郭文娟

山西省食品工業(yè)研究所 (太原 030024)

2017-08-02

郭文娟，女，1982年出生，工程師，研究方向為食品工程。

多菌種混合發(fā)酵葡萄甜酒的研制

郭文娟

山西省食品工業(yè)研究所 (太原 030024)

以巨峰∶赤霞珠∶玫瑰香∶紅提子=1∶1∶1∶1比例復配的葡萄全果為原料，接種酵母菌、植物乳酸菌，醋酸菌混合菌種共同發(fā)酵，確定多菌種混合發(fā)酵葡萄甜酒最佳生產(chǎn)工藝。在單因素的基礎上應用響應曲面法得出最佳條件：接種量6.44%，溫度18 ℃，初始糖度19.14° Brix，7 d后終止發(fā)酵。此工藝條件下，制得產(chǎn)品果香濃郁、風味最佳、酸甜適口，感官評分為9.6。

混合葡萄；多菌種發(fā)酵；葡萄甜酒

葡萄中含有豐富的維生素、有機酸、礦物質(zhì)和類黃酮等物質(zhì)[1-2]，尤其是葡萄中的白藜蘆醇對預防和治療動脈粥樣硬化、心腦血管疾病有較好的療效，同時也是腫瘤的化學預防劑。研究表明，葡萄不同品種間、不同部位中白藜蘆醇的含量差異很大，因此選擇白藜蘆醇含量高的葡萄品種有助于提高葡萄制品中白藜蘆醇的含量[3]。經(jīng)多次試驗，測定了幾種常見葡萄原料的總糖、總酸和原花青素含量(表1)，綜合考慮成本、適口性和香氣，本文優(yōu)化出以巨峰∶赤霞珠∶玫瑰香∶紅提子=1∶1∶1∶1比例復配的葡萄全果為原料，采用多菌種發(fā)酵研制葡萄甜酒。產(chǎn)品果香濃郁，味道新穎，酒度低，糖酸比適中，清新爽口，對開發(fā)葡萄飲料酒新品種有重要意義[4-5]。

表1 不同葡萄品種中糖、酸及原花青素含量

1 材料與方法

1.1材料與試劑

1.1.1材料

葡萄采自清徐果園。

1.1.2試劑和菌種

白砂糖，廣西博華實業(yè)有限公司；膨潤土，上海杰兔；焦亞硫酸鉀、NaOH，均為分析純；釀酒酵母、醋酸菌，購于山西省食品所菌種保藏中心；植物乳酸菌，購于中國工業(yè)菌種保藏中心。

1.2儀器與設備

酸度計，上海雷磁公司；榨汁機，美的公司；數(shù)顯式電子折光儀，上海微川精密儀器有限公司；手提式壓力蒸汽滅菌鍋，上海博迅實業(yè)有限公司；溶劑過濾器，上海奧特賽恩斯儀器有限公司；水浴鍋，國華電器有限公司；分析天平，上海佑科儀器儀表有限公司；離心機，常州金壇高科儀器廠；電熱培養(yǎng)箱，上海達平儀器有限公司；搖床培養(yǎng)箱，哈爾濱市東聯(lián)電子技術開發(fā)有限公司。

1.3方法

1.3.1多菌種混合發(fā)酵葡萄甜酒的制備

葡萄→清洗→除?！旌稀扑椤鷾缇臃N→發(fā)酵控制→終止發(fā)酵→皮渣分離→自流汁→過濾和澄清處理→調(diào)配→灌裝→滅菌→檢驗→貯存→成品

(1)清洗：葡萄用清水沖去泥沙和污垢，除去爛果及霉變果。

(2)除梗、混合：將不同品種的葡萄去掉果梗，然后混合備用。

(3)破碎：將葡萄在榨汁機中輕度破碎，注意不要破碎果核。

(4)滅菌：將破碎好的葡萄漿在68 ℃下滅菌15 min，然后用冷水迅速冷卻至20 ℃。

(5)接種：按照試驗方法和接種方法接種不同菌種。

(6)發(fā)酵控制：按照試驗方法在不同溫度下發(fā)酵，采用微通氧方式，發(fā)酵時間為7 d。

(7)終止發(fā)酵：將發(fā)酵好的發(fā)酵液按250 mg/L的量加入焦亞硫酸鉀。

(8)皮渣分離：用濾布將發(fā)酵液和果渣分離，得到自流汁。

(9)過濾和澄清處理：自流汁加入0.5‰的膨潤土進行澄清處理，靜置1 d后，用濾紙過濾后得到酒液。

(10)調(diào)配：將酒液加入少量經(jīng)橡木桶浸泡的葡萄酒進行香氣勾調(diào)。

(11)灌裝：將酒液灌裝至酒瓶內(nèi)，打塞密封，不能灌裝太滿。

(12)滅菌：將灌裝好的酒瓶水浴加熱至63 ℃下滅菌15 min。

(13)檢驗、貯存、成品：將殺菌后的葡萄酒進行燈檢，然后置于陰涼干燥處儲存，瓶儲3個月后即為成品。

1.3.2單因素和Box-Behnken 試驗

研究了不同接種量、發(fā)酵溫度、初始糖度對混合葡萄甜酒發(fā)酵的影響，并在此基礎上進行了Box-Behnken 試驗。

1.3.3測定方法

總糖、還原糖、總酸的含量，按GB/T 15038—2006 測定；可溶性固形物含量，按NY/T 2637—2014 測定；感官評價標準見表2。

表2 感官評定標準[6]

1.3.4菌種培養(yǎng)基及培養(yǎng)方式

(1)斜面培養(yǎng)基

酵母菌培養(yǎng)基：麥芽汁12o Brix、瓊脂20g/L 。

醋酸菌培養(yǎng)基：葡萄糖20 g/L、酵母膏15 g/L、碳酸鈣30 g/L、乙醇30 mL/L、瓊脂20 g/L、

乳酸菌培養(yǎng)基：脫脂奶粉100 g/L。

(2)種子培養(yǎng)基

酵母菌培養(yǎng)基：麥芽汁12° Brix、硫酸鎂2 g/L、磷酸二氫鉀2 g/L。

醋酸菌培養(yǎng)基：乙醇35 mL/L、葡萄糖10 g/L、酵母粉10 g/L、磷酸二氫鉀0.5 g/L、硫酸鎂0.5 g/L。

乳酸菌培養(yǎng)基：脫脂奶粉100 g/L。

在無菌條件下，分別從斜面培養(yǎng)基中將各菌種接種到種子培養(yǎng)基，酵母菌、醋酸菌25 ℃～30 ℃靜置培養(yǎng)，植物乳酸桿菌30 ℃～37 ℃靜置培養(yǎng)24～48 h。

(3)發(fā)酵培養(yǎng)基

將混合葡萄汁過濾后滅菌，分裝于三角瓶中，在無菌條件下將酵母菌、醋酸菌和乳酸菌種子培養(yǎng)基按5%接種量接入混合葡萄汁中，其中酵母菌、醋酸菌25 ℃～30 ℃靜置培養(yǎng)，植物乳酸桿菌30 ℃～37 ℃靜置培養(yǎng)24～48 h，以備后期使用。

(4)培養(yǎng)方法

酵母菌、醋酸菌25 ℃～30 ℃靜置培養(yǎng)，植物乳酸桿菌30 ℃～37 ℃靜置培養(yǎng)24～48 h。

(5)接種方法

將酵母菌、醋酸菌、植物乳酸桿菌按比例1∶1∶1混合后，按不同的接種量接入混合葡萄汁中。

(6)終止發(fā)酵方法

先將發(fā)酵酒液巴氏殺菌(85 ℃，15 min)，后添加焦亞硫酸鉀(250 mg/L)終止其繼續(xù)發(fā)酵。

2 結(jié)果與討論

2.1混合葡萄甜酒發(fā)酵單因素分析

2.1.1接種量對混合葡萄甜酒發(fā)酵的影響

將混合葡萄汁可溶性固形物調(diào)整到20°Brix，分別以5%、6%、7%、8%、9%、10%的接種量接種發(fā)酵培養(yǎng)基，20 ℃發(fā)酵7 d，終止發(fā)酵后測定總酸，并得出感官評定分數(shù)，結(jié)果如圖1。

由圖1可知，隨著接種量的升高，總酸呈上升趨勢，感官評分逐漸降低。這可能是因為接種量大，提升了發(fā)酵速度，且菌體量大不利于后期澄清，影響產(chǎn)品口感。因此選擇適合接種量有利于產(chǎn)品穩(wěn)定。

圖1 接種量對混合葡萄甜酒發(fā)酵的影響

2.1.2發(fā)酵溫度對混合葡萄甜酒發(fā)酵的影響

將混合葡萄汁可溶性固形物調(diào)整到20°Brix，接種6%的發(fā)酵培養(yǎng)基，分別以18 ℃、19 ℃、20 ℃、21 ℃、22 ℃發(fā)酵7 d，終止發(fā)酵后測定總酸，并得出感官評定分數(shù)，結(jié)果如圖2。

圖2 發(fā)酵溫度對混合葡萄甜酒發(fā)酵的影響

由圖2可知，隨著發(fā)酵溫度的升高，總酸變化波動不大，感官評分逐漸降低。這可能是因為溫度越高，發(fā)酵速度越快，酒度上升也加快，產(chǎn)品香氣損失影響越大。因此選擇低溫發(fā)酵有利于產(chǎn)品風味的形成[7-8]。

2.1.3初始糖度對混合葡萄甜酒發(fā)酵的的影響

將混合葡萄汁可溶性固形物分別調(diào)整到18°Brix、19°Brix、20°Brix、21°Brix、22°Brix，接種6%的發(fā)酵培養(yǎng)基，20 ℃條件下發(fā)酵7 d，終止發(fā)酵后測定總酸，并得出感官評定分數(shù)，結(jié)果如圖3。

圖3 初始糖度對混合葡萄甜酒發(fā)酵的影響

由圖3可知，隨著初始糖度增加，總酸有下降的趨勢，感官評分先升后降。這是因為發(fā)酵糖量一部分用于微生物的繁殖，一部分用于代謝底物，較低pH和有氧環(huán)境下醋酸菌、乳酸菌則邊生長邊利用糖進行轉(zhuǎn)化產(chǎn)乙酸、蘋果酸、乳酸。發(fā)酵初期糖量高，則發(fā)酵時糖量下降速度快，酒度上升快，酸度也略高，影響產(chǎn)品口感。初始糖度在20°Brix時，酸度變化平緩，產(chǎn)品酸甜比例適口[9]。

2.2Box-Behnken試驗結(jié)果

2.2.1因素水平表

根據(jù)單因素試驗結(jié)果，對接種量、溫度、初始糖度三因素進行響應面試驗，由Desing-Expert7.0統(tǒng)計分析軟件設計出的試驗矩陣及試驗結(jié)果如表3所示[10-11]。

表3 響應曲面設計試驗因素水平和編碼

2.2.2回歸方程擬合及方差分析

對所得數(shù)據(jù)進行回歸分析，結(jié)果見表4、表5，對各因素擬合后得到的回歸方程：

Y=+8.64+0.025A-1.11 B-0.19C+0.000AB+0.15AC-0.12BC-0.23A2-0.058B2-0.16C2最適發(fā)酵條件為：接種量6.44%，溫度18 ℃，初始糖度19.14°Brix，預測值感官評分為9.62。由表4可知，因素B(P<0.01)對試驗有極顯著影響，因素C(P<0.05)對試驗有顯著影響。模型回歸擬合方程顯著(P<0.000 1)，說明該模型與實際擬合良好，試驗方案可靠。失擬項不顯著(P>0.05)，說明所得方程與實際擬合中非正常誤差所占比例較小，可用于試驗結(jié)果分析。

表4 響應曲面試驗設計及感官評分

表5 回歸模型及方差分析

注：差異顯著(P<0.05)；差異極顯著(P<0.01)。

2.2.3響應面圖分析

響應面是優(yōu)化存在多因素影響試驗條件的尋優(yōu)方法，并畫出響應值與因素變量構(gòu)成的響應面圖和等高線圖，較直觀的分析和解釋各個變量和變量之間對響應值的影響，結(jié)果如圖4、圖5、圖6所示，AB、AC、BC的交互作用對試驗無顯著的影響[12]。

圖4 Y=f(A,B)的響應面立體分析

圖5 Y=f(A,C)的響應面立體分析

圖6 Y=f(B,C)的響應面立體分析

2.2.4驗證試驗

采用上述最適條件進行驗證試驗?？紤]實際操作，將最適試驗數(shù)據(jù)進行調(diào)整，采用接種量6.5%，溫度18 ℃，初始糖度19°Brix，得到產(chǎn)品的感官評分為9.6。經(jīng)過3次平行試驗，取平均值為9.6，與預測值一致，說明響應曲面法對多菌種混合發(fā)酵葡萄甜酒的研制有指導意義。

3 結(jié)論

本試驗應用響應曲面法對多菌種混合發(fā)酵葡萄甜酒的研制進行優(yōu)化，結(jié)果表明，采用接種量6.5%，溫度18 ℃，初始糖度19°Brix，微通氧方式發(fā)酵7天，得到感官評分9.6。本試驗不足之處在于，由于多菌種發(fā)酵，因此不能兼顧所有菌種最適宜培養(yǎng)溫度和通氧量，因此考慮將來的發(fā)酵控制，采用多個溫度梯度發(fā)酵，分段通氧量等手段控制發(fā)酵過程，以達到更好的發(fā)酵效果。

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Theproductionofmultibacterialfermentedhybridgrapesweetwine

Guo Wenjuan

Shanxi Food Industrial Research Institute (Taiyuan 030024)

With giant peak grape∶cabernet sauvignon∶roses grape∶red raisins=1∶1∶1∶1 ratio distribution of grape fruit as raw material, all inoculated yeast, lactic acid bacteria and acetic acid bacteria mixed strains fermentation together, the best grape sweet wine production process of the mixed fermentation multi-strain was determined. On the basis of single factor using response surface method for the optimal conditions: temperature is 18 ℃, the volume of bacteria’s addition is 6.44%, the initial sugar is 19.14° Brix, termination of fermentation after 7 days. In this condition, the product has a strong fruit aroma, and the best flavor, tasted sweet and sour, the sensory score is 9.6.

hybrid grape; multibacterial fermented; grape sweet wine

TS201

A

1672-5026(2017)05-052-05