、礦物和酸、素、煙草酸、維生素和黃酮等人體所需的養(yǎng)分，以及大量的sod、輔助英雄酸、維生素和黃酮等生物活性物質(zhì)。具有很強的藥物和活性。紅樹莓果實不耐貯運,采摘后如果不及時進行銷售或加工,會造成大量鮮果積壓和腐爛。果酒,是以果品為原料經(jīng)發(fā)酵釀制而成的低度飲料酒,酒度一般在12%vol左右,具有低酒度、高營養(yǎng)、益腦健生等特點。隨著人們生活水平的提高以及對生活質(zhì)量的更高要求,果酒的諸多優(yōu)點和獨特功效受到越來越多的重視。紅樹莓果酒屬于非糧食型與低度酒類,長期飲用能調(diào)整生理平衡,有益于身體健康,在國內(nèi)外市場均有很大的發(fā)展空間。CO2浸漬法(carbonicmaceration)是將完整的水果果實放入充滿CO2的密閉容器中無氧代謝適宜的時間,再進行酒精發(fā)酵的釀酒工藝。一直以來廣泛用于葡萄酒的釀造,用于其他果酒尤其是樹莓果酒的發(fā)酵鮮有報道。本文以野生紅樹莓為原料,采用二氧化碳浸漬發(fā)酵法釀造紅樹莓果酒,研究主發(fā)酵工藝條件對紅樹莓果酒品質(zhì)的影響,為獲得高品質(zhì)紅樹莓果酒尋求新途徑,促進樹莓的開發(fā)與利用。1材料和方法1.1儀器、試劑與儀器市售;葡萄酒用干酵母湖北宜昌安琪酵母股份有限公司;白砂糖市售;檸檬酸、無水碳酸鈉、亞硫酸鈉天津天力化學試劑有限公司,分析純。上海精密科學儀器有限公司;DK-S12型電熱恒溫水浴鍋上海森仿實驗儀器有限公司;手持糖度計成都豪創(chuàng)光電儀器有限公司;SartoriusPB-10型酸度計賽多利斯科學儀器(北京)有限公司;酒精計武強玻璃儀表廠;TDL-40B-W型臺式低速大容量離心機湖南星科科學儀器有限公司。1.2實驗方法1.2.1感官評定指標感官評價:請10位具有一定食品感官評定基礎的品嘗者對每一批原酒進行感官評定,評定標準參照葡萄酒分析國家標準GB/T15038-2006執(zhí)行,具體評定標準參照表1。1.2.2工藝紅樹莓→原料選擇→CO2浸漬(25℃,6d)→榨汁→成分調(diào)整→主發(fā)酵→過濾→后發(fā)酵→澄清→陳釀→殺菌→成品1.2.3操作要點1.2.3.解凍、殺菌、殺菌選取成熟度高,無病蟲害的新鮮紅樹莓,洗凈后冷凍備用。用前自然解凍,在25℃條件下于充滿CO2的容器中密封浸漬6d后至果皮破裂(每隔24h補充CO2一次),壓榨取汁(用160mg/LNa2SO3溶液殺菌)。1.2.3.2.組件調(diào)整1.2.3.紅樹莓果汁發(fā)酵工藝酵母活化:稱取干酵母溶入10倍質(zhì)量的2%蔗糖(質(zhì)量分數(shù))水溶液中,40℃活化20~30min。主發(fā)酵:成分調(diào)整后,將活化好的酵母接種到紅樹莓果汁中,在適宜溫度下恒溫發(fā)酵。發(fā)酵過程中,每天測定發(fā)酵液的糖度,直至發(fā)酵液不再產(chǎn)生氣體,殘?zhí)橇坎辉僮兓?結(jié)束發(fā)酵。后發(fā)酵:將發(fā)酵醪用4層紗布過濾,轉(zhuǎn)入另一發(fā)酵罐中20℃后發(fā)酵10d。裝料率為罐容積的95%。1.2.3.4陳德1.2.3.5瓶消毒陳釀后,對紅樹莓果酒進行過濾和離心,取上層清液進行裝瓶,75℃殺菌30min,最后冷卻即可得到成品。1.2.4單因素實驗設計選取新鮮紅樹莓釀造果酒,以產(chǎn)品的殘?zhí)琴|(zhì)量分數(shù)、酒精度、總酸和感官評價得分為指標確定最佳發(fā)酵工藝參數(shù)。選擇pH、發(fā)酵溫度、初糖質(zhì)量分數(shù)和酵母接種量進行單因素實驗,按表2進行實驗水平設計。除要研究的單因素為變量外,其他因素控制為:調(diào)整果汁初糖質(zhì)量分數(shù)為17%、pH為3.7,接入6%(體積分數(shù),下同)酵母菌活化液,在25℃條件下主發(fā)酵6d,后發(fā)酵10d結(jié)束。1.2.5正交優(yōu)化實驗在單因素實驗的基礎上,選取pH、發(fā)酵溫度、初糖質(zhì)量分數(shù)、酵母接種量四個因素,利用L9(34)正交表進行正交優(yōu)化實驗。根據(jù)單因素實驗結(jié)果,設計L9(34)正交實驗因素及水平見表3。1.2.6實驗結(jié)果表的繪制和分析每個實驗3次重復,實驗結(jié)果分析時取平均值。單因素實驗結(jié)果圖表繪制和偏差分析采用Excel軟件。正交實驗數(shù)據(jù)采用正交實驗設計助手(Ⅱ3.1)進行方差分析。2結(jié)果與分析2.1單因素實驗2.1.1不同ph對發(fā)酵的影響由圖1可知,隨著pH的增加,殘?zhí)橇肯妊杆傧陆?pH高于3.2后下降趨勢變緩;酒精度先上升,pH高于3.2后有所下降;總酸先迅速下降后趨于平緩;感官評價得分先上升后下降。pH為2.7時,酵母生長和合成代謝產(chǎn)物的能力受到抑制,酒精發(fā)酵不徹底,產(chǎn)品殘?zhí)橇慷?酒精產(chǎn)量低;同時,發(fā)酵液中的蘋果酸、乳酸等有機酸也不能充分發(fā)酵,這與低的pH共同引起產(chǎn)品總酸高,口感酸澀。pH為3.2時,酵母發(fā)酵力強,酒精生成量高,總酸含量低,果酒色澤鮮明,酒香濃郁,并且此時的果酒pH接近紅樹莓果實自然pH(3.17)。當pH高于3.2時,發(fā)酵液中的細菌開始生長代謝,分解糖產(chǎn)生醋酸等有害物質(zhì),所以雖然此時產(chǎn)品中的殘?zhí)橇坎粩鄿p少,酒精度也不斷地降低。另外,醋酸的生成也給果酒的風味帶來了不良影響,造成酒香不足,風味異常。pH在3.2~4.7范圍內(nèi),隨著pH的增加,總酸的降低速度減慢,這是因為發(fā)酵液中細菌生長代謝產(chǎn)生醋酸等酸性物質(zhì),導致pH雖然增加,但果酒的總酸下降得卻較為緩慢。綜合考慮,選擇2.7、3.2、3.7三個pH進行正交優(yōu)化實驗。2.1.2主發(fā)酵溫度對發(fā)酵的影響由圖2可知,隨著發(fā)酵溫度的上升,殘?zhí)琴|(zhì)量分數(shù)先逐漸下降,到26℃時達到最低,后又逐漸上升;相應地,酒精度先逐漸上升,到26℃時達到最高,后又逐漸下降;總酸略有下降;感官評價得分在22℃時最高,然后逐漸下降。發(fā)酵溫度高于26℃時,發(fā)酵初期,酵母快速大量繁殖,產(chǎn)生大量的呼吸熱,品溫急劇升高,酵母體內(nèi)酶活降低,且酵母易老化,不利于生長和代謝產(chǎn)物的生成。同時,果酒果香明顯揮發(fā),色澤異常,酒體粗糙,品質(zhì)較差。當溫度降低到26℃,果酒的口味純和,果香味濃郁,酒精度最高。主發(fā)酵溫度低于26℃時,發(fā)酵初期,酵母不能快速大量繁殖,且代謝緩慢,6d內(nèi)發(fā)酵不徹底,糖的利用率較低。但此時溫度低,果香濃郁,色澤鮮明、有光澤,感官評價得分也較高。溫度在18~34℃范圍內(nèi),果酒總酸變化較小,這說明,果酒的總酸主要是由于pH不同和細菌代謝產(chǎn)生酸性物質(zhì)導致的,發(fā)酵程度的影響較小。但是隨著溫度的增加,果酒中的芳香物質(zhì),包括一些酸性物質(zhì)揮發(fā),所以總酸總體略有下降。綜合考慮,22℃時釀造的果酒品質(zhì)最佳,18℃時果香濃郁,30℃時果香明顯揮發(fā),所以,選擇18、22、26℃進行正交優(yōu)化實驗。2.1.3初糖質(zhì)量分數(shù)對發(fā)酵及酒精度的影響初糖質(zhì)量分數(shù)對紅樹莓果酒主發(fā)酵效果的影響結(jié)果見圖3。由圖3可知,隨著初糖質(zhì)量分數(shù)的增加,殘?zhí)琴|(zhì)量分數(shù)先趨于平緩,初糖質(zhì)量分數(shù)高于17%后,殘?zhí)琴|(zhì)量分數(shù)不斷的增加;酒精度逐漸增加,初糖質(zhì)量分數(shù)高于17%后,增加的趨勢逐漸變緩;總酸有小幅度變化;感官評價分數(shù)先逐漸增加,初糖質(zhì)量分數(shù)高于20%后略有下降。初糖質(zhì)量分數(shù)低于20%時,隨初糖質(zhì)量分數(shù)的增加,酵母的生長及發(fā)酵使糖分被充分利用,酒精產(chǎn)量逐漸增加,但此時果酒酒精度較低,酒體寡淡,缺少酒香氣。初糖質(zhì)量分數(shù)增加到20%時,發(fā)酵較完全,殘?zhí)橇康?酒香濃郁,果酒品質(zhì)明顯提高。初糖質(zhì)量分數(shù)超過20%時,糖量過高,發(fā)酵液滲透壓增加,酵母生長和合成代謝產(chǎn)物能力都受到抑制,發(fā)酵時間明顯延長,酒精增加量減少。而且,糖分增加,在提高酒精度的同時,雜醇油、琥珀酸等副產(chǎn)物的生成量也增加,導致果酒口感酸澀。初糖質(zhì)量分數(shù)為14%~26%時,總酸整體變化幅度不大,但是初糖質(zhì)量分數(shù)由14%增加到17%,由于酵母發(fā)酵迅速,蘋果酸、乳酸等有機酸的發(fā)酵程度增大,總酸略有下降;初糖質(zhì)量分數(shù)由17%增加到23%,隨著酒精產(chǎn)量的不斷增加,琥珀酸的含量也不斷增加,總酸緩慢增加;初糖質(zhì)量分數(shù)增加到26%,總酸下降,這可能是因為酵母生長受到抑制,發(fā)酵液中污染了能夠消耗酸性物質(zhì)的細菌導致。綜合考慮,初糖質(zhì)量分數(shù)為20%時,果酒品質(zhì)最佳,選擇17%、20%、23%三個初糖質(zhì)量分數(shù)進行正交優(yōu)化實驗。2.1.4不同接種量的發(fā)酵結(jié)果酵母接種量對紅樹莓果酒主發(fā)酵效果的影響結(jié)果見圖4。由圖4可知,隨著酵母接種量的增加,果酒的殘?zhí)橇恐饾u降低;酒精度先增加,當接種量高于6%后逐漸降低;總酸逐漸下降;酵母接種量為2%和4%時,感官評價分數(shù)接近,之后隨酵母接種量的增加逐漸下降。酵母接種量是影響果汁發(fā)酵的重要因素之一,在不同接種量條件下,酵母利用各種發(fā)酵性物質(zhì)轉(zhuǎn)化成酒精的量是不同的。接種量高于6%時,酵母接種量增加會促進酵母迅速繁殖,但是酵母繁殖過快會加快呼吸作用,大量糖被消耗,不利于酒精的積累;同時,釀造的紅樹莓果酒酒香不夠純正,口感欠佳,感官評價分數(shù)較低。接種量為6%時,發(fā)酵完全,殘?zhí)橇康?酒精度最高,但是果酒口感不純正,感官評價分數(shù)低。接種量為4%時,發(fā)酵效果較好,殘?zhí)橇康?酒香和諧純正,果酒品質(zhì)明顯提高。接種量為2%時,酵母接種量少,發(fā)酵初期酵母生物量不足,發(fā)酵周期延長,果酒殘?zhí)橇扛?酒香不足。酵母接種量為2%~10%時,隨著接種量的增加,有機酸的發(fā)酵程度增加,導致果酒的總酸緩慢下降。綜合考慮,酵母接種量為4%時,果酒的品質(zhì)最佳,選擇2%、4%、6%三個水平進行正交優(yōu)化實驗。2.2紅樹莓果酒發(fā)酵工藝的單因素實驗結(jié)果分析主發(fā)酵的正交優(yōu)化實驗結(jié)果見表4。評價紅樹莓果酒品質(zhì)的重要指標是酒精度和感官評價,酒精度影響著果酒的耐儲藏性以及風味,而感官評價直接影響著紅樹莓果酒被接受的程度。由表4可知,影響紅樹莓果酒主發(fā)酵的因素依次為:發(fā)酵溫度>pH>初糖質(zhì)量分數(shù)>酵母接種量,其中發(fā)酵溫度、pH和初糖質(zhì)量分數(shù)這三個因素對紅樹莓果酒發(fā)酵工藝的影響顯著,并且,發(fā)酵溫度的影響最為顯著,pH和初糖質(zhì)量分數(shù)這兩個因素的影響程度相當。紅樹莓果酒的最佳發(fā)酵工藝為A1B2C3D2,即:pH2.7、發(fā)酵溫度22℃、初糖質(zhì)量分數(shù)23%、酵母接種量4%。對其進行方差分析,結(jié)果如表5所示,由于酵母接種量這一因素均方值較小,因此將其作為誤差項計算F值。由表5可知,pH、發(fā)酵溫度和初糖質(zhì)量分數(shù)對果酒發(fā)酵工藝的影響顯著,發(fā)酵溫度的影響最大,發(fā)酵液pH和初糖質(zhì)量分數(shù)的影響程度接近,與正交實驗極差分析結(jié)果相同。2.3產(chǎn)品性能指標在正交優(yōu)化實驗得到的最佳工藝條件下,進行驗證實驗,釀造紅樹莓果酒,并得到最終產(chǎn)品,產(chǎn)品的質(zhì)量指標如下。2.3.1物理和化學指標2.3.2香精、香味色澤:酒紅色,有光澤;透明度:澄清透明,無雜質(zhì);香氣:清雅果香與和諧酒香;滋味:味純正爽怡,醇厚協(xié)調(diào);典型風味:具有紅樹莓固有香氣;感官評價分:75.83±3.06(n=3)。2.3.3健康診斷標準菌落總數(shù)≤50/(cfu/mL);大腸桿菌≤3/(MPN/100mL);腸道致病菌不得檢出。3紅樹莓果酒的主發(fā)酵工藝紅樹莓含有多種營養(yǎng)素,釀造果酒具有較高的營養(yǎng)價值和經(jīng)濟附加值。王麗娟等對紅樹莓果酒的傳統(tǒng)發(fā)酵工藝進行了研究,得出了一些具有實用價值的數(shù)據(jù),如:最佳的果膠酶用量、SO2添加量、初糖質(zhì)量分數(shù)和酵母接種量。而本實驗對初糖質(zhì)量分數(shù)、酵母接種量、pH和主發(fā)酵溫度進行了研究,其中pH、主發(fā)酵溫度和初糖質(zhì)量分數(shù)對果酒品質(zhì)影響顯著;雖然酵母接種量對果酒品質(zhì)影響較小,但果酒釀造所用的酵母將直接影響到果酒的品質(zhì)與風味,如果能選育出紅樹莓果酒專用的釀酒酵母,將會給紅樹莓果酒生產(chǎn)帶來巨大的突破。另外,本實驗采用CO2浸漬法釀造紅樹莓果酒,與傳統(tǒng)發(fā)酵工藝相比,樹莓經(jīng)CO2浸漬后,易于出汁,榨汁時不需要再添加果膠酶;而且,釀造出的紅樹莓果酒具有特殊的浸漬香氣,口味更加柔和,經(jīng)陳釀后香氣物質(zhì)種類增加。所以對CO2浸漬法釀造紅樹莓果酒的主發(fā)酵工藝進行研究具有實際價值。本實驗所釀造的紅樹莓酒酸度高,總酸含量達到17.22g/L(以檸檬酸計)。這是因為紅樹莓鮮果本身酸度高,發(fā)酵結(jié)束后糖度下降,酸澀感突出,這是紅樹莓酒的一大特點,也是缺點。因此紅樹莓不適合釀造成干型果酒,可通過風味調(diào)配實驗對果酒的風味進行調(diào)整,進一步地改善紅樹莓果酒的品質(zhì),對果酒的降酸工藝和確定適宜的糖酸比有待研究。根據(jù)單因素實驗和正交優(yōu)化實驗結(jié)果分析可知,pH、發(fā)酵溫度、初糖質(zhì)量分數(shù)以及酵母接種量均能影響紅樹莓原酒的品質(zhì)。紅樹莓果酒的最佳主發(fā)酵工藝為:pH2.7,發(fā)酵溫度22℃,初糖質(zhì)量分數(shù)23%,酵母接種量4%。在最佳發(fā)酵工藝條件下釀造的紅樹莓果酒:酒精度12.0%vol,殘?zhí)?0.11g/L,總酸17.22g/L(以檸檬酸計),感官評分為75.83±3.06;紅樹莓果酒呈酒紅色,澄清透明,有光澤,味純正爽怡,有清雅果香與和諧酒香。野生紅棚主發(fā)酵糖度及發(fā)酵溫度pH:酸度計法;酒精度:酒精計法,參照GB/T15038-2006;總糖(以葡萄糖計):斐