黑加侖果酒發(fā)酵條件的研究

黑加侖果酒發(fā)酵條件的研究

黑加侖也被稱為黑加侖。黑加侖是虎耳草科的一種漿果。它是多年生灌木的多汁漿果，味道甜美芳香。黑加侖富含糖、有機酸以及維生素C等多種營養(yǎng)成分。大量研究表明,黑加侖具有防癌、改善視力、控制糖尿病、改善血液循環(huán)、降血壓、降血脂、改善老年人健忘及行為遲緩等多種保健功能。隨著人們生活水平的提高,飲食結構的改善,果酒越來越受到人們的關注。因此,本試驗以黑加侖汁為原料,利用自選酵母菌,采用響應面分析法對黑加侖果酒的發(fā)酵條件進行研究,從而確定自選釀酒酵母菌的最佳發(fā)酵條件,進而開發(fā)出優(yōu)質穩(wěn)定、附加值高、風味獨特的黑加侖果酒產(chǎn)品,為其工業(yè)化生產(chǎn)提供理論依據(jù)。1材料和方法1.1酵母菌的篩選黑加侖果汁:可溶性固形物含量11%,由黑龍江省農(nóng)科院漿果研究所提供;自選酵母菌Y-21:為從自然發(fā)酵的黑加侖果皮、果汁混合醪液中分離篩選;白砂糖:食品級;偏重亞硫酸鉀:國產(chǎn)分析純。1.2實驗儀器和儀器HZQ-QX全溫振蕩器、BCN-1360型超凈工作臺(哈爾濱東聯(lián)電子技術開發(fā)有限公司);SPH-250型生化培養(yǎng)箱(上海森信實驗儀器有限公司);微量移液器(上海熱電儀器有限公司);WS108型手持折光儀(上海測維光電技術有限責任公司);可調電熱套(南京實驗儀器廠);酒精比重計及酒精蒸餾設備。1.3方法1.3.1工藝黑加侖汁→成分調整→接種酵母→發(fā)酵→陳釀→降酸→澄清→殺菌→灌裝→成品1.3.2酵母菌的活化(1)成分調整:黑加侖果汁中可溶性固形物含量為11%,若僅用原果汁發(fā)酵,則酒精度太低。因此,應適當添加白砂糖,將果汁調整到發(fā)酵所需的初始糖度(°Bx),以提高酒精度。同時,添加60mg/L的SO2。(2)自選酵母菌的活化:采用等體積的麥芽汁、黑加侖汁,調整糖度至15°Bx,在搖床中30℃、160r/min條件下對自選酵母菌Y-21活化10h,備用。(3)陳釀:經(jīng)過主發(fā)酵所得的黑加侖果酒,口感較差,需經(jīng)過一定時間的陳釀,酒的品質才能進一步提高。陳釀溫度12℃~18℃,相對濕度75%,時間6個月。(4)降酸:采用0.5g/L的CaCO3進行化學降酸。(5)澄清:采用硅藻土對黑加侖果酒進行澄清處理。1.3.3黑加侖酒發(fā)酵工藝指標(1)發(fā)酵溫度對發(fā)酵性能的影響:以初始糖度為22°Bx、接種量為7%、裝液量60%,分別在18℃、20℃、22℃、24℃、26℃、28℃、30℃發(fā)酵11d,以酒精度和殘?zhí)橇繛樵u價指標,研究發(fā)酵溫度對黑加侖果酒發(fā)酵性能的影響。(2)接種量對發(fā)酵性能的影響:以初始糖度為22°Bx、接種量分別為2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%,裝液量60%,24℃發(fā)酵11d,以酒精度和殘?zhí)橇繛樵u價指標,研究接種量對黑加侖果酒發(fā)酵性能的影響。(3)初始糖度對發(fā)酵性能的影響:以初始糖度分別為16°Bx、18°Bx、20°Bx、22°Bx、24°Bx,接種量7%、裝液量60%,24℃發(fā)酵11d,以酒精度和殘?zhí)橇繛樵u價指標,研究初始糖度對黑加侖果酒發(fā)酵性能的影響。(4)發(fā)酵時間對發(fā)酵性能的影響:以初始糖度為22°Bx、接種量7%、裝液量60%,24℃發(fā)酵3d、5d、7d、9d、11d,以酒精度和殘?zhí)橇繛樵u價指標,研究發(fā)酵時間對黑加侖果酒發(fā)酵性能的影響。(5)裝液量對發(fā)酵性能的影響:以初始糖度為22°Bx、接種量7%、分別以裝液量20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%,24℃發(fā)酵11d,以產(chǎn)生的酒精度和殘?zhí)橇繛樵u價指標,研究裝液量對黑加侖果酒發(fā)酵性能的影響。1.3.4響應面優(yōu)化試驗設計通過單因素試驗,根據(jù)Box-Behnken中心組合試驗設計原理,以酒精轉化率為響應值,設計4因素3水平響應面分析試驗,因素水平編碼見表1。數(shù)據(jù)用SAS8.2程序分析確定最優(yōu)發(fā)酵工藝參數(shù)。1.3.5微生物指標的測定總糖(以葡萄糖計,g/L)的測定:直接滴定法;總酸的測定:按照GB/T12456-2008規(guī)定方法測定;酒精度的測定:按GB/T394.2-2008規(guī)定方法測定;游離SO2(mg/L):氧化法;細菌總數(shù)的測定:按GB/4789.2-2008規(guī)定方法測定;大腸菌群的測定:按GB/4789.3-2008規(guī)定方法測定。酒精轉化率:總糖轉化成酒精的比率,其計算公式:2結果與分析2.1單因素試驗分析2.1.1黑加侖酒酒精度調整由圖1可知,溫度在18℃和20℃時酒精度低,殘?zhí)禽^高;22℃和24℃時酒精度增高,殘?zhí)怯兴档?在26℃時所發(fā)酵的黑加侖果酒酒精度低,殘?zhí)锹杂性龈?28℃、30℃時殘?zhí)禽^高。由表2可知,在較低溫度和較高溫度時,發(fā)酵酒的色澤都有較大幅度的降低。綜合考慮,22℃和24℃發(fā)酵酒的殘?zhí)潜容^低,色澤無明顯變化,呈玫瑰紅色,但考慮到果酒風味和發(fā)酵速度,選擇24℃作為黑加侖果酒合適的發(fā)酵溫度。2.1.2高、低、l由圖2可知,接種量為5%~9%時,發(fā)酵黑加侖果酒的酒精度約為13%vol,殘?zhí)亲罡邽?1.3g/L,最低為7.3g/L;當接種量為9%時,發(fā)酵酒的酒精度為13.2%vol,殘?zhí)菫?.3g/L。隨著接種量的增大,發(fā)酵速度相應加快,但是接種量過大會加快酵母的繁殖和呼吸作用,發(fā)酵液中的大量糖分被酵母用于呼吸作用,不利于酒精的積累。2.1.3初始糖度對酒精度的影響由圖3可知,初始糖度為18°Bx時殘?zhí)亲畹?但是18°Bx時酒精度為10.8%vol,相對來說果酒酒精度稍低,在初始糖度為20°Bx~24°Bx時,酒精度在12%vol以上;殘?zhí)亲畹蜑?.7g/L,最高為12.5g/L;初始糖度為26°Bx時,酒精度為15.8%vol,但殘?zhí)侵颠_到22g/L,殘?zhí)侵递^高,綜合考慮,22°Bx左右的初始糖度較為理想。2.1.4酒精發(fā)酵的酒精度不同發(fā)酵時間對酒精度與殘?zhí)橇康挠绊懸妶D4。發(fā)酵第3d酒精度較低,僅為8.8%vol,殘?zhí)橇枯^高。在發(fā)酵第9d時,酒精發(fā)酵接近終點,酒精度為13.2%vol,糖度和酒精度基本不變。所以選擇發(fā)酵時間范圍為7d~11d。2.1.5酵母菌的發(fā)酵裝液量大小對酒精發(fā)酵的影響主要是剩余空間,酵母菌增殖生長需要氧氣而酵母菌發(fā)酵則是厭氧發(fā)酵,所以,酵母菌發(fā)酵過程需要適量的酵母細胞,若要達到最大的酒精轉化率,則需要合適的裝液量。由圖5可知,發(fā)酵黑加侖果汁的裝液量為40%~70%時,酒精度逐漸增高,殘?zhí)侵饾u下降,當裝液量進一步增加至80%時,酒精度略有下降,殘?zhí)怯兴龈?所以選擇適合的裝液量為60%左右。2.2黑加侖果酒的發(fā)酵條件的優(yōu)化2.2.1黑加侖果酒發(fā)酵工藝條件優(yōu)化試驗結果(表3)通過SAS8.2數(shù)據(jù)分析軟件進行回歸分析,由表4可知,二次回歸方程為:y=-1055.243257+4.801418X1+75.392050X2+41.603015X3+0.611771X4-1.174841X12+1.137500X2X1-1.757206X22-1.004274X3X1-0.162500X3X2-1.493718X32-0.010875X4X1-0.012875X4X2-0.00625X4X3-0.000267X42。該決定系數(shù)R2=0.9799,由表4和表5可知,二次回歸模型的F值為41.79,其p<0.01;而失擬項的p>0.05,說明該模型的擬和效果良好。一次項、二次項和交互項p<0.01,說明各個因素對酒精轉化率有極其顯著的影響。為了確定最佳點的值,采用SAS軟件的RSREG程序對試驗模型進行分析,以得到黑加侖果酒發(fā)酵的最佳工藝條件,經(jīng)典型性分析得出最佳發(fā)酵條件為接種量6.77%、初始糖度21.84°Bx、發(fā)酵時間9.69d、裝液量73.58%。該條件下,自選酵母發(fā)酵黑加侖果酒的理論酒精轉化率預測值為98.78%。2.2.2黑加侖果酒酒精轉化率響應面試驗為檢驗試驗的可靠性,采用上述最佳發(fā)酵條件進行果酒發(fā)酵試驗,同時考慮到實際操作的便利,將最佳條件修正為接種量7%、初始糖度22°Bx、發(fā)酵時間10d、裝液量73.6%,經(jīng)過5次重復試驗,實際得到的黑加侖果酒酒精轉化率的平均值為97.4%,與理論預測值98.78%的相對誤差小于5%,說明該方程與實際情況擬合良好,響應面分析所得到的優(yōu)化模型是可靠的,表明該數(shù)學模型對優(yōu)化黑加侖果酒發(fā)酵工藝條件是可行的,具有實用價值。3產(chǎn)品性能指標3.1感覺指標黑加侖果酒顏色呈玫瑰紅色,具有突出的黑加侖果香和酒香,口感柔和。澄清透明,無懸浮物及沉淀。3.2殘?zhí)?、總酸的測定酒精度(20℃):12.5%vol~13.2%vol;殘?zhí)?以葡萄糖計):7.8g/L;總酸(以檸檬酸計):6.4g/L;游離SO2<30mg/L。3.3微生物指數(shù)細菌總數(shù)<50cfu/mL;大腸菌群<3MPN/100mL;致病菌:不得檢出。4不同初始糖度、發(fā)酵時間和裝液量對黑加侖酒的酒精轉化率的影響在單因素試驗的基礎上,采用Box-Behnken