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        葡萄汁奶酒發(fā)酵工藝研究

        2020-03-12 05:42:28
        中國奶牛 2020年2期
        關(guān)鍵詞:奶酒葡萄汁酵母菌

        (北京農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院食品與生物工程系,北京 102442)

        奶酒是蒙古族人的主要飲料之一,又稱為“蒙古酒”,奶酒綿厚醇香,無色透明,少飲延年健體、活血補氣,男女老幼皆可飲之[1]。但傳統(tǒng)的奶酒釀制工藝繁雜,風(fēng)味不穩(wěn)定,為此,翁鴻珍等[2]對奶酒的工藝進行了優(yōu)化,扈麟等[3]以鮮牛乳和糯米為主要原料研制出了一種新型奶酒。朱俊杰等以牛乳和核桃為主要原料,將核桃經(jīng)粉碎、磨漿、脫脂、調(diào)配等工序處理后,用所得核桃粉以10%的體積分?jǐn)?shù)加入新鮮牛乳中,接種乳酸菌和酵母菌為發(fā)酵劑,通過單因素試驗和正交試驗優(yōu)化發(fā)酵工藝,最終釀出的核桃奶酒最佳工藝參數(shù)為乳酸菌和酵母菌的比例為1∶3,發(fā)酵溫度30℃,發(fā)酵初始pH值4.5,發(fā)酵時間8d。在此條件下所得產(chǎn)品香味突出,口味獨特。近年來,隨著人們對健康飲食的關(guān)注度越來越高,富含酚類物質(zhì)的葡萄受到廣大消費者的喜愛。葡萄中的酚類物質(zhì)主要包括黃酮醇、黃烷醇、酚酸和花色苷等,與葡萄的抗氧化活性相關(guān)[4],并且有助于人體細(xì)胞和組織對抗自由基[5],保護血管和血小板,平衡膽固醇[6],調(diào)節(jié)血壓、血脂[7],提高抗氧化、抗炎癥和抗內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙的能力。經(jīng)常食用葡萄可以減小患心臟病、動脈粥樣硬化、糖尿病和癌癥等慢性病的幾率[8]。此外,葡萄汁味美可口,營養(yǎng)價值較高,含有糖類、有機酸、礦物質(zhì)、維生素、氨基酸、蛋白質(zhì)、粗纖維、卵磷脂等[9]多種營養(yǎng)物質(zhì)。本研究在前期奶酒研發(fā)的基礎(chǔ)上,主要利用乳酸菌發(fā)酵劑和釀酒酵母的共同作用,以葡萄汁和鮮牛奶為原料,開發(fā)一款新型的低醇葡萄汁奶酒,為加快這一發(fā)酵乳制品的生產(chǎn)提供借鑒。

        1 材料與設(shè)備

        1.1 材料與試劑

        牛奶、葡萄汁:市售;乳酸菌、酵母菌和曲霉菌菌種:食品安全檢測中心保存;麥芽汁瓊脂培養(yǎng)基、麥芽汁液體培養(yǎng)基、MRS瓊脂培養(yǎng)基、MRS液體培養(yǎng)基等,購自北京陸橋技術(shù)股份有限公司。

        1.2 實驗設(shè)備

        恒溫培養(yǎng)箱,上海博訊實業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠產(chǎn)品;超凈工作臺,上海錦屏儀器儀表有限公司產(chǎn)品;恒溫?fù)u床,江蘇太倉市實驗設(shè)備廠產(chǎn)品;氨基酸分析儀,上海輝世儀器設(shè)備有限公司產(chǎn)品;立式高壓蒸汽滅菌鍋, 上海博訊醫(yī)療生物儀器股份有限公司產(chǎn)品。

        2 試驗方法

        2.1 工藝流程

        2.2 操作要點

        (1)原料處理:選用新鮮、無蟲害、無霉?fàn)€變質(zhì)的葡萄,清洗后榨汁過濾,貯于4℃冰箱備用。

        (2)調(diào)配:純牛奶、葡萄汁和白砂糖按一定比例進行調(diào)配。

        (3)菌種的活化:將在甘油中保藏的乳酸菌、酵母菌和曲霉菌種,加入到對應(yīng)的培養(yǎng)基中進行活化。然后離心去掉上清液后,用無菌水沖洗后離心去掉上清液,重復(fù)3次后備用。

        (4)發(fā)酵:將經(jīng)過預(yù)處理的葡萄汁牛奶分裝在容量為500mL的瓶中,裝液量為200mL,接入酵母菌、乳酸菌和曲霉菌,先進行單因素試驗后再進行正交試驗。接種后放入恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)靜置發(fā)酵。

        2.3 單因素試驗

        2.3.1 葡萄汁奶酒的基礎(chǔ)配方和工藝

        接種量(酵母菌∶曲霉菌∶乳酸菌)為1.0%∶0.5%∶1.5%,蔗糖添加量為7%,葡萄汁添加量為6%,全脂牛奶的添加量為84%,發(fā)酵溫度30℃,發(fā)酵時間為3d。

        2.3.2 單因素的篩選

        在基礎(chǔ)配方和工藝的情況下,每次變化1個因素,而其他因素不變,通過感官評分的方式篩選出最優(yōu)的因素水平。分別選取接菌比例(酵母菌∶曲霉菌∶乳酸菌)為①0.33%∶0.17%∶2.5%、②0.66%∶0.34%∶2.0%、③1.0%∶0.5%∶1.5%、④1.32%∶0.68%∶1.0%、⑤1.67%∶0.83%∶0.5%、⑥2%∶1%∶0%;發(fā)酵溫度為20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃;蔗糖添加量為3%、5%、7%、9%、11%、13%;發(fā)酵時間為1d、3d、5d、7d、9d、11d;葡萄汁添加量為1%、3%、6%、9%、12%、15%進行單因素發(fā)酵試驗,并通過感官評分確定正交試驗因子的水平。

        2.4 正交試驗

        根據(jù)單因素試驗的結(jié)果,對影響葡萄汁奶酒質(zhì)量的5個因素:發(fā)酵溫度(A)、發(fā)酵時間(B)、接種量(C)、蔗糖添加量(D)、葡萄汁添加量(E)進行5因子4水平正交試驗,正交試驗因子水平如表1所示。

        表1 試驗及因子水平

        2.5 感官評價

        感官評價在實驗室內(nèi)完成,邀請10名經(jīng)過培訓(xùn)的人員組成評定小組,明確感官評價的指標(biāo)和注意事項。感官評定的評分標(biāo)準(zhǔn):根據(jù)成品的色澤(25分)、口感(30分)、香味(25分)、組織狀態(tài)(20分)進行綜合評分,滿分100分。葡萄汁奶酒感官評分標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。

        表2 葡萄汁奶酒感官評價細(xì)則

        2.6 理化指標(biāo)的檢測

        2.6.1 總糖的測定

        總糖(以葡萄糖計)的測定采用斐林試劑法[10]。

        2.6.2 酒精體積分?jǐn)?shù)的測定

        酒精體積分?jǐn)?shù)的測定采用密度瓶法[10]。

        2.6.3 總酸的測定

        總酸的測定采用電位滴定法[10]。

        2.6.4 氨基酸態(tài)氮的測定

        奶酒中氨基酸態(tài)氮的測定參考《GB/T 5009.39-2003,中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn) 釀造醬油》進行測定[11]。

        2.7 氨基酸成分的檢測

        奶酒中氨基酸成分的檢測參考《GB 5009.124-2016 食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中氨基酸的測定》[12]測定。

        2.8 奶酒貯藏期間品質(zhì)的評價

        2.8.1 菌落總數(shù)的測定

        奶酒貯藏期間菌落總數(shù)的測定根據(jù)《GB 4789.2-2016 食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗 菌落總數(shù)測定》[13]的方法進行檢測。

        2.8.2 感官評價

        奶酒貯藏期間感官評價依照2.5的方法進行。

        3 結(jié)果與分析

        3.1 單因素試驗感官評價結(jié)果

        3.1.1 接種量對葡萄汁奶酒感官評價的影響

        圖1 接種量對葡萄汁奶酒感官評分的影響

        由圖1可以看出,隨著酵母菌和霉菌接種比例的不斷增加,葡萄汁奶酒的感官評分也隨之不斷增加。當(dāng)接種比例為1.0%∶0.5%∶1.5%時,感官評分達(dá)到最高分,并顯著高于其他各組(P<0.05)。酵母菌在發(fā)酵過程中將可發(fā)酵性糖轉(zhuǎn)化為二氧化碳和乙醇,同時還會產(chǎn)生其他一些醇、醛、酸、酯等香味物質(zhì)[14]。當(dāng)酵母菌和霉菌接種量偏低時,容易使得釀酒原料不能完全發(fā)酵,造成葡萄汁奶酒酒精度偏低,酒香不突出等。但如果乳酸菌的接種量較低時,特有的酸味又減弱了,感官評分也不高。因此,選擇編號為2、3、4、5的接種比例進行正交試驗。

        3.1.2 發(fā)酵溫度對葡萄汁奶酒感官評價的影響

        由圖2可以看出,隨著發(fā)酵溫度的提高,葡萄汁奶酒的感官評分也隨之不斷提高,當(dāng)發(fā)酵溫度達(dá)到30℃時感官評分達(dá)到峰值,但與發(fā)酵溫度為25℃時的感官評分差異不顯著(P>0.05),然后開始下降。顯然高溫不利于酵母菌和霉菌的生長繁殖。因此,選擇發(fā)酵溫度為20、25、30、35℃進行正交試驗。

        圖2 發(fā)酵溫度對葡萄汁奶酒感官評分的影響

        3.1.3 發(fā)酵時間對葡萄汁奶酒感官評價的影響

        由圖3可以看出,葡萄汁奶酒的感官評分隨著發(fā)酵時間的延長而增加,當(dāng)發(fā)酵時間為5d時,感官評分達(dá)到最高,并顯著高于其他各個發(fā)酵時間(P<0.05)。

        圖3 發(fā)酵時間對葡萄汁奶酒感官評分的影響

        3.1.4 蔗糖添加量對葡萄汁奶酒感官評價的影響

        由圖4可以看出,葡萄汁奶酒的感官評分隨著蔗糖添加量的增加而增加,當(dāng)蔗糖添加量為9%時最高,與7%的添加量差異不顯著(P>0.05),但顯著高于其他各個發(fā)酵時間(P<0.05)。隨著蔗糖添加量的繼續(xù)增加,感官評分開始呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢,可能是由于過多的糖會被發(fā)酵菌株轉(zhuǎn)化為酸類、酯類和醛類等物質(zhì)導(dǎo)致的[15]。

        圖4 蔗糖添加量對葡萄汁奶酒感官評分的影響

        3.1.5 葡萄汁添加量對葡萄汁奶酒感官評價的影響

        由圖5可以看出,葡萄汁奶酒的感官評分隨著葡萄汁添加量的增加而增加,當(dāng)添加量為9%時最高,并顯著高于其他各個發(fā)酵時間(P<0.05)。

        圖5 葡萄汁添加量對葡萄汁奶酒感官評分的影響

        3.2 正交試驗感官評價結(jié)果

        表3 正交試驗設(shè)計及結(jié)果

        根據(jù)正交試驗組合試驗設(shè)計原理,通過SPSS 20.0軟件設(shè)計正交試驗,對接種量、發(fā)酵時間、發(fā)酵溫度、蔗糖添加量和葡萄汁添加量5個因素分析得到以下試驗方案及結(jié)果(表3):5個因素對葡萄汁奶酒感官評分影響的強弱順序依次為:發(fā)酵溫度>接種量>發(fā)酵時間>蔗糖添加量>葡萄汁添加量。通過計算發(fā)現(xiàn)A2B2C2D2E4組合最佳,即發(fā)酵溫度為25℃,發(fā)酵時間為5d,接種量為1.00%∶0.50%∶1.50%,蔗糖添加量為8%,葡萄汁添加量為11%。因為該組合不在正交試驗序列里,因此進行了驗證試驗,結(jié)果表明該組合釀制的葡萄汁奶酒感官評分評分最高,為92分。

        3.3 理化指標(biāo)分析結(jié)果

        經(jīng)測得,葡萄汁奶酒在最佳發(fā)酵工藝條件下的總糖為9.5g/L,酒精體積分?jǐn)?shù)為6.8%,總酸質(zhì)量濃度為7.2g/L,氨基酸態(tài)氮質(zhì)量濃度為0.21g/L,4種理化指標(biāo)均符合GB/T 2354-2009的標(biāo)準(zhǔn)。

        3.4 氨基酸數(shù)據(jù)分析結(jié)果

        由圖6可以看出,通過比較葡萄汁奶酒、奶酒和牛奶的氨基酸含量可以發(fā)現(xiàn),葡萄汁奶酒中的天門冬氨酸、谷氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、賴氨酸和脯氨酸含量顯著高于奶酒和牛奶中的含量(P<0.05),但是蘇氨酸、絲氨酸、甘氨酸、纈氨酸、丙氨酸、蛋氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸、組氨酸和精氨酸的含量與奶酒和牛奶的含量差異不顯著(P>0.05)。

        圖6 發(fā)酵前后氨基酸含量的比較

        3.5 葡萄汁奶酒貯藏品質(zhì)變化

        如表4所示,葡萄汁奶酒在貯藏期間的菌落總數(shù)隨著貯藏時間的延長而增加,達(dá)到6個月時已經(jīng)超過GB/T 2354-2009中的相關(guān)規(guī)定。感官評分則隨著貯藏時間的延長而不斷下降。因此,在現(xiàn)有條件下,葡萄汁奶酒的保質(zhì)期不能超過6個月。

        表4 葡萄汁奶酒在常溫保存中的菌落總數(shù)和感官評分變化

        4 結(jié)論

        影響葡萄汁奶酒感官評分因素的強弱順序依次為:發(fā)酵溫度>接種量>發(fā)酵時間>蔗糖添加量>葡萄汁添加量,通過計算發(fā)現(xiàn)A2B2C2D2E4組合最佳,即發(fā)酵溫度為25℃,發(fā)酵時間為5d,接種量為1.00%∶0.50%∶1.50%,蔗糖添加量為8%,葡萄汁添加量為11%。該組合釀制的葡萄汁奶酒感官評分最高,為92分。經(jīng)測得,葡萄汁奶酒在最佳發(fā)酵工藝條件下的總糖為9.5g/L,酒精體積分?jǐn)?shù)為6.8%,總酸質(zhì)量濃度為7.2g/L,氨基酸態(tài)氮質(zhì)量濃度為0.21g/L,4種理化指標(biāo)均符合GB/T 2354-2009的標(biāo)準(zhǔn)。該葡萄汁奶酒中的天門冬氨酸、谷氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、賴氨酸和脯氨酸含量顯著高于奶酒和牛奶中的含量(p<0.05)。在現(xiàn)有條件下,該葡萄汁奶酒的保質(zhì)期不超過6個月。

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