發(fā)酵果酒加工工藝研究進展

趙廣河，胡夢琪，陸璽文，彭莉婷，王月蓉，趙豐麗

（1.廣西師范大學(xué) 廣西漓江流域景觀資源保育與可持續(xù)利用重點實驗室，廣西 桂林 541004；2.廣西師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，廣西 桂林 541004）

1 果酒加工歷史及其健康功效

我國生產(chǎn)果酒的歷史可以追溯至漢代[1]。果酒是以水果為主要原料加工而成的含酒精飲料，具有原料廣泛、種類多樣、風(fēng)味宜人、酒精度低、營養(yǎng)高和口感好等優(yōu)點，深受廣大消費者的青睞。目前市場上出售的果酒以葡萄酒為主，其他類型果酒雖有出售，但規(guī)模還比較小。果酒不僅保留了果實的風(fēng)味及營養(yǎng)，而且具有緩解疲勞、舒筋活血、強身健體、提神驅(qū)寒、降膽固醇、抗衰老、降低心腦血管疾病發(fā)病率等功效[2]，發(fā)展前景十分廣闊。

2 果酒分類及其對加工原料的要求

果酒品類繁多，分類方法多樣，按照水果原料可分為葡萄酒、桑葚酒、獼猴桃酒、無花果酒、楊梅酒等；按照主要加工工藝特點可分為配制果酒、發(fā)酵果酒、蒸餾果酒、起泡果酒等；按照酒精含量可分為低度果酒（酒精度通常在10%vol以下）和高度果酒（酒精度通常在10%vol～15%vol）；按照含糖量可分為干型果酒（含糖量通常在4 g/L以下）、半干型果酒（含糖量通常在4～12 g/L）、半甜型果酒（含糖量通常在12～45 g/L）、甜型果酒（含糖量通常在45 g/L以上）。果酒對水果原料的要求不高，通常多選擇具有一定營養(yǎng)價值、產(chǎn)量高、價格低的水果作為原料。葡萄、桑椹、藍莓等漿果因其皮薄汁多、營養(yǎng)豐富而常被用作果酒加工的原料，而李子、梅子、柚子等含糖量低、酸度和果膠含量高的原料，必須經(jīng)過降酸、酶解或增糖等預(yù)處理后才可進行果酒加工。

3 發(fā)酵果酒種類及產(chǎn)業(yè)規(guī)模

發(fā)酵果酒是以水果為主要原料，經(jīng)打漿或榨汁、添加或不添加輔料、發(fā)酵、陳釀等工序加工而成。發(fā)酵菌種通常由一種或多種酵母菌組成，有時也會采用某種乳酸菌和酵母菌進行共發(fā)酵以改善果酒風(fēng)味。常見的發(fā)酵果酒有葡萄酒、蘋果酒、無花果酒、桑椹酒等。葡萄酒是目前名氣最大、產(chǎn)量及消費量最大的發(fā)酵果酒，國內(nèi)主要生產(chǎn)企業(yè)有張裕、長城、茅臺和王朝等公司。據(jù)國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)顯示，2015年～2020年，中國葡萄酒年產(chǎn)量分別為114.8萬kL、113.7萬kL、100.1萬kL、62.9萬kL、45.1萬kL、41.3萬kL，呈現(xiàn)大幅下降的趨勢，其原因一方面是因為進口葡萄酒的顯著增加，另一方面是因為消費者果酒消費的多元化。蘋果酒是僅次于葡萄酒的第二大類果酒，目前世界上生產(chǎn)蘋果酒的國家主要有英國、法國、西班牙等。最早將蘋果酒推向市場的國內(nèi)公司是張裕公司。近年來，國內(nèi)陸續(xù)有多家公司先后推出蘋果酒，但迄今為止，國內(nèi)蘋果酒年產(chǎn)量尚不足萬噸，與我國蘋果產(chǎn)量世界第一的地位嚴(yán)重不符。目前，國內(nèi)蘋果酒生產(chǎn)廠家主要集中于山東，較有名的蘋果酒品牌是“張裕”和“泰山生力源”。無花果酒、桑椹酒、枸杞酒、藍莓酒等在市場上也比較多見，但是產(chǎn)量較少。

4 果酒發(fā)酵工藝及其特點

4.1 自然發(fā)酵技術(shù)

自然發(fā)酵技術(shù)是在無人為接種發(fā)酵菌株的情況下，果實的自然發(fā)酵過程，其本質(zhì)上是以果實表面酵母菌為主導(dǎo)的各種微生物相互作用的結(jié)果[3-4]，有多個種屬的菌株共同參與，是一個復(fù)雜的微生物轉(zhuǎn)化過程。自然發(fā)酵技術(shù)的特點是無人為接種酵母菌，單純依靠果實自帶菌株進行發(fā)酵，具有成本低、易操作、工藝簡單等特點，但也存在多種弊端：一是發(fā)酵時間不易控制。發(fā)酵時間過短，易導(dǎo)致發(fā)酵不完全、原料利用率低；發(fā)酵時間過長，則易導(dǎo)致雜菌混入、產(chǎn)生異味。二是自然發(fā)酵的果酒酒精度不高，且風(fēng)味效果一般。三是發(fā)酵菌群復(fù)雜，難以保證果酒品質(zhì)的安全性、一致性和穩(wěn)定性。

4.2 純種發(fā)酵技術(shù)

純種發(fā)酵技術(shù)是對發(fā)酵底物接種單一純種酵母菌進行發(fā)酵。與自然發(fā)酵相比，純種發(fā)酵具有發(fā)酵周期短，殘?zhí)橇康?、酒精度高、易于工業(yè)化等優(yōu)點，同時也存在果酒香氣單薄、風(fēng)味平淡等缺點。目前，在國內(nèi)外除了為保持果酒的傳統(tǒng)風(fēng)味而采用自然發(fā)酵技術(shù)外，大多數(shù)的發(fā)酵果酒已開始采用純種發(fā)酵技術(shù)[5]。純種發(fā)酵所用菌種多篩選自水果表皮或其生長土壤、水果自然發(fā)酵液等。同時，也有許多果酒是直接利用葡萄酒專用釀酒酵母發(fā)酵而成的。

4.3 混菌發(fā)酵技術(shù)

混菌發(fā)酵技術(shù)通常是采用釀酒酵母和非釀酒酵母共發(fā)酵。釀酒酵母主要負責(zé)生成乙醇，發(fā)酵速度快、發(fā)酵能力強；而非釀酒酵母可將水果中的風(fēng)味物質(zhì)前體物質(zhì)轉(zhuǎn)化為酯、酸、醇等，同時對果酒色澤、風(fēng)味的形成具有重要作用[6]?；炀l(fā)酵過程中，菌種之間存在復(fù)雜的相互作用并最終影響果酒的品質(zhì)。文獻顯示，非釀酒酵母和釀酒酵母的接種方式對果酒風(fēng)味具有重要影響。如MEDINA K等[7]研究發(fā)現(xiàn)，先接種非釀酒酵母（葡萄園有孢漢遜酵母（Hanseniaspora vineae）T02/5AF或美極梅齊酵母（Metschnikowia pulcherrima）M03/26 G），其生長會消耗大量營養(yǎng)物質(zhì)，導(dǎo)致后接種的釀酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）ALG804的生長因營養(yǎng)匱乏而受到抑制，從而發(fā)酵緩慢或發(fā)酵不全；與按順序接種非釀酒酵母和釀酒酵母相比，同時接種非釀酒酵母H.vineaeT02/5AF或M.pulcherrimaM03/26 G和釀酒酵母ALG804會導(dǎo)致葡萄酒發(fā)酵速度變得很慢。賈言言等[8]證實，非釀酒酵母先于釀酒酵母接種比同時接種和后接種所得菠蘿果酒風(fēng)味更加濃郁，也更好地保留了菠蘿原果香。此外，還可以利用酵母菌和乳酸菌共發(fā)酵生產(chǎn)口感柔和的低醇果酒[9-10]。在酒精發(fā)酵的后期接種乳酸菌，可將酒中的檸檬酸分解生成乙酸等風(fēng)味物質(zhì)，還可改變果酒中某些微量成分和呈香物質(zhì)的濃度[11]。TRISTEZZA M等[12]的研究結(jié)果表明，在釀酒開始時同時接種釀酒酵母和乳酸菌可以縮短釀酒時間，降低揮發(fā)性酸度，所得葡萄酒香氣以酯類為主，兼有與琥珀酸二乙酯和乳酸乙酯相關(guān)的黃油味和奶油味。混菌發(fā)酵技術(shù)是目前較為推崇的果酒發(fā)酵技術(shù)，與自然發(fā)酵技術(shù)和純種發(fā)酵技術(shù)相比，混菌發(fā)酵技術(shù)所釀果酒的口感和風(fēng)味更加符合人們對果酒的預(yù)期。但是，相對于自然發(fā)酵技術(shù)和純種發(fā)酵技術(shù)，混菌發(fā)酵技術(shù)更加復(fù)雜，更容易受到糖濃度、乙醇濃度、pH、營養(yǎng)素水平、溫度等因素的影響[13]。另外，非釀酒酵母或乳酸菌與釀酒酵母之間的生物相容性也是一個影響果酒品質(zhì)的重要因素。

5 發(fā)酵過程中功能性物質(zhì)的變化

水果富含多酚、多糖、有機酸等功能性物質(zhì)，這些物質(zhì)在水果發(fā)酵的過程中發(fā)生著復(fù)雜的化學(xué)生物學(xué)變化，其規(guī)律不盡相同。酚類物質(zhì)是果酒中的重要功能性物質(zhì)。葡萄中的酚類物質(zhì)主要包括沒食子酸、表兒茶酸、兒茶素、白藜蘆醇、花色苷等，隨著發(fā)酵的進行，單體花色苷、黃酮醇苷等含量顯著降低，而總酚保持相對穩(wěn)定[14-15]。梨中富含沒食子酸、原兒茶酸、熊果苷、兒茶素等酚類物質(zhì)，隨著發(fā)酵的進行，沒食子酸、原兒茶酸、蘆丁和綠原酸含量出現(xiàn)不同程度的下降，而兒茶素含量卻顯著增加[16-17]。在發(fā)酵過程中，獼猴桃中原兒茶酸、咖啡酸、表兒茶素含量明顯增加，而綠原酸、對香豆酸含量明顯下降[18]；藍莓中香草酸含量顯著上升，沒食子酸、龍膽酸、原兒茶酸、咖啡酸、綠原酸、芥子酸、丁香酸、對香豆酸、阿魏酸等9 種酚酸含量在主發(fā)酵期間均顯著增加而在發(fā)酵結(jié)束時含量均顯著下降，而對羥基苯甲酸、對羥基肉桂酸和總酚酸含量均呈先增加后減少的趨勢[19]。

多糖是水果中的重要功能性物質(zhì)。果酒中的多糖有助于產(chǎn)生“飽腹感”和減少“收斂性”[20]。發(fā)酵初期，果酒中多糖含量快速增加，隨后出現(xiàn)不同程度的下降，因為酵母菌株所產(chǎn)生的酶（特別是聚半乳糖醛酸酶）降解多糖的活力并不相同[21]。在發(fā)酵過程中，聚半乳糖醛酸酶活性受到被發(fā)酵物料組成的影響，如被葡萄糖抑制，而被聚半乳糖醛酸或半乳糖增強[22]，從而對果酒中多糖含量產(chǎn)生積極或消極的影響。果酒中多糖的單糖構(gòu)成，不僅受原料水果及添加物的影響，還受酵母菌株的影響，如酵母菌株2323、BDX、EC1118、1503等對其所發(fā)酵葡萄酒中的多糖及其單糖組成存在較大影響[21]。

有機酸不僅賦予果酒特有的風(fēng)味，而且賦予果酒某些功能活性。葡萄中的有機酸主要包括酒石酸、蘋果酸、琥珀酸、乳酸等，發(fā)酵過程中酒石酸、檸檬酸、蘋果酸和抗壞血酸含量逐漸下降，琥珀酸和草酸含量先增加后降低，而乳酸含量卻持續(xù)增加[23-26]。龍眼中的主要有機酸包括乳酸、琥珀酸、檸檬酸等，在發(fā)酵前期，酒石酸含量明顯降低，乳酸、檸檬酸、蘋果酸、琥珀酸和草酰乙酸含量明顯增加，而草酸和α-酮戊二酸卻無明顯變化，發(fā)酵后期除乳酸外，其余有機酸含量變化不大[27]。柿子在發(fā)酵過程中，蘋果酸、酒石酸含量先快速下降，而后基本穩(wěn)定；乳酸、草酸含量先上升而后基本穩(wěn)定；琥珀酸含量先快速上升而后緩慢下降；檸檬酸含量先快速下降而后緩慢下降[28]。

6 發(fā)酵前處理關(guān)鍵技術(shù)對果酒品質(zhì)的影響

果酒發(fā)酵前處理關(guān)鍵技術(shù)主要包括酶解和殺菌。為了提高原料利用率、果汁得率和果汁營養(yǎng)素含量，通常會在制汁/制漿環(huán)節(jié)加入一定數(shù)量的果膠酶，或一定比例的果膠酶和纖維素酶或其他酶制劑進行酶解[29-30]，必要時還可以采用超聲波協(xié)同酶解[31]。酶解不僅可以豐富果酒的風(fēng)味，還可以促進果實中功能性物質(zhì)的釋放，縮短果酒陳釀和過濾時間，增強果酒穩(wěn)定性[32-33]。需要注意的是，應(yīng)控制果膠酶的用量，因為果膠酶的使用易導(dǎo)致果酒中甲醇含量超標(biāo)，過多甲醇攝入會對視力、神經(jīng)等造成傷害[34-35]。

對于純種發(fā)酵或混菌發(fā)酵的果酒，發(fā)酵之前通常要對果汁進行殺菌處理（前殺菌），因為果汁中雜菌的存在不僅會影響酒精發(fā)酵的正常進行，而且會導(dǎo)致異味甚至酸敗的產(chǎn)生。巴氏殺菌能較好的抑制雜菌的生長，但可能會導(dǎo)致果汁中熱敏性活性物質(zhì)的降解和果汁原有風(fēng)味的改變。添加亞硫酸鹽也可以達到抑制雜菌生長的目的，但會抑制酵母菌的生長，導(dǎo)致發(fā)酵時間推遲，對果酒的色澤、風(fēng)味有較大影響[36]，還有可能帶來SO2殘留超標(biāo)的安全隱患。溶菌酶（Lysozyme）又稱胞壁質(zhì)酶，專一控制乳酸菌生長而不影響果酒的發(fā)酵時間，可成為亞硫酸鹽的優(yōu)良替代物[37]。溶菌酶與亞硫酸鹽的聯(lián)合使用有助于果酒中醇、酯、酚、酮類等香氣成分的形成[38]。二甲基二碳酸鹽是我國食允許使用的一種果汁飲料防腐劑[39]，殺菌、護色效果優(yōu)于亞硫酸鹽，且所造成的果酒特征風(fēng)味成分損失比巴氏殺菌小[40]。

7 發(fā)酵后處理關(guān)鍵技術(shù)對果酒品質(zhì)的影響

果酒發(fā)酵后處理關(guān)鍵技術(shù)主要包括澄清、殺菌、陳釀等。澄清是果酒發(fā)酵后處理的關(guān)鍵步驟之一。果酒發(fā)酵后因含有較多的果膠、蛋白質(zhì)、鞣質(zhì)等大分子物質(zhì)而易出現(xiàn)后混濁、酒體穩(wěn)定性差等問題，澄清是解決這些問題的重要手段。果酒澄清的方法主要包括自然澄清法、澄清劑澄清法、過濾法等。自然澄清法是通過長期靜置-倒罐等操作，使得酒體中的大顆粒物質(zhì)自然沉降，而后通過過濾以得到澄清酒液，耗時較長。與自然澄清法相比，澄清劑澄清法簡單易行、耗時短、效果明顯。殼聚糖、果膠酶、皂藻土、明膠等是常用的澄清劑。如澄清劑選擇不適當(dāng)，會造成酒體脫色嚴(yán)重、返混等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響酒體品質(zhì)。過濾法主要是基于膜分離技術(shù)，通過微濾或超濾除去果膠、纖維素、蛋白質(zhì)等以實現(xiàn)果酒的澄清。過濾法簡單快捷，但需要用到專用型膜組件等，成本偏高。

果酒酒精度數(shù)較低，為確保其貨架期及食用品質(zhì)，通常要在發(fā)酵后作殺菌處理（后殺菌）。常用的殺菌方法主要有熱殺菌（巴氏殺菌、高溫短時殺菌、超高溫瞬時殺菌等）和冷殺菌（超高壓殺菌、高壓脈沖電場殺菌、高密度二氧化碳殺菌等）[41-42]。目前，熱殺菌仍是果酒生產(chǎn)中普遍使用的殺菌方法，合適的殺菌強度，可以有效實現(xiàn)商業(yè)無菌。然而，熱殺菌常常會對果酒的營養(yǎng)成分和風(fēng)味產(chǎn)生不良影響。近年來，各種冷殺菌技術(shù)不斷出現(xiàn)。冷殺菌技術(shù)在實現(xiàn)果酒商業(yè)無菌的前提下，可以較好地保持果酒的營養(yǎng)成分、色澤等?？梢灶A(yù)見，冷殺菌技術(shù)代替熱殺菌是未來果酒后殺菌的必然趨勢。但是，由于冷殺菌設(shè)備一次性投入高、運行及維護費用較高，冷殺菌技術(shù)在果酒生產(chǎn)中尚未得到規(guī)?；膽?yīng)用。

新釀果酒常常存在口感淡薄、穩(wěn)定性較差的問題，需要在容器中存放一個月、半年或更長時間（陳釀），以確保果酒口感醇厚、酒體穩(wěn)定。傳統(tǒng)陳釀可以明顯改善果酒的品質(zhì)，但是周期較長，制約了果酒產(chǎn)量，增加了生產(chǎn)成本。采用物理催陳方法可以縮短陳釀時間，使果酒品質(zhì)達到與傳統(tǒng)陳釀果酒品質(zhì)相近或更好的效果。常見的物理催陳方法有超聲波催陳、微波催陳、超高壓催陳、紅外催陳等。超聲波處理所產(chǎn)生的強烈空化作用、超高壓處理所產(chǎn)生的巨大壓力、微波處理所產(chǎn)生的強烈沖擊力以及紅外處理所產(chǎn)生的熱效應(yīng)等均可以加劇果酒酒體內(nèi)的系列物化反應(yīng)，快速提升果酒品質(zhì)[43]。需要注意的是，過度催陳或物理催陳參數(shù)選擇不當(dāng)也會導(dǎo)致果酒品質(zhì)的下降。有研究表明，超聲處理（24 kHz、400 W、累計處理時間170 min）可導(dǎo)致?lián)]發(fā)性物質(zhì)含量顯著下降，嚴(yán)重影響紅葡萄酒的風(fēng)味[44]；超高壓處理（250 MPa/40 h）可導(dǎo)致紅樹莓果酒熟果味和苦味增加[45]。

8 現(xiàn)存問題與展望

果酒特別是發(fā)酵果酒，作為一個新興的酒類，其產(chǎn)量雖然還無法和白酒、啤酒相比，但也呈現(xiàn)出快速增長的態(tài)勢。據(jù)《中國果酒市場前景調(diào)查分析報告》顯示，2013年～2017年，我國果酒產(chǎn)量平均年增長率達到15%。中國釀酒工業(yè)協(xié)會果露酒專業(yè)委員會在行業(yè)十年規(guī)劃中明確提出將重點發(fā)展水果發(fā)酵酒和水果蒸餾酒。五糧液、瀘州老窖、茅臺等知名白酒企業(yè)也紛紛加入果酒生產(chǎn)的隊伍。非葡萄酒果酒和復(fù)合果酒消費量正呈逐年上升的趨勢。2019 年中國果酒銷量已達11.9萬t[46]。未來5年，中國果酒市場規(guī)模有望從現(xiàn)在的200億元突破千億元[46]。據(jù)中國酒業(yè)協(xié)會常務(wù)副理事長王琦預(yù)測，2030年中國果露酒的市場容量將接近2 000億元[47]。然而，關(guān)于我國發(fā)酵果酒產(chǎn)業(yè)發(fā)展還存在諸多問題亟待深入探討。

（1）專用型果實品種缺乏。皮薄汁多、丹寧和果膠含量少的果實更適合制作發(fā)酵果酒。據(jù)悉，英國的酒用蘋果多達350種。雖然我國水果種植面積和產(chǎn)量連續(xù)多年穩(wěn)居世界第一，但是水果種植模式還比較粗放，大多還未進行鮮食水果和發(fā)酵果酒專用型水果的細分，導(dǎo)致我國發(fā)酵果酒品質(zhì)長期難以與國外發(fā)酵果酒相匹敵。

（2）專用型釀酒酵母缺乏?！扒司浦辍?，選擇優(yōu)良的酵母是釀造高品質(zhì)果酒的重要前提。除了葡萄酒外，其他發(fā)酵果酒目前采用的多是葡萄酒用釀酒酵母，沒有專用型酵母可供使用，難以充分凸顯其特有的營養(yǎng)和獨特的風(fēng)味。

（3）混菌發(fā)酵過程中菌種之間的互作機制尚不清楚?；炀l(fā)酵技術(shù)可以實現(xiàn)不同發(fā)酵特性菌種間的優(yōu)勢互補，被廣泛地應(yīng)用于發(fā)酵果酒的生產(chǎn)。然而，混菌發(fā)酵過程中菌種之間存在復(fù)雜的相互作用，其具體機制尚不清楚，這不利于對混菌發(fā)酵過程的合理管控，無法有效確保生產(chǎn)出高品質(zhì)的果酒產(chǎn)品。

（4）發(fā)酵過程中功能性物質(zhì)變化尚不甚清晰。發(fā)酵實質(zhì)上是一個復(fù)雜的化學(xué)生物學(xué)反應(yīng)過程，在此過程中，果實中功能性物質(zhì)組成和數(shù)量的變化規(guī)律尚不清楚，這不利于對發(fā)酵果酒生產(chǎn)工藝的合理性以及發(fā)酵果酒營養(yǎng)性和功能性進行科學(xué)的評價。

（5）催陳技術(shù)有待進一步深入研究。陳釀涉及一系列物理化學(xué)變化，對果酒品質(zhì)的形成具有重要影響。傳統(tǒng)陳釀過長的周期嚴(yán)重制約了現(xiàn)代果酒的生產(chǎn)。物理催陳技術(shù)效果顯著，在果酒生產(chǎn)領(lǐng)域得到快速的推廣和應(yīng)用。然而，物理催陳具體機理尚不清楚，專用型物理催陳設(shè)備也有待開發(fā)。

（6）發(fā)酵果酒標(biāo)準(zhǔn)缺乏。我國發(fā)酵果酒種類繁多，但還沒有一個關(guān)于發(fā)酵果酒的通用性國家級標(biāo)準(zhǔn)，僅有一個農(nóng)業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)（NY/T 1508—2017《綠色食品果酒》）。專用性國家標(biāo)準(zhǔn)也僅有GB/T 15037—2006《葡萄酒》、GB/T 27586—2011《山葡萄酒》、GB/T 32783—2016《藍莓酒》等寥寥數(shù)個，其他還有少數(shù)地方標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、團體標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。由于標(biāo)準(zhǔn)的缺乏，給企業(yè)的生產(chǎn)和政府職能部門的監(jiān)管帶來困惑和不便，也不利于發(fā)酵果酒產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。

隨著消費者健康、時尚意識的覺醒和上述問題的逐步解決，我國發(fā)酵果酒產(chǎn)量、品質(zhì)、消費量和銷售額必將迎來大幅的攀升，不僅可以拉長產(chǎn)業(yè)鏈條、有效降低水果產(chǎn)業(yè)發(fā)展風(fēng)險、促進國民經(jīng)濟的健康快速發(fā)展，而且有利于科學(xué)膳食理念的普及和國民健康水平的提升。