杏汁发酵工艺的研究

杏汁发酵工艺的研究

0原料的发酵及发酵【研究意义】杏是蔷薇科的一种落叶树种，也被称为甜梅，产于中国。杏不仅具有良好的风味,而且还具有较高的营养价值。杏果肉性微温、味甘酸,有润肺定喘,生津止渴的作用。此外,杏肉富含糖、苹果酸、柠檬酸等,其胡萝卜素的含量也相当高,但由于它具有一般果蔬的特点,即含有大量水分,采后仍不断进行呼吸消耗,极易感染微生物和遭受昆虫的侵害,不易贮藏,从而造成极大的损失。因此,进行杏的加工无疑具有重大意义。【前人研究进展】刘秀河等以复合果汁为原料,用2%酵母菌与5%乳酸菌复配接种,控制温度30℃,发酵24h后得到的产品口味最佳,风味良好。丁筑红等研究了发酵条件对刺梨果酒主发酵作用的影响,结果显示接种量4%,温度(22±1)℃下发酵的刺梨汁风味较好。祝霞等采用兰州大接杏为原料,利用酵母发酵生产杏汁饮料,确定了最优发酵条件为温度20℃,pH4.0,含糖量4.0%,菌种为活性干酵母。Maurizio等将汉逊氏酵母、孢圆酵母、耐热克鲁维酵母和酿酒酵母共同接入葡萄汁中进行发酵,结果发现多菌发酵的葡萄酒品质好于经酿酒酵母单菌发酵的产品。Francesca等认为葡萄酒中赭曲霉素的含量与发酵用的酵母菌株有关,经不同酵母菌发酵的白、红葡萄酒中,赭曲霉素的含量分别在46.83%-52.16%和53.21%-70.13%之间。【本研究切入点】目前,杏的加工产品主要包括杏干、蜜饯、罐头,有关双菌共酵杏汁饮料的研究尚未见报道。【拟解决的关键问题】本研究以兰州大接杏杏汁为试验材料,采用生物发酵的方法、通过双菌共同发酵的单因素试验,研究确定了杏汁发酵的最优工艺条件,从而为杏汁发酵饮料的生产提供技术保障。1材料和方法1.1杏园贮藏时间供试兰州大接杏(Prunusarmeniacacv.Lanzhoudajie)2004年7月19日采自甘肃省景泰县条山农场10年生杏园。果实采后入瓦楞纸箱,当天运抵本校实验室,室温下(25±2℃,RH60%-70%)贮藏待用。供试葡萄酒酵母(Saccharomycesellipsoiues)、果酒酵母(Saccharomycesfruit)购于中科院微生物研究所,活性干酵母(Faliyeast)由广州马利酵母公司生产,果胶酶由诺威信公司提供,其它试剂均为食品级。1.2测试方法1.2.1酵母菌种的扩大培养杏→分选→洗涤→去核→护色→破碎→离心分离→杏汁→调配→巴氏杀菌→发酵→澄清→过滤→二次调配→罐装→二次杀菌→产品。同时,菌种→一次扩培→二次扩培→三次扩培→接种→发酵。破碎护色:利用DS-1高速组织捣碎机破碎打浆,为防止杏汁褐变,配制1%D-异抗坏血酸钠添加护色。菌种的扩大培养:采用马艳萍等方法,葡萄酒酵母、果酒酵母和活性干酵母均进行3次扩大培养。第1次扩大培养:6%葡萄糖溶液100ml,煮沸灭菌5min,冷却至30℃,接入菌种后于28-30℃培养24h;第2次扩大培养:将200ml糖度为5.01%、pH4的杏汁煮沸灭菌5min后,冷却至30℃,接种第1次的发酵液,28-30℃培养24h;第3次扩大培养:取灭菌后糖度为5.01%、pH4的杏汁1000ml,接种第2次的发酵液,充分摇匀,28-30℃培养24h,其酵母液可用于主发酵。发酵:参照刘绍军等方法,采用韩国Biog-Micom生物全自动发酵罐将扩培好的酵母液接入杏汁后即进行通风供氧,当显微镜下检测到发酵液中酵母细胞的数量增加到30×106-60×106个/ml时,即可关闭氧气泵进行酒精发酵。澄清:在杏发酵汁中添加1%果胶酶溶液0.1%、并于45℃下保温40min。二次调配:采用苹果酸、柠檬酸、蔗糖调节产品配方,糖酸比按35﹕1。杀菌:在水浴90℃下加热15min,冷却后得到产品。1.2.2可滴定酸的测定总糖的测定:斐林试剂直接滴定法,参照GB5009.7-85。可滴定酸的测定:0.1mol-1·LNaOH滴定法,参照GB12295-90。酒精度的测定:采用蒸馏法,参照GB/T5009.48。1.3复合消毒试验1.3.1发酵温度的确定将活性干酵母与果酒酵母两种酵母以3%接种量按1﹕1比例接入,分别在20℃、25℃、30℃发酵12h时取样,然后每隔4h取样1次测定其糖、酸、酒精度,并进行感官评定(表1)以确定最好发酵温度。感官评定通过味觉试纸试验选择10位评尝员完成。首先裁取6张1.5cm×5cm大小的定性用方形滤纸,分别浸于表2的味感水溶液中,约30min后取出、风干。然后无顺序地用舌舐尝分辨,答对4种或4种以上者,可作为试验的评尝员。1.3.2最佳发酵ph值的确定使用PSH-25型酸度计调整杏汁的pH值,在最优发酵温度下分别利用pH3.5、pH4.0杏汁发酵12h后,同一测定样品糖、酸、酒精度,并进行感官评定,以确定最佳发酵pH值。1.3.3最优菌种比例确定将活性干酵母与果酒酵母两种酵母菌以3%接种量分别按1﹕1、1﹕3、3﹕1比例接入,在最优发酵温度、pH条件下发酵12h后,同一测定样品糖、酸、酒精度,并进行感官评定,以确定最佳菌种比例。1.3.4最佳发酵条件的评估1.3.5结果统计2结果与分析2.1发酵液中酒精含量和发酵温度的变化随着发酵的进行,杏汁的含糖量不断降低,降糖速度和发酵速度(糖转化为酒精的速度)随温度升高而升高(图1)。30℃下的发酵速度分别比20℃、25℃的速度提高了94%和40%。温度越高,发酵结束后杏汁中的残糖含量也越高,如30℃下的残糖含量比20℃高出5.5倍。在发酵过程中,酒精含量一直呈上升趋势。温度越高,酒精生成速度亦越快,但最终生成的酒精度却越低。20℃、25℃、30℃下发酵液的酒精含量依次为2.62%、2.55%、1.83%。感官评定结果认为:30℃下发酵的杏汁风味不柔和,果香平淡,醇味刺激,且后味较苦。20℃发酵的杏汁虽风味柔和不刺激,但其口感不醇厚较为淡薄和单调。于25℃下发酵20h所得产品不但果香浓郁,而且微带醇香,煞口力强。不同发酵温度下,杏汁中可滴定酸含量变化均表现为先升高后降低,温度越高,酸含量变化越快,但变化不大,最终发酵杏汁的可滴定酸含量比杏汁略有升高。20℃,25℃,30℃下的可滴定酸含量分别升高了0.07%,0.06%,0.13%。2.2ph对杏汁残糖的影响在同一发酵温度下,pH对杏汁的发酵速度、可滴定酸含量、酒精的生成均没有显著影响(图2)。0-20h内,pH4条件下的发酵速度略高于pH3.5条件下的。20-28h内,pH3.5的发酵速度有所加快。两种pH条件下发酵的杏汁其残糖量仅相差0.1%。pH4.0和pH3.5发酵杏汁的酒精生成速度几乎一致;二者均在28h终止发酵,且最终生成酒精含量在pH4.0条件下的比pH3.5的仅高出0.1%。感官评定结果为发酵pH3.5可使产品的风味更柔和,香气更纯净,果香味更浓。于不同pH条件下发酵,杏汁中可滴定酸的含量均为先升高后降低,但趋势不明显。两种发酵pH条件下,杏汁可滴定酸的含量在20h时均达到最大,分别为0.80%和1.67%。2.3活性干酵母接种发酵杏汁的酒精度和可滴定酸含量变化活性干酵母与果酒酵母接种量比为1﹕1和1﹕3条件下的降糖速度相差不大。活性干酵母单菌发酵的降糖速度最大,发酵速度也最高。果酒酵母比例越大,发酵速度越慢,发酵汁中的酒精度越低(图3)。活性干酵母与果酒酵母以1﹕3的比例接入杏汁后,发酵速度t每天仅为0.23%,不足活性干酵母发酵速度的1/2,其最终酒精度仅为1.2%。活性干酵母与果酒酵母1﹕3比例的发酵杏汁20h后优雅怡人,杏果香突出,酯香悦人。活性干酵母单菌接种发酵杏汁中的可滴定酸含量变化最为显著,16h时达到最大(1.70%),此后开始降低。其他条件下,杏发酵汁可滴定酸含量均在20h时达到最大,继而降低。不同菌种配比条件下发酵终止后杏汁中可滴定酸含量均有不同程度的提高。活性干酵母与果酒酵母1﹕3接入的杏汁中可滴定酸含量变化不大。2.4不同条件下发泡酶的感觉评价结果根据感官评定分数,对不同发酵条件下所得产品进行多重比较(表3)。3发酵温度对发酵的影响温度能显著影响发酵产品的风味和口感,结果显示,25℃的发酵温度既能使产品不失果香,又能保证其有一定的酯香和醇香。Silva等、Isabelle等认为,较低的发酵温度有利于改善产品的质量,但进一步降低温度并不能继续保持这种倾向。这主要是因为发酵温度升高会使果香挥发、氧化损失加大,还会引起高级醇、挥发酸、醛类等副产物的增加,使酒的风味降低。此外,升高温度还将导致一些耐热细菌如乳酸菌、醋酸菌及野生酵母的大量繁殖,它们的代谢产物会严重影响酒的质量。不同国家的酿造者对发酵温度的认识存在差异,英国人认为22-25℃最有利于产品最佳风味的产生,而法国和德国人则认为在15-18℃长时间发酵最好。葡萄酒酵母生长繁殖发酵的最适pH值较高,但为防止一些致病菌的生长活动,使发酵安全进行,发酵常采用的pH值为3.2-3.5。该结果与本研究结果一致,即低pH发酵比高pH更能突出原果香,保持产品的稳定性。30℃下杏汁的发酵速度较快,原因是发酵温度高、发酵速度快,所以停止发酵早,酵母的疲劳现象出现也早。杏汁发酵中,可滴定酸含量先升后降的原因,首先,酵母通过糖代谢或氮源代谢都可产生有机酸。早期的研究认为,发酵液中醋酸的产生只与醋酸菌的污染有关。Rous等报道,酵母属的酵母和其它酵母有多种可能的代谢过程与醋酸产生有关。其次,酵母糖代谢的终产物除乙醇外,还有CO2,其生成的摩尔数与乙醇相同,尽管多数CO2在发酵过程中或在发酵后溢至大气中,但它在果酒中的溶解度是相当高的。本研究中,30℃下发酵后酒度的降低则与温度促进乙醇蒸发有关。4结论4.1两组降低发高、生长而降低发酵杏汁的降糖速度和发酵速度随温度升高而升高。温度越高,发酵结束后杏汁中的残糖含量也越高,酒精生成速度亦越快,但最终生成的酒精度却越低。4.24.3降糖速度、发酵速度活性干酵母单菌发酵比活性干酵母与果酒酵母双菌共酵的降糖速度快、发酵速度也高。且果酒酵母比例越大,发酵速度越慢,发酵汁中的酒精度越低,但双菌共酵杏汁的风味优雅怡人,杏果香更加突出,酯香悦人。4.4可滴定酸含量不同发酵条件试验中,杏汁可滴定酸含量变化均为先升高后降低,但变化不大,最终发酵杏汁中的可滴定酸含量比杏汁中的略有升高。4.5最佳发酵条件的验证双菌共酵杏汁的最佳工艺条件为温度25℃,pH3.5,接种量3%,活性干酵母与果酒酵母的接种比例为1﹕3,发酵时间20h。经感官评定分析,双菌共酵杏汁的果香和酯香更为浓郁、丰富,而且微带醇香,煞口力强。按照单因素试验所得的各参数,进行杏汁最佳发酵条件的验证。试验数据用MicrosoftExcel计算平均值