茶树花苹果酒发酵工艺研究

茶树花苹果酒发酵工艺研究

茶起源于中国，可以追溯到石器时代的黄帝神农。长期以来,人们更多地注重于茶树嫩叶的开发利用,而缺乏对茶树花的利用,造成茶树资源的较大浪费。我国大部分茶区的茶树开花期为8月至翌年1、2月,南方茶区开花期更长,可延续到第二年2~3月,较其他植物的花生长期长,吸收和积累了大量的营养物质。研究表明茶树鲜花与芽叶的主要化学成分相似,富含儿茶素、氨基酸、咖啡碱、可溶性糖、维生素和多糖等,且具有解毒、降脂、降糖、抗癌、护肝、滋补、养颜等功效。此外茶树花气味清香雅致,富含香气前体物质———键合态糖苷化合物,可水解释放出芳樟醇及其氧化物、香叶醇、水杨酸甲酯、α-萜品醇和橙花叔醇的芳香成分,并且还含有苯乙酮、己酸等香气组份。因此,充分利用茶树花资源,不仅会有良好的社会效益和较高的经济价值,而且采摘茶树花有利于茶树的营养生长,确保翌年的茶叶优质高产,亦可以缓解茶园生产季节性强,秋冬季茶厂人力物力闲置的问题。茶树花作为一种新兴的食品原料,相关研究还处于初步探索的阶段。本研究将茶树花与果酒酿制相结合,进行发酵制成含有茶树花的苹果酒,是一种色、香、味较佳的低酒精度健康饮品。它既有苹果酒的风格、茶树花的清香,又具有潜在的抗氧化,预防心血管系统疾病等保健功效。此茶树花苹果酒的研发既迎合现代人们生活需求又符合食物结构回归大自然的发展趋势,具有较高的推广价值和发展前景。1材料和方法1.1仪器、试剂与仪器茶树花采摘于安徽农业大学高新技术农业园茶园;苹果(红富士)、白砂糖(食品级)购于合肥某超市;茶树花酵母茶树花筛选酵母;葡萄酒酵母LAL13、果胶酶(3500UPG/g-800UPE/g-100UPL/g)法国拉曼公司;柠檬酸(食品级)、葡萄糖、氢氧化钠、盐酸、无水硫酸铜、次甲基蓝、酒石酸钾钠等均为分析纯。JFSO-100型粉碎机上海嘉定粮油仪器有限公司;苏泊尔榨汁机浙江苏泊尔股份有限公司;WAY手持糖度计上海精密科学仪器有限公司;PHS-25型数显pH计上海康仪仪器有限公司;BS110S型电子天平北京赛多利斯天平有限公司;电子调温电炉金坛市荣华仪器制造有限公司;Vis7200型可见分光光度计尤尼柯(上海)仪器厂;HH-6型数显恒温水浴锅金坛市高华仪器有限公司;GZX-9070MBE型数显鼓风干燥箱、SPX-150B型生化培养箱上海博迅医疗设备厂;SPX-150C型恒温恒湿箱上海博讯实业有限公司医疗设备厂;SW-CJ-ID型净化工作台苏州净化设备有限公司。1.2实验方法1.2.1茶树花酒的制备苹果→分选清洗→榨汁→澄清过滤→成分调整→加入干茶树花→巴氏杀菌→冷却→加入葡萄酒酵母、果胶酶→第一次发酵→补充糖分→接入茶树花酵母→第二次发酵→倒酒→调配→陈酿→澄清→除菌过滤→成品酒1.2.2实验步骤1.2.2.1.产品1.2.2.2.种子溶液的制备1.2.2.3发酵果汁的制备苹果汁用白砂糖和柠檬酸调整其糖度、酸度,添加茶树花。巴氏杀菌,冷却至室温备用。1.2.2.茶树花酵母种子液发酵在发酵液中接入一定量的种子液,同时添加果胶酶,在一定温度下发酵,主发酵完成后适当补充糖分,再接入10%(v/v)的茶树花酵母种子液(活化方法同葡萄酒酵母)进行二次发酵。1.2.3发酵过程中发酵过程的影响酵母的繁殖与生长不仅受到果汁成分的影响,还受茶树花成分在发酵过程中中不断浸出和变化的影响。由于茶树花中含有一定量的皂素,其对酵母菌有很大的抑制作用,所以本研究添加不同质量的茶树花进行进行发酵,以确定适宜发酵的茶树花添加量。1.2.4影响主要生产要素的单一要素优化分别以种子液接种量、初始糖度、发酵温度、果胶酶添加量作为影响因子,进行单因素实验,确定各影响因子对茶树花苹果酒发酵的影响。1.2.5茶树花苹果酒发酵工艺条件优化根据单因素实验结果以及响应面(RSM)设计原理,对影响发酵工艺的4个因素的每个因子设计5个水平采用1/2实施,共21个实验组,优化茶树花苹果酒的发酵工艺条件。响应面设计因素与水平见表1。1.2.6斐林浸提液测定方法糖度(可溶性固形物计)测定:采用手持式折光仪法;还原糖测定:斐林试剂法;pH测定:酸度计;酒精度测定:酒精计法;色度测定:分光光度法;杂醇油测定:参照GB/T5009.48-2003测定。1.2.7茶树花苹果酒的感官评定参照《葡萄酒工业手册》相关评分标准,制定了茶树花苹果酒的感官评定标准,见表2。组织有专业背景和感官评定经验的20位人员,参考表2从外观、香气、口感和风格四方面对茶树花苹果酒进行综合评分,让专家对样品给出各项评分指标的定性评价。然后再依据评价指标使用层次分析法建立模糊矩阵,并根据权值进行运算,得到最终感官评定的分值。2结果与分析2.1种子胶酶添加量的确定调整糖度为180g/L、pH为3.60,之后分别添加0.5%、1.0%、1.5%、2.0%(w/v)的茶树花干粉。灭菌冷却后添加0.1g/L果胶酶。种子液接种量分别为10%(v/v),于25℃恒温发酵。观察发酵情况,并于12d后测定发酵液还原糖的含量,结果如图1所示。由图1和实验中可看出,随着茶树花的增加,起酵时间推迟,发酵时间延长发酵效果不理想,当茶树花在1.5%添加量甚至更高时,发酵滞后且残糖较高。当茶树花在1.0%添加量时,发酵在10~12d结束。因此茶树花添加量确定为1.0%。2.2影响主要生产要素的单一要素优化2.2.1发酵过程中原酒主要指标的变化调整糖度为180g/L、pH为3.60,之后添加1.0%(w/v)的茶树花。灭菌冷却后添加0.1g/L果胶酶。种子液接种量分别为5%、7.5%、10%、12.5%、15%(v/v),于25℃恒温发酵12d。发酵后原酒主要指标酒精度、还原糖和杂醇油的检测结果见图2。由图2可知,种子液接种量<7.5%时,由于发酵缓慢,且发酵不彻底,因此残糖量高,酒精度低;接种量>12.5%时,发酵剧烈,虽缩短了发酵时间,但是基质消耗过快,代谢副产物累积多,抑制了酵母菌的生长,致使酒精度下降,酵母残留量大,酵母味较重,且杂醇油含量高,对于后期酒的整体质量不利。结合图2和实验中的观察得出,接种量为7.5%~12.5%时,气泡产生速率均匀,发酵平稳,原酒酒精度较高,质量较好。2.2.2不同接种量对原酒发酵指标的影响调整糖度为180g/L、pH为3.60,之后添加1.0%(w/v)的茶树花。灭菌冷却后添加0.1g/L果胶酶。种子液接种量为10%(v/v),分别于16、20、25、30℃恒温发酵12d。原酒各指标检测结果见图3。由图3可知,在温度较低时,发酵启动推迟,发酵速度慢,发酵周期延长,残糖量高,酒精产率低;温度较高时,发酵速度过快,香气易散失,影响酒的整体质量。从实验中可发现,当温度为25℃时,原酒澄清透明,气味清香,口感较好,不但降糖速度适中,而且有利于发酵风味物质的形成。2.2.3蔗糖添加量对发酵的影响调整糖度为100、150、200、250g/L,pH为3.60,之后添加1.0%(w/v)的茶树花,0.1g/L果胶酶,10%(v/v)种子液接种量,于25℃恒温发酵12d。原酒各指标检测结果见图4。从图4中可以看出,随着蔗糖添加量的上升,酒精度显著增加。但当蔗糖添加量较高时,造成起酵时间晚,发酵时间长,残糖量较高,且在高渗透压下抑制酵母的生长代谢。综合考虑,初始糖度在200g/L左右时有利于酒的发酵。2.2.4原酒指标检测结果调整糖度为180g/L,pH为3.60,之后添加1.0%(w/v)的茶树花。灭菌冷却后分别添加果胶酶0、0.03、0.05、0.10、0.15g/L,种子液接种量为10%(v/v),于25℃恒温发酵12d。原酒指标检测结果见图5。由于果汁和茶树花中均含有果胶等多糖类物质,如降解不彻底,会产生较多的浑浊物,影响酒的色泽和口感。结合图5和实验中的观察得出,在未添加果胶酶的情况下,且原酒的色泽(色度0.987)和口感均较差;随着果胶酶的添加,果胶等多糖类物质被降解,汁液渗出细胞壁被充分发酵利用,有利于发酵。在0.03、0.05、0.10、0.15g/L果胶酶添加情况下,色度分别为0.383、0.324、0.333、0.298。综合考虑,选用0.10g/L果胶酶添加量较佳。2.3茶树花苹果酒感官评审的方差分析根据响应面设计,以发酵所得茶树花苹果酒的感官评价分值作为依据,感官品质模糊综合评判结果见表3。并用DesignExpert7.0软件对实验数据进行多元回归分析,结果见表4。根据实验结果通过统计分析初步建立了茶树花苹果酒感官分值与各处理因素之间的RSM方程:Y=81.36195+1.503645A+1.009825B-0.41701C-1.21894D-0.90479AB-0.87494AC+0.449154AD-0.84693BC+1.495219BD-0.88154CD-0.89558A2-0.87345B2-0.82769C2-0.95389D2实验的各因素方差分析如表4所示。由表4可知,A(酵母接种量)、D(温度)、BD、A2、B2、C2、D2为显著影响因素。在各影响因素中,A(酵母接种量)对感官审评的影响最大,其次是D(温度)、B(糖度)和C(果胶酶)。在总的作用因素中,一次项和平方项的影响较大,而交互项的影响较小,B(糖度)和D(温度)有交互作用。说明各影响因素对茶树花苹果酒感官审评影响不是简单的线性关系,由表4还可以看出该二次方程模型显著,失拟项不显著,说明该模型拟合程度较好。经Design-Expert7.0优化,分析得到最佳发酵条件为:酵母接种量12.5%,初始糖度200g/L,果胶酶添加量0.08g/L,温度27.0℃。2.4模型验证和检验在上述最佳发酵条件下,我们进行了验证性实验。通过专业评定小组对酒进行综合评分,得到了较好的感官评价。验证实验结果评分与预测值接近,进一步验证了模型的可靠性。此优化条件下发酵所得的茶树花苹果酒金黄且澄清透明无沉淀;具有浓郁的茶花香、酒香和果香;口感柔和,酒体醇和;风格典型明确。其他主要指标为:酒精度10.7%,可溶性固形物5.0%,还原糖2.32g/L,pH3.66,杂醇油397.89mg/L。卫生指标符合GB2758-2005发酵酒卫生标准的规定。3茶树花苹果酒发酵工艺的研究3.1本研究将干茶树花直接加入苹果汁进行优化发酵,茶树花的添加量为苹果汁的1.0%,酵母接种量12.5%,糖度200g/L,果胶酶0.08g/L,温度27.0℃时,茶树花苹果酒品质较佳。3.2本研究将茶树花初步应用在果酒发酵工艺中,茶树花的其他添加方式,以及所获得的原酒稳定性、发酵过程中茶树花和苹果汁中的活性成分和酒的香气组分的变化,还需要进一步的深入研究。3.3本研究所