杏汁發(fā)酵工藝的研究

杏汁發(fā)酵工藝的研究

0原料的發(fā)酵及發(fā)酵【研究意義】杏是薔薇科的一種落葉樹種，也被稱為甜梅，產于中國。杏不僅具有良好的風味,而且還具有較高的營養(yǎng)價值。杏果肉性微溫、味甘酸,有潤肺定喘,生津止渴的作用。此外,杏肉富含糖、蘋果酸、檸檬酸等,其胡蘿卜素的含量也相當高,但由于它具有一般果蔬的特點,即含有大量水分,采后仍不斷進行呼吸消耗,極易感染微生物和遭受昆蟲的侵害,不易貯藏,從而造成極大的損失。因此,進行杏的加工無疑具有重大意義。【前人研究進展】劉秀河等以復合果汁為原料,用2%酵母菌與5%乳酸菌復配接種,控制溫度30℃,發(fā)酵24h后得到的產品口味最佳,風味良好。丁筑紅等研究了發(fā)酵條件對刺梨果酒主發(fā)酵作用的影響,結果顯示接種量4%,溫度(22±1)℃下發(fā)酵的刺梨汁風味較好。祝霞等采用蘭州大接杏為原料,利用酵母發(fā)酵生產杏汁飲料,確定了最優(yōu)發(fā)酵條件為溫度20℃,pH4.0,含糖量4.0%,菌種為活性干酵母。Maurizio等將漢遜氏酵母、孢圓酵母、耐熱克魯維酵母和釀酒酵母共同接入葡萄汁中進行發(fā)酵,結果發(fā)現(xiàn)多菌發(fā)酵的葡萄酒品質好于經釀酒酵母單菌發(fā)酵的產品。Francesca等認為葡萄酒中赭曲霉素的含量與發(fā)酵用的酵母菌株有關,經不同酵母菌發(fā)酵的白、紅葡萄酒中,赭曲霉素的含量分別在46.83%-52.16%和53.21%-70.13%之間?！颈狙芯壳腥朦c】目前,杏的加工產品主要包括杏干、蜜餞、罐頭,有關雙菌共酵杏汁飲料的研究尚未見報道?！緮M解決的關鍵問題】本研究以蘭州大接杏杏汁為試驗材料,采用生物發(fā)酵的方法、通過雙菌共同發(fā)酵的單因素試驗,研究確定了杏汁發(fā)酵的最優(yōu)工藝條件,從而為杏汁發(fā)酵飲料的生產提供技術保障。1材料和方法1.1杏園貯藏時間供試蘭州大接杏(Prunusarmeniacacv.Lanzhoudajie)2004年7月19日采自甘肅省景泰縣條山農場10年生杏園。果實采后入瓦楞紙箱,當天運抵本校實驗室,室溫下(25±2℃,RH60%-70%)貯藏待用。供試葡萄酒酵母(Saccharomycesellipsoiues)、果酒酵母(Saccharomycesfruit)購于中科院微生物研究所,活性干酵母(Faliyeast)由廣州馬利酵母公司生產,果膠酶由諾威信公司提供,其它試劑均為食品級。1.2測試方法1.2.1酵母菌種的擴大培養(yǎng)杏→分選→洗滌→去核→護色→破碎→離心分離→杏汁→調配→巴氏殺菌→發(fā)酵→澄清→過濾→二次調配→罐裝→二次殺菌→產品。同時,菌種→一次擴培→二次擴培→三次擴培→接種→發(fā)酵。破碎護色:利用DS-1高速組織搗碎機破碎打漿,為防止杏汁褐變,配制1%D-異抗壞血酸鈉添加護色。菌種的擴大培養(yǎng):采用馬艷萍等方法,葡萄酒酵母、果酒酵母和活性干酵母均進行3次擴大培養(yǎng)。第1次擴大培養(yǎng):6%葡萄糖溶液100ml,煮沸滅菌5min,冷卻至30℃,接入菌種后于28-30℃培養(yǎng)24h;第2次擴大培養(yǎng):將200ml糖度為5.01%、pH4的杏汁煮沸滅菌5min后,冷卻至30℃,接種第1次的發(fā)酵液,28-30℃培養(yǎng)24h;第3次擴大培養(yǎng):取滅菌后糖度為5.01%、pH4的杏汁1000ml,接種第2次的發(fā)酵液,充分搖勻,28-30℃培養(yǎng)24h,其酵母液可用于主發(fā)酵。發(fā)酵:參照劉紹軍等方法,采用韓國Biog-Micom生物全自動發(fā)酵罐將擴培好的酵母液接入杏汁后即進行通風供氧,當顯微鏡下檢測到發(fā)酵液中酵母細胞的數(shù)量增加到30×106-60×106個/ml時,即可關閉氧氣泵進行酒精發(fā)酵。澄清:在杏發(fā)酵汁中添加1%果膠酶溶液0.1%、并于45℃下保溫40min。二次調配:采用蘋果酸、檸檬酸、蔗糖調節(jié)產品配方,糖酸比按35﹕1。殺菌:在水浴90℃下加熱15min,冷卻后得到產品。1.2.2可滴定酸的測定總糖的測定:斐林試劑直接滴定法,參照GB5009.7-85。可滴定酸的測定:0.1mol-1·LNaOH滴定法,參照GB12295-90。酒精度的測定:采用蒸餾法,參照GB/T5009.48。1.3復合消毒試驗1.3.1發(fā)酵溫度的確定將活性干酵母與果酒酵母兩種酵母以3%接種量按1﹕1比例接入,分別在20℃、25℃、30℃發(fā)酵12h時取樣,然后每隔4h取樣1次測定其糖、酸、酒精度,并進行感官評定(表1)以確定最好發(fā)酵溫度。感官評定通過味覺試紙試驗選擇10位評嘗員完成。首先裁取6張1.5cm×5cm大小的定性用方形濾紙,分別浸于表2的味感水溶液中,約30min后取出、風干。然后無順序地用舌舐嘗分辨,答對4種或4種以上者,可作為試驗的評嘗員。1.3.2最佳發(fā)酵ph值的確定使用PSH-25型酸度計調整杏汁的pH值,在最優(yōu)發(fā)酵溫度下分別利用pH3.5、pH4.0杏汁發(fā)酵12h后,同一測定樣品糖、酸、酒精度,并進行感官評定,以確定最佳發(fā)酵pH值。1.3.3最優(yōu)菌種比例確定將活性干酵母與果酒酵母兩種酵母菌以3%接種量分別按1﹕1、1﹕3、3﹕1比例接入,在最優(yōu)發(fā)酵溫度、pH條件下發(fā)酵12h后,同一測定樣品糖、酸、酒精度,并進行感官評定,以確定最佳菌種比例。1.3.4最佳發(fā)酵條件的評估1.3.5結果統(tǒng)計2結果與分析2.1發(fā)酵液中酒精含量和發(fā)酵溫度的變化隨著發(fā)酵的進行,杏汁的含糖量不斷降低,降糖速度和發(fā)酵速度(糖轉化為酒精的速度)隨溫度升高而升高(圖1)。30℃下的發(fā)酵速度分別比20℃、25℃的速度提高了94%和40%。溫度越高,發(fā)酵結束后杏汁中的殘?zhí)呛恳苍礁?如30℃下的殘?zhí)呛勘?0℃高出5.5倍。在發(fā)酵過程中,酒精含量一直呈上升趨勢。溫度越高,酒精生成速度亦越快,但最終生成的酒精度卻越低。20℃、25℃、30℃下發(fā)酵液的酒精含量依次為2.62%、2.55%、1.83%。感官評定結果認為:30℃下發(fā)酵的杏汁風味不柔和,果香平淡,醇味刺激,且后味較苦。20℃發(fā)酵的杏汁雖風味柔和不刺激,但其口感不醇厚較為淡薄和單調。于25℃下發(fā)酵20h所得產品不但果香濃郁,而且微帶醇香,煞口力強。不同發(fā)酵溫度下,杏汁中可滴定酸含量變化均表現(xiàn)為先升高后降低,溫度越高,酸含量變化越快,但變化不大,最終發(fā)酵杏汁的可滴定酸含量比杏汁略有升高。20℃,25℃,30℃下的可滴定酸含量分別升高了0.07%,0.06%,0.13%。2.2ph對杏汁殘?zhí)堑挠绊懺谕话l(fā)酵溫度下,pH對杏汁的發(fā)酵速度、可滴定酸含量、酒精的生成均沒有顯著影響(圖2)。0-20h內,pH4條件下的發(fā)酵速度略高于pH3.5條件下的。20-28h內,pH3.5的發(fā)酵速度有所加快。兩種pH條件下發(fā)酵的杏汁其殘?zhí)橇績H相差0.1%。pH4.0和pH3.5發(fā)酵杏汁的酒精生成速度幾乎一致;二者均在28h終止發(fā)酵,且最終生成酒精含量在pH4.0條件下的比pH3.5的僅高出0.1%。感官評定結果為發(fā)酵pH3.5可使產品的風味更柔和,香氣更純凈,果香味更濃。于不同pH條件下發(fā)酵,杏汁中可滴定酸的含量均為先升高后降低,但趨勢不明顯。兩種發(fā)酵pH條件下,杏汁可滴定酸的含量在20h時均達到最大,分別為0.80%和1.67%。2.3活性干酵母接種發(fā)酵杏汁的酒精度和可滴定酸含量變化活性干酵母與果酒酵母接種量比為1﹕1和1﹕3條件下的降糖速度相差不大?；钚愿山湍竼尉l(fā)酵的降糖速度最大,發(fā)酵速度也最高。果酒酵母比例越大,發(fā)酵速度越慢,發(fā)酵汁中的酒精度越低(圖3)?；钚愿山湍概c果酒酵母以1﹕3的比例接入杏汁后,發(fā)酵速度t每天僅為0.23%,不足活性干酵母發(fā)酵速度的1/2,其最終酒精度僅為1.2%?；钚愿山湍概c果酒酵母1﹕3比例的發(fā)酵杏汁20h后優(yōu)雅怡人,杏果香突出,酯香悅人?；钚愿山湍竼尉臃N發(fā)酵杏汁中的可滴定酸含量變化最為顯著,16h時達到最大(1.70%),此后開始降低。其他條件下,杏發(fā)酵汁可滴定酸含量均在20h時達到最大,繼而降低。不同菌種配比條件下發(fā)酵終止后杏汁中可滴定酸含量均有不同程度的提高?；钚愿山湍概c果酒酵母1﹕3接入的杏汁中可滴定酸含量變化不大。2.4不同條件下發(fā)泡酶的感覺評價結果根據(jù)感官評定分數(shù),對不同發(fā)酵條件下所得產品進行多重比較(表3)。3發(fā)酵溫度對發(fā)酵的影響溫度能顯著影響發(fā)酵產品的風味和口感,結果顯示,25℃的發(fā)酵溫度既能使產品不失果香,又能保證其有一定的酯香和醇香。Silva等、Isabelle等認為,較低的發(fā)酵溫度有利于改善產品的質量,但進一步降低溫度并不能繼續(xù)保持這種傾向。這主要是因為發(fā)酵溫度升高會使果香揮發(fā)、氧化損失加大,還會引起高級醇、揮發(fā)酸、醛類等副產物的增加,使酒的風味降低。此外,升高溫度還將導致一些耐熱細菌如乳酸菌、醋酸菌及野生酵母的大量繁殖,它們的代謝產物會嚴重影響酒的質量。不同國家的釀造者對發(fā)酵溫度的認識存在差異,英國人認為22-25℃最有利于產品最佳風味的產生,而法國和德國人則認為在15-18℃長時間發(fā)酵最好。葡萄酒酵母生長繁殖發(fā)酵的最適pH值較高,但為防止一些致病菌的生長活動,使發(fā)酵安全進行,發(fā)酵常采用的pH值為3.2-3.5。該結果與本研究結果一致,即低pH發(fā)酵比高pH更能突出原果香,保持產品的穩(wěn)定性。30℃下杏汁的發(fā)酵速度較快,原因是發(fā)酵溫度高、發(fā)酵速度快,所以停止發(fā)酵早,酵母的疲勞現(xiàn)象出現(xiàn)也早。杏汁發(fā)酵中,可滴定酸含量先升后降的原因,首先,酵母通過糖代謝或氮源代謝都可產生有機酸。早期的研究認為,發(fā)酵液中醋酸的產生只與醋酸菌的污染有關。Rous等報道,酵母屬的酵母和其它酵母有多種可能的代謝過程與醋酸產生有關。其次,酵母糖代謝的終產物除乙醇外,還有CO2,其生成的摩爾數(shù)與乙醇相同,盡管多數(shù)CO2在發(fā)酵過程中或在發(fā)酵后溢至大氣中,但它在果酒中的溶解度是相當高的。本研究中,30℃下發(fā)酵后酒度的降低則與溫度促進乙醇蒸發(fā)有關。4結論4.1兩組降低發(fā)高、生長而降低發(fā)酵杏汁的降糖速度和發(fā)酵速度隨溫度升高而升高。溫度越高,發(fā)酵結束后杏汁中的殘?zhí)呛恳苍礁?酒精生成速度亦越快,但最終生成的酒精度卻越低。4.24.3降糖速度、發(fā)酵速度活性干酵母單菌發(fā)酵比活性干酵母與果酒酵母雙菌共酵的降糖速度快、發(fā)酵速度也高。且果酒酵母比例越大,發(fā)酵速度越慢,發(fā)酵汁中的酒精度越低,但雙菌共酵杏汁的風味優(yōu)雅怡人,杏果香更加突出,酯香悅人。4.4可滴定酸含量不同發(fā)酵條件試驗中,杏汁可滴定酸含量變化均為先升高后降低,但變化不大,最終發(fā)酵杏汁中的可滴定酸含量比杏汁中的略有升高。4.5最佳發(fā)酵條件的驗證雙菌共酵杏汁的最佳工藝條件為溫度25℃,pH3.5,接種量3%,活性干酵母與果酒酵母的接種比例為1﹕3,發(fā)酵時間20h。經感官評定分析,雙菌共酵杏汁的果香和酯香更為濃郁、豐富,而且微帶醇香,煞口力強。按照單因素試驗所得的各參數(shù),進行杏汁最佳發(fā)酵條件的驗證。試驗數(shù)據(jù)用MicrosoftExcel計算平均值