多菌種混合發(fā)酵葡萄甜酒的研制

郭文娟

山西省食品工業(yè)研究所 (太原 030024)

2017-08-02

郭文娟，女，1982年出生，工程師，研究方向?yàn)槭称饭こ獭?/p>

多菌種混合發(fā)酵葡萄甜酒的研制

郭文娟

山西省食品工業(yè)研究所 (太原 030024)

以巨峰∶赤霞珠∶玫瑰香∶紅提子=1∶1∶1∶1比例復(fù)配的葡萄全果為原料，接種酵母菌、植物乳酸菌，醋酸菌混合菌種共同發(fā)酵，確定多菌種混合發(fā)酵葡萄甜酒最佳生產(chǎn)工藝。在單因素的基礎(chǔ)上應(yīng)用響應(yīng)曲面法得出最佳條件：接種量6.44%，溫度18 ℃，初始糖度19.14° Brix，7 d后終止發(fā)酵。此工藝條件下，制得產(chǎn)品果香濃郁、風(fēng)味最佳、酸甜適口，感官評(píng)分為9.6。

混合葡萄；多菌種發(fā)酵；葡萄甜酒

葡萄中含有豐富的維生素、有機(jī)酸、礦物質(zhì)和類黃酮等物質(zhì)[1-2]，尤其是葡萄中的白藜蘆醇對(duì)預(yù)防和治療動(dòng)脈粥樣硬化、心腦血管疾病有較好的療效，同時(shí)也是腫瘤的化學(xué)預(yù)防劑。研究表明，葡萄不同品種間、不同部位中白藜蘆醇的含量差異很大，因此選擇白藜蘆醇含量高的葡萄品種有助于提高葡萄制品中白藜蘆醇的含量[3]。經(jīng)多次試驗(yàn)，測(cè)定了幾種常見(jiàn)葡萄原料的總糖、總酸和原花青素含量(表1)，綜合考慮成本、適口性和香氣，本文優(yōu)化出以巨峰∶赤霞珠∶玫瑰香∶紅提子=1∶1∶1∶1比例復(fù)配的葡萄全果為原料，采用多菌種發(fā)酵研制葡萄甜酒。產(chǎn)品果香濃郁，味道新穎，酒度低，糖酸比適中，清新爽口，對(duì)開(kāi)發(fā)葡萄飲料酒新品種有重要意義[4-5]。

表1 不同葡萄品種中糖、酸及原花青素含量

1 材料與方法

1.1材料與試劑

1.1.1材料

葡萄采自清徐果園。

1.1.2試劑和菌種

白砂糖，廣西博華實(shí)業(yè)有限公司；膨潤(rùn)土，上海杰兔；焦亞硫酸鉀、NaOH，均為分析純；釀酒酵母、醋酸菌，購(gòu)于山西省食品所菌種保藏中心；植物乳酸菌，購(gòu)于中國(guó)工業(yè)菌種保藏中心。

1.2儀器與設(shè)備

酸度計(jì)，上海雷磁公司；榨汁機(jī)，美的公司；數(shù)顯式電子折光儀，上海微川精密儀器有限公司；手提式壓力蒸汽滅菌鍋，上海博迅實(shí)業(yè)有限公司；溶劑過(guò)濾器，上海奧特賽恩斯儀器有限公司；水浴鍋，國(guó)華電器有限公司；分析天平，上海佑科儀器儀表有限公司；離心機(jī)，常州金壇高科儀器廠；電熱培養(yǎng)箱，上海達(dá)平儀器有限公司；搖床培養(yǎng)箱，哈爾濱市東聯(lián)電子技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司。

1.3方法

1.3.1多菌種混合發(fā)酵葡萄甜酒的制備

葡萄→清洗→除梗→混合→破碎→滅菌→接種→發(fā)酵控制→終止發(fā)酵→皮渣分離→自流汁→過(guò)濾和澄清處理→調(diào)配→灌裝→滅菌→檢驗(yàn)→貯存→成品

(1)清洗：葡萄用清水沖去泥沙和污垢，除去爛果及霉變果。

(2)除梗、混合：將不同品種的葡萄去掉果梗，然后混合備用。

(3)破碎：將葡萄在榨汁機(jī)中輕度破碎，注意不要破碎果核。

(4)滅菌：將破碎好的葡萄漿在68 ℃下滅菌15 min，然后用冷水迅速冷卻至20 ℃。

(5)接種：按照試驗(yàn)方法和接種方法接種不同菌種。

(6)發(fā)酵控制：按照試驗(yàn)方法在不同溫度下發(fā)酵，采用微通氧方式，發(fā)酵時(shí)間為7 d。

(7)終止發(fā)酵：將發(fā)酵好的發(fā)酵液按250 mg/L的量加入焦亞硫酸鉀。

(8)皮渣分離：用濾布將發(fā)酵液和果渣分離，得到自流汁。

(9)過(guò)濾和澄清處理：自流汁加入0.5‰的膨潤(rùn)土進(jìn)行澄清處理，靜置1 d后，用濾紙過(guò)濾后得到酒液。

(10)調(diào)配：將酒液加入少量經(jīng)橡木桶浸泡的葡萄酒進(jìn)行香氣勾調(diào)。

(11)灌裝：將酒液灌裝至酒瓶?jī)?nèi)，打塞密封，不能灌裝太滿。

(12)滅菌：將灌裝好的酒瓶水浴加熱至63 ℃下滅菌15 min。

(13)檢驗(yàn)、貯存、成品：將殺菌后的葡萄酒進(jìn)行燈檢，然后置于陰涼干燥處儲(chǔ)存，瓶?jī)?chǔ)3個(gè)月后即為成品。

1.3.2單因素和Box-Behnken 試驗(yàn)

研究了不同接種量、發(fā)酵溫度、初始糖度對(duì)混合葡萄甜酒發(fā)酵的影響，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了Box-Behnken 試驗(yàn)。

1.3.3測(cè)定方法

總糖、還原糖、總酸的含量，按GB/T 15038—2006 測(cè)定；可溶性固形物含量，按NY/T 2637—2014 測(cè)定；感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2。

表2 感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)[6]

1.3.4菌種培養(yǎng)基及培養(yǎng)方式

(1)斜面培養(yǎng)基

酵母菌培養(yǎng)基：麥芽汁12o Brix、瓊脂20g/L 。

醋酸菌培養(yǎng)基：葡萄糖20 g/L、酵母膏15 g/L、碳酸鈣30 g/L、乙醇30 mL/L、瓊脂20 g/L、

乳酸菌培養(yǎng)基：脫脂奶粉100 g/L。

(2)種子培養(yǎng)基

酵母菌培養(yǎng)基：麥芽汁12° Brix、硫酸鎂2 g/L、磷酸二氫鉀2 g/L。

醋酸菌培養(yǎng)基：乙醇35 mL/L、葡萄糖10 g/L、酵母粉10 g/L、磷酸二氫鉀0.5 g/L、硫酸鎂0.5 g/L。

乳酸菌培養(yǎng)基：脫脂奶粉100 g/L。

在無(wú)菌條件下，分別從斜面培養(yǎng)基中將各菌種接種到種子培養(yǎng)基，酵母菌、醋酸菌25 ℃～30 ℃靜置培養(yǎng)，植物乳酸桿菌30 ℃～37 ℃靜置培養(yǎng)24～48 h。

(3)發(fā)酵培養(yǎng)基

將混合葡萄汁過(guò)濾后滅菌，分裝于三角瓶中，在無(wú)菌條件下將酵母菌、醋酸菌和乳酸菌種子培養(yǎng)基按5%接種量接入混合葡萄汁中，其中酵母菌、醋酸菌25 ℃～30 ℃靜置培養(yǎng)，植物乳酸桿菌30 ℃～37 ℃靜置培養(yǎng)24～48 h，以備后期使用。

(4)培養(yǎng)方法

酵母菌、醋酸菌25 ℃～30 ℃靜置培養(yǎng)，植物乳酸桿菌30 ℃～37 ℃靜置培養(yǎng)24～48 h。

(5)接種方法

將酵母菌、醋酸菌、植物乳酸桿菌按比例1∶1∶1混合后，按不同的接種量接入混合葡萄汁中。

(6)終止發(fā)酵方法

先將發(fā)酵酒液巴氏殺菌(85 ℃，15 min)，后添加焦亞硫酸鉀(250 mg/L)終止其繼續(xù)發(fā)酵。

2 結(jié)果與討論

2.1混合葡萄甜酒發(fā)酵單因素分析

2.1.1接種量對(duì)混合葡萄甜酒發(fā)酵的影響

將混合葡萄汁可溶性固形物調(diào)整到20°Brix，分別以5%、6%、7%、8%、9%、10%的接種量接種發(fā)酵培養(yǎng)基，20 ℃發(fā)酵7 d，終止發(fā)酵后測(cè)定總酸，并得出感官評(píng)定分?jǐn)?shù)，結(jié)果如圖1。

由圖1可知，隨著接種量的升高，總酸呈上升趨勢(shì)，感官評(píng)分逐漸降低。這可能是因?yàn)榻臃N量大，提升了發(fā)酵速度，且菌體量大不利于后期澄清，影響產(chǎn)品口感。因此選擇適合接種量有利于產(chǎn)品穩(wěn)定。

圖1 接種量對(duì)混合葡萄甜酒發(fā)酵的影響

2.1.2發(fā)酵溫度對(duì)混合葡萄甜酒發(fā)酵的影響

將混合葡萄汁可溶性固形物調(diào)整到20°Brix，接種6%的發(fā)酵培養(yǎng)基，分別以18 ℃、19 ℃、20 ℃、21 ℃、22 ℃發(fā)酵7 d，終止發(fā)酵后測(cè)定總酸，并得出感官評(píng)定分?jǐn)?shù)，結(jié)果如圖2。

圖2 發(fā)酵溫度對(duì)混合葡萄甜酒發(fā)酵的影響

由圖2可知，隨著發(fā)酵溫度的升高，總酸變化波動(dòng)不大，感官評(píng)分逐漸降低。這可能是因?yàn)闇囟仍礁撸l(fā)酵速度越快，酒度上升也加快，產(chǎn)品香氣損失影響越大。因此選擇低溫發(fā)酵有利于產(chǎn)品風(fēng)味的形成[7-8]。

2.1.3初始糖度對(duì)混合葡萄甜酒發(fā)酵的的影響

將混合葡萄汁可溶性固形物分別調(diào)整到18°Brix、19°Brix、20°Brix、21°Brix、22°Brix，接種6%的發(fā)酵培養(yǎng)基，20 ℃條件下發(fā)酵7 d，終止發(fā)酵后測(cè)定總酸，并得出感官評(píng)定分?jǐn)?shù)，結(jié)果如圖3。

圖3 初始糖度對(duì)混合葡萄甜酒發(fā)酵的影響

由圖3可知，隨著初始糖度增加，總酸有下降的趨勢(shì)，感官評(píng)分先升后降。這是因?yàn)榘l(fā)酵糖量一部分用于微生物的繁殖，一部分用于代謝底物，較低pH和有氧環(huán)境下醋酸菌、乳酸菌則邊生長(zhǎng)邊利用糖進(jìn)行轉(zhuǎn)化產(chǎn)乙酸、蘋果酸、乳酸。發(fā)酵初期糖量高，則發(fā)酵時(shí)糖量下降速度快，酒度上升快，酸度也略高，影響產(chǎn)品口感。初始糖度在20°Brix時(shí)，酸度變化平緩，產(chǎn)品酸甜比例適口[9]。

2.2Box-Behnken試驗(yàn)結(jié)果

2.2.1因素水平表

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)接種量、溫度、初始糖度三因素進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)，由Desing-Expert7.0統(tǒng)計(jì)分析軟件設(shè)計(jì)出的試驗(yàn)矩陣及試驗(yàn)結(jié)果如表3所示[10-11]。

表3 響應(yīng)曲面設(shè)計(jì)試驗(yàn)因素水平和編碼

2.2.2回歸方程擬合及方差分析

對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，結(jié)果見(jiàn)表4、表5，對(duì)各因素?cái)M合后得到的回歸方程：

Y=+8.64+0.025A-1.11 B-0.19C+0.000AB+0.15AC-0.12BC-0.23A2-0.058B2-0.16C2最適發(fā)酵條件為：接種量6.44%，溫度18 ℃，初始糖度19.14°Brix，預(yù)測(cè)值感官評(píng)分為9.62。由表4可知，因素B(P<0.01)對(duì)試驗(yàn)有極顯著影響，因素C(P<0.05)對(duì)試驗(yàn)有顯著影響。模型回歸擬合方程顯著(P<0.000 1)，說(shuō)明該模型與實(shí)際擬合良好，試驗(yàn)方案可靠。失擬項(xiàng)不顯著(P>0.05)，說(shuō)明所得方程與實(shí)際擬合中非正常誤差所占比例較小，可用于試驗(yàn)結(jié)果分析。

表4 響應(yīng)曲面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及感官評(píng)分

表5 回歸模型及方差分析

注：差異顯著(P<0.05)；差異極顯著(P<0.01)。

2.2.3響應(yīng)面圖分析

響應(yīng)面是優(yōu)化存在多因素影響試驗(yàn)條件的尋優(yōu)方法，并畫出響應(yīng)值與因素變量構(gòu)成的響應(yīng)面圖和等高線圖，較直觀的分析和解釋各個(gè)變量和變量之間對(duì)響應(yīng)值的影響，結(jié)果如圖4、圖5、圖6所示，AB、AC、BC的交互作用對(duì)試驗(yàn)無(wú)顯著的影響[12]。

圖4 Y=f(A,B)的響應(yīng)面立體分析

圖5 Y=f(A,C)的響應(yīng)面立體分析

圖6 Y=f(B,C)的響應(yīng)面立體分析

2.2.4驗(yàn)證試驗(yàn)

采用上述最適條件進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)?？紤]實(shí)際操作，將最適試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整，采用接種量6.5%，溫度18 ℃，初始糖度19°Brix，得到產(chǎn)品的感官評(píng)分為9.6。經(jīng)過(guò)3次平行試驗(yàn)，取平均值為9.6，與預(yù)測(cè)值一致，說(shuō)明響應(yīng)曲面法對(duì)多菌種混合發(fā)酵葡萄甜酒的研制有指導(dǎo)意義。

3 結(jié)論

本試驗(yàn)應(yīng)用響應(yīng)曲面法對(duì)多菌種混合發(fā)酵葡萄甜酒的研制進(jìn)行優(yōu)化，結(jié)果表明，采用接種量6.5%，溫度18 ℃，初始糖度19°Brix，微通氧方式發(fā)酵7天，得到感官評(píng)分9.6。本試驗(yàn)不足之處在于，由于多菌種發(fā)酵，因此不能兼顧所有菌種最適宜培養(yǎng)溫度和通氧量，因此考慮將來(lái)的發(fā)酵控制，采用多個(gè)溫度梯度發(fā)酵，分段通氧量等手段控制發(fā)酵過(guò)程，以達(dá)到更好的發(fā)酵效果。

[1] 高年發(fā).葡萄酒生產(chǎn)技術(shù)[M]. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2005．

[2] 李 華.葡萄酒工藝學(xué)[M].北京:科學(xué)出版社，2010．

[3] 杜 曦，周錫蘭，余 錄，等.葡萄及葡萄酒中有機(jī)酸測(cè)定的衍生化氣相色譜法[J]. 釀酒, 2008, 35(1): 82-84.

[4] 楊艷彬，李 疆，楊新民，等.葡萄醋發(fā)酵過(guò)程中白藜蘆醇的變化[J]. 中外葡萄與葡萄酒,2008,3(2): 25-27.

[5] 屈慧鴿，鄧軍哲，穆立峰.山葡萄及其種間雜種酒精發(fā)酵前后總酸含量變化研究[J]. 特產(chǎn)研究,1995,(2): 23-25.

[6] 楊 輝, 黨翠紅.5°海紅果酒發(fā)酵工藝的優(yōu)化[J]. 食品與發(fā)酵工業(yè),2014,40(11): 148-150.

[7] 劉紹軍，劉 暢，張艷霞，等.特色玫瑰香葡萄酒發(fā)酵工藝優(yōu)化[J]. 河北科技師范學(xué)院學(xué)報(bào),2012,26(1): 2-4.

[8] 郭艷萍, 趙金安.葡萄酵素天然發(fā)酵過(guò)程中抗氧化性能研究[J]. 食品研究與開(kāi)發(fā),2016,37(10): 35-37.

[9] 李君霞，都振江，王煥香，等.沙城產(chǎn)區(qū)赤霞珠-霞多麗葡萄發(fā)酵過(guò)程中主要有機(jī)酸的變化[J]. 中外葡萄與葡萄酒,2007, (4): 54-56.

[10] 陳 炳，冷云偉，權(quán) 武，等.響應(yīng)面分析法優(yōu)化玫瑰香葡萄醋發(fā)酵工藝的研究[J]. 中國(guó)釀造, 2017,36(2):111-113.

[11] 蘇俊烽,程建軍,劉宏杰等.正交法優(yōu)化藍(lán)莓-葡萄復(fù)合果酒[J]. 北方園藝2010,(6):188-191.

[12] 王 璐，閆曉菲，李艷云，等.響應(yīng)面法優(yōu)化葡萄醋發(fā)酵條件的研究[J]. 中國(guó)釀造，2014，33(7)：55-58.

Theproductionofmultibacterialfermentedhybridgrapesweetwine

Guo Wenjuan

Shanxi Food Industrial Research Institute (Taiyuan 030024)

With giant peak grape∶cabernet sauvignon∶roses grape∶red raisins=1∶1∶1∶1 ratio distribution of grape fruit as raw material, all inoculated yeast, lactic acid bacteria and acetic acid bacteria mixed strains fermentation together, the best grape sweet wine production process of the mixed fermentation multi-strain was determined. On the basis of single factor using response surface method for the optimal conditions: temperature is 18 ℃, the volume of bacteria’s addition is 6.44%, the initial sugar is 19.14° Brix, termination of fermentation after 7 days. In this condition, the product has a strong fruit aroma, and the best flavor, tasted sweet and sour, the sensory score is 9.6.

hybrid grape; multibacterial fermented; grape sweet wine

TS201

A

1672-5026(2017)05-052-05