固定化活性干酵母发酵生产苹果酒工艺及澄清技术研究.pdf

工艺技术 良 品 科 学 2 0 0 8 , V o Z 2 9 , N o 0 7 1 2 7 固定化活性干酵母发酵生产苹果酒工艺及 澄清技术研究 李湘利 t ，刘 静 1 ，胡彦营 t ，王雪静 z ( 1 济宁学院生物 系，东 曲 2 7 3 1 5 5 ：2 河 北农业大学食 品科技学院，河北 保定0 7 1 0 0 1 ) 摘要 ：以苹 果为原料 ，研究 了海藻酸钙 固定活性干酵母制备干型苹果酒的发酵 及下胶澄清 工艺技术 。结果表 明： 苹果破碎时用 0 1 柠檬酸和 0 1 异 V C进行护色 ，并添加 0 0 2 果胶酶和 0 0 5 纤维素酶处理 2 0 mi n ，接种 0 5 固定化活性干 酵母在 2 0 42 5 _ F 发酵至 高泡期 ，经糖分调整至潜在酒精度 l 0 ，再进行二次发酵 ，苹果原酒中添加 0 2 g L明胶 、0 2 g L皂土和 0 1 g L壳聚糖澄清 3 0 mi n ，可得金黄透亮 、香气优雅 、口感纯净 的干 型苹果酒 。 关键词 ：海藻酸钙 ；同定化 ：活性干酵母；苹果酒 ；澄清剂 St u d y o n Fe r me n t a t i o n Pr od u c t i o n P r o c e s s o f Dr y Ci d e r wi t h I mmo bi l i z e d Drie d Ac t i v e Ye a s t P owe r a n d I t s Cl a rific a tio n Te c h n o l o gy L I Xi a n g l i ，L I U J i n g ，HU Ya n y i n g ，WA NG Xu e - j i n g ( 1 De p a r t me n t o f B i o l o g y ， J i n i n g C o l l e g e ， Qu f u 2 7 3 1 5 5 ， C h i n a ： 2 Co l l e g e o f F o o d S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y ， Ag r i c u l t u r a l Un i v e r s i t y o f He b e i ， Ba o d i n g 0 7 1 0 0 1 ， Ch i n a ) Ab s t r a c t ：Ap p l e j u i c e w a s f e r me n t e d b y c a l c i u m a l g i n a t e i mmo b i l i z e d d r i e d a c t i v e y e a s t p o we r t o p r o d u c e d r y c i d e r a n d c l a r i fic a t i on t e c h no l o gy o f t h e c i de r wa s s t u d i e d Res u l t s s ho we d t h a t t h e o pt i mal f e r me nt a t i on c on di t i ons a r e as f ol l ows ： i n o c u l a t i o n a mo u n t o f t h e c alc i u m alg i n a t e i mmo b i l i z e d d r i e d a c ti v e y e a s t p o we r 0 5 ， f e rm e n t a ti o n t e mp e r a t u r e 2 0 4 2 5 ， and p o t e n ti al alc o h o l c o n t e n t r e a c h i n g 1 0 ( V， V) b y a d d i n g s u g ars a t the s t a t i o n a r y p h a s e T h e n r a w c i d e r i s o b t a i n e d a f t e r the s e c o n d f e rm e n tat i o n Af t e r b e i n g c l a r i fie d b y 0 2 g m g e l a ti n ， 0 2 g L b e n t o n i t e an d 0 1 g L c h i t o s an ， the c i d e r p r o d u c t i s o b t a i n ed wi t h the c hara c t e r i s t i cs of l i g h t ye l l o w c o l o r ，t r an s p are n c e， p l e a s an t o do r an d p u r e fla vo r Ke y wo r d s ：c a l c i u m a l g i n a t e ： i m mo b i l i z a t i o n ： d r i e d a c t i v e y e a s t p o we r ： c i d e r ； c l ari fie r 中图分类 号：T S 2 6 2 7 文献标识码：A 义章编 号：1 0 0 2 6 6 3 0 ( 2 0 0 8 ) 0 7 0 1 2 7 0 3 苹果是营养丰富的大宗果 品之一 ，含有 l 0余种维 生 素 、l 7种 氨基 酸及 锌 、铁 、钙 、磷 等微 量 元素 ， 其种植面积及产嚣均居水果之 首，供需矛盾 日益突出， 严重影响 了果农收益 。 果深加工不仪能提 高苹果采后 增值 ，还 能满足人们 H益增长 的消费需要 ，发展前景 十分J 阔。节果洒是一种新世纪 的酒精饮料 ，除含有 一 定浓度 的洒精外 ，还含有 原料 多种氨基酸 、有机酸、 维 生素 、芳香物质 及人体必 需 的铁 、钙 等矿物 元素 。 有研究 认为，适当饮用苹 果洒 ，可 以增进 食欲 、帮助 消化 、补 充营养，还能防止肥胖症 及糖尿病 ，有益于 人体健康。为此 ，作者结合多年苹果 I!【 i 发酵工艺研究 经验，研究了海藻酸钙固定活性 1 酵母发酵生产苹果酒 及复合澄清 工艺技术 ，旨 ! 为苹果洒的发酵生产提供可 借 鉴 资 料 。 1 材料与方法 1 1 材 料 红富士苹果购于山东省曲 f 果品批发 市场 ；向砂 糖( 食用级) 市售；柠檬酸( 食用级) 江苏无锡市民丰试剂 厂；果胶酶( 活性 3 2 U mg ) 天津利华酶制剂有限公 司；纤维素酶( 活性 l 5 U mg ) 海源聚生物科技有限 公司 ；安琪酿酒活性干酵母 湖北安琪酵母股份有限公 司 ；其 他测试 试剂均 为分析纯 。 1 2 仪 器 苹果酒( 汁) 生产线 靖江食品机械制造公司；手持 折光仪 、酸度 计、酒精计、 电子天平 、7 2 3型可见分 光光度 汁。 电热恒 温水浴 锅等 。 1 3 测定方法 收稿 H期 ：2 0 0 7 0 8 1 5 作者简介：李湘 1J ( 1 9 7 9 一 ) ， ，讲帅 ，硕十 ，研究方向为食品发酵与贮运技术 。E - ma i l ：l i x i a n g l i 2 2 1 y a h o o c o m c n 维普资讯 1 2 8 2 o o 8 , V o 1 2 9 , N o 0 7 艮 晶 科 字 工艺技术 澄 清度 ：采 用 可见 分 光光 度计 法 ；糖度 ：采 用 手持折光仪法 ；酸度 ：采用酸度 计测定法 ；还 原糖 ： 采用 斐林试 剂滴定法 ；果酒风味 ：采用感 官评定法f 2 1 。 1 4 工艺流程及要点 1 4 1 工艺流程 果胶酶、纤维素酶 活性干酵母一固定化 l l 苹果一分选一洗涤一榨汁一成分调整一离心一巴氏杀菌一接种一前发酵一 补糖 l 二次发酵一倒罐一后发酵一分离酒脚一下胶一澄清一过滤一巴氏杀菌一陈 酿 一调配 一成 品 1 4 2 工 艺要 点 1 4 2 1 苹果汁的制备与成分调整 取新鲜红富士苹果用螺旋榨汁机组榨汁 ，以 0 1 柠檬酸和 0 1 异 V C进行护色，按果汁量添加 0 0 2 果 胶酶和 0 0 5 纤维素酶，静置 1 2 1 8 h 3 1 。为避免杂菌 污染可添加 8 0 1 O O m g L偏重亚硫酸钾 4 1 。取上清液作 为发酵醪液 ，以柠檬酸调整 p H 3 5 3 8 ，用 白砂糖调整 醪液含糖量至 1 5 。 1 4 2 2 固定化活性干酵母得制备与接种发酵 酿酒高活性安琪干酵 母用 5 蔗糖液( 酵母重： 糖 水 重 = 1 ： 9 )于 3 7 4 0活化 3 0 mi n 。用热水配制 3 0 海 藻酸钠经湿热灭菌 、冷却至 2 02 5，与活化 的干酵 母混匀后 ，用微注射器( 1 1 注射针头) 滴加至 2 0 的 Ca C1 2 溶液 中造粒 3 0 mi n，用无 菌水冲洗固定化酵母 后 ，重新 以2 0 的 Ca C1 2 溶液 固定 2 4h，并用 2 0 g AhS O， 固定 4h，以置换 固定化菌种 中 ca z + ，从而提 高菌种 的发酵 性能 。最后用 无菌水清洗三次 ，用于发 酵 正 交试 验 。 1 4 2 3 酒精发酵与下胶澄清 苹果汁 经糖酸 调整 后进行低 温离心 、 巴氏杀菌 、 入酒精发酵罐 、接种固定化活性干酵母 ，于 2 02 5 发酵 。在酒体产 生大量气泡 时，补加 5 的蔗糖 ，继 续发酵 ，当发酵 液酒度不再上升 时转入后发酵 。为提 高澄清和脱涩 效果 ，采用 明胶 、皂土 、壳聚糖 复合 澄 清剂进行处理 2 4 h后 ，进行过 滤。 2 结果与分析 2 1 分次补糖对苹果酒质量的影响 由表 1可知 ，加糖方法 不同，成 品苹果酒风味 有 很大差别 。从 不加糖到二次加糖 ，所得产 品的酒精 度 从 5 5 升高到 1 1 0 。将糖度补至 2 0 所得成品酒度增 至 1 0 ( v v ) 以上，其中分次加糖可得酒精含量最高，为 1 1 0 ，且成 品酒含酸量比一次加糖低 0 0 8 。这可能 是因为高糖度( 2 0 ) 对发酵液中酵母的生长与发酵产生一 定的抑制作用 ，致使有机酸有所 累积 ，偏离酵母作 用 的最适 P H。酵 母对未加糖果汁有较高的乙醇转化率 ， 且护色液 中添加的柠檬酸等参与 了酵母代谢 ，故以不加 糖 所得产品含酸量最低 。感官评定结果认 为，二次补 糖 所得产品质量最佳 ，其 口感纯净 、微酸爽 口，消费 人 群 易接 受 。 表 1 不同补糖方式对成品苹果酒风味的影响 T ab l e 1 E ffe c t s of diffe r e n t a d di n g su g a r m e t h od s on c i d er se n s o r y qu a l i ty 2 2 最适发酵条件的选择 固定化活性干酵母发酵苹果酒受多种因素影响，为 此本试验选取补糖后苹果汁潜在糖度、发酵温度、固定 化活性干酵母接种量及发酵液 p H四个因素，采用 L 9 ( 3 ) 进行 正交试验 ，各因素的水平如表 2所示 。各试验均 采 用分次补 糖工 艺，在 小型玻璃 水封 发酵 罐 中发酵 ， 并对成 品苹 果酒采用感 官评定 方法进行综合评价 ，统 计结果 如表 3所示 。由表 3可 知，所选各发酵 因素对 表 2 发酵工艺条件试验因素水平表 Ta b l e 2 F a c t or s an d l e v e l s o f or t h og o n al t es t on f er m e n t a t i o n t e c hn o l o gy c on dit i o n s 表 3 苹果酒发酵工艺条件正交试验统计结果 T ab l e 3 Re s ult s o f o r t h o go n al t e s t on c ide r f er men t a t ion t e c hn o l o gy c on dit ion s 试验 号 潜在 ( ) 温 ) 接 ( ) 分 果 一 3 5 J 4盘 4 评 结一 旺 黔 一 3 7 7 3 O O) D 一 掘姒 一 2 2 2 7 7 8 1 1 5 3 3 7 O 2 3 2 3 3 2 加仰一 2 2 2 7 8 7 1 8 O 9 3 7 3 6 2 3 2 3 2 3 “ 2 2 2 7 7 8 1 4 2 1 3 7 3 4 2 2 2 3 3 3 孤 鲫“ 2 2 2 7 8 7 1 2 3 4 5 6 7 8 9 h b R 维普资讯 工艺技术 良 品 斛 宇 2 0 0 8 , V o 1 2 9 , N o 0 7 1 2 9 成品苹果酒质量 的影响顺序为 ：发酵温度 潜在糖度 固 定 化 酵 母 接 种 量 发 酵 液 P H ，较 优 组 合 为 A： B C： D ，即发酵温度 2 5，潜 在糖度 2 0 ，固定 化酵母 接种量 0 1 ，发酵液 P H3 8。试验结果表 明， 活性干酵母经 固定化后其作用的最适 p H有所提高，而 最适发酵温 度无 明显变化 。 2 3 澄清剂的选择 与添加量对苹果洒澄清度的影响 明胶 、壳聚糖和皂土可与蛋 白质 、单宁等结合成沉 淀，明胶还能消除苹果酒 的苦涩异味，故澄清剂 的加入 对苹果酒的 口感及改善其质量有非常重要的作用f5 】 。不同 澄清剂及添加量处理苹果洒原酒实验结果 如表 4所示。 表4 不同澄清剂及添加量对成品苹果酒质量的影响 T a ble 4 Eff e c t s o f d i ff er en t clar if i e r s a n d t h e i r a mou n t s o n c i d e r qua l i t y 注 ：表 中 大 、小写 字母 分 别表 小 邓 氏新 复 极差 法测 验在 0 01和 0 05 水 平 上 的差 异 显 著性 。 由表 4可知，澄清剂的添加量对 苹果酒质量影响很 大 ，但各种澄清剂对酒精的吸附差异在 0 2 以内，成 品洒可滴定酸含量无显著差异：以复合澄清N( o 2 g L皂 土 + 0 2 g L壳聚糖 + 0 、 l g L明胶) 处理效果最佳，其成品酒 蛋白质含量仅为 1 5 4 mg L，酒精含量较单一皂士处理高 0 2 ：0 5 g L皂土处理原酒也能明显降低酒中蛋 白质含 量，且酒液透光率达到 9 2 2 以上 ，极显著的高于除复 合澄清剂外 的其他处理，这可能是由于皂土的强吸附能 力造 成 的 。 3 讨 论 3 1 游离酵母发酵与固定化酵母发酵 固定化酵母既具有发酵产酒精的能力，又易回收 、 反复使用 ，能够达 到连续应用于发酵 的 目的 ，但酵 母 细胞经过固定化后其催化反应 的性质有所改变 f 6 1 。本实 验表现最 明显的是固定化酵母发酵苹果汁的最适 p H有所 升高( p H3 8 ) ，催化活性有一定损失，与游 离酵母发酵 相比，在恒定时间内生产相同酒精度的苹果洒 ，应适 当 提高其接种量。该工艺将固定化酵母接种量提升至 0 1 ， 由于固定化酵母易回收再利用 ，故生产成本明显低于传 统游离 酵母发酵 。 3 _ 2 复合酶制剂在苹果榨汁 t 中的应用 果胶酶和纤维素酶之所以应用于澄清果汁处理，是 因为它们能够水解苹果果汁中引起混浊 的果胶物质和纤 维素 ，从而使果3 t 变成清亮透 明，提 高了苹果 出汁率 l 7 】 。本研究采用果胶酶和纤维素酶相结合在压榨制汁时 进行 酶解 ，取得 了较 好效果 ， 明显的提 高了出汁率 。 前人 曾经用壳聚糖、果胶酶等对菠萝 汁进行澄清实验 ， 但并没有对整个榨汁工艺进行彻底探讨 。通过对 比单 一 酶解 、复合 酶解 与对照 ，得 出果胶 酶的最佳用 量为 0 0 2 ，纤维素酶的最佳用量为 0 0 5 ，酶解温度为 2 5 4 5 ，酶解 时间在 6 0 1 0 0 mi n。在以上最适工艺条件 下 ，所得苹果汁透 光率最高 ，且清 汁中总可溶性 固形 物 含 量变 化不 大 ，出汁 率较 单 一果 胶 酶处 理提 高 了 5 ，酒 中果胶和纤 维素含 量也明显降低 。 3 - 3 补糖方式与苹果酒质量 的关系 苹果汁含糖量 的高低直接影响苹果酒的酒度，通过 加糖 ，可使苹 果酒 的酒度明显提高 ，同时增加 了成 品 对外界不 良环境的抵抗能力，降低 了生产成本 。但不 同的加糖方式和加糖量 ，会对苹果酒的酒度和风味产生 重大影响【 l 0 】 。本实验确定了苹果酒发酵过程中理想的加 糖方式为分次加糖 ，加糖量均为 5 。不同加糖方式和 加糖量所制苹果酒 的感官品评结果认为 ，苹果酒的酒度 为 1 0 0 l 1 0 比较适宜。发酵产品的酒度随加糖量的 增加而提 高，但 当发酵醪液补糖后潜在糖度达到 2 0 以上 时，酵母 的增殖 与发酵 明显受到糖度 和酒精度的 双重抑 制，最终导致发 酵迟缓 ，成 品残 糖量增加 ，口 感 变 差 。 4 结 论 4 1 感官指标 色泽 ：呈 金黄色或淡黄色 ，外观澄清透 明，无悬 浮物 ；香气 及滋味 ：具有清晰、幽雅 、协 调的苹 果香 与 酒 香 ； 口味 ：清 新 爽 口，酒体 醇 厚 ，余 味 幽长 ； 典型 性：具 有苹果酒 的典型 风格 。 4 、 2 理