瑪卡發(fā)酵型葡萄酒的釀造工藝研究

魏曉宇，邱怡筠，邱 磊*

（1.齊魯工業(yè)大學(xué) 生物工程學(xué)院，山東 濟(jì)南 250353；2.煙臺(tái)市食品藥品檢驗(yàn)檢測(cè)中心，山東 煙臺(tái) 250062）

瑪卡發(fā)酵型葡萄酒的釀造工藝研究

魏曉宇1，邱怡筠2，邱 磊1*

（1.齊魯工業(yè)大學(xué) 生物工程學(xué)院，山東 濟(jì)南 250353；2.煙臺(tái)市食品藥品檢驗(yàn)檢測(cè)中心，山東 煙臺(tái) 250062）

以瑪卡和赤霞珠葡萄為主要發(fā)酵原料，通過釀酒酵母SC203進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)出具有保健功能的瑪卡發(fā)酵型葡萄酒。在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上結(jié)合正交試驗(yàn)對(duì)瑪卡發(fā)酵型葡萄酒釀造工藝進(jìn)行優(yōu)化研究，確定發(fā)酵工藝最佳條件為發(fā)酵溫度30℃、瑪卡粉添加量4%、SO2添加量90 mg/L，并添加殼聚糖0.05%進(jìn)行澄清，在此最優(yōu)條件下研制的瑪卡發(fā)酵型葡萄酒感官評(píng)分為95分，酒精度為12.4%vol，酒體澄清有光澤，具有獨(dú)特瑪卡的風(fēng)味。

瑪卡；葡萄酒；發(fā)酵條件

瑪卡（Lepidium meyenii）西班牙語譯作Maca，為一年生至兩年生十字花科獨(dú)荇菜屬草本植物，原產(chǎn)地為秘魯，主要生長(zhǎng)在海拔4 000 m左右的安第斯山區(qū)[1]。在聯(lián)合國糧農(nóng)組織的積極推廣下，已成為一種經(jīng)濟(jì)作物，被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥和保健品[2]?，斂ㄓ胸S富的蛋白質(zhì)、不飽和脂肪酸、維生素、粗纖維和各種人體必需的氨基酸等有益成分，可以改善人的精神狀態(tài)、睡眠質(zhì)量、性功能，可治療更年期綜合癥、風(fēng)濕癥、抑郁癥、貧血癥，另外還具有抗癌和抗白血病等作用，可提高人體免疫能力、抗病能力、抗疲勞能力。

葡萄酒是當(dāng)今最為成熟的酒制品之一，葡萄中的有益成分有單寧和酚類物質(zhì)，單寧具有明顯的澀味和收斂感，但其同時(shí)又是極好的抗氧化物質(zhì)，使葡萄酒能被長(zhǎng)久地保存[3-4]?，斂ㄔ诿佤敭?dāng)?shù)囟嘧鳛槭澄镞M(jìn)行使用，也有部分制成瑪卡酒，這種酒制作比較粗糙，風(fēng)味不足。現(xiàn)有的國內(nèi)外葡萄酒釀制技術(shù)中，采用將瑪卡發(fā)酵成酒后與成品的葡萄酒進(jìn)行勾兌并不是真正意義上的葡萄酒，且影響瑪卡營(yíng)養(yǎng)成分的析出；將蒸餾酒與瑪卡進(jìn)行浸泡，可能導(dǎo)致瑪卡成分受到破壞[5]；將瑪卡加入水后制成瑪卡漿再與葡萄混合發(fā)酵的工藝，人為的添加了外源水分，影響葡萄酒的品質(zhì)[6-7]；把瑪卡加入葡萄酒的后發(fā)酵環(huán)節(jié)進(jìn)行二次發(fā)酵，可能不利于瑪卡營(yíng)養(yǎng)成分的析出。

本研究在傳統(tǒng)葡萄酒工藝基礎(chǔ)上，以瑪卡為輔助原料，將新鮮瑪卡干燥粉碎處理制成瑪卡粉，一同加入到發(fā)酵罐中進(jìn)行發(fā)酵，通過對(duì)發(fā)酵參數(shù)的調(diào)整，使瑪卡在發(fā)酵過程中將有效成分充分溶出，最大程度保留瑪卡的有益成分，使成品口感醇厚優(yōu)雅，并且有一定的保健作用。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮瑪卡：云南鼎航藥材有限公司；赤霞珠葡萄（Cabernet Sauvignon）：選擇完全成熟、新鮮無霉?fàn)€的優(yōu)質(zhì)釀酒葡萄，山東煙臺(tái)蓬萊；釀酒酵母SC203：齊魯工業(yè)大學(xué)現(xiàn)代釀酒裝置與技術(shù)研究室；SO2標(biāo)準(zhǔn)品：天津貝斯醫(yī)藥科技有限公司；白砂糖、殼聚糖（粒度120目）：深圳天揚(yáng)生物科技有限公司；果膠酶（5×105U/g）：上海研域商貿(mào)有限公司；明膠（粉末狀）：安徽蚌埠豐原明膠有限公司；斐林試劑：湖北巨勝科技有限公司；鹽酸、碘化鉀、重鉻酸鉀、硫酸、氫氧化鈉、草酸：上海紀(jì)寧實(shí)業(yè)有限公司；所用試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

YM-6000Y粉末干燥機(jī)：上海豫明有限公司；MY-50分級(jí)式流水粉碎機(jī)：廣州市揚(yáng)鷹醫(yī)療器械有限公司；FA1204B電子天平：山海精科天美貿(mào)易有限公司；YX-18HM高壓滅菌鍋：上海郢研科學(xué)儀器有限公司；SW-CJ-1BU超凈工作臺(tái)：蘇州尚田潔凈技術(shù)有限公司；GHP-9050恒溫培養(yǎng)箱：青島正恒試驗(yàn)設(shè)備有限公司；0～40酒精度計(jì)：武強(qiáng)縣億達(dá)儀表廠；PHB-3C pH計(jì)：成都市宜邦科折儀器有限公司；ATC手持糖度計(jì)：德州市昊誠實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；L-8800型全自動(dòng)高速氨基酸分析儀：日立公司；DRCⅡ電感耦合等離子體質(zhì)譜儀：Perkin Elmer公司；LC-1260高效液相色譜儀：德國安捷倫科技有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 指標(biāo)檢測(cè)

酒精度：參照GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》中的酒精蒸餾法；殘?zhí)橇浚ㄟ€原糖）含量及總糖含量：采用斐林試劑直接滴定法[8]；總SO2：直接碘量法[9]；有機(jī)酸、總酸含量：電位滴定法[10]；澄清度：在紫外可見分光光度計(jì)上以蒸餾水作參比，測(cè)定波長(zhǎng)680 nm處透光度表示[11]；細(xì)菌總數(shù)、大腸菌群數(shù)及致病菌：均按照GB/T 4789.25—2003《食品衛(wèi)生微生物學(xué)檢驗(yàn)酒類檢驗(yàn)》的方法測(cè)定；氨基酸含量：采用GB/T 5009.124—2003《食品中氨基酸的測(cè)定》進(jìn)行測(cè)定；有機(jī)酸的含量：采用高效液相色譜法[12]；VC含量：GB 5009.86—2016《食品中抗壞血酸的測(cè)定》[13]。

感官評(píng)分：選擇10名具有酒類品評(píng)經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)人員，將各組分酒液隨機(jī)呈送給品評(píng)員，以色澤、香氣、口感、風(fēng)格4個(gè)指標(biāo)，根據(jù)表1所設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)分，滿分以100分計(jì)，品嘗鑒評(píng)后取得分的平均值作為感官綜合評(píng)分。

1.3.2 工藝流程及操作要點(diǎn)

操作要點(diǎn)：

（1）原料處理：將挑選好的瑪卡洗凈，晾干表面水分，在低溫干燥箱中干燥處理20 h，低溫干燥箱溫度8℃，濕度15%，通過粉碎機(jī)粉碎至60目以上備用；葡萄挑選清洗之后，將果粒與果梗剝離，然后將果粒破碎處理，破碎處理以將果皮擠壓破裂，果汁全部流出，果核完整不破裂為適宜。

（2）主發(fā)酵：將處理好的葡萄與瑪卡粉原料共同投入發(fā)酵罐中，其中瑪卡的質(zhì)量分?jǐn)?shù)占原料總質(zhì)量分?jǐn)?shù)的3%～5%，接入1.0%釀酒酵母SC203[14]，調(diào)整發(fā)酵罐溫度在28～32℃，發(fā)酵時(shí)間240 h。為了保證葡萄酒酒精度，根據(jù)情況適度添加白砂糖，使發(fā)酵前的原料總糖度應(yīng)為22°。

（3）后發(fā)酵：主發(fā)酵結(jié)束后，將浮于酒液表面的葡萄殘?jiān)^濾去除，進(jìn)入后發(fā)酵期，后發(fā)酵溫度控制在15℃，發(fā)酵時(shí)間120 h。

（4）澄清：后發(fā)酵結(jié)束后，（2±2）℃低溫保藏168 h左右，利于酵母和瑪卡粉的沉降。采用殼聚糖絮凝澄清法，殼聚糖用量為酒液量的0.05%，時(shí)間10 h，溫度15℃。

（5）陳釀：澄清后獲得的酒液在5℃條件下陳釀2個(gè)月，之后進(jìn)行膜過濾除菌灌裝即得瑪卡發(fā)酵型葡萄酒，放置于陰涼通風(fēng)環(huán)境進(jìn)行保藏。

1.3.3 單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

經(jīng)實(shí)驗(yàn)室反復(fù)小試，發(fā)現(xiàn)不同的發(fā)酵溫度、瑪卡粉添加量、酵母接種量是瑪卡發(fā)酵型葡萄酒釀制的主要影響要素。設(shè)置發(fā)酵溫度分別為28℃、29℃、30℃、31℃、32℃；瑪卡粉的添加量分別為2%、3%、4%、5%、6%；SO2添加量分別為60 mg/L、70 mg/L、80 mg/L、90 mg/L、100 mg/L；采用單一變量控制法做這3個(gè)單因素試驗(yàn)，所有分組樣品發(fā)酵完成后測(cè)定各組葡萄酒的酒精度和感官評(píng)分，試驗(yàn)每一處理做3次重復(fù)，取平均值。

1.3.4 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選取發(fā)酵溫度（A）、瑪卡粉添加量（B）和SO2添加量（C）為評(píng)價(jià)因素，以酒精度和感官評(píng)分為考察指標(biāo)進(jìn)行3因素3水平正交試驗(yàn)，優(yōu)化發(fā)酵工藝，正交試驗(yàn)因素與水平見表2。

表2 釀造工藝優(yōu)化正交試驗(yàn)因素與水平Table 2 Factors and levels of orthogonal tests for brewing technology optimization

1.3.5 葡萄酒的澄清

采用明膠、果膠酶、蛋清粉和殼聚糖4種澄清劑[15]對(duì)葡萄酒進(jìn)行澄清處理，考察不同澄清劑對(duì)瑪卡發(fā)酵型葡萄酒的影響。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)

2.1.1 發(fā)酵溫度對(duì)瑪卡發(fā)酵型葡萄酒的影響

主發(fā)酵溫度的高低將會(huì)直接影響瑪卡發(fā)酵型葡萄酒中菌體的生長(zhǎng)，不同發(fā)酵溫度對(duì)瑪卡發(fā)酵型葡萄酒產(chǎn)品影響結(jié)果見圖1。

圖1 發(fā)酵溫度對(duì)瑪卡發(fā)酵型葡萄酒的影響Fig.1 Effects of fermentation temperature on fermented maca wine

由圖1可知，瑪卡發(fā)酵型葡萄酒感官評(píng)分和酒精度分別隨著發(fā)酵溫度的上升呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì)，當(dāng)發(fā)酵溫度低于30℃時(shí)，釀酒酵母SC203的活性逐漸增加，酒精度也隨之上升；當(dāng)發(fā)酵溫度高于30℃時(shí)，酒精度開始降低，這是由于釀酒酵母SC203的活性下降，對(duì)產(chǎn)生乙醇的能力減弱，導(dǎo)致發(fā)酵液的酒精度不再升高。當(dāng)發(fā)酵溫度在30℃時(shí)，感官評(píng)分和酒精度最高，分別為94分和12.5%vol。因此選擇發(fā)酵溫度29℃、30℃、31℃進(jìn)行正交試驗(yàn)。

2.1.2 瑪卡粉添加量對(duì)瑪卡發(fā)酵型葡萄酒的影響

分別將粉碎干燥的瑪卡粉與葡萄原料進(jìn)行共酵，不同瑪卡粉添加量對(duì)瑪卡發(fā)酵型葡萄酒產(chǎn)品的影響結(jié)果見圖2。

圖2 瑪卡粉添加量對(duì)瑪卡發(fā)酵型葡萄酒的影響Fig.2 Effects of maca powder addition on fermented maca wine

由圖2可知，瑪卡粉添加量3%～6%時(shí)，酒精度基本保持穩(wěn)定。感官評(píng)分隨著瑪卡粉的添加呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。瑪卡粉添加量會(huì)影響發(fā)酵型葡萄酒的風(fēng)味和品質(zhì)，瑪卡粉添加量過高，酒中的辛辣味過濃，酒香被遮蓋，反而會(huì)影響酒體本身的香味，消費(fèi)者接受程度低。當(dāng)瑪卡粉添加量為4%時(shí)，感官評(píng)分和酒精度最高，分別是92分和12.4%vol。因此選擇瑪卡粉添加量3%、4%、5%進(jìn)行正交試驗(yàn)。

2.1.3 SO2添加量對(duì)瑪卡發(fā)酵型葡萄酒的影響

不同SO2添加量對(duì)瑪卡發(fā)酵型葡萄酒產(chǎn)品的影響結(jié)果見圖3。

圖3 SO2添加量對(duì)瑪卡發(fā)酵型葡萄酒的影響Fig.3 Effects of SO2addition on fermented maca wine

由圖3可知，SO2添加量從60 mg/L增加至100 mg/L時(shí)，瑪卡發(fā)酵型葡萄酒感官評(píng)分略有波動(dòng)，而酒精度呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。當(dāng)SO2添加量低于90 mg/L，發(fā)酵液中的乙醇會(huì)生成乙醛，增加了染菌對(duì)的機(jī)率。當(dāng)SO2添加量＞90 mg/L時(shí)，釀酒酵母SC203受到SO2的抑制作用，其生長(zhǎng)速度下降導(dǎo)致酒精度的下降，而且引起SO2殘留的增加。當(dāng)SO2添加量為90mg/L時(shí)，感官評(píng)分90分，酒精度12.2%vol。因此選擇SO2添加量80 mg/L、90 mg/L、100 mg/L進(jìn)行正交試驗(yàn)。

2.2 正交試驗(yàn)優(yōu)化瑪卡發(fā)酵型葡萄酒的釀造工藝

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)3因素3水平L9（33）正交試驗(yàn)，以酒精度和感官評(píng)分作為考察指標(biāo)，確定最佳釀造工藝條件。正交試驗(yàn)結(jié)果與分析見表3，方差分析見表4和表5。

由表3可知，3個(gè)因素對(duì)瑪卡發(fā)酵型葡萄酒感官評(píng)價(jià)的影響結(jié)果排序?yàn)锳＞B＞C，即發(fā)酵溫度＞瑪卡粉添加量＞SO2添加量，從k值大小可知，釀造工藝的最佳組合為A2B2C3，即發(fā)酵溫度30℃、瑪卡粉添加量4%、SO2添加量100 mg/L；3個(gè)因素對(duì)瑪卡發(fā)酵型葡萄酒酒精度的影響結(jié)果排序?yàn)镃＞B＞A，即SO2添加量＞瑪卡粉添加量＞發(fā)酵溫度，從k值大小可知，釀造工藝的最佳組合為A2B2C2，即發(fā)酵溫度30℃、瑪卡粉添加量4%、SO2添加量90 mg/L；對(duì)上述2個(gè)配方組合進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，證實(shí)由A2B2C2組合產(chǎn)生的葡萄酒品質(zhì)最佳，即發(fā)酵溫度30℃、瑪卡粉添加量4%、SO2添加量90mg/L，產(chǎn)生以瑪卡為原料的保健型葡萄酒感官評(píng)分95分，酒精度12.4%vol，瑪卡香味渾然天成，口感適宜。

表3 釀造工藝優(yōu)化正交試驗(yàn)結(jié)果與分析Table 3 Results and analysis of orthogonal tests for brewing technology optimization

表4 以感官評(píng)分作為評(píng)價(jià)指標(biāo)正交試驗(yàn)結(jié)果方差分析Table 4 Variance analysis of orthogonal experiment results with sensory quality as evaluation index

表5 以酒精度作為評(píng)價(jià)指標(biāo)正交試驗(yàn)結(jié)果方差分析Table 5 Variance analysis of orthogonal experiment results with alcohol content as evaluation index

由表4和表5可知，發(fā)酵溫度和瑪卡粉添加量對(duì)感官評(píng)分結(jié)果影響顯著（P＜0.05），SO2添加量對(duì)感官評(píng)分結(jié)果影響不顯著（P＞0.05）；發(fā)酵溫度，瑪卡粉添加量和SO2添加量3個(gè)因素都對(duì)酒精度結(jié)果影響顯著（P＜0.05）。

2.3 瑪卡發(fā)酵型葡萄酒的澄清

發(fā)酵后的澄清條件也影響瑪卡發(fā)酵型葡萄酒的品質(zhì)，瑪卡粉殘?jiān)c酵母沉淀，葡萄殘?jiān)∮诰埔罕砻?，酒液逐漸澄清[16]。發(fā)酵結(jié)束后的葡萄酒分別添加澄清劑明膠、果膠酶、蛋清粉和殼聚糖進(jìn)行澄清處理，測(cè)定透光率，結(jié)果見表6。

表6 四種常用澄清劑的澄清效果Table 6 Clarification effect of four kinds of common clarifier

由表6可知，在相同用量和作用時(shí)間下，添加明膠和果膠酶的澄清效果基本相同，添加殼聚糖和蛋清粉的澄清效果比較好，蛋清粉法澄清的酒液透光率最高是92.41%，殼聚糖測(cè)定的透光率最高是95.82%。這樣可以很好的使酒體與渾濁物分離，也能使懸浮的瑪卡固體顆粒沉降，保證瑪卡發(fā)酵型葡萄酒的品質(zhì)，殼聚糖還同時(shí)把酵母沉降到了底部。從經(jīng)濟(jì)方面考慮，殼聚糖有取材方便，價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)。因此，選擇0.05%的殼聚糖作為澄清劑。

2.4 瑪卡和葡萄酒的有效成分

有效成分在瑪卡發(fā)酵型葡萄酒中的含量見表7。由表7可知，瑪卡含有氨基酸12.50 g/100 g、有機(jī)酸10.20 mg/kg、維生素C 20.10mg/100mL，而以瑪卡為原料發(fā)酵釀造的葡萄酒中，各有效成分含量為氨基酸11.40 g/100 mL、有機(jī)酸8.10mg/L、維生素C19.50mg/100mL，有效成分在葡萄酒中的含量接近在瑪卡中，瑪卡與葡萄酒同時(shí)發(fā)酵利于瑪卡中有益成分的充分析出，葡萄酒的保健性能得到進(jìn)一步加強(qiáng)。

表7 有效成分在瑪卡發(fā)酵型葡萄酒中的含量Table 7 Content of effective components in fermented maca wine

2.5 瑪卡發(fā)酵型葡萄酒質(zhì)量指標(biāo)

2.5.1 產(chǎn)品感官指標(biāo)

色澤狀態(tài)：顏色呈紫紅色，有光澤，無沉淀懸浮物[18]。

口感滋味：酸甜適口、自然醇厚[19]。

香氣：瑪卡清香，酒香濃郁。

2.5.2 產(chǎn)品理化指標(biāo)

酒精度：12.4%vol；殘?zhí)橇浚?6.4 g/L；總酸含量0.71 g/100 mL；干浸出物：28 g/L；總二氧化硫：90 mg/L。

2.5.3 微生物指標(biāo)

細(xì)菌總數(shù)＜10CFU/mL、大腸桿菌總數(shù)≤3MPN/100mL、致病菌：不得檢出。

3結(jié)論

通過單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)分析，瑪卡發(fā)酵型葡萄酒釀造最佳工藝確定為發(fā)酵溫度30℃、瑪卡粉添加量4%、SO2添加量90 mg/L，并添加0.05%殼聚糖進(jìn)行澄清。本釀造工藝制作的瑪卡發(fā)酵型葡萄酒感官評(píng)分為95分，酒精度為12.4%vol，酒體色澤銳目協(xié)調(diào)、澄清有光澤，酒香濃郁優(yōu)雅，具有獨(dú)特的瑪卡風(fēng)味。

制作的瑪卡發(fā)酵型葡萄酒，代替直接服用瑪卡，讓人在日常飲食的同時(shí)，能夠保健養(yǎng)生，安全有效，適用性強(qiáng)。釀造工藝遵從葡萄酒的傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝，保證了葡萄酒的品質(zhì)，加入瑪卡不僅起到保健的作用，還能提高葡萄酒的風(fēng)味，使葡萄酒有獨(dú)特的香味；更加適合工業(yè)化生產(chǎn)，帶動(dòng)葡萄酒產(chǎn)業(yè)和瑪卡產(chǎn)業(yè)，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

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Fermentation technology of maca fermented wine

WEI Xiaoyu1,QIU Yiyun2,QIU Lei1*
(1.College of Bioengineering,Qilu University of Technology,Jinan 250353,China;2.Yantai Center of Food&Drug Inspection,Yantai 250062,China)

Using maca and Cabernet Sauvignon grape as main raw material,the maca grape wine with healthcare function was fermented bySaccharomyces cerevisiaeSC203.Based on the single factor experiments,the maca grape wine fermentation process were optimized by orthogonal experiments as follows:fermentation temperature 30℃,maca powder addition 4%,SO2addition 90 mg/L.The clarifying agent was chitosan,with addition 0.05%.Under the optimum condition,the sensory score and alcohol content of the wine was 95 and 12.4%vol,respectively.The maca grape wine had maca unique flavor with clear and shiny body.

maca;wine;fermentation conditions

TS262.7

0254-5071（2017）10-0190-05

10.11882/j.issn.0254-5071.2017.10.040

2017-07-16

濟(jì)南市科技創(chuàng)業(yè)企業(yè)支持計(jì)劃（201502109）

魏曉宇（1994-），女，碩士研究生，研究方向?yàn)楝F(xiàn)代釀酒技術(shù)。

*通訊作者：邱 磊（1987-），男，講師，博士，研究方向?yàn)楝F(xiàn)代釀酒技術(shù)