苹果汁发酵迟滞或阻滞的原因及解决方法

苹果汁发酵迟滞或阻滞的原因及解决方法

无论是用新鲜的苹果果汁还是用苹果浓缩液，都存在着从母系饮食中考虑的问题。苹果汁含有较高的可发酵性糖(12%～15%),较低的酵母可同化氮源(YeastAssimilableNitrogenousCompounds,简称YANC),大约27～574mg/L,平均130mg/L。一般说来,如果YANC的量小于150mg/L,发酵就可能出现变缓或停滞等问题。特别是苹果浓缩汁,由于加热和澄清的影响,苹果浓缩汁中的维生素也有一定程度的损失,它们在酵母代谢过程中作为辅酶的组成,是酶的催化功能所必需的。研究表明添加合适的营养素能够解决发酵异常的问题。外加的营养元素主要有无机氮源、生物素、泛酸、硫胺素、肌醇、烟酰胺等。为了解决在苹果酒生产中可能出现的发酵缓慢或不完全发酵,我们有必要通过试验来确定在苹果浓缩汁酿酒中氮源、维生素最佳添加量的问题。1材料和方法1.1酵母菌种酵母苹果汁浓缩苹果汁,由汇源饮料食品有限公司提供,可溶性固形物(73%),酸度(2.0%);酿酒酵母菌种酵母900,由试验室保存;磷酸氢二铵(DAP)、硫酸铵、硫胺素、肌醇、烟酰胺、吡哆醇、生物素、泛酸:分析纯。1.2仪器1.3方法1.3.1发酵种子溶液的制备1.3.2酵母菌种酒精度的测定将苹果浓缩汁稀释至20°Brix。取稀释后的苹果汁,分装入经过121℃杀菌的500ml的三角瓶中,每瓶装入400ml。称取偏重亚硫酸钾(K2S2O5),用水溶解,配成30g/L溶液。用此溶液调各罐中SO2浓度达120mg/L。静置8h之后,添加营养素,然后按5%接种量接入酵母菌种子液,于18℃下发酵18d。取18d的酒体检测酒精度。浓缩苹果汁稀释20°Brix后的可同化氮源及维生素含量见表1,数据由中国林业科学院检测。1.3.3单因素试验设计选用影响苹果酒发酵的营养素磷酸氢二铵、硫酸铵、硫胺素、肌醇、烟酰胺、吡哆醇、生物素、泛酸进行单因素试验。试验中各因素分别取五水平,以酒精度为检测指标分别检测酒精发酵后酒样酒精含量。1.3.4检测方法酒精度的测定:密度瓶法GB/T15038/94。2硫酸和生物素对酵母粉酒精度的影响试验中选用添加的营养素对苹果酒酒精发酵结束后酒精度的影响结果如图1～4所示。从图中可以看出,与对照样相比,磷酸氢二铵(DAP)、硫酸铵、硫胺素及生物素的添加能够在不同程度上提高酵母的产酒精能力。氮源是酵母生长和发酵中必需的营养物质,缺乏时将影响酵母的生长和酒精发酵的顺利进行。在浓缩苹果汁稀释液中酵母可同化氮源(YANC)为158.2mg/L的基础上添加磷酸氢二铵400mg/L时,酒精度较不添加氮源的对照相比上升4.02%;添加量为600mg/L时并无更多的促进作用;之后随着添加量的上升,酒精度反而降低。经方差分析表明,磷酸氢二铵对酵母产酒精的能力有显著促进,当发酵液中总YANC达到558.2mg/L时,其酒精产量达到最大。同样作为氮源,硫酸铵的添加对酒精度的影响类似磷酸氢二铵。随着硫酸铵添加量的增加,酒精度的产量呈现先增加后减少的规律,当添加量达到600mg/L酒精度已较对照组有较大幅度升高;在硫酸铵添加量为1200mg/L时,酒精产量达到最大值,较对照组升高5.0%。经方差分析表明,硫酸铵对酵母产酒精的能力有显著促进。硫胺素以TPP(焦磷酸硫胺素)的形式参与丙酮酸脱羧反应和己糖单磷酸途径的分子重排反应。缺乏时,引起发酵呆滞。我们所使用的发酵液中虽然硫胺素的含量达0.517mg/L,但由于在发酵前添加的SO2对硫胺素破坏较大,可达46%,故造成发酵液中硫胺素的缺乏。试验表明,当硫胺素的添加量为0.30mg/L时,酒精产量达到最大值10.9度,较对照组增幅达7.0%;当硫胺素添加量继续增加时,对酵母的代谢能力无较大影响,酒精度在10.9度上下波动。经方差分析表明,硫胺素对酵母产酒精的能力有较显著促进作用。生物素是酵母最普遍需要的生长素,几乎所有的酵母菌都需要生物素。生物素是酵母羧化酶和转羧基酶的活性部分。当酵母生长在缺乏生物素的培养基中时,这些羧化酶的活性降低。试验表明,当生物素的添加量为0.20mg/L时,酒精产量达到最大值10.68度,较对照组增幅达4.8%;当硫胺素添加量继续增加时,酵母糖代谢能力反而下降,酒精产量下降。经方差分析表明,生物素对酵母产酒精的能力有较显著促进作用。其他4种营养素肌醇(0～50mg/L)、烟酰胺(0～25mg/L)、吡哆醇(0～1.5mg/L)、泛酸(0～5.0mg/L)分别添加后,试验表明并没有达到促进酵母生长的目的,说明果汁中这4种营养素的含量已能够满足酵母正常代谢所需,故实际生产中不进行添加。3苹果缩加工过程中营养元素的缺乏采用苹果浓缩汁酿制苹果酒可以克服苹果鲜汁不易保存、有季节性等缺点,但由于其浓缩加工过程中的加热及澄清等工艺的影响,会造成苹果浓缩汁中一些营养元素的缺乏,进而影响苹果酒的发酵。本文立足于苹果浓缩汁生产苹果酒,研究了包括氮源、维生素等8种营养素对于酒精发酵过程中酵母产酒精能力的影响,对实际生产有一定的指导作用。3.1添加磷酸氢二铵理论上,几种铵盐都可以满足酵母的氮源需求,但法国酿酒法典和德国葡萄酒法规只允许使用磷酸氢二铵作为酵母营养物,它提供的铵离子可以作为氮源,磷酸离子可参与葡萄糖和果糖转化为酒精的反应。硫酸铵和氯化铵也可以补充氮源,但效果没有磷酸氢二铵好。另外过量的含氮化合物会影响酒的风味和微生物的稳定性,而且可能还会形成氨基-甲酸乙酯的前体物质,因此,各国对氮源添加量都有限定。美国规定在葡萄酒中添加磷酸氢铵(一铵和二铵)量不超过960mg/L,澳大利亚的限量为1885mg/L,而欧共体的规定更为严格,规定添加磷酸氢二铵或硫酸铵的用量不超过300mg/L。本文选择添加磷酸氢二铵400mg/L,既促进酵母的代谢,又在一定程度上降低酒精发酵结束后结合SO2的量,而且没有超过澳大利亚和美国对铵盐的限量要求,满足安全性要求,不造成营养残留。3.2不同纤维素及维生素a结合对苹果浓缩汁稀释液中营养素的检测及相关试验,添加硫胺素、生物素,使其在发酵液中含量达到0.8、38.5mg/L,以满足酵母生长所需。同时硫胺素的添加在不同程