蜂蜜酒釀造工藝研究

孫洪浩,朱正軍,張 玉,鄧元海,張家慶,徐國(guó)俊,陳茂彬,*

(1.湖北工業(yè)大學(xué)生物工程學(xué)院,工業(yè)發(fā)酵湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心,發(fā)酵工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖北武漢 430068;2.神農(nóng)架綠源天然食品有限責(zé)任公司,湖北神農(nóng)架 442400)

蜂蜜酒釀造工藝研究

孫洪浩1,朱正軍1,張 玉1,鄧元海2,張家慶1,徐國(guó)俊1,陳茂彬1,*

(1.湖北工業(yè)大學(xué)生物工程學(xué)院,工業(yè)發(fā)酵湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心,發(fā)酵工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖北武漢 430068;2.神農(nóng)架綠源天然食品有限責(zé)任公司,湖北神農(nóng)架 442400)

以神農(nóng)架野花蜜為原料,采用自制純種黑曲、清酒酵母培養(yǎng)的酒母釀造風(fēng)味獨(dú)特的蜂蜜酒。通過(guò)單因素和響應(yīng)面實(shí)驗(yàn),確定蜂蜜酒最佳釀造工藝條件:蜂蜜汁糖度24%,酒母用量32%,酵母營(yíng)養(yǎng)劑用量0.2g/L,發(fā)酵溫度25℃,發(fā)酵時(shí)間14d。該工藝釀造的蜂蜜酒醇厚豐滿(mǎn),蜜香與曲香協(xié)調(diào),風(fēng)格突出,營(yíng)養(yǎng)豐富,酒精度14～15%vol,總酸6.5～6.8g/L,殘?zhí)?～7g/L,感官評(píng)分為95分。

蜂蜜,酒母,發(fā)酵工藝

蜂蜜是采集植物的花蜜或蜜露,與自身分泌物結(jié)合后,經(jīng)充分釀造而成的天然物質(zhì)[1]。蜂蜜的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值豐富,含有葡萄糖、果糖、各種維生素、礦物質(zhì)和氨基酸,除了作為食品可以單獨(dú)食用外,還廣泛用于各類(lèi)食品添加輔料[2]。研究表明,蜂蜜具有潤(rùn)腸、護(hù)肝、抗腫瘤、美容和調(diào)節(jié)心血管的作用[3]。

蜂蜜酒是以蜂蜜為主要原料,經(jīng)發(fā)酵、陳釀后制得的低酒精飲料。它既保留了原料蜂蜜的營(yíng)養(yǎng)成分,同時(shí)由于微生物的作用,氨基酸、維生素、礦物質(zhì)含量也有一定提升,使其營(yíng)養(yǎng)和保健價(jià)值顯著提高[4-6]。但目前蜂蜜酒的生產(chǎn)大多采用傳統(tǒng)釀造工藝,釀造出的蜂蜜酒口感單薄,蜂蜜香氣不突出,營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)保留不充分。本研究以神農(nóng)架野花蜜為原料,采用自制純種黑曲、清酒酵母培養(yǎng)的酒母釀造出營(yíng)養(yǎng)豐富、品質(zhì)優(yōu)異的蜂蜜果酒,不僅可以豐富我國(guó)果酒市場(chǎng)品種,滿(mǎn)足不同人群的消費(fèi)需求,同時(shí)為其工業(yè)化生產(chǎn)提供理論基礎(chǔ)和依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

野花蜜 湖北神農(nóng)架;東北粳米 市售;黑曲霉孢子粉 日本樋口松之助株式會(huì)社;酵母營(yíng)養(yǎng)劑 上海杰兔工貿(mào)有限公司;其余化學(xué)試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

AR1140電子分析天平 奧克斯國(guó)際貿(mào)易有限公司;PHX智能生化恒溫培養(yǎng)箱 寧波萊?？萍加邢薰?RHB-82手持糖度計(jì) 永州光學(xué)儀器廠(chǎng);HH-S數(shù)顯恒溫水浴鍋 金壇市醫(yī)療儀器廠(chǎng);TGL-16C臺(tái)式離心機(jī) 上海安亭科學(xué)儀器廠(chǎng)制造;722S型可見(jiàn)光分光光度計(jì)上海精密科學(xué)儀器有限公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 純種黑曲制備

1.3.1.1 工藝流程 參照文獻(xiàn)[7]。

1.3.1.2 操作要點(diǎn) 洗米、浸米:選取透明,質(zhì)地硬且有韌性的粳米為原料,用清水反復(fù)沖洗,直至洗米水不再渾濁為止;將洗好的米放入缸中浸漬10～12h即可。

蒸米:在106～112℃的條件下蒸米25～30min,蒸好的米飯外硬內(nèi)軟,疏松不爛,無(wú)白心,均勻一致。

攤晾:米飯蒸好后,放入曲盒內(nèi)打散并加以翻拌,使米飯達(dá)到接種黑曲霉孢子粉的品溫要求,一般33～35℃即可。

接種、培養(yǎng):接入黑曲霉孢子懸液(黑曲霉孢子粉溶解于250～300倍其重量的煮沸冷卻的純水中,每千克粳米接入0.35～0.37g黑曲霉孢子粉),與米飯拌勻后,35～38℃條件下堆積培養(yǎng)。

翻曲、平攤:堆積培養(yǎng)19～21h后,進(jìn)行第一次翻曲;再經(jīng)過(guò)11～12h堆積培養(yǎng),進(jìn)行第二次翻曲;然后將曲種平攤,經(jīng)過(guò)8～9h進(jìn)行第三次翻曲;8～10h后進(jìn)行第四次翻曲。

保溫培養(yǎng):經(jīng)過(guò)4次翻曲后,再經(jīng)過(guò)14～15h保溫培養(yǎng)即可出曲。

干燥:曲種培養(yǎng)好以后,在50℃的條件下烘干至水分含量小于10%,放入4℃冰箱內(nèi)備用。

1.3.2 蜂蜜酒的釀造

1.3.2.1 蜂蜜酒釀造工藝流程 參照文獻(xiàn)[8]。

1.3.2.2 操作要點(diǎn) 蜂蜜稀釋:按照1kg野花蜜加2.4～2.5L純水的比例加水,將蜂蜜調(diào)配成蜂蜜水溶液,使其糖度為24%。

加熱滅菌:將調(diào)配好蜂蜜汁加熱至80℃,在80℃條件下保持30min,殺滅其中的微生物。

酵母培養(yǎng)液:接種2環(huán)清酒酵母到10mL液體米曲汁培養(yǎng)基中,25℃條件下培養(yǎng)16～20h后,將其轉(zhuǎn)接到10倍體積的三角瓶液體米曲汁培養(yǎng)基中,再于25℃條件下擴(kuò)大培養(yǎng)24～30h。

酒母:成品黑曲與水的質(zhì)量比為1∶1.2,酵母培養(yǎng)液的加入量為成品曲與水總質(zhì)量1.2‰,控溫20～25℃培養(yǎng)6～7d,當(dāng)酵母數(shù)為2×108個(gè)/mL以上,酒精度達(dá)到12～15%vol時(shí),得成熟酒母。

加酵母營(yíng)養(yǎng)劑、接入酒母:按0.15～0.2g/L加入酵母營(yíng)養(yǎng)劑后,將成熟酒母與蜂蜜汁按照一定比例混合均勻,進(jìn)行前發(fā)酵。

前發(fā)酵:前發(fā)酵的溫度一般控制在25～28℃,周期一般為14～15d。

后發(fā)酵、低溫陳釀:后發(fā)酵溫度控制在15～20℃,時(shí)間為20～30d。低溫陳釀溫度控制小于15℃,陳釀期一般要求大于半年。

1.3.3 指標(biāo)測(cè)定 酒精度、總酸的測(cè)定[9];殘?zhí)堑臏y(cè)定:DNS比色法[10];pH測(cè)定:采用pH計(jì)。

1.3.4 蜂蜜酒感官評(píng)定 對(duì)釀制的蜂蜜酒進(jìn)行感官評(píng)定,請(qǐng)實(shí)驗(yàn)室10名成員按照表1的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)打分。

表1 評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

1.3.5 單因素實(shí)驗(yàn) 酒母用量:在蜂蜜汁糖度24%,酵母營(yíng)養(yǎng)劑用量0.2g/L,發(fā)酵溫度22℃條件下,分別添加蜂蜜汁質(zhì)量15%、20%、25%、30%、35%、40%的酒母。發(fā)酵12d后,測(cè)定相應(yīng)指標(biāo)。

酵母營(yíng)養(yǎng)劑用量:在最佳酒母用量條件下,分別添加酵母營(yíng)養(yǎng)劑0.14、0.16、0.18、0.2、0.22、0.24g/L,其他條件不變。發(fā)酵12d后,測(cè)定相應(yīng)指標(biāo)。

發(fā)酵溫度:在最佳酒母與酵母營(yíng)養(yǎng)劑用量條件下,控制發(fā)酵溫度為20、22、24、26、28、30℃,其他條件不變。發(fā)酵12d后,測(cè)定相應(yīng)指標(biāo)。

發(fā)酵時(shí)間:在最佳發(fā)酵溫度、酒母與酵母營(yíng)養(yǎng)劑用量條件下,控制發(fā)酵時(shí)間為11、12、13、14、15、16d后,其他條件不變,測(cè)定相應(yīng)指標(biāo)。

1.3.6 Box-Behnken響應(yīng)面實(shí)驗(yàn) 鑒于單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果,蜂蜜汁糖度選為24%,發(fā)酵時(shí)間為14d,運(yùn)用響應(yīng)面分析法,設(shè)計(jì)3因素3水平的Box-Behnken實(shí)驗(yàn),考察酒母用量、酵母營(yíng)養(yǎng)劑用量、發(fā)酵溫度對(duì)蜂蜜酒感官評(píng)分的影響。因素水平見(jiàn)表2,實(shí)驗(yàn)結(jié)果及方差分析見(jiàn)表3、表4。

表2 Box-Behnken實(shí)驗(yàn)因素水平

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實(shí)驗(yàn)

2.1.1 酒母用量對(duì)蜂蜜酒發(fā)酵的影響 酒母是指含有大量酵母的人工培養(yǎng)液,它可以將糖類(lèi)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為酒精。以黑曲為原料制得的酒母中,含有黑曲霉代謝產(chǎn)生的各種胞外水解酶、檸檬酸以及高純度酵母菌,檸檬酸的產(chǎn)生可以調(diào)整發(fā)酵基質(zhì)初始pH,抑制雜菌生長(zhǎng),防止發(fā)酵液出現(xiàn)酸敗現(xiàn)象,代替?zhèn)鹘y(tǒng)蜂蜜酒釀造過(guò)程中二氧化硫的作用。

表3 Box-Behnken實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由圖1可知,當(dāng)酒母用量為30%時(shí),蜂蜜酒的酒精度達(dá)到最大值,殘?zhí)呛孔畹?繼續(xù)增加酒母用量,酒精度有所下降,殘?zhí)呛縿t上升,是由于發(fā)酵基質(zhì)的pH過(guò)低,抑制了酵母的生長(zhǎng)代謝,而且過(guò)高的酒母用量會(huì)使發(fā)酵過(guò)于劇烈,導(dǎo)致酒體失衡;蜂蜜酒的酸度則隨著酒母用量的增加而逐漸增大,但過(guò)高的酸度導(dǎo)致酒體酸澀,不柔和。綜合以上因素,酒母用量30%為最佳。

圖1 酒母用量對(duì)蜂蜜酒酒精度、總酸和殘?zhí)呛康挠绊慒ig.1 Effect of yeast-starter amount on alcohol concentration total acid and remaining sugar of honey wine

2.1.2 酵母營(yíng)養(yǎng)劑用量對(duì)蜂蜜酒發(fā)酵的影響 酵母營(yíng)養(yǎng)劑可以為酵母帶來(lái)養(yǎng)分,提供生長(zhǎng)因子,促進(jìn)酵母的繁殖并保證酵母的生產(chǎn)能力,加速發(fā)酵進(jìn)程。由圖2可知,隨著酵母營(yíng)養(yǎng)劑用量的增加,蜂蜜酒酒精度逐漸升高,但超過(guò)0.2g/L時(shí),酒精度變化不大,這是由于發(fā)酵基質(zhì)中營(yíng)養(yǎng)成分有限,0.2g/L的用量已經(jīng)可以滿(mǎn)足酵母的生長(zhǎng)代謝。殘?zhí)呛侩S著酵母營(yíng)養(yǎng)劑用量的增加而逐漸減低,當(dāng)用量超過(guò)0.2g/L時(shí),殘?zhí)亲兓群苄?。考慮到實(shí)際生產(chǎn)成本,選擇0.2g/L的用量即可。

圖2 酵母營(yíng)養(yǎng)劑用量對(duì)蜂蜜酒酒精度和殘?zhí)呛康挠绊慒ig.2 Effect of Thiazote amount on alcohol concentration and remaining sugar of honey wine

2.1.3 發(fā)酵溫度對(duì)蜂蜜酒發(fā)酵的影響 溫度是發(fā)酵過(guò)程中的重要因素,通過(guò)影響酶的活性,影響微生物生長(zhǎng)代謝速度。由圖3可知,隨著發(fā)酵溫度的逐漸升高,酒精度呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì),殘?zhí)莿t先下降后上升,當(dāng)溫度控制在26℃時(shí),酒精度達(dá)到最高,殘?zhí)呛孔畹?。這是由于溫度過(guò)低,酵母生長(zhǎng)繁殖緩慢,導(dǎo)致發(fā)酵啟動(dòng)困難;溫度過(guò)高,菌體生長(zhǎng)過(guò)快,酵母菌的疲勞現(xiàn)象出現(xiàn)過(guò)早,導(dǎo)致發(fā)酵不徹底,酒精轉(zhuǎn)化率低;而且過(guò)高的發(fā)酵溫度會(huì)引起果酒中甲醇與雜醇油含量的增加[11]。所以,將主發(fā)酵溫度控制在26℃為最佳。

圖3 發(fā)酵溫度對(duì)蜂蜜酒酒精度和殘?zhí)呛康挠绊慒ig.3 Effect of fermentation temperatures on alcohol concentration and remaining sugar of honey wine

2.1.4 發(fā)酵時(shí)間對(duì)蜂蜜酒發(fā)酵的影響 由圖4可知,隨著發(fā)酵天數(shù)的增加,酒精度與總酸呈現(xiàn)上升趨勢(shì),殘?zhí)莿t呈現(xiàn)逐漸下降趨勢(shì)。當(dāng)發(fā)酵天數(shù)為14d時(shí),酒精度達(dá)到最大值,繼續(xù)增加發(fā)酵時(shí)間,酒精度幾乎沒(méi)有變化,說(shuō)明14d以后,酵母基本消亡,發(fā)酵過(guò)程終止;殘?zhí)抢^續(xù)降低,說(shuō)明此時(shí)發(fā)酵液中一些雜菌快速生長(zhǎng)繁殖,代謝產(chǎn)生了大量酸性物質(zhì),使得蜂蜜酒的總酸增加,導(dǎo)致酒體酸澀、失衡。所以,發(fā)酵時(shí)間應(yīng)該控制在14d,之后應(yīng)立即進(jìn)行固液分離,轉(zhuǎn)入后發(fā)酵,避免雜菌污染。

圖4 發(fā)酵時(shí)間對(duì)蜂蜜酒酒精度、總酸和殘?zhí)呛康挠绊慒ig.4 Effect of fermentation time on alcohol concentration,total acid and remaining sugar of honey wine

2.2 Box-Behnken響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)

利用Deign-Expert8.0.6軟件可得到感官評(píng)分(Y)與酒母用量、酵母營(yíng)養(yǎng)劑用量、發(fā)酵溫度的回歸方程:

Y=94.50-0.6875X1+0.3125X2+1.125X3+0.875X1X2-1.75X1X3+0.25X2X3-2.6875X1X1-5.4375X2X2+X3X3

根據(jù)模型分析,最優(yōu)的蜂蜜酒發(fā)酵條件為酒母用量31.86%、酵母營(yíng)養(yǎng)劑用量0.2g/L、發(fā)酵溫度25℃,感官評(píng)分最大預(yù)測(cè)值為96.72。結(jié)合實(shí)驗(yàn)與生產(chǎn)的局限性,選擇酒母用量32%、酵母營(yíng)養(yǎng)劑用量0.2g/L、發(fā)酵溫度25℃為最佳。

圖5 Y=f(X1,X2)的響應(yīng)面Fig.5 Responsive surface of Y=f(X1,X2)

圖6 Y=f(X1,X3)的響應(yīng)面Fig.6 Responsive surface of Y=f(X1,X3)

2.3 響應(yīng)面驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

在蜂蜜汁糖度24%、酒母用量32%、酵母營(yíng)養(yǎng)劑用量0.2g/L、發(fā)酵溫度25℃、發(fā)酵時(shí)間14d的最適條件下進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),重復(fù)4次,得到的平均感官評(píng)分為95.375,與預(yù)測(cè)值擬合較好。說(shuō)明本實(shí)驗(yàn)用響應(yīng)面分析得到的最適條件可以用于蜂蜜酒的發(fā)酵。

3 結(jié)論

利用神農(nóng)架野花蜜桃為原料,采用自制純種黑曲、清酒酵母培養(yǎng)的酒母釀造風(fēng)格典型的蜂蜜酒,經(jīng)

表4 回歸模型方差分析

注：“*”表示顯著。

圖7 Y=f(X2,X3)的響應(yīng)面Fig.7 Responsive surface of Y=f(X2,X3)

過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)與響應(yīng)面優(yōu)化分析得到蜂蜜酒最佳發(fā)酵工藝條件為蜂蜜汁糖度24%,酒母用量32%,酵母營(yíng)養(yǎng)劑用量0.2g/L,發(fā)酵溫度25℃,發(fā)酵14d。在此工藝條件下,釀造出的蜂蜜酒澄清透亮、口感醇和細(xì)膩、蜜香與曲香協(xié)調(diào)、營(yíng)養(yǎng)豐富、酒精度14～15%vol,總酸6.5～6.8g/L,殘?zhí)?～7g/L,感官評(píng)分為95分,各項(xiàng)理化指標(biāo)均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。該研究對(duì)蜂蜜酒的大規(guī)模生產(chǎn)有一定的指導(dǎo)意義。

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Study on the fermentation technology of honey wine

SUN Hong-hao1,ZHU Zheng-jun1,ZHANG Yu1,DENG Yuan-hai2,ZHANG Jia-qing1,XU Guo-jun1,CHEN Mao-bin1,*

(1.Key Laboratory of Fermentation Engineering(Ministry of Education),Hubei Collaborative Innovation Center for Industrial Fermentation,College of Bioengineering,Hubei University of Technology,Wuhan 430068,China;2. Shennongjia Luyuan Natural Food Co.,Ltd.,Shennongjia 442400,China)

Wild honey from Shen Nongjia was used as raw materials with homemade purebred Aspergillus Niger koji,sake brewing yeast as yeast-starter to brew honey wine. Through single factor experiment and response surface analysis,optimal brewing processing was optimized. Results indicated that the optimal fermentation parameters were honey juice was 24%,yeast-starter addition amount of 32%,Thiazote amount of 0.2g·L-1,fermentation temperature of 25℃,fermentation time of 14d. The produced wine was relatively prominent,strong aroma,harmonious wine body with enjoyable aftertaste,nutrient-rich,alcohol content as high as 14～15%vol,total acid 6.5～6.8g/L,remaining sugar 6～7g/L,sensory evaluation 95.

honey;yeast-starter;fermentation process

2014-07-28

孫洪浩(1989-)，男，碩士研究生，研究方向：發(fā)酵工程。

*通訊作者:陳茂彬(1965-)，男，博士，教授，研究方向：釀酒微生物與發(fā)酵工程。

TS262.7

B

1002-0306(2015)07-0257-05

10.13386/j.issn1002-0306.2015.07.046