1.3 分析方法
感官評定:參照GB 11856-2008[17]中白蘭地評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)制定出海紅果白蘭地的評分標(biāo)準(zhǔn),由20名專業(yè)人員組成感官評定小組進(jìn)行評定,取其感官評定分?jǐn)?shù)的平均值作為評定結(jié)果,感官評分標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 海紅果白蘭地感官評定標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Sensory evaluation standards of Malus micromalus Makino Brandy

表3 不同酵母發(fā)酵下的主要理化指標(biāo)和感官評價(jià)結(jié)果Table 3 The main physiochemical indicators and sensory evaluation fermentation with different yeasts
2 結(jié)果與分析
2.1 不同酵母的影響
酵母是影響白蘭地酒品質(zhì)的重要因素,不同酵母發(fā)酵啟動快慢不一,殘?zhí)橇坎煌?所得酒的風(fēng)味不同[19-22]。圖1和表3分別給出了不同酵母的發(fā)酵曲線及不同酵母發(fā)酵的理化結(jié)果和感官評價(jià)。

圖1 不同酵母的海紅果酒發(fā)酵曲線Fig.1 Fermentation curves of Malus micromalus Makino wines with different yeasts
由圖1可知,發(fā)酵過程中七種酵母的總糖含量變化趨勢相同,發(fā)酵前期,由于糖含量較高,各種營養(yǎng)成分豐富,又無產(chǎn)物的反饋抑制,酵母大量繁殖,糖分迅速大量減少。發(fā)酵后期,發(fā)酵液中的營養(yǎng)缺乏,加之酒精的抑制作用,酵母大量衰老,糖分下降平緩。但不同酵母的起酵時(shí)間、糖分的利用率和風(fēng)味不盡相同[23-24]。由表3可知,酵母VL1、VL2起酵較快,而VL2的糖分利用率最高,發(fā)酵結(jié)束時(shí),總糖含量最低,為8.99g/L。殘?zhí)橇康亩嗌俜磻?yīng)了酵母的代謝能力,優(yōu)質(zhì)酵母發(fā)酵殘?zhí)橇客ǔ]^低[25]。此外,表3表明七種酵母的產(chǎn)酒精能力差異不大,其中丹寶利最高,酒精度可達(dá)8.51%(v/v);其次為VL2,酒精度達(dá)8.48%,二者相差不大。同時(shí)感官品評發(fā)現(xiàn),采用VL2酵母釀造的海紅果白蘭地口感純正、果香濃郁。且用VL2酵母釀造的白蘭地甲醇含量最低。故選取VL2作為海紅果白蘭地釀造的最優(yōu)酵母。
2.2 初始糖度的影響
進(jìn)水流道是泵站重要組成部分,若設(shè)計(jì)不當(dāng)會增加泵以及裝置的水力損失,降低水泵效率,同時(shí)也會降低泵的空化性能,還有可能在流道內(nèi)產(chǎn)生水下渦帶。進(jìn)水流道主要包括斜式進(jìn)水流道、肘形進(jìn)水流道、鐘形進(jìn)水流道、簸箕形進(jìn)水流道等單向進(jìn)水流道和雙向進(jìn)水流道,其中以肘形進(jìn)水流道應(yīng)用最多。為確保進(jìn)水流道內(nèi)沒有不良流態(tài),近年來國內(nèi)外學(xué)者在進(jìn)水流道數(shù)值模擬方面進(jìn)行了大量工作[1-7];但對于一些重要的大型泵站,通常還需進(jìn)行水泵裝置模型試驗(yàn),以檢驗(yàn)設(shè)計(jì)是否有誤;若發(fā)現(xiàn)問題,則對原設(shè)計(jì)進(jìn)水流道進(jìn)行必要的修改[8]。
果汁的初始糖度是影響發(fā)酵正常進(jìn)行的重要因素之一,初始糖度不同,基質(zhì)抑制作用不同,起酵快慢不一,發(fā)酵速率不同[26]。圖2和表4分別表示不同初始糖度下的發(fā)酵曲線及不同初始糖度下發(fā)酵的理化結(jié)果和感官評價(jià)。

圖2 不同初始糖度下的海紅果酒發(fā)酵曲線Fig.2 Fermentation curves of Malus micromalus Makino wines brewed at different initial sugar content

表4 不同初始糖度下發(fā)酵的主要理化指標(biāo)和感官評定結(jié)果Table 4 The main physiochemical indexes and sensory evaluation fermented at different initial sugar content

表5 不同接種量下發(fā)酵的主要理化指標(biāo)和感官評定結(jié)果Table 5 The main physiochemical indexes and sensory evaluation fermented at different inoculums amount
由圖2可知,果汁初始糖度的影響有兩個(gè)方面,首先,在發(fā)酵初期,高糖度對酵母產(chǎn)生基質(zhì)抑制作用[26],導(dǎo)致發(fā)酵啟動慢,表現(xiàn)為初始果汁糖度控制在20、22、25°Brix時(shí),發(fā)酵啟動快;糖度在28、30°Brix時(shí),由于發(fā)酵液滲透壓大,酵母的基質(zhì)抑制作用較為明顯,不利于酵母的正常生長和代謝,發(fā)酵緩慢,糖轉(zhuǎn)化為酒精不完全[27],殘?zhí)橇扛?。其?高糖度發(fā)酵得到酒精度較高的酒,其中初糖為25、28、30°Brix時(shí)酒精度相對較高,均在13%(v/v)左右,同時(shí)高酒精度對酵母會產(chǎn)生產(chǎn)物反饋抑制作用,導(dǎo)致殘?zhí)歉?但初始糖度較低又會使發(fā)酵提前終止,不利于風(fēng)味物質(zhì)的積累[28]。研究結(jié)果表明:初糖25°Brix時(shí)所得白蘭地酒體豐滿,口感較佳;且初糖25°Brix時(shí)甲醇含量合格。綜合考慮,初糖25°Brix時(shí)發(fā)酵相對較快,殘?zhí)窍鄬^低,口感最佳,綜合評分最高,可達(dá)91.5。故選取25°Brix作為海紅果白蘭地釀造的最佳初始糖度。
2.3 接種量的影響
接種量不同,起酵快慢不同,發(fā)酵結(jié)果不同。圖3和表5分別為不同接種量下的發(fā)酵曲線和不同接種量下發(fā)酵的主要理化指標(biāo)和感官評價(jià)分析結(jié)果。

圖3 不同接種量下的海紅果酒發(fā)酵曲線Fig.3 Fermentation curves of Malus micromalus Makino wines with different inoculums amount
發(fā)酵過程中,接種量過低,造成發(fā)酵緩慢,易染菌,原料不能完全發(fā)酵,造成酒精體積分?jǐn)?shù)偏低,酒質(zhì)不協(xié)調(diào);接種量過高,由于酵母菌生長旺盛而導(dǎo)致衰退期提前而影響發(fā)酵,微生物繁殖過快,發(fā)酵過于猛烈,導(dǎo)致酒味變苦,同時(shí)酵母的大量繁殖使得發(fā)酵液中的糖分過量消耗,在有氧環(huán)境下,被有氧消耗成CO2和水[29];較多代謝產(chǎn)物的產(chǎn)生使得菌體細(xì)胞所處環(huán)境惡化,過早衰老并發(fā)生自溶,從而導(dǎo)致最終的酒精含量低[30],且發(fā)酵液酵母味較明顯。表5表明,隨著接種量的增大,酒精度呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。在接種量為0.3g/L時(shí),酒精度最大,可達(dá)10.14%(v/v),其次為0.2g/L時(shí),酒精度可達(dá)10.08%(v/v),二者相差不大。同時(shí)感官品評發(fā)現(xiàn),接種量為0.2g/L時(shí)所得白蘭地口感優(yōu)良。且接種量為0.2g/L時(shí)甲醇含量較低,綜合評分最高。綜合考慮,選用0.2g/L為海紅果白蘭地釀造的最佳接種量。
2.4 溫度的影響
溫度的高低影響酵母菌生長繁殖的速度[30],從而影響整個(gè)發(fā)酵過程的速度及質(zhì)量。圖4和表6分別為不同發(fā)酵溫度下的發(fā)酵曲線和不同溫度下發(fā)酵的主要理化指標(biāo)和感官評價(jià)分析結(jié)果。

圖4 不同溫度下的海紅果酒發(fā)酵曲線Fig.4 Fermentation curves of Malus micromalus Makino wines brewed at different temperature

表6 不同發(fā)酵溫度下發(fā)酵的主要理化指標(biāo)和感官評定結(jié)果Table 6 The main physiochemical indexes and sensory evaluation fermented at different fermentation temperature

表7 響應(yīng)面分析方案與結(jié)果Table 7 Program and experimental results of RSA
由圖4可知,發(fā)酵過程中,隨著溫度升高,起酵加快且發(fā)酵旺盛,糖分迅速減少;溫度太低,發(fā)酵遲緩,糖分減少較為平緩。溫度為20、24、28℃時(shí)殘?zhí)橇康?三者相差不大,均在13g/L左右,糖分利用較為充分。發(fā)酵溫度過低,酒中芳香風(fēng)味物質(zhì)損失少,但酵母菌代謝活動較弱,不能快速大量生長繁殖,發(fā)酵緩慢,不能充分利用糖分,酒精度較低,發(fā)酵緩慢從而延長發(fā)酵時(shí)間,致使染菌機(jī)會增加;溫度過高,酵母菌快速大量繁殖,產(chǎn)生大量熱能,發(fā)酵液溫急劇升高,香味成分揮發(fā)多[31],香氣損失較大,嚴(yán)重影響酒的風(fēng)味,使酒體酸味加大,并出現(xiàn)其他不愉快味道。酒的顏色加深,口味粗糙,溫度過高還會導(dǎo)致酵母提前老化,酒精度低,嚴(yán)重時(shí)甚至不能完成發(fā)酵[32-33]。由表6可知,隨著發(fā)酵溫度的升高酒精度先升高后降低,發(fā)酵溫度為20℃時(shí),酒精度最大,可達(dá)10.68%(v/v)。同時(shí)感官品評發(fā)現(xiàn)20℃下發(fā)酵所得白蘭地口感優(yōu)良,且溫度在20℃時(shí)所得白蘭地甲醇含量合格,綜合評分高達(dá)94.2。故選取20℃作為海紅果白蘭地釀造的最適溫度。
2.5 發(fā)酵工藝的響應(yīng)面法優(yōu)化
2.5.1 回歸模型的建立及方差分析 根據(jù)Box-Behnken實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原理,綜合分析單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果,以初始糖度、酵母接種量及發(fā)酵溫度為自變量,以殘?zhí)恰⒕凭?、甲醇含量及感官綜合評分為響應(yīng)值,滿分100分。響應(yīng)面分析方案與結(jié)果見表7。
通過響應(yīng)面分析,利用軟件Design expert 7.0,以Y(綜合評分)為響應(yīng)值,對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行二元回歸擬合分析,得回歸方程為:Y=90.78+0.41A+0.19B+0.075C+0.050AB+0.13AC-0.075BC-0.44A2-0.39B2-0.56C2。對該模型進(jìn)行方差分析,結(jié)果見表8。


表8 回歸模型方差分析Table 8 Analysis of variance of the regression model
注:“**”表示差異極顯著(p<0.01);“*”表示差異顯著(0.01
B酵母接種量>C發(fā)酵溫度。由軟件分析得最佳工藝參數(shù)為:初始糖度26.00°Brix,酵母接種量0.23g/L,發(fā)酵溫度20.21℃,此時(shí)綜合評分的預(yù)測值Y為90.9113??紤]到實(shí)際操作性,將發(fā)酵工藝參數(shù)修正為:初始糖度26°Brix,酵母接種量0.23g/L,發(fā)酵溫度20℃。
2.5.3 驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn) 為檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性,采用上述優(yōu)化條件進(jìn)行海紅果白蘭地釀造實(shí)驗(yàn),結(jié)果見表9,其綜合評分平均值為90.8,與理論預(yù)測值90.9113僅相差0.11%。說明該方程與實(shí)際情況擬合良好,采用響應(yīng)面分析法優(yōu)化得到的海紅果白蘭地發(fā)酵條件參數(shù)準(zhǔn)確可靠,具有一定的實(shí)用價(jià)值。

表9 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 9 Results of verification experiment
3 結(jié)論
VL2酵母起酵迅速,發(fā)酵后殘?zhí)橇康?酒精度高,發(fā)酵性能最佳;甲醇含量合格;所得海紅果白蘭地果香濃郁、口感純正,適于海紅果白蘭地的釀造。
海紅果白蘭地發(fā)酵影響因素的次序?yàn)?初始糖度>酵母接種量>發(fā)酵溫度,優(yōu)化后的工藝參數(shù)為:初始糖度為26°Brix,酵母接種量為0.23g/L,發(fā)酵溫度為20℃。在此條件下釀造的海紅果白蘭地果香濃郁,酒香純正,綿延柔和,風(fēng)味獨(dú)特,典型性明顯。
[1]韓燕,溫仲清,劉英.一種優(yōu)良園林觀賞樹種-海紅子[J].陜西林業(yè)科技,2005(1):63-64,68.
[2]趙亮,李青山.海紅果[J].食品與藥品,2007,9(7):71-72.
[3]王永熙,白與年.府谷海紅子[J].果樹科學(xué),1995,12(增刊):153-154.
[4]趙亮,劉恩荔,李青山,等.紫外分光光度法測定海紅果中總黃酮的含量[J].山西醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào),2006,37(2):169-171.
[5]趙亮.海紅果藥用價(jià)值的初步研究[D].太原:山西醫(yī)科大學(xué),2006.
[6]徐玉霞,王華斌.酶法提取海紅果總黃酮工藝及海紅果黃酮粗提物對HeLa細(xì)胞的增值作用[J].中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2013,18(1):119-127.
[7]趙福詩,趙麗芹.我國華北地區(qū)海紅果生產(chǎn)現(xiàn)狀及發(fā)展前景[J].內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)科技,2008(2):94-96.
[8]初樂,吳茂玉,朱鳳濤,等.我國海紅果資源的開發(fā)與利用[J].中國果菜,2011(11):63.
[9]徐懷德,張鎖玲,賈世明.海紅果系列產(chǎn)品加工技術(shù)[J].食品工業(yè),1994(1):11-12.
[10]Henry Guly. Medicinal brandy[J]. Resuscitation,2011,82:951-954.
[12]Ilda Caldeira,M C Cl′maco,R Bruno de Sousa,etal.Volatile composition of oak and chestnut woods used in brandy ageing:Modification induced by heat treatment[J].Journal of Food Engineering,2006,76:202-211.
[13]Roberto Rodríguez Madrera,Ana García Hevia,Belén Suárez Valles.Comparative study of two aging systems for ciderbrandy making.Changes in chemical composition[J].LWT-Food Science and Technology,2013,54(2):513-520.
[14]李莉莉.海紅果酒的制備與分析[D].太原:山西大學(xué),2008.
[15]李莉莉,林勤保,王耀耀,等.海紅果酒澄清的研究[J].食品科學(xué),2007,28(9):169-172.
[16]GB/T 15038-2006 葡萄酒、果酒通用分析方法[S].
[17]GB/T 11856-2008 白蘭地[S].
[18]楊輝,黃麗梅,羅建華.海紅果酒中甲醇比色測定條件優(yōu)化[J].陜西科技大報(bào),2013,31(6):114-117,123.
[19]白雪蓮,岳田利,袁亞紅.優(yōu)良蘋果酒酵母的篩選研究[J].食品研究與開發(fā),2006,27(3):86-88.
[20]張海研,丁立孝,胡曉文,等.優(yōu)良蘋果蒸餾酒酵母菌株的篩選[J].釀酒科技,2010(4):43-45.
[21]程顯好,王曉紅,屈慧鴿,等.不同酵母菌對白蘭地?fù)]發(fā)性成分的影響[J].中國釀造,2009(10):35-38.
[23]呂英杰,張慧文,呂淑霞,等.紅樹莓干酒釀造菌種篩選及工藝優(yōu)化[J].釀酒,2008,35(2):80-83.
[24]張龍,馬輝,鄧娜娜,等.黑莓發(fā)酵白蘭地原料酒研究[J].中國釀造,2012,31(4):182-185.
[25]柳素潔,杜金華,任玲玲,等.酵母對香蕉蒸餾酒品質(zhì)影響及香氣成分研究[J].釀酒,2012,39(1):40-44.
[26]林巧,周淑英,孫小波,等.石榴白蘭地發(fā)酵條件的控制研究[J].江蘇食品與發(fā)酵,2008(2):11-13,20.
[27]鐘正昌,王婷,高根升,等.自然溫度下光核桃果酒主發(fā)酵工藝優(yōu)化[J].食品科學(xué),2012,33(13):197-201.
[28]何偉,張富縣,艾乃吐拉,等.杏皮渣白蘭地酒精發(fā)酵最佳工藝條件的研究[J].釀酒科技,2011(11):21-25.
[29]王陽.蘋果渣發(fā)酵蒸餾酒工藝優(yōu)化研究及揮發(fā)性香氣成分分析[D].保定:河北農(nóng)業(yè)大學(xué),2012.
[30]楊啟賢,胡曰德.南水梨白蘭地的研制[J].釀酒科技,2010(1):63-64,69.
[31]肖霄,吳鏑.金秋梨白蘭地制備工藝的初步研究[J].中國釀造,2011(12):195-198.
[32]金文英,海洪,吳開運(yùn),等.劍麻柄汁液發(fā)酵生產(chǎn)蒸餾酒工藝研究[J].廣西輕工業(yè),2011(11):13-14.
[33]陳志炎.銀杏白蘭地釀制工藝的研究[J].湖南農(nóng)業(yè)科學(xué),2013(5):87-90.
Optimization of fermentation conditions ofMalusmicromalusMakino brandy by response surface methodology
YANG Hui1,2,YANG Man1
(1.College of Life Science & Engineering,Shaanxi University of Science & Technology,Xi′an 710021,China;2.Yulin City Haihong fruit Engineering Technology Research Center,Yulin 719400,China)
In order to make full use of Haihongguo and improve the processing level,the concentrated juice ofMalusmicromalusMakino was used as a raw material to brewMalusmicromalusMakino brandy. Based on the screening of suitable yeast forMalusmicromalusMakino brandy and the single factor tests,initial sugar content,yeast inoculation and fermentation temperature were chosen as the main influence factors,the comprehensive score related to the residual sugar of fermentation must,alcoholicity,flavor and methanol content ofMalusmicromalusMakino brandy was used as response value. The fermentation conditions ofMalusmicromalusMakino brandy were optimized by response surface methodology. The results showed that the optimal yeast forMalusmicromalusMakino brandy was VL2,and the suitable fermentation conditions were as follows:the initial sugar content was 26°Brix,the yeast inoculation was 0.23g/L,the fermentation temperature was 20℃. Under the optimized conditions,the comprehensive score and methanol content were 90.8 and 62.99mg/L,the alcoholicity of brandy was 42%(v/v),the content of total acid was 0.35g/L,respectively. The resultant brandy is rich in fruity odour and has a pure alcoholic aroma and lingering aftertaste.
MalusmicromalusMakino brandy;yeast selection;fermentation;response surface methodology
2014-07-28
楊輝(1960-),男,博士,教授,主要從事發(fā)酵工程和生物材料方向的研究。
科技部科技成果轉(zhuǎn)化項(xiàng)目(2013GB2G000473);陜西省科技廳重大科技創(chuàng)新項(xiàng)目(2011ZKC11-2);陜西科技大學(xué)學(xué)術(shù)帶頭人團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目資助(2013XSD19)。
TS201.2
B
1002-0306(2015)03-0254-07
10.13386/j.issn1002-0306.2015.03.045