全汁型苹果干酒发酵条件优化研究

全汁型苹果干酒发酵条件优化研究

2009年，甘肃苹果种植面积为20.74万平方公顷，在全国排名第四。总面积为12541万吨，排名第七。虽然苹果面积、产量、市场逐年增大,但仍有部分鲜果滞销、积压,腐烂变质现象严重,造成了较大的经济损失。目前当地已有一些企业进行浓缩苹果汁的加工,但由于产品单一且主要用于出口,很难满足国内市场的需要。因此,开展全方位的苹果浓缩汁深加工以满足市场的需要是当前果汁生产企业亟待解决的问题。苹果酒是世界上仅次于葡萄酒的第二大类果酒,主要产于英国、法国、德国、西班牙、比利时和瑞典等国。中国苹果酒的生产还处于发展阶段,随着我国居民生活水平的不断提高,对果酒的需求量日益增加。据统计,2008年我国白酒消费量下降达到10%以上,而果酒消费量上涨达5%。因此,我国的苹果酒生产还具有很大的上升空间。发酵是果酒生产的关键技术之一,直接影响着产品的质量和风味。近年来,国内有关苹果酒生产工艺的研究报道主要集中在传统的中、高温发酵方法上,尽管这种方法具有发酵速度快、周期短、生产效率高等优点,但生产的苹果酒风味较差,且发酵过程的安全系数低,因此,以低温发酵为代表的现代生产工艺技术已成为酿造高品质果酒的重要保障。本文以浓缩苹果汁为原料,通过单因素实验和正交实验对全汁型苹果干酒的发酵条件进行了优化。同时,研究了不同发酵条件下,苹果汁中的糖、酸、酒精的变化趋势,旨在为利用浓缩苹果汁开发生产全汁型果酒提供技术支持。1材料和方法1.1他化学试剂及设备浓缩苹果汁甘肃省礼县果业有限公司提供;干白酵母、干红酵母、活性干酵母购于大连兴和酵母有限公司;其他化学试剂均为分析纯。DH型恒温培养箱哈尔滨科盛化验仪器设备厂;PAL-α型糖度计日本ATAGO公司;pHS-25型酸度计上海艾望公司;SW-CJ-2FD型超净工作台上海博迅实业有限公司;R-201型电热恒温水浴锅上海申胜生物技术有限公司;R-201型旋转蒸发仪上海申胜生物技术有限公司。1.2实验方法1.2.1全果汁苹果干酒发酵1.2.1.1.流程1.2.1.发酵菌种的制备稀释:根据单因素、正交实验设计水平,对浓缩苹果汁进行稀释。调配:根据单因素及正交实验设计水平,使用柠檬酸或碳酸钠,对苹果汁pH进行调整。杀菌:于90℃下,保持15min。菌种的扩大培养:干红酵母、干白酵母和活性干酵母均进行三次扩大培养。第一次扩大培养: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。第二次扩大培养:将200mL糖度为20.4%、pH3.4的苹果汁煮沸灭菌5min后,冷却至30℃,接种第一次的发酵液,28～30℃培养24h。第三次扩大培养:取灭菌后糖度为20.4%、pH3.4的苹果汁1000mL,接种第二次的发酵液,充分摇匀,在28～30℃下培养24h,其酵母液可用于主发酵。发酵:参照杜双奎等的方法,将扩大培养好的酵母液接入苹果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30～60×106个/mL时,进行酒精发酵。澄清:采用SUKAPec果胶酶(30000U/g)进行澄清。过滤:将澄清后的发酵汁先用200目滤布进行粗滤,再用布氏漏斗以硅藻土为介质进行真空抽滤。二次调配:用苹果酸、柠檬酸、蔗糖调节产品配方,糖酸比按35∶1。1.2.1.发酵温度和发酵ph的确定参照相关文献资料,以发酵温度、发酵pH、糖度为研究指标,进行苹果汁发酵的单因素实验。发酵温度:将糖度15%,pH3.0的苹果汁分别于15、20、25、30℃下进行酒精发酵,每隔24h取样,测定其糖、酸、酒精度含量,并进行感官评定以确定最佳发酵温度。发酵pH:使用柠檬酸或碳酸钠将糖度15%的苹果汁pH分别调整至3.0、3.4、3.8、4.2,进行酒精发酵,每隔24h取样,测定其糖、酸、酒精度含量,并进行感官评定以确定最佳发酵pH。糖度:分别稀释浓缩苹果汁的糖度至15%、20%、25%、30%,接入活性干酵母进行发酵,每隔24h取样一次,测定其酸、酒精度含量,并进行感官评定以确定最佳发酵糖度。1.2.1.最佳发酵条件的确定根据单因素实验结果,进行苹果汁发酵的正交实验。实验选择四因素三水平,采用L9(34)正交表,通过感官评定,对各发酵产品作客观分析,从而选出最佳发酵条件。因素和水平设计见表1,感官评分见表2。每组实验重复三次,感官评定分数取平均值。1.2.2苹果酒的理化评价1.2.2.1总糖含量测定参照GB12143.1-89测定。1.2.2.2.测定可萃取酸含量参照GB12143.1-89测定。1.2.2.3.酒精含量的测定参照GB/T12288-1990测定。2结果与讨论2.1果实果汁发酵的单因素试验结果2.1.1发酵温度对苹果酒品质的影响随着发酵进行,苹果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15、20、25℃的速度提高了29.70%、26.22%和11.54%。温度越高,发酵结束后苹果酒中的残糖含量就越高,15、20、25、30℃下的残糖含量分别为3.5%、4.3%、5.2%、6.3%。在苹果酒发酵过程中,酒精含量一直呈上升趋势直至发酵结束。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(图2)。15、20、25、30℃下苹果汁发酵液的酒精含量依次为12.0%、10.2%、9.8%、7.3%。感官评定结果认为:30和25℃下发酵苹果酒风味不柔和,果香平淡,醇味刺激,且后味较苦。15℃发酵的苹果酒虽风味柔和不刺激,但其口感不醇厚较为淡薄和单调。于20℃下发酵8d所得产品不但果香浓郁,而且微带醇香,杀口力强,因而选择20℃为最佳发酵温度。不同发酵温度下,苹果酒中可滴定酸含量随温度变化而变化(图3)。发酵结束后,15、20、25、30℃下苹果酒中的可滴定酸含量分别为2.00%、1.90%、1.80%、1.74%。2.1.2不同ph对苹果酒酒精特性的影响在同一发酵温度下,pH对苹果汁的发酵速度、可滴定酸含量、酒精的生成均无明显影响(图4)。发酵结束后,不同pH条件下的苹果酒中残糖含量差别不大,分别为6%、5.2%、4.2%、3.5%。由图5可知,在pH3.0～4.2范围内,随pH降低,苹果酒最终生成的酒精度也略有降低。pH3.0、3.4、3.8、4.2下,苹果汁发酵最终形成的酒精含量依次为9.3%、10.2%、10.7%、11.5%。感官评定结果认为:pH3.8、4.2下发酵的苹果酒风味不柔和,果香平淡,醇味刺激,且后味较苦。pH3.0下发酵的苹果酒虽风味柔和不刺激,但其口感不醇厚。于pH3.4下发酵所得产品的风味柔和,香气更纯净,果香味更浓,因而选择最佳发酵pH3.4。四种pH发酵条件下,苹果酒中的可滴定酸含量均呈现先升高后降低趋势,但变化不明显(图6)。发酵结束后,pH3.0、3.4、3.8、4.2下的可滴定酸含量分别比苹果汁中的增加了1.16%、1.11%、1.08%、0.05%。2.1.3糖含量对苹果酒发酵时间和糖度的影响由图7可知,在相同发酵温度及pH条件下,苹果汁中的含糖量越高,最终形成的酒精度也越高。发酵结束后,不同糖度的苹果汁中的可滴定酸含量均有所上升。当苹果汁中的糖含量为30%时,发酵得到的酒精含量为15.5%,分别是糖含量15%、20%、25%的1.9、1.4、1.2倍。此外,糖含量15%、20%的苹果汁发酵时间为8d,而糖含量25%、30%的苹果汁发酵时间为9d。苹果汁糖度越高,发酵结束后可滴定酸含量也越高(图8)。30%糖含量下苹果汁中的可滴定酸含量为1.6%,而其发酵结束后变为4.0%,升高了2.4%。15%、20%、25%糖含量下苹果酒发酵结束后的可滴定酸含量为2.3%、2.8%、3.0%,分别比苹果汁中的升高了0.9%、1.2%、1.4%。20%糖含量下发酵得到的苹果酒,酯香与醇香较协调,果香浓郁,具有较好的感官特性,因而选择20%为最佳发酵糖含量。2.2最佳配比及验证试验苹果汁发酵正交实验结果见表3。由表3可知影响发酵产品感官质量的主次因子依次为A>B>C>D,即发酵温度>菌种种类>糖度>pH。选取最佳组合为:A2B1C3D3,即发酵温度20℃,pH3.6,糖度23%,菌种为活性干酵母。验证实验证实,在此条件下发酵的苹果酒风味柔和,有浓郁的原果香,酯香悦人。经二次调配后口感润滑稠厚,香醇可口。产品外观澄清透明悦目协调且均匀一致,无褐变失光及分层现象。其感官评定分数达到92.5分。由表4可知,因素A显著性p<0.05,差