二氧化碳浸渍法酿造红树莓果酒工艺研究

二氧化碳浸渍法酿造红树莓果酒工艺研究

红棚子是蔷薇科的一个悬钩子科，也被称为布局、马林和覆盖盆子。它主要分布在温带和寒冷地区。在欧洲和美国已经种植了数百年。近年来，它在中国带来了巨大的绿色水果，包括维生素、氨基酸、矿物和酸、素、烟草酸、维生素和黄酮等人体所需的养分，以及大量的sod、辅助英雄酸、维生素和黄酮等生物活性物质。具有很强的药物和活性。红树莓果实不耐贮运,采摘后如果不及时进行销售或加工,会造成大量鲜果积压和腐烂。果酒,是以果品为原料经发酵酿制而成的低度饮料酒,酒度一般在12%vol左右,具有低酒度、高营养、益脑健生等特点。随着人们生活水平的提高以及对生活质量的更高要求,果酒的诸多优点和独特功效受到越来越多的重视。红树莓果酒属于非粮食型与低度酒类,长期饮用能调整生理平衡,有益于身体健康,在国内外市场均有很大的发展空间。CO2浸渍法(carbonicmaceration)是将完整的水果果实放入充满CO2的密闭容器中无氧代谢适宜的时间,再进行酒精发酵的酿酒工艺。一直以来广泛用于葡萄酒的酿造,用于其他果酒尤其是树莓果酒的发酵鲜有报道。本文以野生红树莓为原料,采用二氧化碳浸渍发酵法酿造红树莓果酒,研究主发酵工艺条件对红树莓果酒品质的影响,为获得高品质红树莓果酒寻求新途径,促进树莓的开发与利用。1材料和方法1.1仪器、试剂与仪器市售;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;柠檬酸、无水碳酸钠、亚硫酸钠天津天力化学试剂有限公司,分析纯。上海精密科学仪器有限公司;DK-S12型电热恒温水浴锅上海森仿实验仪器有限公司;手持糖度计成都豪创光电仪器有限公司;SartoriusPB-10型酸度计赛多利斯科学仪器(北京)有限公司;酒精计武强玻璃仪表厂;TDL-40B-W型台式低速大容量离心机湖南星科科学仪器有限公司。1.2实验方法1.2.1感官评定指标感官评价:请10位具有一定食品感官评定基础的品尝者对每一批原酒进行感官评定,评定标准参照葡萄酒分析国家标准GB/T15038-2006执行,具体评定标准参照表1。1.2.2工艺红树莓→原料选择→CO2浸渍(25℃,6d)→榨汁→成分调整→主发酵→过滤→后发酵→澄清→陈酿→杀菌→成品1.2.3操作要点1.2.3.解冻、杀菌、杀菌选取成熟度高,无病虫害的新鲜红树莓,洗净后冷冻备用。用前自然解冻,在25℃条件下于充满CO2的容器中密封浸渍6d后至果皮破裂(每隔24h补充CO2一次),压榨取汁(用160mg/LNa2SO3溶液杀菌)。1.2.3.2.组件调整1.2.3.红树莓果汁发酵工艺酵母活化:称取干酵母溶入10倍质量的2%蔗糖(质量分数)水溶液中,40℃活化20~30min。主发酵:成分调整后,将活化好的酵母接种到红树莓果汁中,在适宜温度下恒温发酵。发酵过程中,每天测定发酵液的糖度,直至发酵液不再产生气体,残糖量不再变化,结束发酵。后发酵:将发酵醪用4层纱布过滤,转入另一发酵罐中20℃后发酵10d。装料率为罐容积的95%。1.2.3.4陈德1.2.3.5瓶消毒陈酿后,对红树莓果酒进行过滤和离心,取上层清液进行装瓶,75℃杀菌30min,最后冷却即可得到成品。1.2.4单因素实验设计选取新鲜红树莓酿造果酒,以产品的残糖质量分数、酒精度、总酸和感官评价得分为指标确定最佳发酵工艺参数。选择pH、发酵温度、初糖质量分数和酵母接种量进行单因素实验,按表2进行实验水平设计。除要研究的单因素为变量外,其他因素控制为:调整果汁初糖质量分数为17%、pH为3.7,接入6%(体积分数,下同)酵母菌活化液,在25℃条件下主发酵6d,后发酵10d结束。1.2.5正交优化实验在单因素实验的基础上,选取pH、发酵温度、初糖质量分数、酵母接种量四个因素,利用L9(34)正交表进行正交优化实验。根据单因素实验结果,设计L9(34)正交实验因素及水平见表3。1.2.6实验结果表的绘制和分析每个实验3次重复,实验结果分析时取平均值。单因素实验结果图表绘制和偏差分析采用Excel软件。正交实验数据采用正交实验设计助手(Ⅱ3.1)进行方差分析。2结果与分析2.1单因素实验2.1.1不同ph对发酵的影响由图1可知,随着pH的增加,残糖量先迅速下降,pH高于3.2后下降趋势变缓;酒精度先上升,pH高于3.2后有所下降;总酸先迅速下降后趋于平缓;感官评价得分先上升后下降。pH为2.7时,酵母生长和合成代谢产物的能力受到抑制,酒精发酵不彻底,产品残糖量多,酒精产量低;同时,发酵液中的苹果酸、乳酸等有机酸也不能充分发酵,这与低的pH共同引起产品总酸高,口感酸涩。pH为3.2时,酵母发酵力强,酒精生成量高,总酸含量低,果酒色泽鲜明,酒香浓郁,并且此时的果酒pH接近红树莓果实自然pH(3.17)。当pH高于3.2时,发酵液中的细菌开始生长代谢,分解糖产生醋酸等有害物质,所以虽然此时产品中的残糖量不断减少,酒精度也不断地降低。另外,醋酸的生成也给果酒的风味带来了不良影响,造成酒香不足,风味异常。pH在3.2~4.7范围内,随着pH的增加,总酸的降低速度减慢,这是因为发酵液中细菌生长代谢产生醋酸等酸性物质,导致pH虽然增加,但果酒的总酸下降得却较为缓慢。综合考虑,选择2.7、3.2、3.7三个pH进行正交优化实验。2.1.2主发酵温度对发酵的影响由图2可知,随着发酵温度的上升,残糖质量分数先逐渐下降,到26℃时达到最低,后又逐渐上升;相应地,酒精度先逐渐上升,到26℃时达到最高,后又逐渐下降;总酸略有下降;感官评价得分在22℃时最高,然后逐渐下降。发酵温度高于26℃时,发酵初期,酵母快速大量繁殖,产生大量的呼吸热,品温急剧升高,酵母体内酶活降低,且酵母易老化,不利于生长和代谢产物的生成。同时,果酒果香明显挥发,色泽异常,酒体粗糙,品质较差。当温度降低到26℃,果酒的口味纯和,果香味浓郁,酒精度最高。主发酵温度低于26℃时,发酵初期,酵母不能快速大量繁殖,且代谢缓慢,6d内发酵不彻底,糖的利用率较低。但此时温度低,果香浓郁,色泽鲜明、有光泽,感官评价得分也较高。温度在18~34℃范围内,果酒总酸变化较小,这说明,果酒的总酸主要是由于pH不同和细菌代谢产生酸性物质导致的,发酵程度的影响较小。但是随着温度的增加,果酒中的芳香物质,包括一些酸性物质挥发,所以总酸总体略有下降。综合考虑,22℃时酿造的果酒品质最佳,18℃时果香浓郁,30℃时果香明显挥发,所以,选择18、22、26℃进行正交优化实验。2.1.3初糖质量分数对发酵及酒精度的影响初糖质量分数对红树莓果酒主发酵效果的影响结果见图3。由图3可知,随着初糖质量分数的增加,残糖质量分数先趋于平缓,初糖质量分数高于17%后,残糖质量分数不断的增加;酒精度逐渐增加,初糖质量分数高于17%后,增加的趋势逐渐变缓;总酸有小幅度变化;感官评价分数先逐渐增加,初糖质量分数高于20%后略有下降。初糖质量分数低于20%时,随初糖质量分数的增加,酵母的生长及发酵使糖分被充分利用,酒精产量逐渐增加,但此时果酒酒精度较低,酒体寡淡,缺少酒香气。初糖质量分数增加到20%时,发酵较完全,残糖量低,酒香浓郁,果酒品质明显提高。初糖质量分数超过20%时,糖量过高,发酵液渗透压增加,酵母生长和合成代谢产物能力都受到抑制,发酵时间明显延长,酒精增加量减少。而且,糖分增加,在提高酒精度的同时,杂醇油、琥珀酸等副产物的生成量也增加,导致果酒口感酸涩。初糖质量分数为14%~26%时,总酸整体变化幅度不大,但是初糖质量分数由14%增加到17%,由于酵母发酵迅速,苹果酸、乳酸等有机酸的发酵程度增大,总酸略有下降;初糖质量分数由17%增加到23%,随着酒精产量的不断增加,琥珀酸的含量也不断增加,总酸缓慢增加;初糖质量分数增加到26%,总酸下降,这可能是因为酵母生长受到抑制,发酵液中污染了能够消耗酸性物质的细菌导致。综合考虑,初糖质量分数为20%时,果酒品质最佳,选择17%、20%、23%三个初糖质量分数进行正交优化实验。2.1.4不同接种量的发酵结果酵母接种量对红树莓果酒主发酵效果的影响结果见图4。由图4可知,随着酵母接种量的增加,果酒的残糖量逐渐降低;酒精度先增加,当接种量高于6%后逐渐降低;总酸逐渐下降;酵母接种量为2%和4%时,感官评价分数接近,之后随酵母接种量的增加逐渐下降。酵母接种量是影响果汁发酵的重要因素之一,在不同接种量条件下,酵母利用各种发酵性物质转化成酒精的量是不同的。接种量高于6%时,酵母接种量增加会促进酵母迅速繁殖,但是酵母繁殖过快会加快呼吸作用,大量糖被消耗,不利于酒精的积累;同时,酿造的红树莓果酒酒香不够纯正,口感欠佳,感官评价分数较低。接种量为6%时,发酵完全,残糖量低,酒精度最高,但是果酒口感不纯正,感官评价分数低。接种量为4%时,发酵效果较好,残糖量低,酒香和谐纯正,果酒品质明显提高。接种量为2%时,酵母接种量少,发酵初期酵母生物量不足,发酵周期延长,果酒残糖量高,酒香不足。酵母接种量为2%~10%时,随着接种量的增加,有机酸的发酵程度增加,导致果酒的总酸缓慢下降。综合考虑,酵母接种量为4%时,果酒的品质最佳,选择2%、4%、6%三个水平进行正交优化实验。2.2红树莓果酒发酵工艺的单因素实验结果分析主发酵的正交优化实验结果见表4。评价红树莓果酒品质的重要指标是酒精度和感官评价,酒精度影响着果酒的耐储藏性以及风味,而感官评价直接影响着红树莓果酒被接受的程度。由表4可知,影响红树莓果酒主发酵的因素依次为:发酵温度>pH>初糖质量分数>酵母接种量,其中发酵温度、pH和初糖质量分数这三个因素对红树莓果酒发酵工艺的影响显著,并且,发酵温度的影响最为显著,pH和初糖质量分数这两个因素的影响程度相当。红树莓果酒的最佳发酵工艺为A1B2C3D2,即:pH2.7、发酵温度22℃、初糖质量分数23%、酵母接种量4%。对其进行方差分析,结果如表5所示,由于酵母接种量这一因素均方值较小,因此将其作为误差项计算F值。由表5可知,pH、发酵温度和初糖质量分数对果酒发酵工艺的影响显著,发酵温度的影响最大,发酵液pH和初糖质量分数的影响程度接近,与正交实验极差分析结果相同。2.3产品性能指标在正交优化实验得到的最佳工艺条件下,进行验证实验,酿造红树莓果酒,并得到最终产品,产品的质量指标如下。2.3.1物理和化学指标2.3.2香精、香味色泽:酒红色,有光泽;透明度:澄清透明,无杂质;香气:清雅果香与和谐酒香;滋味:味纯正爽怡,醇厚协调;典型风味:具有红树莓固有香气;感官评价分:75.83±3.06(n=3)。2.3.3健康诊断标准菌落总数≤50/(cfu/mL);大肠杆菌≤3/(MPN/100mL);肠道致病菌不得检出。3红树莓果酒的主发酵工艺红树莓含有多种营养素,酿造果酒具有较高的营养价值和经济附加值。王丽娟等对红树莓果酒的传统发酵工艺进行了研究,得出了一些具有实用价值的数据,如:最佳的果胶酶用量、SO2添加量、初糖质量分数和酵母接种量。而本实验对初糖质量分数、酵母接种量、pH和主发酵温度进行了研究,其中pH、主发酵温度和初糖质量分数对果酒品质影响显著;虽然酵母接种量对果酒品质影响较小,但果酒酿造所用的酵母将直接影响到果酒的品质与风味,如果能选育出红树莓果酒专用的酿酒酵母,将会给红树莓果酒生产带来巨大的突破。另外,本实验采用CO2浸渍法酿造红树莓果酒,与传统发酵工艺相比,树莓经CO2浸渍后,易于出汁,榨汁时不需要再添加果胶酶;而且,酿造出的红树莓果酒具有特殊的浸渍香气,口味更加柔和,经陈酿后香气物质种类增加。所以对CO2浸渍法酿造红树莓果酒的主发酵工艺进行研究具有实际价值。本实验所酿造的红树莓酒酸度高,总酸含量达到17.22g/L(以柠檬酸计)。这是因为红树莓鲜果本身酸度高,发酵结束后糖度下降,酸涩感突出,这是红树莓酒的一大特点,也是缺点。因此红树莓不适合酿造成干型果酒,可通过风味调配实验对果酒的风味进行调整,进一步地改善红树莓果酒的品质,对果酒的降酸工艺和确定适宜的糖酸比有待研究。根据单因素实验和正交优化实验结果分析可知,pH、发酵温度、初糖质量分数以及酵母接种量均能影响红树莓原酒的品质。红树莓果酒的最佳主发酵工艺为:pH2.7,发酵温度22℃,初糖质量分数23%,酵母接种量4%。在最佳发酵工艺条件下酿造的红树莓果酒:酒精度12.0%vol,残糖10.11g/L,总酸17.22g/L(以柠檬酸计),感官评分为75.83±3.06;红树莓果酒呈酒红色,澄清透明,有光泽,味纯正爽怡,有清雅果香与和谐酒香。野生红棚主发酵糖度及发酵温度pH:酸度计法;酒精度:酒精计法,参照GB/T15038-2006;总糖(以葡萄糖计):斐