氮源種類及濃度對(duì)青梅果酒發(fā)酵性能的影響

張超，王玉霞，*，胡小英

（1.宜賓學(xué)院生命科學(xué)與食品工程學(xué)院，四川宜賓644000；2.固態(tài)發(fā)酵資源利用四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川宜賓644000）

隨著生活水平的提高，人們對(duì)健康飲品的需求日趨增加。青梅是一種藥食兩用資源[1]，果肉中含有多種維生素、氨基酸、有機(jī)酸以及鉀、鈣、鐵等多種礦質(zhì)元素，具有生津止渴、增進(jìn)食欲、殺菌解毒、凈化血液、增強(qiáng)肝臟功能、預(yù)防高血壓和腦溢血及抑制多種腫瘤等功效[2-3]；其次，合理的鈣磷比也使得青梅成為開發(fā)保健食品的最佳材料[4-5]。以青梅汁為原料，經(jīng)酵母發(fā)酵后得到的低酒精度的青梅果酒，不僅能調(diào)節(jié)人體酸堿平衡，開胃助消化，還能促進(jìn)細(xì)胞新陳代謝[6]，具有美膚的功效。

目前，青梅果酒發(fā)酵過程存在諸如發(fā)酵過慢、感官品質(zhì)不佳等問題[7]。本文通過探究不同氮源種類及濃度對(duì)青梅果酒發(fā)酵過程總糖、總酸、酵母發(fā)酵力及酒精度的影響，以期尋求青梅果酒發(fā)酵最佳的氮源及添加濃度，為青梅果酒發(fā)酵工藝優(yōu)化、發(fā)酵速率提高及酒體品質(zhì)提升提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

青梅：試驗(yàn)所用野生青梅鮮果采自四川綿陽平武縣古城鎮(zhèn)山河村。

藥品與試劑：Pectinex BE XXL果膠酶：16000 PECTU/mL，諾維信公司；CY3079活性干酵母：法國(guó)拉曼公司；酵母粉、蛋白胨：生化試劑，成都市科龍化工試劑廠；尿素、硝酸銨、亞硫酸、碳酸鈣、鹽酸、氫氧化鈉：均為分析純，成都市科龍化工試劑廠。

儀器設(shè)備：AL204分析天平、Delta 320-S精密pH計(jì)：上海Mettler Toledo儀器有限公司；LDZX-75KBS立式電熱壓力蒸汽滅菌器：上海申安醫(yī)療器械廠；LRH-250生化培養(yǎng)箱：上海齊欣科學(xué)儀器有限公司；SW-CJ-2FD超凈工作臺(tái)：蘇凈集團(tuán)蘇州安泰空氣技術(shù)有限公司；HH-600電熱恒溫水浴鍋：蘇州威爾實(shí)驗(yàn)用品有限公司；DHG-9140A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱：上海齊欣科學(xué)儀器有限公司；UPT-Ⅰ-50優(yōu)普超純?nèi)∷畽C(jī)：成都市超純科技有限公司；BCD-568W冰箱：中國(guó)海爾集團(tuán)。

1.2 試驗(yàn)方法

青梅果漿制備：挑選無病蟲害的青梅鮮果，洗凈，鮮果與水按質(zhì)量比1∶4加蒸餾水打漿。按果漿體積添加0.06 g/L果膠酶、1.50 mL/L亞硫酸，混勻，冰箱低溫儲(chǔ)藏備用。

青梅果漿成分調(diào)整：添加白砂糖將青梅果漿的糖度調(diào)節(jié)到180 g/L，添加碳酸鈣調(diào)整pH到3.5。

氮源的添加：以250 mL三角瓶為發(fā)酵容器，裝液量為150 mL，添加不同濃度的有機(jī)和無機(jī)氮源于上述調(diào)整成分后的果汁中，每種氮源設(shè)置0、0.15、0.40、0.65 g/L 4個(gè)水平。

酵母菌接種量：活性干酵母CY3079用量0.50 g/L。

發(fā)酵監(jiān)控與指標(biāo)測(cè)定：將接種后的青梅果漿，于28℃的恒溫培養(yǎng)箱中靜置發(fā)酵，每天測(cè)定糖度、酸度，以監(jiān)控發(fā)酵進(jìn)程。待殘?zhí)墙抵? g/L左右時(shí)，發(fā)酵結(jié)束。

總糖的測(cè)定：斐林試劑直接滴定法測(cè)定，具體方法參照GB 15037-2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》。

總酸的測(cè)定：直接滴定法，以檸檬酸計(jì)，具體方法參照GB 15037-2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》。

酒精度的測(cè)定：采用蒸餾法測(cè)定，具體方法參照GB 15037-2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》。

酵母發(fā)酵力測(cè)定：采用CO2失重法，以CO2產(chǎn)生的失重來衡量酵母發(fā)酵力的大小，即酵母發(fā)酵力（g/L·h）=（發(fā)酵前稱重-發(fā)酵后稱重）/發(fā)酵時(shí)間[8]。

青梅果酒感官評(píng)價(jià)：組成品評(píng)小組，采取無記名方式，根據(jù)品評(píng)打分表對(duì)青梅果酒的外觀、香氣、典型性進(jìn)行綜合評(píng)分，評(píng)價(jià)氮源對(duì)青梅果酒品質(zhì)的影響。

1.3 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用DPS 7.55數(shù)據(jù)處理軟件和EXCEL分析處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同氮源濃度對(duì)青梅果酒發(fā)酵過程總糖的影響

發(fā)酵過程中果醪總糖的變化反映了發(fā)酵進(jìn)程的順利與否，是衡量酒精發(fā)酵強(qiáng)弱程度的重要指標(biāo)。果醪總糖含量低，表明發(fā)酵進(jìn)程酵母活力好、代謝完全，發(fā)酵速度較快。不同氮源處理濃度對(duì)青梅果酒發(fā)酵過程中總糖含量的影響如圖1～圖3所示。

圖1 0.15%氮源濃度對(duì)青梅果酒發(fā)酵殘?zhí)堑挠绊慒ig.1 Impact of 0.15%nitrogen sources on the total sugar during plum fermentation

圖2 0.40%氮源濃度對(duì)青梅果酒發(fā)酵殘?zhí)堑挠绊慒ig.2 Impact of 0.40%nitrogen sources on the total sugar during plum fermentation

圖3 0.65%氮源濃度對(duì)青梅果酒發(fā)酵殘?zhí)堑挠绊慒ig.3 Impact of 0.65%nitrogen sources on the total sugar during plum fermentation

由圖1～圖3可以得出，添加尿素的處理總糖降低速度明顯較空白及其它同濃度氮源快。其中，發(fā)酵結(jié)束時(shí)，尿素0.40 g/L處理總糖含量最低，為1.25 g/L，其次是尿素0.65 g/L處理，為1.29 g/L；酵母粉、蛋白胨、硝酸銨3個(gè)處理濃度中，都是最高濃度（0.65 g/L）處理，發(fā)酵結(jié)束時(shí)總糖含量較低。與對(duì)照相比，幾種氮源的不同濃度處理對(duì)青梅醪液總糖的利用的影響情況，都好于對(duì)照，說明氮源對(duì)發(fā)酵進(jìn)程有較好地促進(jìn)作用。即添加氮源后，發(fā)酵過程中總糖降低速度大于不添加任何氮源的對(duì)照。外源氮的添加，對(duì)發(fā)酵過程有較大的促進(jìn)作用，能夠加快糖的轉(zhuǎn)化速度，從而提高轉(zhuǎn)化率，發(fā)酵后總糖含量較低，糖的利用率較高。對(duì)不同濃度氮源的影響比較可以得出，0.40%處理濃度各氮源明顯優(yōu)于0.15%處理濃度，與0.65%處理濃度無明顯差異?；谔砑痈邼舛韧庠吹纯赡軐?duì)果酒品質(zhì)產(chǎn)生的負(fù)面影響，后續(xù)處理均采用0.40%處理濃度作為試驗(yàn)因子，考察不同氮源對(duì)青梅果酒發(fā)酵的影響。

2.2 不同氮源對(duì)青梅果酒發(fā)酵過程中總酸的影響

青梅果酒中的總酸含量是青梅水果中原有的酸和酵母代謝產(chǎn)生酸的總和，總酸的高低與青梅果酒的品質(zhì)和口感密切相關(guān)。不同氮源處理對(duì)青梅果酒總酸的影響如圖4所示。

圖4 0.40%氮源對(duì)青梅果酒發(fā)酵總酸的影響Fig.4 Impact of 0.40%nitrogen sources on the total acid during plum fermentation

試驗(yàn)結(jié)果表明，在青梅果酒發(fā)酵過程中，無論添加氮源與否，各處理發(fā)酵總酸都有不同程度的增加。各氮源處理發(fā)酵1 d后的酸度均高于對(duì)照，為7.84 g/L～8.79 g/L。隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)，總酸都有不同程度的增加。添加硝酸銨處理的總酸與其它氮源相比差異明顯，分析認(rèn)為硝酸銨為生理酸性鹽類，分解后游離出來酸根具有使發(fā)酵后基質(zhì)酸度增加的性能[9]。而其它氮源處理后總酸變化量與對(duì)照相比差異不大。

2.3 不同氮源對(duì)酵母發(fā)酵力的影響

酵母發(fā)酵力表征酵母代謝生長(zhǎng)能力的強(qiáng)弱，在厭氧條件下酵母將糖轉(zhuǎn)化成酒精與二氧化碳，二氧化碳的揮發(fā)使發(fā)酵體系重量減輕，因此可以失重來衡量酵母發(fā)酵力的強(qiáng)弱。不同氮源處理對(duì)青梅果酒酵母發(fā)酵力的影響結(jié)果如圖5所示。

圖5 0.40%氮源對(duì)青梅果酒酵母發(fā)酵力的影響Fig.5 Impact of 0.40%nitrogen sources on the yeast vitality during plum fermentation

圖5試驗(yàn)結(jié)果顯示，無論添加氮源與否，整個(gè)發(fā)酵期間，二氧化碳的產(chǎn)生情況均呈現(xiàn)出先增后減的趨勢(shì)。與添加酵母粉與蛋白胨的氮源相比，添加尿素、硝酸銨對(duì)酵母發(fā)酵力的提升較大。其中尿素處理第24h～36h釋放的二氧化碳產(chǎn)生量最高，為2.57 g/150 mL；硝酸銨處理第24h～36h發(fā)酵體系失重量最大，為1.97 g/150 mL。從添加不同氮源對(duì)發(fā)酵的影響情況來看，發(fā)酵前期添加了氮源的處理，二氧化碳產(chǎn)生量均高于對(duì)照，發(fā)酵后期二氧化碳產(chǎn)生量較小，這可能與前期發(fā)酵過快，后期酵母發(fā)酵力減弱，而且發(fā)酵接近終點(diǎn)的情況相關(guān)。與對(duì)照的CO2產(chǎn)生情況相比，添加氮源可以明顯加快發(fā)酵速度，增加CO2產(chǎn)生量，有利于提高酵母的發(fā)酵力。

2.4 不同氮源對(duì)青梅果酒發(fā)酵酒精度的影響

酒精度是酒中含乙醇的體積百分?jǐn)?shù)，該百分?jǐn)?shù)越大，說明糖酒轉(zhuǎn)化率越高，發(fā)酵產(chǎn)生的乙醇越多。不同氮源處理對(duì)青梅果酒發(fā)酵酒精度的影響如圖6所示。

圖6試驗(yàn)結(jié)果表明，添加氮源處理后的酒精度，均高于對(duì)照，且差異顯著。在發(fā)酵條件相同的情況下，有機(jī)氮源蛋白胨酒精度高于無機(jī)氮源硝酸銨，添加有機(jī)氮源使醪液酒精含量高于無機(jī)氮源的結(jié)果與其他學(xué)者研究情況一致[10]。氮源不足會(huì)影響酵母生長(zhǎng)，導(dǎo)致酵母生物數(shù)量減少，不利于目標(biāo)產(chǎn)物的積累，進(jìn)而影響酒精含量。充足的氮源可提高發(fā)酵速率并縮短發(fā)酵周期，但氮源過高會(huì)導(dǎo)致酒精度的下降，可能的原因在于，一是氮源過高會(huì)造成酵母菌生長(zhǎng)過于旺盛[11]，糖耗增加，反而不利于酒精的積累[12]；二是高濃度氮源會(huì)抑制氮分解阻遏狀態(tài)，影響細(xì)胞對(duì)氮源的吸收和利用[11-14]，不利于酒精的積累。同時(shí)過量的氮源會(huì)造成微生物危害及生物胺生成，對(duì)酒的穩(wěn)定性及品質(zhì)產(chǎn)生消極影響[15]。

圖6 0.40%氮源對(duì)青梅果酒發(fā)酵酒精度的影響Fig.6 Impact of 0.40%nitrogen sources on the content of alcohol during plum fermentation注：不同字母表示5%顯著性水平。

2.5 氮源對(duì)果酒感官品質(zhì)的影響

成品青梅果酒呈淺黃色，具有青梅的自然色澤，清新濃郁的果實(shí)香氣，無異味，清爽透明，色澤明亮。對(duì)青梅果酒外觀澄清度、顏色、強(qiáng)度及香氣質(zhì)量和濃郁度進(jìn)行分析，以期探查氮源對(duì)青梅果酒品質(zhì)的影響。不同氮源處理對(duì)青梅果酒感官品質(zhì)的影響如表1所示。

表1 青梅果酒感官評(píng)價(jià)Table 1 Sensory analysis of plum wines

由上表可以看出，就外觀、香氣而言，酵母粉、蛋白胨處理后分值均低于對(duì)照，酵母粉、蛋白胨處理后香氣濃郁度不強(qiáng)，尿素、硝酸銨處理分值均稍高于對(duì)照，就外觀、香氣方面來說，硝酸銨和尿素處理優(yōu)于其他氮源。

添加氮源，對(duì)青梅果酒感官品質(zhì)具有明顯的影響。在發(fā)酵過程中，要注意添加氮源種類及用量對(duì)果酒品質(zhì)的影響，它們之間的相互影響，需要更進(jìn)一步深入研究。

3 結(jié)論

1）添加氮源能促進(jìn)青梅果酒發(fā)酵的進(jìn)行，加速糖的降解，增加酒精產(chǎn)量，從而提高糖酒轉(zhuǎn)化率，且無機(jī)氮源的效果不如有機(jī)氮源的效果明顯；此外氮源的添加，也對(duì)果酒的總酸含量有一定程度的增加；

2）添加氮源可以明顯加快發(fā)酵速度，提高酵母酒精發(fā)酵力，增加二氧化碳釋放量。

3）添加氮源會(huì)影響青梅果酒的感官品質(zhì)。添加酵母粉、蛋白胨的發(fā)酵酒樣帶有少許異味，就外觀、香氣方面來說，尿素、硝酸銨0.40g/L處理濃度優(yōu)于其它氮源。

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