山楂果酒發(fā)酵工藝研究

山楂果酒發(fā)酵工藝研究

山楂原產(chǎn)于中國(guó)，是薔薇科和山楂科的一種昵稱。山里紅和紅果。山楂具有清熱解毒、心血管疾病的功效，以及降低血壓的藥物價(jià)值。山楂還具有溶解粘液、哮喘和抗菌的功能。目前常見的山楂加工食品多數(shù)為山楂片、山楂糕、山楂果丹皮、糖葫蘆等,以及山楂為原料,生產(chǎn)山楂酒、山楂醋及山楂醋酸飲料等山楂發(fā)酵食品,山楂酒是由新鮮的山楂經(jīng)過(guò)破碎后發(fā)酵釀制而成的。在山楂酒的釀制過(guò)程中,其大部分營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)都轉(zhuǎn)移到了酒中,所以山楂酒是具有很高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的果酒之一。但是由于山楂汁的酸度過(guò)高,嚴(yán)重影響山楂酒的口感,找到一種合適的降酸方法是提高山楂酒質(zhì)量很關(guān)鍵的一步。本研究以山楂為原料釀造山楂果酒,對(duì)山楂果汁的降酸工藝、發(fā)酵菌種篩選、發(fā)酵工藝的參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。1試驗(yàn)材料和方法1.1實(shí)驗(yàn)儀器與試劑(1)試驗(yàn)儀器:電子天平:梅特勒-托利多儀器有限公司(上海);電熱恒溫水浴HG202-5:上海衡平儀器儀表廠;紫外可見分光光度計(jì)UV-2001:龍尼柯儀器有限公司(上海);紫外分光光度計(jì)Lambda25型:美國(guó)PE;勻漿機(jī):德國(guó)IKA;電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱:海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司;便攜式糖度速顯計(jì):日本PAL-1;恒溫培養(yǎng)箱:上海雷磁儀器廠制造,上海實(shí)驗(yàn)儀器廠有限公司制造;高壓滅菌鍋:上海精密科學(xué)儀器有限公司;電磁爐:上海雷磁儀器廠制造。(2)試驗(yàn)試劑:氫氧化鈉、碳酸鈣、氯化鈉均為化學(xué)純,酚酞,天津市科密歐化學(xué)試劑開發(fā)中心;果膠酶,沈陽(yáng)化學(xué)試劑廠;殼聚糖(脫乙酰度為85%),本學(xué)校生物專業(yè)實(shí)驗(yàn)室提供;國(guó)產(chǎn)樹脂732,本學(xué)院食品實(shí)驗(yàn)室提供。1.2原料的預(yù)處理和工藝1.2.1材料表面菌種來(lái)源:食品微生物實(shí)驗(yàn)室提供。4種釀酒酵母P2、Q423、DV10、D47;山楂,購(gòu)買于大連金州區(qū)農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)。1.2.2發(fā)酵、分離①挑選色澤度好、無(wú)病蟲害、無(wú)機(jī)械傷、成熟度基本一致的山楂進(jìn)行試驗(yàn)。②用清水逐個(gè)清洗后,去梗,去蒂,去核。③瀝干水分,稱取山楂果肉,按照料水重量比1:2加入清水,置于電磁爐上加熱軟化,微煮狀態(tài)5min～6min,之后置于低溫條件下冷卻。④取150mL空燒杯,加入5g果膠酶,取適量經(jīng)冷卻山楂果汁攪拌溶解,置于36℃恒溫水浴鍋內(nèi)活化30min。⑤待山楂果汁降溫至36℃時(shí),加入適量果膠酶溶液,低溫下酶解浸提5h～7h。⑥用8層紗布過(guò)濾,濾去果肉,測(cè)量果汁體積,至于磨口瓶?jī)?nèi)備用。⑦發(fā)酵和澄清發(fā)酵醪液在28℃的生化培養(yǎng)箱中發(fā)酵,定時(shí)攪拌和測(cè)定酒精含量、糖含量。當(dāng)糖度降為10%以下時(shí)開始分離,轉(zhuǎn)入后發(fā)酵階段。將前發(fā)酵結(jié)束后的果酒分離過(guò)濾,除去積淀到底部的酒石、發(fā)酵絡(luò)合物、果泥等易產(chǎn)生不良?xì)馕兜奈镔|(zhì)。集中裝滿專用容器中,密封,置于溫度恒定的低溫環(huán)境中陳釀。1.3果汁酸1.3.1玻璃棒攪拌時(shí)ph值的變化在每100mL山楂果汁中分別按不同比例添加白砂糖(5g、10g、15g、20g、25g),用玻璃棒攪拌均勻后監(jiān)測(cè)pH值的變化,當(dāng)pH值不再變化時(shí)即達(dá)到酸稀釋平衡。然后用濾紙過(guò)濾,測(cè)定其滴定酸度。1.3.2ph值的變化在每100mL山楂果汁分別按不同比例加入殼聚糖的量為0.30%、0.80%、1.00%、1.50%及2.00%,用恒溫磁力攪拌器攪拌均勻后監(jiān)測(cè)pH值的變化,當(dāng)pH值不再變化時(shí)即達(dá)到吸附平衡,然后用濾紙過(guò)濾。1.3.3濕樹脂浸洗液制備(1)732樹脂的預(yù)處理:用50℃～60℃熱水浸洗,開始浸洗時(shí),每隔15min換水1次,浸洗時(shí)要不時(shí)攪拌,換水4～5次后,可每隔約30min換水1次,總共換水7～8次,直至浸洗水不帶褐色且泡沫很少為止。用3倍樹脂體積的5%HCl和5%NaOH溶液交替浸洗,在酸堿處理之間用去離子水沖洗至出水pH值為6左右,重復(fù)處理1次的樹脂即可使用。(2)離子交換降酸:①分別取5mL、10mL、15mL、20mL、25mL的濕樹脂裝入250mL大燒杯,編號(hào)備用。②取100mL果汁分別放入上述燒杯,用玻璃棒勻速攪拌監(jiān)測(cè)pH值,當(dāng)pH值不再變化時(shí)即達(dá)到離子交換平衡,然后用濾紙過(guò)濾,測(cè)其滴定酸度。1.4不同釀酒酵母的活化①酵母菌的活化:將果汁取150mL分裝于4個(gè)三角瓶中,高壓蒸汽滅菌鍋中滅菌121℃、30min。將實(shí)驗(yàn)室4種釀酒酵母(P2、Q423、DV10、D47)溶入經(jīng)高壓滅菌含糖5%的低濃度的山楂汁液中,在38℃～40℃下活化24h,每隔10min攪拌1次。②酵母菌的篩選:將經(jīng)過(guò)滅菌處理的山楂果酒在超凈工作臺(tái)上分別接種釀酒酵母。將果汁于28℃恒溫箱培養(yǎng)7h,定時(shí)測(cè)定發(fā)酵液糖度,氣泡程度及氣味,顏色。1.5工藝參數(shù)的優(yōu)化試驗(yàn)設(shè)定發(fā)酵溫度28℃,發(fā)酵時(shí)間10d,對(duì)加水量、糖量、酵母量進(jìn)行3因素3水平試驗(yàn)L9(33)設(shè)計(jì),見表1。1.6可溶性固形物含量測(cè)定可滴定酸測(cè)定:按照參考文獻(xiàn)進(jìn)行。糖度測(cè)定:便攜式糖度計(jì)法。便攜式糖度速顯儀用蒸餾水清洗后,在棱鏡玻璃面上滴2滴蒸餾水,按啟動(dòng)鍵調(diào)零。倒掉蒸餾水,用待測(cè)果汁潤(rùn)洗2次后,滴2滴待測(cè)果汁,使果汁完全覆蓋玻璃鏡面,按啟動(dòng)鍵讀取可溶性固形物含量,單位為°Bx。酒精含量測(cè)定:參照GB/T-150381.7山果酒的感覺評(píng)價(jià)方法見表2和表32結(jié)果與討論2.1抗酸法的選擇2.1.1不同方法處理的山楂酒采用稀釋降酸法結(jié)果(圖1)可知,采用稀釋降酸法,隨著使用白砂糖濃度的增加,果汁的酸度呈下降趨勢(shì)。用25g白砂糖對(duì)100mL山楂果汁進(jìn)行降酸處理,可以使果汁的滴定酸度從2.053%降低到1.422%。王春霞等曾研究過(guò)采用稀釋降酸法對(duì)山楂干酒進(jìn)行降酸處理,研究表明,采用不同的稀釋比例加糖液,能使果酒中的有機(jī)酸由15g/L～18g/L稀釋降酸為8g/L～10g/L再行發(fā)酵,雖然能達(dá)到發(fā)酵目的釀造果酒,但是發(fā)酵周期1個(gè)月左右,酒質(zhì)日味清淡。在試驗(yàn)中,采用稀釋法降酸效果明顯,且成本低,操作工藝簡(jiǎn)便,但是高濃度的糖度會(huì)使果汁變的渾濁不通透,黏稠度增加。而在研究中發(fā)現(xiàn):當(dāng)含糖量超過(guò)25%時(shí),由于滲透壓太高,酵母的發(fā)酵會(huì)出現(xiàn)明顯的延滯現(xiàn)象,酒度不再上升,殘?zhí)欠炊鴷?huì)增加。所以由實(shí)驗(yàn)得到結(jié)論,稀釋法并不適用于山楂果酒的降酸處理。2.1.2降酸處理工藝的選擇采用殼聚糖降酸法結(jié)果(圖2)可知,隨著使用殼聚糖濃度的增加,果汁的酸度呈下降趨勢(shì)。用0.8g白砂糖對(duì)100mL山楂果汁進(jìn)行降酸處理,可以使果汁的滴定酸度從2.053%降低到1.321%。在試驗(yàn)中,殼聚糖降酸的效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于化學(xué)降酸法和稀釋降酸法,但是殼聚糖對(duì)色素有吸附性,使產(chǎn)品顏色暗淡沒有光澤,且成本較高。所以由試驗(yàn)得到結(jié)論,殼聚糖法并不適用于山楂果酒的降酸處理。2.1.3降酸和降酸方法采用離子交換樹脂降酸法降酸結(jié)果(圖3)可知,隨著使用732降酸樹脂的增加,果汁的酸度呈下降趨勢(shì)。用15mL濕樹脂對(duì)100mL山楂果汁進(jìn)行降酸處理,可以使果汁的滴定酸度從2.053%降低到1.316%。732樹脂是在苯乙烯-二乙烯苯共聚基體上帶有磺酸基(-SO3H)的離子交換樹脂,它具有交換容量大,交換速度快,機(jī)械強(qiáng)度好等特點(diǎn)。主要用于硬水軟化、脫鹽水、純水和高純水的制備,也用于催化劑和脫水劑,以及濕法冶金分離提純稀有元素、制藥、制糖工業(yè)等。在試驗(yàn)中,離子交換樹脂法降酸效果顯著,對(duì)果汁感官指標(biāo)影響小,經(jīng)過(guò)降酸后的果汁顏色鮮亮,澄清度高,而離子交換樹脂可以重復(fù)利用,成本相對(duì)較低。綜上所述,采用離子交換樹脂降酸法較為合理。2.2酵母菌的發(fā)酵實(shí)驗(yàn)室28℃培養(yǎng)箱發(fā)酵24h4種酵母菌發(fā)酵果酒產(chǎn)品感官評(píng)定結(jié)果(表4)可以看出,由P2釀酒酵母發(fā)酵產(chǎn)出的酒液色澤磚紅,氣泡細(xì)膩均勻,有明顯的酒香和果香,具有果酒的典型性。由Q423釀酒酵母發(fā)酵產(chǎn)出的酒液色澤磚紅,氣泡細(xì)微,酒香濃郁。由DV10釀酒酵母發(fā)酵產(chǎn)出的酒液色澤磚紅,氣泡細(xì)膩均勻,酒香濃郁。由D47發(fā)酵產(chǎn)出的酒液色澤磚紅,氣泡細(xì)碎不均勻,沒有明顯的酒香和果香。實(shí)驗(yàn)室28℃培養(yǎng)箱發(fā)酵24h4種酵母菌發(fā)酵果酒過(guò)程中降糖結(jié)果(圖4)可以看出,采用P2釀酒酵母發(fā)酵山楂果酒,隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng),原酒中的糖度從15°Bx降低到了4.6°Bx。采用Q423釀酒酵母發(fā)酵山楂果酒,隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng),原酒中的糖度從15°Bx降低到了10.3°Bx。采用DV10釀酒酵母發(fā)酵山楂果酒,隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng),原酒中的糖度從15°Bx降低到了9.8°Bx。采用D47釀酒酵母發(fā)酵山楂果酒,隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng),原酒中的糖度從15°Bx降低到了8.9°Bx。果汁中的主要成分是糖類,酵母菌主要以糖類物質(zhì)為基質(zhì)進(jìn)行發(fā)酵作用,貫穿于整個(gè)果酒釀制過(guò)程,生成酒精和一定量的香味物質(zhì),這兩種物質(zhì)決定了酒的質(zhì)量和產(chǎn)量。從試驗(yàn)可以看到,P2釀酒酵母發(fā)酵糖產(chǎn)酒精速率較快,這說(shuō)明菌株能夠很好的分解山楂果汁中的糖分,產(chǎn)酒精能力最強(qiáng)。對(duì)上述各項(xiàng)測(cè)試結(jié)果及成品酒感官品評(píng)結(jié)果綜合分析,確定菌株P(guān)2作為最優(yōu)菌株。2.3發(fā)酵參數(shù)及降酸方法按正交設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案發(fā)酵生產(chǎn)山楂果酒,結(jié)果見表5,對(duì)正交試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析見圖5。試驗(yàn)最優(yōu)選擇為加水量1/1.5,初始糖度18°Bx,酵母菌接種量15mL。在水分、糖度、接種量的比例為加水量1/1.5,糖度18°Bx,接種量15mL條件下進(jìn)行驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),測(cè)得產(chǎn)品終了糖度6.7%。產(chǎn)品發(fā)酵參數(shù):水分、糖度、接種量的比例為加水量1/1.5,糖度18°Bx,接種量15mL;降酸方法為離子交換樹脂降酸法;釀酒酵母為P2釀酒酵母菌株;發(fā)酵溫度28℃;發(fā)酵時(shí)間5d。2.4釀酒風(fēng)格的配置由表6可知,試驗(yàn)釀造的山楂果酒具有該產(chǎn)品應(yīng)有的色澤,悅目協(xié)調(diào)、澄清透明、有光澤;果香、酒香濃馥幽雅,協(xié)調(diào)悅?cè)?酒體豐滿,有新鮮感,醇厚協(xié)調(diào)、爽口,回味綿延;風(fēng)格獨(dú)特,優(yōu)雅無(wú)缺。3不同菌種的降酸處理在山楂汁的降酸工藝中將稀釋降酸法、殼聚糖降酸法和離子交換樹脂降酸法進(jìn)行比較,采用稀釋法降酸效果明顯,且成本低,操作工藝簡(jiǎn)便,但是高濃度的糖度會(huì)使果汁變的渾濁不通透,粘稠度增加。而在研究中發(fā)現(xiàn):當(dāng)含糖量超過(guò)25%時(shí),由于滲透壓太高,酵母的發(fā)酵會(huì)出現(xiàn)明顯的延滯現(xiàn)象,酒度不再上升,殘?zhí)欠炊鴷?huì)增加。所以由本實(shí)驗(yàn)得到結(jié)論:稀釋法并不適用于山楂果酒的降酸處理。殼聚糖降酸的效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于化學(xué)降酸法和稀釋降酸法,但是殼聚糖對(duì)色素有吸附性,使產(chǎn)品顏色暗淡沒有光澤