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蜂蜜桑椹酒的发酵工艺研究



全 文 :酿酒科技 2010 年第 8 期(总第 194 期)·LIQUOR-MAKING SCIENCE & TECHNOLOGY 2010 No.8(Tol.194)
蜂蜜桑椹酒的发酵工艺研究
陈 娟 1,杜木英 2,杨蓉生 1
(1. 西南民族大学生命科学与技术学院,四川 成都 610041;2. 西南大学食品科学学院,重庆 北碚 400715)
摘 要: 发酵工艺是决定果酒质量的关键,对影响蜂蜜桑椹酒发酵进程和结果的因素进行研究。结果表明,采用原
生质体融合菌株 F6,主发酵阶段的适宜条件为初始糖度 24 %(还原糖 220.4 g/L),初始 pH 3.3~3.6,初始 SO2浓度
100~150 mg/L,接种量为 5 %~11 %,装液量为 60 %~80 %,发酵温度为 24~25 ℃;后发酵阶段的适宜温度为
10~15℃。
关键词: 果酒; 蜂蜜桑椹酒; 发酵工艺; 主发酵; 后发酵
中图分类号:TS262.7;TS261.4 文献标识码:A 文章编号:1001-9286(2010)08-0074-05
Research on Fermentation Techniques of Honey-mulberry Wine
CHEN Juan1, DU Mu-ying2 and YANG Rong-sheng1
(1.College of Life Science and Technology, Southwest University for Nationalities, Chengdu, Sichuan 610041;
2. College of Food Science, Southwest University, Beibei, Chongqing 400715, China)
Abstract: Fermentation technology is the decisive factor to fruit wine quality. The factors influencing the fermentation of honey-mulberry wine
were investigated. The results were as follows: protoplast fusant F6 was adopted, the optimum conditions for primary fermentation included the
initial sugar concentration was 24 %(reducing sugar concentration was 220.4 g/L), the initial pH value was 3.3~3.6, the initial SO2 concentration
was 100~150 mg/L, inoculation quantity was 5 %~11 %, loading volume was 60 %~80 %, and fermentation temperature was at 24~25 ℃;
Furthermore, the optimum temperature for secondary fermentation was at 10~15℃.
Key words: wine; honey-mulberry wine; fermentation technology;primary fermentation;secondary fermentation
基金项目:国家 2003年度三峡科技移民开发专项(2003EP090013)。
收稿日期:2010-07-05
作者简介:陈娟(1980-),女,博士,主要从事果酒发酵的研究。
酵母菌株在果酒酿造中起着至关重要的作用, 不同
酵母菌发酵的果酒风味和质量有很大差异。然而,发酵工
艺则是酵母菌株的优良特性得以发挥的必要前提。 各种
果酒的发酵工艺多参照葡萄酒, 包括前发酵和后发酵两
个阶段,以前发酵为主发酵,其进行的好坏是决定果酒质
量的关键。
蜂蜜桑椹酒以桑椹为原料,蜂蜜为碳源发酵制成,对
其发酵工艺的研究报道很少。 多数研究是关于普通桑椹
酒(以蔗糖为碳源)的发酵情况,如陈祖满 [1]、王琳 [2]分别
对桑椹酒的实验室发酵条件进行了优化,吴继军、肖更生
等人[3]确定了桑椹酒 16 t 罐发酵生产工艺条件。 本文拟
对影响蜂蜜桑椹酒发酵进程和发酵结果的各种因素进行
全面研究, 为发酵质量预测模型的建立及最优发酵组合
的确定[4]奠定基础。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
桑椹:农用桑椹,是未经品种选育的野生桑椹,购买
于北碚天生桥农贸市场, 挑选完全成熟的桑椹为发酵原
料。
蜂蜜:槐花蜜,购买于重庆唐氏蜂业有限公司。
发酵菌株:原生质体融合菌株 F6。
0.05 mol/L 氢氧化钠标准溶液,0.1 %葡萄糖标准溶
液,斐林试剂 A、B 液,pH3.4~3.8 的磷酸氢二钠-柠檬酸
缓冲溶液,酚酞指示液,10 g/L淀粉指示液,亚硫酸,柠檬
酸等。
1.2 仪器与设备
HH·B11·420-S-Ⅱ电热恒温培养箱:上海跃进医疗
器械厂;HZ-9211K 恒温振荡器: 太仓市科教器材厂;
SW-CJ-1FD 洁净工作台:苏州安泰空气技术有限公司;
XSP-C 生物显微镜:重庆光电仪器有限公司;手提式不
锈钢蒸汽消毒器:上海三申医疗器械有限公司;pHS-3C+
酸度计:成都世纪方舟科技有限公司;酒精计:浙江余姚
仪表工厂;配套蒸馏装置:北碚玻璃厂;WYT-Ⅲ 型手持
糖量计:成都光学厂;组合式多功能榨汁 / 搅拌机:上海
赛康电器有限公司;752 紫外光栅分光光度计:上海精密
74
DOI:10.13746/j.njkj.2010.08.015
科学仪器有限公司;电子天平:FA2004A,上海精天电子
仪器有限公司。
1.3 试验方法
1.3.1 主发酵工艺参数研究
①桑椹汁初始糖度对发酵的影响试验
用蜂蜜调整桑椹汁至不同的初始糖度 18 %(还原糖
166.2 g/L),20 % (184.5 g/L),22 % (202.1 g/L),24 %
(220.4 g/L),26 %(238.3 g/L),28 %(256.2 g/L), 发酵条
件为装液量 80 %,SO2 120 mg/L, 接入 8 %的酒母液,温
度 22℃。 每天测定发酵液的还原糖含量和酵母细胞数。
②桑椹汁初始 pH值对发酵的影响试验
用柠檬酸调整桑椹汁至不同的初始 pH3.0、pH3.3、
pH3.6、pH3.9 和 pH4.2,发酵条件为初始糖度 24 %,装液
量 80 %,SO2120 mg/L,接入 8 %的酒母液,温度 22 ℃。
每天测定发酵液的还原糖含量, 主发酵结束后进行理化
分析与感官评定。
③菌株耐受 SO2的能力试验
向发酵液中加入亚硫酸, 使 SO2质量浓度分别达到
50 mg/L、100 mg/L、150 mg/L、200和 250 mg/L,发酵条件
为初始糖度 24 %,初始 pH3.5,装液量 80 %,接入 8 %的
酒母液,温度 22℃。每天测定发酵液的还原糖含量,并记
录发酵推迟时间。
④菌株接种量对发酵的影响试验
向发酵液中分别按 2 %、5 %、8 %、11 %和 14 %的
接种量接入酒母液, 发酵条件为初始糖度 24 %, 初始
pH3.5,装液量 80 %,SO2120 mg/L,温度 22℃。 每天测定
发酵液的还原糖含量, 主发酵结束后进行理化分析与感
官评定。
⑤桑椹汁装液量对发酵的影响试验
分别按 250 mL 三角瓶的 20 %、40 %、60 %和 80 %
的容量盛装发酵液, 发酵条件为初始糖度 24 %, 初始
pH3.5,SO2120 mg/L,接入 8 %的酒母液,温度 22℃。 每
天测定发酵液的还原糖含量, 主发酵结束后进行感官评
定。
⑥温度对发酵的影响试验
将发酵液分别置于 18~19 ℃、24~25 ℃和 30~
31℃下,发酵条件为初始糖度 24 %,初始 pH3.5,装液量
80 %,SO2 120 mg/L,接入 8 %的酒母液。每天测定发酵液
的还原糖含量,主发酵结束后进行理化分析与感官评定。
1.3.2 后发酵温度研究
选择 5~10℃、10~15℃和 15~20℃ 3 个温度范
围,采用满容器且密闭的方式进行后发酵。确定后发酵所
需时间,测定发酵结束后原酒的理化指标,并进行感官评
定。
2 结果与分析
2.1 主发酵工艺参数的确定
2.1.1 初始糖度的确定
在果酒生产过程中, 通常采用加糖的方式来提高酒
精度。但是培养基中糖浓度过高,一方面会阻遏乙醇产生
途径中的乙醇脱氢酶 ADHⅡ和 ADHⅢ而抑制发酵,另
一方面还会造成高渗透压和低水分活性而抑制酵母的生
长[ 5-6]。 因此,适宜的初始糖浓度是保证酵母顺利生长和
发酵的前提。
图 1为不同初始糖度下酵母菌的生长情况, 不同初
始糖度下发酵过程中还原糖的变化结果见图 2。
由图 1 可知,当初糖浓度为 18 %和 20 %时,菌体在
第 24 小时进入对数生长期, 第 3 天时细胞数量增至最
大;初糖浓度为 22 %和 24 %时,菌体在第 48 小时进入
对数生长期,第 4天时细胞数量增至最大,细胞数量最大
值与 18 %和 20 %时无显著性差异 (p>0.05), 均超过
7.5×108个 /mL。 初糖浓度为 26 %、28 %时,菌体分别在
第 72小时和第 96小时进入对数生长期, 生长量也明显
降低,证明了高浓度糖对酵母菌生长确有抑制作用。
从图 2 可看出,初始糖度为 18 %和 20 %时,发酵至
第 8 天,残糖量降至 5 g/L 以下,此时,对应的酒精度分
别为 9.2 %vol和 10.1 %vol;初始糖度为 22 %和 24 %时,
图 1 不同初始糖度下酵母菌的生长情况
图 2 不同初始糖度下发酵过程中还原糖的变化
陈 娟,杜木英,杨蓉生·蜂蜜桑椹酒的发酵工艺研究 75
酿酒科技 2010 年第 8 期(总第 194 期)·LIQUOR-MAKING SCIENCE & TECHNOLOGY 2010 No.8(Tol.194)
发酵至第 10天,残糖量分别降至 4.25 g/L和 4.77 g/L,酒
精度分别达 11.3 %vol和 12.5 %vol; 但初始糖度为 26 %
和 28 %时,降糖速度明显缓慢且发酵不彻底,至第 12 天
时,残糖量仍高于 50 g/L。 说明,试验菌株 F6发酵蜂蜜桑
椹汁的酒精生成能力为 12.5 %vol左右, 产酒精能力较
强。 综合以上结果,选择初始糖度为 24 %。
2.1.2 初始 pH值的确定
果酒的质量取决于酒精、 糖和酸等的相对含量。 例
如,果酒的酸度若过高,会使人感觉不快,难以下咽;若达
不到要求,又会使酒的风味平淡。 并且,酸度对于果酒发
酵的顺利进行和货架寿命也是十分重要的。不同初始 pH
下发酵过程中还原糖的变化见图 3,不同初始 pH值下发
酵结果的比较结果见表 1。
由图 3可以看出, 在发酵过程中,5 个初始 pH值的
降糖情况基本一致,表现为:还原糖含量在 0~48 h 下降
缓慢,48 h 后显著下降 (p<0.05), 第 10 天时降至最低
点。并且,在初始 pH3.0、3.3和 3.6时,降糖速度无显著性
差异(p<0.05); 而在初始 pH3.9和 4.2 时, 降糖速度稍
慢,发酵不彻底,残糖偏高。
表 1 结果显示,pH4.2 时,原酒的酒味不正,酸败明
显;pH3.9时,原酒的香气不佳,有一定异味。 说明 pH大
于 3.9 左右时,发酵体系容易遭到腐败菌的污染,原酒品
质下降。 原因在于高 pH时,添加的亚硫酸中 SO2以游离
态形式存在的量很少,抑菌效果差。 pH3.0时,原酒太酸,
刺激感强,且香气平淡。 可能是因为 pH 值太低,促使乙
酸酯等的水解,生成挥发酸,影响了原酒的风味。 只有在
pH3.3 和 3.6 时,原酒的酒香、果香优良,口味适宜,虽然
pH3.3 时略微有些酸,但完全能接受。 另外,从色调指标
可以看出,其结果与初始 pH 值的变化呈正向相关。 pH
3.0 时色调值最低,原酒呈现深紫红色;随着 pH 升高,色
调值随之升高,pH3.3、pH3.6 时,原酒为紫红色,悦目协
调,pH3.9 时原酒的黄变程度明显,pH4.2 时原酒呈现异
常的黄红色。 因此,选择初始 pH为 3.3~3.6。
2.1.3 初始 SO2量的确定
在果酒酿造中,SO2作为抑菌剂被广泛使用, 此外,
SO2还具有抗氧化防止褐变和澄清等作用。 但是,过量的
SO2会使酵母活力降低、发酵受阻,原酒风味变劣,酒色
变浅;而且 SO2的安全性也日益受到消费者的关注[9]。 图
4为不同 SO2浓度下酵母菌的生长情况。
从图 4可看出,在 SO2质量浓度为 50 mg/L、100 mg/L
和 150 mg/L 时,酵母菌的增长速度无显著性差异(p<
0.05),表现为:第 0 天~第 2 天,细胞数量增长较少,适
应环境的缘故;第 2天,进入对数生长期,数量成倍增长;
第 4 天,达到最大值,约为 8.0×108个 /mL,之后呈下降
趋势。 然而,在 200 mg/L、250 mg/L时,酵母的起酵时间
较长,分别推迟 1~2 d 进入对数生长期,并且最大细胞
数量也降至 6.0×108个 /mL左右。 不同 SO2浓度下发酵
过程中还原糖的变化结果见图 5。
从图 5 可以看出, 在 SO2质量浓度为 200 mg/L 和
250 mg/L时,降糖速度缓慢,发酵过程耗时较长,发酵不
彻底,第 12天时残糖量仍分别高达 18.2 g/L和 35.7 g/L,
图 3 不同初始 pH下发酵过程中还原糖的变化
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图 4 不同 SO2浓度下酵母菌的生长情况
图 5 不同 SO2浓度下发酵过程中还原糖的变化
76
图 7 不同装液量下发酵过程中还原糖的变化
且经感官评定,原酒的风味较差,有明显的过硫化味。 而
在 50 mg/L、100 mg/L和 150 mg/L 时,降糖速度较快,发
酵彻底,第 10 天时残糖降至 5.0 g/L以下,原酒的风味纯
正。 最终,考虑到实际生产时环境更加复杂,发酵液更易
受杂菌污染,选择初始 SO2量为 100~150 mg/L。
2.1.4 接种量的确定
不同接种量下发酵过程中还原糖的变化结果见图
6,不同接种量下发酵结果的比较见表 2。
从图 6 和表 2 可看出,在接种量为 14 %时,降糖速
度快,发酵过程剧烈,难控制,原酒的酒精度偏低,有明显
的酵母味。 而在接种量为 2 %时,降糖速度较慢,且发酵
不彻底,第 12 天时残糖含量仍为 30.6 g/L,酒精度仅为
10.9 %vol。 在接种量为 5 %、8 %和 11 %时,降糖速度适
宜,发酵过程平稳,容易控制,发酵彻底,原酒的酒精和残
糖含量都符合要求。 因此,选择接种量为 5 %~11 %。
2.1.5 装液量的确定
不同装液量下发酵过程中还原糖的变化结果见图
7。 从图 7可以看出,4个装液量水平下,降糖速度无显著
性差异(p>0.05),且发酵都很彻底。 但通过感官评定发
现,随着装液量的减少,如在 20 %和 40 %下,原酒出现
一定的氧化味,色调值分别升高为 1.212 和 1.165,色泽
褐变程度加剧。说明发酵罐顶部留出的空间过多,发酵液
溶氧量增大,发生了一定程度的氧化褐变。 所以,选择装
液量为 60 %~80 %。
2.1.6 发酵温度的确定
温度对发酵起决定作用。发酵温度在 20~30℃范围
内每升高 1℃,发酵速率就提高 1 %,而发酵速率越快,
停止发酵就越早,酵母菌的“疲劳”现象出现越早,产酒精
量就越低,产生的副产物就越多。 因此,要获得较高酒精
度的果酒,就必须将发酵温度控制在适当水平,既要保证
较高的发酵速率,又要获得较高的酒精度。图 8为不同温
度下酵母菌的生长情况。
从图 8可看出, 发酵温度为 24~25℃和 30~31℃
时,酵母菌在第 2 天就进入对数生长期,第 4 天时数量
达到最大值, 分别为 8.0×108个 /mL和 8.8×108个 /mL,
以后迅速下降。 在 18~19℃时,酵母菌延迟 1 d 进入对
数生长期,并且细胞数量最大值也降为 5.2×108个 /mL,
以后缓慢下降。 在发酵第 3 天和第 4 天时,发酵温度为
24~25 ℃和 30~31 ℃条件下的酵母菌数显著高于 18
~19℃条件下的酵母数 (p<0.05)。 从第 5 天至第 12
天,18~19℃条件的酵母菌数显著高于 24~25℃和 30
~31℃条件下的酵母数(p<0.05)。说明,24~25℃和 30
~31℃条件下酵母菌数在发酵初期迅速增长,发酵后期
迅速衰减;而在18~19℃条件下,酵母菌数增长缓慢,衰
亡也相对缓慢。 图 9为不同温度下发酵过程中还原糖的
变化结果,表 3为不同温度下发酵结果的比较情况。
从图 9 和表 3 可看出,在 18~19℃时,降糖速度较
慢,发酵周期较长,最终酒精度为 12.0 %vol。随着发酵温
度的升高,降糖速度加快,发酵周期明显缩短。 24~25℃
时,酒精度为 12.5 %vol,而 30~31℃时,高温使得酵母
菌衰亡加快,第 7 天时就提前终止发酵,残糖偏高,酒精
图 6 不同接种量下发酵过程中还原糖的变化
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图 8 不同温度下酵母菌的生长情况
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图 9 不同温度下发酵过程中还原糖的变化
度偏低。另外,温度升高,原酒色调值也增加,说明高温加
剧了发酵液的褐变程度。感官评定的结果进一步表明,高
温发酵,芳香物质和酒精的损失增大 [10],酒样香气平淡;
而低温发酵,挥发性成分能长久保存,酒样纯正、新鲜,果
香、酒香明显。 综合考虑,选择发酵温度为 24~25℃。
2.2 后发酵温度的确定
主发酵结束后的果酒, 进入后发酵期间会发生一系
列物理、化学和生物化学变化,改善酒质,促进醇厚柔和
口味的形成。后发酵温度越低,越有利于促进酒中可溶性
固形物含量的降低及酒度和透光率的提高, 但随着后发
酵温度的降低,相应的发酵周期也延长。通过对酒样的理
化性质和感官评价比较,选择后发酵温度为 10~15℃。
3 结论
通过研究,初步确定融合菌株 F6发酵蜂蜜桑椹酒的
工艺为: 主发酵阶段初始糖度 24 %(还原糖 220.4 g/L),
初始 pH3.3~3.6,初始 SO2浓度 100~150 mg/L,接种量
5 %~11 %,装液量 60 %~80 %,发酵温度 24~25℃;
后发酵阶段最重要的是温度条件,10~15℃为较适宜的
后发酵温度。
参考文献:
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双沟酒业正式启动“六 S”管理项目
本刊讯:为全面实现企业内部管理转型升级,江苏双沟酒业于2010年 7月 13日召开了“六 S”管理项目启动会,将正式导入“六
S”管理项目。
会议期间特邀了深圳市立正管理咨询有限公司高级顾问师聂荣授课和现场指导,据聂荣介绍,六 S管理起源于日本,指的是在
生产现场中将人员、机器、材料、方法等生产要素进行有效管理,是现代企业行之有效的现场管理理念和方法,包括整理、整顿、清扫、
清洁、素养及安全。聂荣同时强调,要全面启动六 S管理项目,须从 4个方面着手:一是从规范管理着手,与双沟酒业标准化体系对
接;二是从提升工作效率着手,为下一步管理提升打下基础;三是从细节着手,与双沟完美的企业形象相对接;四是从员工工作习惯
着手,体现双沟人朝气蓬勃的精神面貌。
为了顺利推进六 S管理体系,公司提出了“一切改变,从我做起”的推动口号,成立了以常务副总经理为主任委员的六 S项目推
进委员会,委员会下设项目推进办公室负责具体工作。
负责该项目推进工作的公司副总经理张德佳表示,六 S管理是培养优秀人才的有效方法,是企业实现零亏损、零浪费、零投诉等
“八零企业”和提升企业形象与竞争力的重要手段。此次六 S项目推进工作时间紧,任务重,中层干部要率先垂范,深入现场指导和跟
踪推进工作,针对先期的样板区打造工作,各部门要全力配合,特别是各本部门的督导师要严格按照六 S标注要求开展工作,无条件
服从项目组的检查,把现场管理水平提升到一个新的水平。
目前,六 S项目先期样板区打造工作已从质检、包装、制曲、仓储等 7个板块正式启动。(王昆)
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