樹莓酒發酵工藝優化研究

吳林生，高智翔，徐德聰

(合肥師范學院 生命科學學院，安徽 合肥 230601)

樹莓又稱為托盤、山莓等，屬薔薇科懸子鉤屬小灌木類落葉果樹[1]。樹莓果實含糖、有機酸、維生素、礦物質、花青素及黃酮、酚類、萜類等有效成分[2-3]。樹莓果的成熟期較為集中、采收期較短、采收的難度較大、采摘后也不易儲藏運輸。樹莓果實采摘后，一定要及時進行加工銷售，否則就會造成大量鮮果積壓和腐爛[4-5]。目前，樹莓果一般都是以鮮食為主，但是鮮食的樹莓果零售價高且貨架期短，所以一般在市場上很難看到有樹莓果的銷售，嚴重地限制了樹莓果的消費，所以，對樹莓果的加工進行研究與優化具有重要意義[6]。

樹莓酒是以樹莓為基本原料，利用酵母菌發酵作用而成的低度飲料酒[7]。酵母菌將樹莓汁中可進行發酵的糖類轉化成酒精與其他各種典型風味物質，樹莓酒具有低酒精度、高營養、益腦健身等特點。目前為止，由于樹莓酒還沒有成熟的釀造工藝，所以在高品質果酒行列中，還沒有樹莓酒的身影，很難像葡萄酒那樣形成高端的產業鏈[8]。由于樹莓酸度高，在發酵成酒的過程中香氣物質極易流失，影響果酒理化性質及感官品質的決定因素有原料、菌種種類及添加量、發酵溫度、發酵時間以及發酵pH，但目前為止，綜合研究各類影響因素對成品酒的影響并不多見，針對此類情況，本文主要研究干紅樹莓酒加工工藝及優化。

1 材料和方法

1.1 材料與試劑

樹莓、白沙糖、偏重亞硫酸鉀、果膠酶、果酒酵母等其他試劑(所用材料與試劑均食品級)。

1.2 儀器與設備

HH-S恒溫水浴鍋，國勝實驗儀器廠；SPX-150B-Z生化培養箱，上海博迅實業醫療設備廠；UV-3200S紫外可見分光光度計，上海美普達儀器有限公司；BL55顆粒制冰機，無錫沃性儀器有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 發酵樹莓酒工藝流程[9-11]

冷凍樹莓→解凍→破碎→酶解→調糖→接種與主發酵→皮渣分離→后發酵→澄清→成品。

1.3.2 試驗設計[12-15]

按照1.3.1的加工方法進行單因素實驗，分別添加釀酒酵母OTT、釀酒酵母ADT、釀酒酵母OFC；酵母添加量1g/kg、2g/kg、3g/kg、4g/kg和5g/kg；主發酵時間5天、6天、7天、8天、9天；發酵溫度20℃、23℃、26℃、29℃和32℃，每種因素水平的設計如表1，每種試驗需進行3次平行。單因素試驗的基礎上，選取酵母添加量(A)、主發酵時間(B)、發酵溫度(C)和酵母菌種類(D)為4個因素，以感官評價(Y)為響應值，采用4因素3水平正交試驗考察各發酵條件對發酵效果的影響，最終確定最佳發酵工藝。

1.3.3 數據測定方法[14,16-20]

總酸含量測定：酸堿滴定法；還原糖含量測定：斐林試劑直接滴定法；酒精度測定：酒精計法；花青素含量測定：pH示差法；出汁率的測定：濾出的果汁重量與原冷凍樹莓重量的比值。

1.3.4 數據分析方法[21-26]

用Excel軟件進行單因素試驗數據分析并制作相關圖表，通過正交試驗設計軟件進行方差與極差分析。

2 試驗結果與分析

2.1 單因素試驗結果與分析

2.1.1 酵母菌種類對樹莓酒發酵的影響

在初始糖含量為220g/L，酵母菌添加量為2g/kg，發酵溫度為26℃的條件下，分別接種不同種類酵母菌主發酵7天后酒精度、殘糖量、總酸以及感官評價的結果分析如圖1(a,b)。由圖1(a)和1(b)可知，這幾種酵母在發酵過程中，不同種酵母發酵樹莓酒對其品質的影響相差不大。釀酒酵母OFC發酵酒體豐厚，口感稍好，但酵母OFC屬于進口酵母，其價格遠高于其他兩種酵母菌，不具有經濟效益。在未接種酵母時，樹莓果在自然條件下幾乎沒有發酵，口感也極差。綜合酵母菌價格等各因素，本次試驗選用的最佳接種酵母菌為酵母OTT。在初始糖含量為220g/L，酵母菌添加量為2g/kg，發酵溫度為26℃的條件下，分別接種不同種類酵母菌主發酵7天后出汁率、干浸出物以及花青素的變化情況如圖1(C)。由圖1(C)可知，這幾種酵母在發酵過程中，雖與酵母OTT相比相對較少，但是其購買價格遠大于前兩種酵母，不具有經濟效益。與酵母OTT相比，釀酒酵母OFC對果酒品質的影響也差別不大，故本次試驗選用的最佳接種酵母菌為酵母OTT。本試驗中，自然條件下釀造的樹莓酒，營養成分雖然很高，但其他各項指標均未達標，故舍棄。

2.1.2 酵母菌添加量對樹莓酒發酵的影響

圖1 酵母菌種類對樹莓酒口感、品質及營養成分的影響

在初始糖含量為220g/L，發酵溫度為26℃條件下，分別在不同酵母添加量(以酵母OTT為發酵酵母)下主發酵7天后酒精度、殘糖量、總酸以及感官評價的結果分析如圖2(a，b)。由圖2(a)和圖2(b)可知，當酵母菌添加量小于2g/kg時，在早期發酵過程中，由于酵母菌含量不足，果酒的釀造周期延長，各種芳香型風味都難以形成，酒精度低，果酒酒香味不濃厚且酸澀味較重，口感較差。當酵母菌添加量為2g/kg時，酒體純正，果香也醇厚。當酵母菌添加量大于2g/kg時，酒精度雖然有所提高，但是果酒酵母味較重,樹莓果特有的果香味減弱，酒體的澄清度下降，口感苦澀。這說明，酵母菌添加量直接影響著釀造樹莓酒的快慢，當酵母菌添加量增加時，樹莓酒發酵速度將會變快，酒精度也會升高，但是接入量過多時樹莓酒的口感、色澤等將會變差，從而影響整體的感官評價。因此,在釀造樹莓酒時酵母菌添加量不宜過多也不宜過少，本次試驗認定釀造樹莓酒最佳酵母菌添加量為2g/kg。在初始糖含量為220g/L，發酵溫度為26℃條件下，分別在不同酵母添加量(酵母菌OTT)下主發酵7天后出汁率、干浸出物以及花青素的變化情況如圖2(c)。由圖2(c)可知，在釀造樹莓酒的過程中，酵母菌添加量為1g/kg～3g/kg時出汁率緩慢上升，大于3g/Kg時出汁率逐漸保持平穩，但干浸出物和花青素的含量快速下降。這說明，營養成分在發酵過程中的流失速度很快。圖2(c)顯示，雖然酵母菌添加量為3g/kg時的出汁率略大于2g/kg，但其營養成分流失太多，所以本次試驗的酵母菌添加量選擇2g/kg。

圖2 酵母菌添加量對樹莓酒口感、品質及營養成分的影響

2.1.3 主發酵時間對樹莓酒發酵的影響

在初始糖含量為220g/L，酵母菌添加量(酵母菌OTT)為2g/kg，發酵溫度為26℃條件下，分別在不同發酵時間下主發酵后酒精度、殘糖量、總酸以及感官評價的結果分析如圖3(a，b)。由如圖3(a)和圖3(b)可知，在樹莓酒主發酵的整個階段中，酒精度的變化總是呈現上升的趨勢且前期酒精度上升速度比后期快，其總糖的含量也總是呈現出下降的趨勢且前期的下降速度比后期快，這說明前期和后期相比酵母菌的活力發生了改變，前期酵母菌的活力高代謝旺盛，而后期酵母菌的活力降低代謝能力減弱。這可能是由于酵母菌的生存環境發生了改變，如酒精度、酸度、含氧量等的改變都可能影響酵母菌的活力。在樹莓酒主發酵期間，酸度呈現出先上升后下降的趨勢，因此,樹莓酒的酸度要達到正常范圍主發酵時間不能過短。綜上所述，要求酒精度、酸度、殘糖量以及口感達到標準值樹莓酒主發酵時間不能低于9天。在初始糖含量為220g/L，酵母菌添加量(酵母菌OTT)為2g/kg，發酵溫度為26℃條件下，分別在不同發酵時間下主發酵后出汁率、干浸出物以及花青素的變化情況如圖3(c)。由圖3(c)可知，在樹莓酒的釀造過程中，出汁率5～7天緩慢上升，7～9天后逐漸趨于平緩，但干浸出物和花青素的含量快速下降。這說明，營養成分在樹莓酒的釀造過程中流失的速度很快。因此，在樹莓酒釀造的過程中一定要把握好主發酵時間，以防營養成分大量流失。綜合所有條件可知，最佳果酒主發酵時間為9天。

圖3 主發酵時間對樹莓酒口感、品質及營養成分的影響

2.1.4 發酵溫度對樹莓酒發酵的影響

在初始糖含量為220g/L，酵母菌添加量(酵母菌哦OTT)為2g/kg的條件下，分別在不同溫度下主發酵7天后酒精度、殘糖量、總酸以及感官評價的結果分析如圖4(a，b)。由圖4(a)和圖4(b)可知，在釀造樹莓酒的過程中，溫度的變化會直接影響樹莓酒酒精的生成量、殘糖量以及果酒品質的變化。隨著溫度的不斷升高，酵母菌的發酵速度加快，酒精度升高，糖含量下降，這是由于溫度是酵母菌代謝繁殖能力的重要條件之一。溫度過低(20℃～23℃),酵母菌的代謝繁殖能力降低，樹莓酒的發酵周期就會變長，酒體淡薄，口感品質也較差，不利于樹莓酒的生產。溫度過高(29℃～32℃),酵母菌的代謝繁殖能力增強，紅樹莓會快速發酵，從而導致樹莓特有的香氣揮發。同時，在過高的溫度下進行果酒發酵也會導致雜菌快速生長繁殖，從而使樹莓酒整體風味降低，澄清度降低，口感降低，品質降低。綜上所述，樹莓酒的最適發酵溫度為26℃。在初始糖含量為220g/L，酵母菌添加量(酵母菌OTT)為2g/kg的條件下，分別在不同溫度下主發酵7天后出汁率、干浸出物以及花青素的變化情況如圖4(C)。由圖4(C)可知，在釀造樹莓酒的過程中，隨著溫度的升高，花青素含量和干浸出物含量都在逐漸降低，這是由于溫度會影響到酵母菌的代謝繁殖能力。溫度升逐漸高，酵母菌的代謝繁殖能力也會逐漸加強，各種氧化反應隨之加快，樹莓中的營養物質易被氧化破壞。因此，在樹莓酒的釀造過程中一定要把握好發酵溫度，以防營養成分大量流失。出汁率緩慢上升到26℃時趨于平穩。綜上所述，最佳的發酵溫度為26℃。

圖4 發酵溫度對樹莓酒口感、品質及營養成分的影響

2.2 正交試驗結果與分析

酒精度主要影響樹莓果酒的酒體豐厚程度以及其耐儲藏性，花青素含量則主要是反映樹莓酒的營養成分含量，而感官評價則直接影響樹莓酒能夠被大眾接受的程度。由表1可知，影響樹莓酒品質的因素依次是A>B>D>C，即酵母菌添加量>主發酵時間>酵母菌種類>發酵溫度。本試驗選取的最佳組合為：A2B2C2D3，但是由于釀酒酵母OFC屬于進口酵母，價格昂貴，不具有經濟效益，故本次試驗選取的最終組合為A2B2C2D2，即酵母菌添加量為2g/kg，主發酵時間為9天，發酵溫度為26℃，酵母菌種類為釀酒酵母OTT。在正交試驗中未做上述兩種組合，需要做試驗驗證結果進行對比。經過對比發現，兩種組合各種數據差距不大且第二種組合更具有經濟效益，故符合上述試驗預測結果。

表1 優化工藝正交試驗結果

表2 方差分析結果

由表2可知，FA>F0.01(2,2)，FB> F0.01(2,2)，則P<0.01，這就說明酵母菌添加量和主發酵時間對樹莓酒品質和營養成分的影響已經達到了極為顯著水平，而且FA還大于FB，則PAF0.25,則0.1

3 結論

通過試驗優化研究樹莓果酒發酵，發現最佳發酵條件為：選用酵母OFC為發酵菌種，酵母菌添加量為2g/kg，發酵時間為9天，發酵溫度為26℃。但是酵母OFC屬于進口酵母，購買成本要遠高于其他兩種酵母，不具有經濟效益，而且與酵母OTT相比，酵母OFC對果酒品質的影響差別不大，因此，選用酵母OTT為發酵菌種，酵母菌添加量為2g/kg，發酵時間為9天，發酵溫度為26℃。在此條件下釀造的樹莓果酒，營養成分高，酒體純正、協調，果香和酒香醇厚，酒體色澤清亮，有光澤，正紅色，具有典型風味。本研究雖然得出了樹莓酒最佳的發酵條件，使樹莓酒在各方面都得到了進一步的提高，但是要得到更加高端的樹莓酒，還是要不斷地努力，繼續深入研究。