蘋果白蘭地發(fā)酵工藝技術(shù)研究進(jìn)展

康三江，張永茂，曾朝珍，張霽紅，張海燕，張 芳，鄭 婭

（甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)產(chǎn)品貯藏加工研究所，甘肅 蘭州 730070）

蘋果白蘭地是以蘋果為原料，經(jīng)破碎榨汁、酒精發(fā)酵、蒸餾、橡木桶陳釀、勾兌調(diào)配而成的蘋果蒸餾酒。我國是世界蘋果生產(chǎn)大國，栽培面積和產(chǎn)量均居世界第一，且呈逐年增長態(tài)勢。2010～2012年產(chǎn)量分別達(dá)到3 326萬t、3 598萬t和3 849萬t[1-3]，隨著大量的幼齡果園不斷進(jìn)入結(jié)果期，可用于蘋果加工的原料十分豐富。近年來，蘋果加工業(yè)發(fā)展十分迅速，我國用于加工的蘋果僅占蘋果總產(chǎn)量的20%，德國為75%，波蘭為65%，阿根廷為55%，美國為40%，智利為25%[4]。我國市場上的蘋果加工類產(chǎn)品主要為濃縮蘋果汁，其次為蘋果脆片、脫水蘋果片、蘋果酒、蘋果醋、蘋果粉、蘋果脯、蘋果醬和蘋果果膠等小規(guī)模產(chǎn)品。國家《食品工業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》中明確發(fā)酵與釀造工業(yè)要努力提高非糧原料比重，減少玉米等糧食原料的消耗量。到2015年，非糧原料（葡萄及其他水果）酒類產(chǎn)品比重提高1倍以上[5]。因此，采用蘋果等非糧水果原料釀造蒸餾酒前景十分廣闊，對緩解糧食危機(jī)，充分利用蘋果等水果等外果資源，有效提高水果精深加工技術(shù)水平具有重要的意義。

國際上以法國和美國生產(chǎn)的蘋果白蘭地最為著名，著名的生產(chǎn)商有法國布蘭德酒廠（Maison Boulard）、美國賴爾德公司（Laird）和新查塞公司（New Jersey）[6]等。其中來自法國卡爾瓦多斯的布拉德蘋果白蘭地Calvados Boulard已于近期宣布將正式進(jìn)入中國市場[7]。我國在蘋果白蘭地方面的研究起步較晚，開展試驗研究的科研機(jī)構(gòu)較多，據(jù)報道，山東、陜西、河南、甘肅等地已建成多家蘋果白蘭地生產(chǎn)企業(yè)，但在市場上除大量的以葡萄為原料生產(chǎn)的白蘭地產(chǎn)品外，蘋果白蘭地產(chǎn)品卻難覓其蹤，產(chǎn)品開發(fā)仍處于市場空白。

1 蘋果白蘭地發(fā)酵工藝技術(shù)

1.1 蘋果白蘭地發(fā)酵酵母菌株篩選及發(fā)酵性能研究

釀酒酵母和蘋果原料是決定蘋果酒、蘋果白蘭地品質(zhì)的最重要的因素。在蘋果酒生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)研究領(lǐng)域方面，篩選特殊菌種增加蘋果酒風(fēng)味和改善蘋果酒品質(zhì)，以及應(yīng)用新型技術(shù)進(jìn)行安全有效殺菌防腐是目前研究的熱點[8]。英國著名的蘋果酒企業(yè)Thatchers公司通過添加香檳酵母，采用新型溫控式發(fā)酵生產(chǎn)出了品質(zhì)明顯優(yōu)于現(xiàn)有產(chǎn)品的蘋果酒[9]。RAINIERI S等[10]篩選的釀酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）菌株能夠使葡萄酒產(chǎn)生醇厚的芳香質(zhì)地。CABRANESC等[11]對蘋果汁發(fā)酵過程中不同菌種發(fā)酵特性的研究發(fā)現(xiàn)，釀酒酵母屬（Saccharomyce）在發(fā)酵過程中乙醇的產(chǎn)量要高于克勒克氏酵母屬（Kloeckera），與此同時殘?zhí)橇亢鸵宜嵋阴ズ恳惨哂诤笳?。國?nèi)大多科研機(jī)構(gòu)開展蘋果酒、蘋果白蘭地發(fā)酵所用酵母菌種由中國工業(yè)微生物菌種保藏管理中心（China center of industrial culture collection，CICC）提供，并在其大量的果酒酵母中進(jìn)行選擇試驗，從而篩選出發(fā)酵力強(qiáng)的菌株進(jìn)行多菌株混合發(fā)酵以提高產(chǎn)能。部分研究機(jī)構(gòu)和生產(chǎn)企業(yè)選用如安琪酵母等已工程化的酵母菌，以期獲得穩(wěn)定的生產(chǎn)工藝和產(chǎn)量。岳田利等[12-13]以引進(jìn)1株啤酒酵母、1株葡萄酒酵母為對照，從備選的10株酵母菌株通過系統(tǒng)試驗，從酵母菌落形態(tài)、感官評價、發(fā)酵能力和發(fā)酵產(chǎn)生蘋果酒品質(zhì)等方面篩選出1株最佳蘋果酒釀酒酵母，并從鮮榨蘋果汁分離出1株較優(yōu)的菌株P(guān)A4，完成了其發(fā)酵的最佳工藝參數(shù)。胡世文[14]對2種自然選育的蘋果酒酵母和一種工業(yè)化的釀酒高活性干酵母進(jìn)行馴化，篩選出了1株較為理想的發(fā)酵菌株2401（馴化糖度為13%）。侯格妮等[15]以貴州當(dāng)?shù)厍嗵O果為原料，從其自然發(fā)酵醪中分離出10株菌種，通過產(chǎn)氣能力、耐性試驗、產(chǎn)酒精試驗三級篩選得到1株可耐受16%vol乙醇、750 g/L糖度的優(yōu)良蘋果白蘭地釀造酵母。目前，我國關(guān)于蘋果白蘭地發(fā)酵酵母菌株篩選局限于單一純種釀酒酵母的篩選，而要生產(chǎn)出具有地方特色的優(yōu)質(zhì)蘋果白蘭地，具有產(chǎn)地特色的菌種或其他非酵母屬的菌種將會是蘋果白蘭地酒發(fā)酵菌種篩選的研究重點。

1.2 蘋果白蘭地發(fā)酵工藝參數(shù)研究

蘋果白蘭地一般以蘋果為原料，經(jīng)破碎榨汁（或選用稀釋的濃縮蘋果汁）、調(diào)整組分、酒精發(fā)酵、蒸餾、橡木桶陳釀、勾兌調(diào)配而成。生產(chǎn)工藝中涉及的發(fā)酵溫度、酵母接種量、SO2添加量、初始pH值、發(fā)酵時間、蒸餾條件、陳釀環(huán)境等關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)為目前該行業(yè)仍然在研究的熱點。選用不同酵母菌菌株進(jìn)行蘋果白蘭地發(fā)酵的最佳工藝參數(shù)略有差異，一般發(fā)酵溫度為20～35 ℃，有研究表明，在25 ℃條件下發(fā)酵時酒精產(chǎn)量最高[16-17]；初始糖度14%～21%、初始pH值3.6～4.5、酵母接種量5%～8%、發(fā)酵時間10～13 d、SO2添加量0.5%，發(fā)酵結(jié)束酒精含量可達(dá)10%vol～15.6%vol[18-19]，經(jīng)蒸餾后的出酒率為20%vol～47.8%vol[20-21]，經(jīng)二次蒸餾、陳釀和調(diào)配后可生產(chǎn)出色澤金黃、風(fēng)味獨特的蘋果白蘭地。蘋果白蘭地發(fā)酵中菌種的添加方式對蘋果白蘭地酒發(fā)酵也有影響，國內(nèi)主要采用一次添加單一純種酵母培養(yǎng)發(fā)酵，而國外學(xué)者采用釀酒酵母及非酵母屬混合培養(yǎng)發(fā)酵，且采用先添加非酵母屬菌種，后添加釀酒酵母的添加方式，不僅有利于非酵母屬的生長，而且還可以得到更多的芳香物質(zhì)。

1.3 蘋果白蘭地發(fā)酵酵母營養(yǎng)研究

蘋果白蘭地酒精發(fā)酵中酵母的生長繁殖對營養(yǎng)和環(huán)境條件均有明確的要求，如碳源、氮源、無機(jī)鹽及生長的溫度、水分、pH值、氧氣等。發(fā)酵原料蘋果汁中含有大量的碳水化合物及水，為酵母提供充足的碳源及水分；發(fā)酵過程中，酵母只能在一定的溫度范圍內(nèi)生長并起發(fā)酵作用，以20 ℃為最適宜繁殖溫度，在此溫度條件下能獲得最多的細(xì)胞數(shù)；酵母菌屬于兼性厭氧菌，氧是它們生長繁殖和發(fā)酵的限制因素，在發(fā)酵初期，為了獲得足夠的強(qiáng)壯酵母細(xì)胞，保證發(fā)酵的順利進(jìn)行，應(yīng)使發(fā)酵醪中含有適量的氧，而酵母細(xì)胞生長一段時間后，進(jìn)行無氧生長，即酒精發(fā)酵。氮源是酵母生長和發(fā)酵過程中必需的營養(yǎng)物質(zhì)，蘋果汁中含氮量較低，氮源不足會導(dǎo)致蘋果白蘭地發(fā)酵過程的遲緩或停滯，常用的無機(jī)氮源有硫酸銨、氯化銨、磷酸銨、磷酸氫二銨等，有機(jī)氮源有酵母膏、酵母抽提物和蛋白胨等。張泓等[22]研究表明，磷酸氫二銨對酵母產(chǎn)酒精能力有顯著促進(jìn)作用，在濃縮蘋果汁稀釋液中酵母可同化氮源為158.2 mg/L的基礎(chǔ)上添加磷酸氫二銨400 mg/L時，酒精度較不添加氮源對照上升4.02%。孫海翔等[23]認(rèn)為在蘋果酒發(fā)酵前添加0.2%酵母營養(yǎng)鹽（用啤酒廢酵母制成）會提高蘋果酒的產(chǎn)量和質(zhì)量，縮短發(fā)酵周期。曾朝珍等[24]認(rèn)為在氯化銨含量為250 mg/L發(fā)酵后酒精度最高，在蛋白胨為400 mg/L條件下酒精度最高。

1.4 蘋果白蘭地香氣成分分析研究

蘋果的香氣成分非常復(fù)雜，有研究報道其揮發(fā)性組分達(dá)300多種，主要包括醇類、醛類、酯類、酮類和醚類等，其中大多數(shù)為酯（78%～92%）和醇（6%～16%）[25]。蘋果酒中的香氣物質(zhì)既有來自蘋果果實的，又有來自蘋果酒發(fā)酵工藝過程的[26]。有國外研究者認(rèn)為酵母是形成蘋果酒香氣最重要的因素，蘋果酒的絕大部分香氣在發(fā)酵過程中形成，蘋果固有的揮發(fā)性品種香在發(fā)酵過程中大部分被降解，在成品蘋果酒中作用很小[27]。但侯鈺等[28]認(rèn)為，蘋果酒發(fā)酵釀造過程中，選用不同蘋果品種其酚類物質(zhì)含量及類別差異很大，相同品種發(fā)酵的蘋果酒中多酚的構(gòu)成和含量會受到釀造工藝的影響。于愛梅等[29]選用不同蘋果品種、發(fā)酵溫度、發(fā)酵起始酸度的酒樣，發(fā)現(xiàn)發(fā)酵原料對蘋果酒的影響最顯著，由釀酒專用品種發(fā)酵的蘋果酒含有較多的乙酸異戊酯、乙酸苯乙酯、乙酸丁酯，由制汁和鮮食品種發(fā)酵的蘋果酒香氣成分中含有較高的正己醇、正丁醇、乙酸己酯和己酸。汪立平等[30]利用法爾皮有孢漢生酵母和酵母屬酵母進(jìn)行混菌發(fā)酵，在15 ℃條件下發(fā)酵31 d，結(jié)果表明發(fā)酵結(jié)束時蘋果酒中總酯濃度為酵母屬酵母發(fā)酵蘋果酒的1.6倍。李國薇等[31]認(rèn)為，不同酵母菌發(fā)酵的蘋果酒中多酚物質(zhì)種類大致相同，其中綠原酸含量最高，為蘋果酒中主要的酚類物質(zhì)，其次是表兒茶素、咖啡酸。高級醇的種類、含量是影響蘋果酒酒質(zhì)的重要因素之一，于濤等[32]認(rèn)為酵母接種量、發(fā)酵溫度、初始pH值、氮源添加量等是影響高級醇生產(chǎn)的主要因素。彭幫柱等[33]研究了蘋果酒發(fā)酵過程中特征香氣的產(chǎn)生特性，建立了基于近紅外光譜技術(shù)特征香氣生成動力學(xué)模型。楊建榮等[34]認(rèn)為果漿用果膠酶處理后對果汁和蘋果酒中總多酚含量影響較大。葉萌祺等[35]認(rèn)為在接種產(chǎn)香酵母后對蘋果酒揮發(fā)性香氣影響較大，香氣物質(zhì)的種類和含量都有所增加。

1.5 蘋果白蘭地產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)研究

在我國現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中尚無《蘋果白蘭地》產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)、加工、貿(mào)易、檢測和行業(yè)管理等環(huán)節(jié)對該類產(chǎn)品的監(jiān)管無統(tǒng)一規(guī)范。品質(zhì)鑒定和部分指標(biāo)檢測只能參照如GB/T 118562008《白蘭地》、GB 2757—2012《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)蒸餾酒及其配制酒》、GB 2758—2012《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)發(fā)酵酒及其配制酒》和GB/T 5009.48—2003《蒸餾酒與配制酒衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的分析方法》等國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

2 結(jié)語與展望

目前，國內(nèi)的科研工作者已在蘋果白蘭地、蘋果酒發(fā)酵專用酵母菌株篩選及發(fā)酵性能研究、發(fā)酵工藝參數(shù)研究、酵母營養(yǎng)研究和香氣成分分析等方面開展了大量的科研工作，取得了一系列的研究成果。但同時也應(yīng)該看到，在產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)制訂修訂和檢測分析方面尚無蘋果白蘭地國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，缺乏統(tǒng)一規(guī)范，主管部門研究制訂《蘋果白蘭地》相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)已非常必要。在酵母菌篩選方面仍然缺乏高效的專用發(fā)酵菌株和酵母營養(yǎng)鹽產(chǎn)品，勾兌調(diào)配技術(shù)較為落后，加之國人的飲用消費(fèi)習(xí)慣等諸多因素制約了蘋果白蘭地的研究和產(chǎn)業(yè)化推廣。另外，加工利用我國豐富的蘋果等外果資源生產(chǎn)蘋果白蘭地、蘋果酒系列產(chǎn)品，可部分替代糧食釀酒，在間接保障我國糧食安全方面意義深遠(yuǎn)。

[1]中華人民共和國農(nóng)業(yè)部.中國農(nóng)業(yè)統(tǒng)計資料[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2011.

[2]中華人民共和國農(nóng)業(yè)部.中國農(nóng)業(yè)統(tǒng)計資料[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2012.

[3]中華人民共和國農(nóng)業(yè)部.中國農(nóng)業(yè)統(tǒng)計資料[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2013.

[4]韓明玉，馮寶榮.國內(nèi)外蘋果產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展報告[M].楊凌：西北農(nóng)林科技大學(xué)出版社，2011.

[5]國家發(fā)展和改革委員會.食品工業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃[EB/OL].（2011-12-31）[2012-02-01].http：//www.ndrc.gov.cn/zcfb/zcfbghwb/201201/t2012 0112_585488.html.

[6]高曉娟.蘋果白蘭地與蘋果醋的聯(lián)合生產(chǎn)工藝研究[D].濟(jì)南：山東輕工業(yè)學(xué)院碩士論文，2011.

[7]藍(lán)雪如.來自諾曼底的醇香——布拉德蘋果白蘭地[J].旅游時代，2014（6）：20-22.

[8]JI B,XUE B L,LIU T Z.Study on brewing technology of apple brandy[J].Chinese Food Science,2012,1(1):4-6.

[9]BBTE.Exclusive cider production line[J].Overseas Introduction,2012,10(11):76-77.

[10]RAINIERI S,PRETORIUS S.Selection and improvement of wine yeasts[J].Ann Microbiol,2000,50(12):15-31.

[11]CABRANES C,MANGAS J.Selection and biochemical characterization ofSaccharomyces cerevisiaeandKloeckera aplculatastrains isolated form Spanich cider[J].Journal Institute of Brew,1997,5(7):165-169.

[12]白雪蓮，岳田利，袁亞紅.優(yōu)良蘋果酒酵母的篩選研究[J].食品研究與開發(fā)，2006，27（3）：86-88.

[13]彭幫柱，岳田利，袁亞宏.酵母菌PA4 釀造蘋果酒發(fā)酵條件的優(yōu)化[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2006，22（11）：261-263.

[14]胡世文.蘋果白蘭地生產(chǎn)新工藝研究I——菌種的馴化[J].重慶教育學(xué)院學(xué)報，2008，21（6）：13-15.

[15]侯格妮，吳天祥.蘋果白蘭地發(fā)酵酵母菌株篩選及其性能研究[J].釀酒科技，2013（6）：14-17.

[16]黃 潔，宋紀(jì)蓉，張建剛.蘋果白蘭地生產(chǎn)工藝的研究[J].西北大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2001，31（2）：131-134.

[17]李 剛.蘋果白蘭地發(fā)酵條件的確定[J].河南科技學(xué)院學(xué)報：自然科學(xué)版，2008，36（4）：49-51.

[18]衛(wèi)春會，黃治國，羅惠波，等.干型蘋果酒發(fā)酵工藝條件的優(yōu)化[J].現(xiàn)代食品科技，2013，29（2）：367-371.

[19]張海妍，丁立孝，丁 新，等.蘋果白蘭地發(fā)酵工藝模型的建立[J].中國釀造，2011，30（5）：176-178.

[20]紀(jì) 蓓，薛寶蘭，劉天中.蘋果白蘭地釀造工藝研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，40（9）：5326-5328.

[21]孫俊良，趙瑞香，李 剛，等.蘋果白蘭地的研制[J].食品工業(yè)，2002（4）：16-17.

[22]張 泓，籍保平，方 強(qiáng)，等.蘋果酒發(fā)酵過程中酵母營養(yǎng)的研究[J].食品科學(xué)，2005，26（8）：74-76.

[23]孫海翔，尹卓容，苗延林.氮源對蘋果酒發(fā)酵的影響[J].食品工業(yè)，2002（4）：17-19.

[24]曾朝珍，張永茂，康三江，等.不同氮源及濃度對蘋果白蘭地酒發(fā)酵的影響[J].食品工業(yè)科技，2013，34（8）：205-209.

[25]DIMICK P,HOSKIN J.Review of apple flavor-state of the art.Crit Rev[J].Food Sci Nutr,1983,18(71):387-409.

[26]尚宏芹.蘋果酒香氣成分研究進(jìn)展[J].中國釀造，2010，29（5）：20-22.

[27]汪立平，徐 巖，王 棟，等.蘋果酒香氣成分研究進(jìn)展[J].食品與發(fā)酵工業(yè)，2002，28（7）：59-65.

[28]侯 鈺，陳欣悅，盛啟明，等.蘋果品種和釀造工藝對蘋果酒中酚類物質(zhì)的影響研究[J].中國釀造，2013，32（5）：26-30.

[29]于愛梅，徐 巖，王 棟，等.發(fā)酵原料對蘋果酒揮發(fā)性香氣物質(zhì)影響的分析[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2006，39（4）：786-791.

[30]汪立平，徐 巖.混菌發(fā)酵對蘋果酒香氣物質(zhì)及發(fā)酵效率的影響[J].食品科學(xué)，2005，26（10）：151-155.

[31]李國薇，樊明濤，王勝利，等.酵母菌種對蘋果酒主發(fā)酵過程中的多酚組成及抗氧化活性的影響[J].中國釀造，2012，31（10）：33-37.

[32]于 濤，楊婷婷，楊 林，等.蘋果酒高級醇生成控制的研究[J].中國釀造，2012，31（3）：58-62.

[33]彭幫柱，岳田利，袁亞宏，等.基于NIRS 的蘋果酒特征香氣生成動力學(xué)模型[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報，2013，44（4）：179-183.

[34]楊建榮，司芝坤，趙玉平.果漿處理對蘋果酒發(fā)酵過程中多酚的影響[J].農(nóng)產(chǎn)品加工·學(xué)刊，2005（12）：28-30.

[35]葉萌祺，袁亞宏，岳田利，等.產(chǎn)香酵母分離鑒定與蘋果酒發(fā)酵中的應(yīng)用[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報，2013，44（12）：187-192.