蘋果酒發(fā)酵工藝對(duì)比研究

宋靜，夏玲玲，張玉剛，戴洪義

（青島農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，山東青島266109）

蘋果酒發(fā)酵工藝對(duì)比研究

宋靜，夏玲玲，張玉剛，戴洪義*

（青島農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，山東青島266109）

利用德國(guó)生產(chǎn)的5L全自動(dòng)發(fā)酵罐和0.5L三角瓶，以5個(gè)栽培蘋果品種的果實(shí)（‘魯加1號(hào)’、‘魯加4號(hào)’、‘魯加5號(hào)’、‘國(guó)光’、‘新紅星’）為原料，發(fā)酵溫度設(shè)定為20℃，酵母菌接種量為5%，進(jìn)行蘋果酒發(fā)酵工藝初步的放大試驗(yàn)。測(cè)定5個(gè)品種在陳釀過程中的酒精度、單寧、總酚、可滴定酸、透光率、可溶性固形物變化情況。結(jié)果表明，當(dāng)發(fā)酵體積擴(kuò)大10倍后，發(fā)酵罐中蘋果酒發(fā)酵效果與三角瓶中小體積狀態(tài)下的發(fā)酵效果無(wú)顯著差異，總的變化趨勢(shì)趨于一致。

蘋果；果酒；發(fā)酵；放大實(shí)驗(yàn)

我國(guó)是目前為止世界上蘋果生產(chǎn)的第一大國(guó)[1]，但蘋果的深加工產(chǎn)業(yè)處于起步階段。蘋果酒營(yíng)養(yǎng)豐富[2]，可以調(diào)整人體的新陳代謝并促進(jìn)血液循環(huán)[3-5]。隨著人們生活水平的提高，蘋果酒產(chǎn)業(yè)必然有著廣闊的發(fā)展前景[6-9]。

蘋果酒發(fā)酵分為兩個(gè)主要過程，主發(fā)酵完成后得到的是蘋果原酒，原酒酒體粗糙，需經(jīng)一定時(shí)間儲(chǔ)存與處理，在儲(chǔ)存期間果酒內(nèi)進(jìn)行著理化及生化的反應(yīng)，酒質(zhì)變得醇厚香濃，這個(gè)過程即酒的老熟或陳釀[10]。經(jīng)過陳釀的原酒不良風(fēng)味物質(zhì)減少，芳香物質(zhì)得到加強(qiáng)和突出，各種物質(zhì)之間達(dá)到平衡，酒體變得和諧、柔順、細(xì)膩、醇厚，并表現(xiàn)出各種酒的典型風(fēng)格[11]。本試驗(yàn)的蘋果酒發(fā)酵罐發(fā)酵是在三角瓶試驗(yàn)可行的基礎(chǔ)上，采用小型發(fā)酵罐進(jìn)行發(fā)酵，小型發(fā)酵罐通過控制發(fā)酵過程的溫度、攪拌速度等參數(shù)為發(fā)酵提供了相對(duì)穩(wěn)定的發(fā)酵環(huán)境。為了更充分的了解發(fā)酵罐發(fā)酵與三角瓶發(fā)酵對(duì)蘋果酒釀造的影響，本試驗(yàn)著重研究5個(gè)品種蘋果由2種發(fā)酵工藝發(fā)酵而成的果酒在陳釀階段的物質(zhì)變化規(guī)律。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

蘋果品種（系）‘魯加1號(hào)’（Lujia1）、‘魯加4號(hào)’（Lujia4）、‘魯加5號(hào)’（Lujia5）、‘國(guó)光’（Ralls Janet）、‘新紅星’（Starkrimson）采自青島農(nóng)業(yè)大學(xué)膠州實(shí)驗(yàn)站。蘋果采收時(shí)間以種子完全變褐為標(biāo)準(zhǔn)，然后將采后原料保存于1～4℃的環(huán)境中[12]。

偏重亞硫酸鉀（分析純）、果膠酶制劑、淀粉酶：市售。

菌種：本實(shí)驗(yàn)室篩選的SY01酵母菌[13]。

1.2 儀器與設(shè)備

HZQ-F160型振蕩培養(yǎng)箱：哈爾濱市東聯(lián)電子技術(shù)開發(fā)有限公司；SP-2102UV型紫外分光光度計(jì)：美國(guó)Amersham Biosciences公司；TCP2型全自動(dòng)測(cè)色色差儀：北京鑫奧依克光電技術(shù)有限公司；SW-CJ-1FD型超凈工作臺(tái)：上海博訊實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；DL-50全自動(dòng)電位滴定儀：梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；SPX-250B-Z型生化培養(yǎng)箱：東南科儀公司；TD-45數(shù)字折光儀：杭州匯爾儀器設(shè)備有限公司；AR2140電子分析天平：奧豪斯（上海）公司。BZOSTATRBplus-52MO發(fā)酵罐：德國(guó)賽多利斯集團(tuán)貝朗國(guó)際生物技術(shù)工程公司。

1.3 方法[15]

1.3.1 蘋果酒加工生產(chǎn)工藝[14]

1.3.2 果酒中可溶性固形物的測(cè)定

采用數(shù)字折光儀測(cè)定，測(cè)定時(shí)用玻璃棒充分?jǐn)嚢杈鶆?，重?fù)3次。

1.3.3 果酒中可滴定酸的測(cè)定

采用NaOH中和滴定法，用DL50型自動(dòng)電位滴定儀進(jìn)行測(cè)量，重復(fù)3次。滴定劑為0.04mol/L標(biāo)準(zhǔn)氫氧化鈉溶液。

1.3.4 果酒中透光值、透光率的測(cè)定

用SP-2102UV型紫外分光光度計(jì)測(cè)定。每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)3次，測(cè)定時(shí)以蒸餾水為參照。

1.3.5 果酒色度的測(cè)定

用TCP2型全自動(dòng)測(cè)色色差儀測(cè)定各樣品的總色差（DE）和黃色色差值（DB）。每個(gè)樣品測(cè)量3次，以蒸餾水為參照。

1.3.6 果酒酒精度的測(cè)定

采用國(guó)標(biāo)GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》中酒精蒸餾法進(jìn)行果酒酒精度測(cè)定。

1.3.7 蘋果酒單寧總酚的測(cè)定

采用福林-酚試劑比色法測(cè)定單寧含量、總酚含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種蘋果酒在陳釀階段的可溶性固形物變化

圖1 5種蘋果酒陳釀過程中可溶性固形物含量的變化比較Fig.1 Comparisons of changes of soluble solid substance content of apple wines among 5 varieties during aging

由圖1可知，發(fā)酵剛完成時(shí)，相同品種由2種發(fā)酵工藝發(fā)酵而成的蘋果酒中可溶性固形物含量基本一致，且在陳釀過程中波動(dòng)不大。

2.2 不同品種蘋果酒在陳釀階段的酒精度變化

圖2 5種蘋果酒陳釀過程中酒精度的變化比較Fig.2 Comparisons of changes of alcoholicity of apple wines among 5 varieties during aging

由圖2可知，同一品種由2種發(fā)酵工藝發(fā)酵而成的蘋果酒，除‘魯加1號(hào)’發(fā)酵罐發(fā)酵而成的果酒酒精度比三角瓶發(fā)酵工藝略高外，其他品種2種發(fā)酵工藝發(fā)酵而成的蘋果酒酒精度均基本一致。且所有蘋果酒在陳釀過程中酒精度均呈下降趨勢(shì)。在陳釀結(jié)束時(shí)，除‘魯加5號(hào)’發(fā)酵罐發(fā)酵而成的酒酒精度比三角瓶發(fā)酵工藝的略低，其他品種2種發(fā)酵工藝發(fā)酵而成的蘋果酒酒精度均基本一致。

2.3 不同品種蘋果酒在陳釀階段的單寧變化

圖3 5種蘋果酒陳釀過程中單寧含量的變化比較Fig.3 Comparisons of changes of tannin content of apple wines among 5 varieties during aging

由圖3可知，發(fā)酵剛結(jié)束時(shí)，‘魯加1號(hào)’由發(fā)酵罐發(fā)酵而成的蘋果酒單寧含量比三角瓶發(fā)酵工藝發(fā)酵而成的酒略高，而‘國(guó)光’則是三角瓶發(fā)酵而成的蘋果酒單寧含量稍高于發(fā)酵罐發(fā)酵而成的蘋果酒，其他3個(gè)品種2種發(fā)酵工藝發(fā)酵而成的蘋果酒單寧含量及變化量基本一致。在陳釀過程中，所有蘋果酒單寧含量均基本保持穩(wěn)定。

2.4 不同品種蘋果酒在陳釀階段的總酚變化

由圖4可知，‘魯加5號(hào)’由發(fā)酵罐發(fā)酵而成的蘋果酒總酚含量比三角瓶發(fā)酵工藝發(fā)酵而成的蘋果酒略低，其他品種由2種發(fā)酵工藝發(fā)酵而成的蘋果酒總酚含量基本一致。所有蘋果酒中總酚含量在陳釀過程中呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，但下降幅度較小。

圖4 5種蘋果酒陳釀過程中總酚含量的變化比較Fig.4 Comparisons of changes of total phenolic content of apple wines among 5 varieties during aging

2.5 不同品種蘋果酒在陳釀階段的可滴定酸變化

圖5 5種蘋果酒陳釀過程中可滴定酸的變化比較Fig.5 Comparisons of changes of acid content of apple wines among 5 varieties during aging

由圖5可知，‘魯加4號(hào)’由發(fā)酵罐發(fā)酵而成的蘋果酒可滴定酸含量稍低于三角瓶發(fā)酵工藝發(fā)酵而成的蘋果酒可滴定酸含量，其他品種由2種發(fā)酵工藝發(fā)酵而成的蘋果酒可滴定酸含量均基本一致。陳釀過程中均呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，但變化不大。

2.6 不同品種蘋果酒在陳釀階段的透光率變化

由圖6可知，‘魯加5號(hào)’由發(fā)酵罐發(fā)酵而成的蘋果酒透光率明顯高于三角瓶發(fā)酵工藝發(fā)酵而成的蘋果酒，其他相同品種由2種發(fā)酵工藝發(fā)酵而成的蘋果酒的透光率基本保持一致。在陳釀過程中，除‘魯加1號(hào)’蘋果酒透光率基本保持穩(wěn)定，其他品種均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，其中‘新紅星’下降幅度相對(duì)較大。

2.7 不同品種蘋果酒在陳釀階段的吸光度值變化

由圖7可知，‘魯加1號(hào)’由發(fā)酵罐發(fā)酵而成的蘋果酒的吸光度值明顯高于三角瓶發(fā)酵工藝發(fā)酵而成的蘋果酒，而‘國(guó)光’則恰恰相反，發(fā)酵罐發(fā)酵而成的‘國(guó)光’蘋果酒的吸光度值則稍低于普通發(fā)酵工藝，其他品種由2種發(fā)酵工藝發(fā)酵而成的蘋果酒吸光度值基本一致。在陳釀過程中，除‘魯加1號(hào)’吸光度值基本保持穩(wěn)定外，其他品種均呈明顯的上升趨勢(shì)。

圖6 5種蘋果酒陳釀過程中在波長(zhǎng)625nm處透光率的變化比較Fig.6 Comparisons of changes of transparence of apple wines under wavelength of 625 nm among 5 varieties during aging

圖7 5種蘋果酒陳釀過程中在波長(zhǎng)420nm處吸光度值的變化比較Fig.7 Comparisons of changes of absorbance of apple wines under wavelength of 420 nm among 5 varieties during aging

2.8 不同品種蘋果酒在陳釀階段的黃色差變化

圖8 5種蘋果酒陳釀過程中黃色色差的變化比較Fig.8 Comparisons of changes of yellow color aberration of apple wines among 5 varieties during aging

由圖8可知，‘國(guó)光’和‘魯加1號(hào)’由發(fā)酵罐發(fā)酵而成的蘋果酒黃色差比三角瓶發(fā)酵工藝稍低，其他品種由2種發(fā)酵工藝發(fā)酵而成的蘋果酒黃色差基本一致。在陳釀過程中，除‘魯加1號(hào)’基本保持不變外，其他品種黃色差均呈下降趨勢(shì)，其中‘魯加4號(hào)’由發(fā)酵罐發(fā)酵而成的蘋果酒下降幅度較小。

2.9 不同品種蘋果酒在陳釀階段的總色差變化

圖9 5種蘋果酒陳釀過程中總色差的變化比較Fig.9 Comparisons of changes of total color aberration of apple wines among 5 varieties during aging

由圖9可知，‘國(guó)光’和‘魯加1號(hào)’由發(fā)酵罐發(fā)酵而成的蘋果酒總色差明顯高于普通發(fā)酵工藝，其他品種由2種發(fā)酵工藝發(fā)酵而成的蘋果酒總色差基本一致。在陳釀過程中，除‘魯加1號(hào)’基本保持不變外，其他品種總色差均呈下降趨勢(shì)，其中‘魯加4號(hào)’和‘新紅星’由發(fā)酵罐發(fā)酵而成的蘋果酒下降幅度較小。

3 討論與結(jié)論

在陳釀過程中，同品種由2種發(fā)酵工藝發(fā)酵而成的果酒酒精度均呈下降趨勢(shì)，而可滴定酸含量則逐漸增加。酸類物質(zhì)在酒中很重要的作用，能增加酒的濃厚感，同時(shí)酒的品質(zhì)會(huì)因?yàn)槿狈ωS富的單寧而顯得淡薄、乏味[16]、缺乏結(jié)構(gòu)感和“骨架”，也會(huì)大大縮短酒的品質(zhì)壽命[17]。本試驗(yàn)中，所有蘋果酒在陳釀過程中單寧含量均基本保持穩(wěn)定，且相同品種由2種發(fā)酵工藝發(fā)酵而成的蘋果酒單寧含量也基本保持一致。

酚類物質(zhì)在蘋果酒中起抗氧化和防腐的作用。蘭玉倩等[18]的研究表明，不同酒齡黃酒的總酚含量在陳釀時(shí)緩慢的氧化反應(yīng)中降低，這與本試驗(yàn)研究結(jié)果相同，且相同品種由2種發(fā)酵工藝發(fā)酵而成的蘋果酒總酚含量基本一致，陳釀過程中變化趨勢(shì)也一致。

隨著陳釀時(shí)間的增長(zhǎng)，不同品種不同發(fā)酵工藝發(fā)酵而成的蘋果酒的吸光度值均呈上升趨勢(shì)，而透光率、黃色差和總色差均呈下降趨勢(shì)，表明蘋果酒在陳釀過程中顏色的變化。果酒中含有許多不同種類的單酚類物質(zhì)，在陳釀過程中這些單酚類物質(zhì)會(huì)不同程度的氧化消失，這就導(dǎo)致某些品種由2種不同發(fā)酵工藝發(fā)酵而成的蘋果酒的色差等指標(biāo)有一定差異。

本試驗(yàn)結(jié)果表明，發(fā)酵罐發(fā)酵與三角瓶發(fā)酵相比，各種物質(zhì)含量的變化整體趨勢(shì)并無(wú)顯著的規(guī)律性差異，這與徐抗震等[19]的研究結(jié)果一致。從蘋果酒的整個(gè)發(fā)酵過程中可以發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵罐的主發(fā)酵罐速度較三角瓶快。蘋果酒發(fā)酵過程是個(gè)放熱的過程，與三角瓶發(fā)酵試驗(yàn)相比，發(fā)酵罐體積擴(kuò)大，發(fā)酵較為劇烈，傳熱就相對(duì)困難，發(fā)酵果汁在中心處的溫度略高于外周，發(fā)酵相對(duì)迅速，從而產(chǎn)生更多的熱量，進(jìn)一步加速發(fā)酵進(jìn)程。李一婧等[20]認(rèn)為隨著發(fā)酵果汁體積的增大，尤其在發(fā)酵初期應(yīng)更加慎重，避免發(fā)酵速度過快而破壞原酒的品質(zhì)。為了制約發(fā)酵速度的變化，可以考慮適當(dāng)控制溫度或增加攪拌。所以說，發(fā)酵罐發(fā)酵可以更普遍地用于實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)。但酒質(zhì)的優(yōu)劣還是要從更多方面考察，這里只是針對(duì)具體的幾種基本物質(zhì)含量變化的初步探索，若要結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際還需進(jìn)一步研究。

[1]楊杰.2011年中國(guó)蘋果產(chǎn)銷形勢(shì)分析[J].煙臺(tái)果樹，2011（4）：24-26.

[2]朱傳合，夏秀梅，杜金華，等.影響蘋果酒的品質(zhì)因素及控制措施[J].釀酒，2003（1）：12-21.

[3]劉鐵錚，付亞麗，秦立者，等.紅富士蘋果中VC含量的研究[J].煙臺(tái)果樹，2005（4）：6-7.

[4]張振華，胡小松，葛毅強(qiáng)，等.我國(guó)蘋果加工業(yè)的發(fā)展思路[J].中國(guó)果樹，2004（2）：50-53.

[5]王娟，徐桂花.蘋果酒的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值分析及發(fā)展現(xiàn)狀[J].中國(guó)食品與營(yíng)養(yǎng)，2006（8）：35-37.

[6]宋紀(jì)蓉，張健剛.蘋果資源的深加工研究[M].北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，2003.

[7]王征兵.中國(guó)蘋果生產(chǎn)現(xiàn)狀及對(duì)策[J].世界農(nóng)業(yè)，2001（12）：18.

[8]祝戰(zhàn)斌，馬兆瑞.釀酒用蘋果品種特性[J].楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2004（3）：11-13.

[9]牛自勉，趙紅鈺.世界蘋果發(fā)展動(dòng)態(tài)分析[J].山西果樹，2000（3）：12-13.

[10]李大和.青蘋發(fā)酵酒酵母的選育及釀酒工藝的研究[J].釀酒，2006（7）：103-105.

[11]LEGUERINEL I,MAFRT P,CLERET J J,et al.Yeast strain and kinetic aspects of the formation of flavour components in cider[J].J I Brewing, 1989,95(6):405-409.

[12]梁黎明.蘋果酒[J].釀酒，1999（5）：43-44.

[13]楊曉英，丁立孝，梁美霞，等.蘋果酒優(yōu)良酵母菌株的篩選[J].青島農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2008，25（1）：28-30.

[14]李紀(jì)明，徐巖.蘋果酒香味成分與感官質(zhì)量研究[J].食品與發(fā)酵工業(yè)，2006，32（7）：87-89.

[15]聶繼云，劉鳳之，李靜，等.釀酒用蘋果品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)淺析[J].北方園藝，2007（2）：165-166.

[16]孫國(guó)昌，吳炳元，繆新興.合理提高黃酒酸度的探討[J].中國(guó)釀造，2006，25（4）：52-53.

[17]郭永亮，AnthonyS.現(xiàn)代葡萄酒陳釀工藝探討[J].中外葡萄與葡萄酒，2012（6）：51-56.

[18]蘭玉倩，薛潔，江偉，等.黃酒陳釀過程中主要成分變化的研究[J].中國(guó)釀造，2011，30（5）：165-170.

[19]徐抗震，宋紀(jì)蓉，伍星，等.發(fā)酵生產(chǎn)蘋果酒的放大和動(dòng)力學(xué)研究[J].食品科學(xué)，2005，26（4）：27-31.

[20]李一婧，謝天柱，馬偉超，等.茶多酚蘋果酒的發(fā)酵新工藝中試研究[J].中國(guó)釀造，2011，30（1）：145-148.

Comparative study of apple cider fermentation process

SONG Jing,XIA Lingling,ZHANG Yugang,DAI Hongyi*
(College of Horticulture,Qingdao Agricultural University,Qingdao 266109,China)

The scale-up experiment of cider fermentation process was carried out on five apple varieties(‘Lujia 1’,‘Lujia 4’,‘Lujia 5’,‘Ralls Janet’,‘Starkrimson’)by means of 5-L automatic fermentor made in Germany and 0.5-L conical flask.The yeast inoculum and fermentation temperature was set as 5%and 20℃,respectively.The changes of alcoholicity,tannin,total phenols,titratable acidity,transmittance,soluble solid substance content(Brix)of the ciders of five apple varieties was detected during aging process.Result showed that there was no significant difference on the fermentation effect between scale-up experiment and conical flask when the scale was 10 times enlarged,and the variation trends of all indicators were similar.

apple;fruit wine;fermentation;scale-up experiment

TS255.46；TS255.47

A

0254-5071（2014）04-0071-04

10.3969/j.issn.0254-5071.2014.04.017

2014-02-17

國(guó)家現(xiàn)代蘋果產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項(xiàng)目（CARS-28-01-07）；山東省良種產(chǎn)業(yè)化工程項(xiàng)目（J10LC12）

宋靜（1988-），女，碩士研究生，主要從事果樹育種研究工作。

*通訊作者：戴洪義（1956-），男，教授，碩士，主要從事果樹育種與生物技術(shù)研究工作。