山楂果酒发酵工艺研究

山楂果酒发酵工艺研究

山楂原产于中国，是蔷薇科和山楂科的一种昵称。山里红和红果。山楂具有清热解毒、心血管疾病的功效，以及降低血压的药物价值。山楂还具有溶解粘液、哮喘和抗菌的功能。目前常见的山楂加工食品多数为山楂片、山楂糕、山楂果丹皮、糖葫芦等,以及山楂为原料,生产山楂酒、山楂醋及山楂醋酸饮料等山楂发酵食品,山楂酒是由新鲜的山楂经过破碎后发酵酿制而成的。在山楂酒的酿制过程中,其大部分营养物质都转移到了酒中,所以山楂酒是具有很高营养价值的果酒之一。但是由于山楂汁的酸度过高,严重影响山楂酒的口感,找到一种合适的降酸方法是提高山楂酒质量很关键的一步。本研究以山楂为原料酿造山楂果酒,对山楂果汁的降酸工艺、发酵菌种筛选、发酵工艺的参数进行了优化。1试验材料和方法1.1实验仪器与试剂(1)试验仪器:电子天平:梅特勒-托利多仪器有限公司(上海);电热恒温水浴HG202-5:上海衡平仪器仪表厂;紫外可见分光光度计UV-2001:龙尼柯仪器有限公司(上海);紫外分光光度计Lambda25型:美国PE;匀浆机:德国IKA;电热恒温鼓风干燥箱:海精宏实验设备有限公司;便携式糖度速显计:日本PAL-1;恒温培养箱:上海雷磁仪器厂制造,上海实验仪器厂有限公司制造;高压灭菌锅:上海精密科学仪器有限公司;电磁炉:上海雷磁仪器厂制造。(2)试验试剂:氢氧化钠、碳酸钙、氯化钠均为化学纯,酚酞,天津市科密欧化学试剂开发中心;果胶酶,沈阳化学试剂厂;壳聚糖(脱乙酰度为85%),本学校生物专业实验室提供;国产树脂732,本学院食品实验室提供。1.2原料的预处理和工艺1.2.1材料表面菌种来源:食品微生物实验室提供。4种酿酒酵母P2、Q423、DV10、D47;山楂,购买于大连金州区农贸市场。1.2.2发酵、分离①挑选色泽度好、无病虫害、无机械伤、成熟度基本一致的山楂进行试验。②用清水逐个清洗后,去梗,去蒂,去核。③沥干水分,称取山楂果肉,按照料水重量比1:2加入清水,置于电磁炉上加热软化,微煮状态5min～6min,之后置于低温条件下冷却。④取150mL空烧杯,加入5g果胶酶,取适量经冷却山楂果汁搅拌溶解,置于36℃恒温水浴锅内活化30min。⑤待山楂果汁降温至36℃时,加入适量果胶酶溶液,低温下酶解浸提5h～7h。⑥用8层纱布过滤,滤去果肉,测量果汁体积,至于磨口瓶内备用。⑦发酵和澄清发酵醪液在28℃的生化培养箱中发酵,定时搅拌和测定酒精含量、糖含量。当糖度降为10%以下时开始分离,转入后发酵阶段。将前发酵结束后的果酒分离过滤,除去积淀到底部的酒石、发酵络合物、果泥等易产生不良气味的物质。集中装满专用容器中,密封,置于温度恒定的低温环境中陈酿。1.3果汁酸1.3.1玻璃棒搅拌时ph值的变化在每100mL山楂果汁中分别按不同比例添加白砂糖(5g、10g、15g、20g、25g),用玻璃棒搅拌均匀后监测pH值的变化,当pH值不再变化时即达到酸稀释平衡。然后用滤纸过滤,测定其滴定酸度。1.3.2ph值的变化在每100mL山楂果汁分别按不同比例加入壳聚糖的量为0.30%、0.80%、1.00%、1.50%及2.00%,用恒温磁力搅拌器搅拌均匀后监测pH值的变化,当pH值不再变化时即达到吸附平衡,然后用滤纸过滤。1.3.3湿树脂浸洗液制备(1)732树脂的预处理:用50℃～60℃热水浸洗,开始浸洗时,每隔15min换水1次,浸洗时要不时搅拌,换水4～5次后,可每隔约30min换水1次,总共换水7～8次,直至浸洗水不带褐色且泡沫很少为止。用3倍树脂体积的5%HCl和5%NaOH溶液交替浸洗,在酸碱处理之间用去离子水冲洗至出水pH值为6左右,重复处理1次的树脂即可使用。(2)离子交换降酸:①分别取5mL、10mL、15mL、20mL、25mL的湿树脂装入250mL大烧杯,编号备用。②取100mL果汁分别放入上述烧杯,用玻璃棒匀速搅拌监测pH值,当pH值不再变化时即达到离子交换平衡,然后用滤纸过滤,测其滴定酸度。1.4不同酿酒酵母的活化①酵母菌的活化:将果汁取150mL分装于4个三角瓶中,高压蒸汽灭菌锅中灭菌121℃、30min。将实验室4种酿酒酵母(P2、Q423、DV10、D47)溶入经高压灭菌含糖5%的低浓度的山楂汁液中,在38℃～40℃下活化24h,每隔10min搅拌1次。②酵母菌的筛选:将经过灭菌处理的山楂果酒在超净工作台上分别接种酿酒酵母。将果汁于28℃恒温箱培养7h,定时测定发酵液糖度,气泡程度及气味,颜色。1.5工艺参数的优化试验设定发酵温度28℃,发酵时间10d,对加水量、糖量、酵母量进行3因素3水平试验L9(33)设计,见表1。1.6可溶性固形物含量测定可滴定酸测定:按照参考文献进行。糖度测定:便携式糖度计法。便携式糖度速显仪用蒸馏水清洗后,在棱镜玻璃面上滴2滴蒸馏水,按启动键调零。倒掉蒸馏水,用待测果汁润洗2次后,滴2滴待测果汁,使果汁完全覆盖玻璃镜面,按启动键读取可溶性固形物含量,单位为°Bx。酒精含量测定:参照GB/T-150381.7山果酒的感觉评价方法见表2和表32结果与讨论2.1抗酸法的选择2.1.1不同方法处理的山楂酒采用稀释降酸法结果(图1)可知,采用稀释降酸法,随着使用白砂糖浓度的增加,果汁的酸度呈下降趋势。用25g白砂糖对100mL山楂果汁进行降酸处理,可以使果汁的滴定酸度从2.053%降低到1.422%。王春霞等曾研究过采用稀释降酸法对山楂干酒进行降酸处理,研究表明,采用不同的稀释比例加糖液,能使果酒中的有机酸由15g/L～18g/L稀释降酸为8g/L～10g/L再行发酵,虽然能达到发酵目的酿造果酒,但是发酵周期1个月左右,酒质日味清淡。在试验中,采用稀释法降酸效果明显,且成本低,操作工艺简便,但是高浓度的糖度会使果汁变的浑浊不通透,黏稠度增加。而在研究中发现:当含糖量超过25%时,由于渗透压太高,酵母的发酵会出现明显的延滞现象,酒度不再上升,残糖反而会增加。所以由实验得到结论,稀释法并不适用于山楂果酒的降酸处理。2.1.2降酸处理工艺的选择采用壳聚糖降酸法结果(图2)可知,随着使用壳聚糖浓度的增加,果汁的酸度呈下降趋势。用0.8g白砂糖对100mL山楂果汁进行降酸处理,可以使果汁的滴定酸度从2.053%降低到1.321%。在试验中,壳聚糖降酸的效果远远优于化学降酸法和稀释降酸法,但是壳聚糖对色素有吸附性,使产品颜色暗淡没有光泽,且成本较高。所以由试验得到结论,壳聚糖法并不适用于山楂果酒的降酸处理。2.1.3降酸和降酸方法采用离子交换树脂降酸法降酸结果(图3)可知,随着使用732降酸树脂的增加,果汁的酸度呈下降趋势。用15mL湿树脂对100mL山楂果汁进行降酸处理,可以使果汁的滴定酸度从2.053%降低到1.316%。732树脂是在苯乙烯-二乙烯苯共聚基体上带有磺酸基(-SO3H)的离子交换树脂,它具有交换容量大,交换速度快,机械强度好等特点。主要用于硬水软化、脱盐水、纯水和高纯水的制备,也用于催化剂和脱水剂,以及湿法冶金分离提纯稀有元素、制药、制糖工业等。在试验中,离子交换树脂法降酸效果显著,对果汁感官指标影响小,经过降酸后的果汁颜色鲜亮,澄清度高,而离子交换树脂可以重复利用,成本相对较低。综上所述,采用离子交换树脂降酸法较为合理。2.2酵母菌的发酵实验室28℃培养箱发酵24h4种酵母菌发酵果酒产品感官评定结果(表4)可以看出,由P2酿酒酵母发酵产出的酒液色泽砖红,气泡细腻均匀,有明显的酒香和果香,具有果酒的典型性。由Q423酿酒酵母发酵产出的酒液色泽砖红,气泡细微,酒香浓郁。由DV10酿酒酵母发酵产出的酒液色泽砖红,气泡细腻均匀,酒香浓郁。由D47发酵产出的酒液色泽砖红,气泡细碎不均匀,没有明显的酒香和果香。实验室28℃培养箱发酵24h4种酵母菌发酵果酒过程中降糖结果(图4)可以看出,采用P2酿酒酵母发酵山楂果酒,随着发酵时间的延长,原酒中的糖度从15°Bx降低到了4.6°Bx。采用Q423酿酒酵母发酵山楂果酒,随着发酵时间的延长,原酒中的糖度从15°Bx降低到了10.3°Bx。采用DV10酿酒酵母发酵山楂果酒,随着发酵时间的延长,原酒中的糖度从15°Bx降低到了9.8°Bx。采用D47酿酒酵母发酵山楂果酒,随着发酵时间的延长,原酒中的糖度从15°Bx降低到了8.9°Bx。果汁中的主要成分是糖类,酵母菌主要以糖类物质为基质进行发酵作用,贯穿于整个果酒酿制过程,生成酒精和一定量的香味物质,这两种物质决定了酒的质量和产量。从试验可以看到,P2酿酒酵母发酵糖产酒精速率较快,这说明菌株能够很好的分解山楂果汁中的糖分,产酒精能力最强。对上述各项测试结果及成品酒感官品评结果综合分析,确定菌株P2作为最优菌株。2.3发酵参数及降酸方法按正交设计试验方案发酵生产山楂果酒,结果见表5,对正交试验结果进行分析见图5。试验最优选择为加水量1/1.5,初始糖度18°Bx,酵母菌接种量15mL。在水分、糖度、接种量的比例为加水量1/1.5,糖度18°Bx,接种量15mL条件下进行验证性实验,测得产品终了糖度6.7%。产品发酵参数:水分、糖度、接种量的比例为加水量1/1.5,糖度18°Bx,接种量15mL;降酸方法为离子交换树脂降酸法;酿酒酵母为P2酿酒酵母菌株;发酵温度28℃;发酵时间5d。2.4酿酒风格的配置由表6可知,试验酿造的山楂果酒具有该产品应有的色泽,悦目协调、澄清透明、有光泽;果香、酒香浓馥幽雅,协调悦人;酒体丰满,有新鲜感,醇厚协调、爽口,回味绵延;风格独特,优雅无缺。3不同菌种的降酸处理在山楂汁的降酸工艺中将稀释降酸法、壳聚糖降酸法和离子交换树脂降酸法进行比较,采用稀释法降酸效果明显,且成本低,操作工艺简便,但是高浓度的糖度会使果汁变的浑浊不通透,粘稠度增加。而在研究中发现:当含糖量超过25%时,由于渗透压太高,酵母的发酵会出现明显的延滞现象,酒度不再上升,残糖反而会增加。所以由本实验得到结论:稀释法并不适用于山楂果酒的降酸处理。壳聚糖降酸的效果远远优于化学降酸法和稀释降酸法,但是壳聚糖对色素有吸附性,使产品颜色暗淡没有光泽