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獼猴桃發(fā)酵果酒生產(chǎn)工藝研究進(jìn)展2023-07-25

獼猴桃(Actinidia chinensis Planch)為漿果類藤本植物,又名陽(yáng)桃、奇異果等。果實(shí)肉肥多汁、清香宜人,富含維生素、糖類、有機(jī)酸和人體必需的多種氨基酸,因其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高,深受消費(fèi)者的喜愛(ài)。近年來(lái),隨著農(nóng)業(yè)的發(fā)展和管理技術(shù)的不斷提高,獼猴桃的產(chǎn)量有了大幅度的增加,造成了供過(guò)于求的局勢(shì);據(jù)統(tǒng)計(jì),2018年,全國(guó)獼猴桃種植面積24.12萬(wàn)hm3,占全球獼猴桃種植面積的72%;總產(chǎn)量255萬(wàn)t,占全球獼猴桃產(chǎn)量的55%,雖然獼猴桃種植規(guī)模不斷增長(zhǎng),但其經(jīng)濟(jì)效益持續(xù)走低,亟待通過(guò)發(fā)展獼猴桃精深加工來(lái)延長(zhǎng)產(chǎn)業(yè)鏈,提高鮮果的附加值,為產(chǎn)業(yè)帶來(lái)新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。

獼猴桃果酒是以獼猴桃果汁(漿)為原料,經(jīng)完全或部分發(fā)酵釀制而成的發(fā)酵酒。獼猴桃果酒因其風(fēng)味獨(dú)特并富含多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),在眾多果酒產(chǎn)品中獨(dú)樹一幟,市場(chǎng)前景廣闊。國(guó)外獼猴桃精深加工技術(shù)研究相對(duì)集中,獼猴桃的加工主要以濃縮果汁為重點(diǎn),開(kāi)展集成膜、聚中空纖維素膜等膜濃縮技術(shù)及其對(duì)生物活性成分影響,超高壓滅菌等冷殺菌技術(shù)在獼猴桃果汁中應(yīng)用以及獼猴桃果汁貯藏過(guò)程中風(fēng)味品質(zhì)解析、獼猴桃果酒等研究。國(guó)內(nèi)許多學(xué)者分別從理化品質(zhì)、風(fēng)味品質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)功能活性等方面系統(tǒng)開(kāi)展了原料、菌種、發(fā)酵、澄清、陳釀等對(duì)獼猴桃果酒品質(zhì)的影響。因此,本文結(jié)合當(dāng)前實(shí)際生產(chǎn)需要和未來(lái)的研究熱點(diǎn),對(duì)獼猴桃果酒釀造工藝研究進(jìn)行了綜述,并對(duì)當(dāng)前研究中存在的問(wèn)題進(jìn)行了討論和展望,以期為獼猴桃精深深加工提供理論依據(jù)。

1 獼猴桃果酒發(fā)酵用原料品種

我國(guó)獼猴桃原料豐富,但不同的原料因其營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)不同。因此,獼猴桃品種的選擇是生產(chǎn)高品質(zhì)獼猴桃酒的一個(gè)重要因素。

目前我國(guó)獼猴桃主要有四大栽培品系(中華獼猴桃、美味獼猴桃、軟棗獼猴桃、毛花獼猴桃)52個(gè)品種,規(guī)?;耘嗟钠贩N以中華獼猴桃和美味獼猴桃居多[13]。隨著獼猴桃果酒加工技術(shù)的日趨成熟,為了獲得高品質(zhì)果酒提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力以及綜合利用資源,越來(lái)越多的學(xué)者在注重發(fā)酵工藝條件優(yōu)化、產(chǎn)品質(zhì)量評(píng)估及組成成分分析的同時(shí),也將專用釀造原料的選種育種和多品種混合發(fā)酵作為獼猴桃果酒加工的重點(diǎn)研究方向之一。目前研究結(jié)果表明,原料品種對(duì)產(chǎn)品的理化性質(zhì)、揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)及其功能活性成分均有較大的影響。不同品種的果酒加工特性研究,為獼猴桃果酒加工專用品種的篩選與混合發(fā)酵提供了科學(xué)依據(jù)。

2 獼猴桃果酒發(fā)酵用菌種

2.1 獼猴桃用釀酒酵母

風(fēng)味在果酒中起著舉足輕重的作用,不僅賦予果酒獨(dú)特的感官特性,且直接影響消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品的選擇性。在果酒釀造中,菌種是決定果酒風(fēng)味核心要素。目前獼猴桃果酒生產(chǎn)上較多使用的是商業(yè)酵母,如安琪果酒酵母、葡萄酒酵母、活性干酵母及美極梅奇酵母(Metschnikowia pulcherrima)等,其中安琪活性干酵母及葡萄酒酵母在獼猴桃中應(yīng)用良好,發(fā)酵速度較快,且發(fā)酵后產(chǎn)品果香濃郁、酸甜適口。但缺乏專用釀酒酵母使得獼猴桃果酒缺乏典型性風(fēng)味,導(dǎo)致獼猴桃果酒同質(zhì)化現(xiàn)象嚴(yán)重、品質(zhì)特征性不突出。因此,為了適應(yīng)市場(chǎng)的變化和消費(fèi)者對(duì)不同風(fēng)格獼猴桃酒的需求,同時(shí)考慮到原生微生物能更好地適應(yīng)獼猴桃醪化學(xué)環(huán)境,更多研究者注重從野生獼猴桃本身附著的菌群中篩選發(fā)酵性能優(yōu)良的菌株。目前從獼猴桃源篩選到的釀酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)有十余株,其他酵母還有戴爾凱氏有孢圓酵母(Torulaspora delbrueckii),檸檬形克勒克酵母(Kloechera apiculate),葡萄園有孢漢遜酵母(Hanseniaspora vineae)等。由表1可知,獼猴桃源Saccharomyces cerevisiae X7-1、Saccharomyces cerevisiae T-13等菌株以及商業(yè)化的安琪活性干酵母、葡萄酒活性干酵母BV818等應(yīng)用于獼猴桃果酒發(fā)酵中均具有良好的表現(xiàn),具有發(fā)酵性能好、酒精轉(zhuǎn)化能力強(qiáng)、產(chǎn)香能力強(qiáng)、能夠有效保留果香等優(yōu)點(diǎn)。而Saccharomyces cerevisiae HY以及商業(yè)化的安琪果酒酵母、美極梅奇酵母(Metschnikowia pulcherrima)在獼猴桃酒應(yīng)用中效果不理想,主要表現(xiàn)為酒精耐受性差、產(chǎn)香能力較低。


  

表1 獼猴桃發(fā)酵用菌種、發(fā)酵條件及酒體風(fēng)味特征  

Table 1 Fermentation strains,conditions and flavor characteristics of kiwi fruit wine


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2.2 非釀酒酵母在獼猴桃果酒中的應(yīng)用

隨著風(fēng)味組學(xué)技術(shù)和微生物組學(xué)技術(shù)的發(fā)展,釀造微生物與酒體風(fēng)味物質(zhì)組成之間關(guān)系被揭示,除釀酒酵母外,其它非釀酒微生物在香氣物質(zhì)形成的作用及其機(jī)理逐漸被認(rèn)知。研究表明,非釀酒微生物不僅可通過(guò)代謝產(chǎn)生香氣物質(zhì),同時(shí)還通過(guò)產(chǎn)生多種酶以及與釀酒酵母之間相互作用對(duì)果酒風(fēng)味品質(zhì)起到積極作用。因此,近年來(lái),選擇性能優(yōu)良的非釀酒酵母與釀酒酵母共發(fā)酵已成為提高獼猴桃酒香氣和品質(zhì)的研究熱點(diǎn),且應(yīng)用效果良好。

目前,應(yīng)用于獼猴桃果酒發(fā)酵的菌種有戴爾有孢圓酵母、異常威克漢姆酵母、乳酸菌、酒曲與釀酒酵母的混合體系等。非釀酒微生物對(duì)果酒品質(zhì)的影響主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:首先,與釀酒酵母相比,其他微生物乙醇轉(zhuǎn)化能力較低,且對(duì)酒精耐受能力也較低,因此混菌發(fā)酵會(huì)降低果酒的酒精度。其次,其他微生物如非釀酒酵母較釀酒酵母能夠產(chǎn)生更多種類和更高活性的果膠酶、糖化酶、脂肪酶等,提高發(fā)酵效率和產(chǎn)物代謝速率,提高原料利用率,縮短發(fā)酵周期。再次,在產(chǎn)生風(fēng)味物質(zhì)方面,其他微生物與釀酒酵母混合可增加果酒中風(fēng)味物質(zhì)的種類和含量,有效提升果酒風(fēng)味品質(zhì),同時(shí)還具有較強(qiáng)的甘油產(chǎn)生能力,增加果酒的甜味,使果酒的口感更加圓潤(rùn)。最后,多種微生物發(fā)酵果酒中內(nèi)容物如多糖、甘露糖蛋白、有機(jī)酸、多酚等物質(zhì),具有改善果酒口感和酒體,增強(qiáng)甜度、圓潤(rùn)度、芳香持久性,增加酒體穩(wěn)定性等作用。但同時(shí)研究也表明,非釀酒酵母等其他菌種對(duì)發(fā)酵和成酒質(zhì)量的影響和葡萄品種、成熟度、酵母屬種、菌株、接種時(shí)間、接種率和釀造方式等密切相關(guān)。因此依據(jù)不同品種獼猴桃、酵母種類、釀造方式和目標(biāo)果酒類型進(jìn)行工藝技術(shù)研發(fā)也是未來(lái)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

3 獼猴桃果酒釀造工藝條件

在獼猴桃果酒釀造工藝中,原料品種、原料處理方式、發(fā)酵溫度、發(fā)酵液p H值、菌種接種量、SO2添加量和初始糖度等因素對(duì)整個(gè)釀造過(guò)程以及成品酒的質(zhì)量均有不同程度的影響。

3.1 糖度

糖是發(fā)酵微生物代謝的主要能源物質(zhì),是決定乙醇含量的物質(zhì)基礎(chǔ),同時(shí)影響果酒甜酸滋味和口感。相較于釀酒所需要的糖度,獼猴桃含糖量偏低,因此在獼猴桃果酒發(fā)酵過(guò)程中需要額外添加糖從而保證微生物的生長(zhǎng)、繁殖、代謝以及乙醇含量。目前研究認(rèn)為獼猴桃果酒糖度一般控制在20~25°Bx,但對(duì)加糖方式研究較少,且生產(chǎn)上對(duì)于加糖時(shí)間、加糖量、加糖形式等的把控也較為粗放。

3.2 發(fā)酵溫度

溫度是影響微生物代謝速率和酶活的關(guān)鍵因素,溫度對(duì)酒精含量、揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)組成等均有密切關(guān)系,發(fā)酵溫度越高,酵母繁殖速率越快,代謝越旺盛,因此溫度過(guò)低酵母生長(zhǎng)繁殖和代謝均會(huì)收到抑制,發(fā)酵啟動(dòng)困難,容易污染雜菌,不利于酒精發(fā)酵和風(fēng)味物質(zhì)產(chǎn)生,但溫度過(guò)高酵母衰亡期也會(huì)提前,產(chǎn)酒能力下降,影響果酒品質(zhì)和口感。因此,溫度的選擇是控制果酒發(fā)酵至關(guān)重要的條件,但不同品種、不同糖度條件下溫度選擇也不盡相同,目前研究和生產(chǎn)上采用的溫度一般為16~25℃,最高溫度一般控制在28℃以下。

3.3 接種量

接種量的大小主要影響果酒發(fā)酵的速率,發(fā)酵速率過(guò)慢產(chǎn)酒率低,不利于果酒品質(zhì)形成,但接種量大會(huì)導(dǎo)致發(fā)酵過(guò)旺,發(fā)酵果酒品質(zhì)不夠細(xì)膩柔和,因此適宜的酵母添加量對(duì)獼猴桃果酒品質(zhì)和口感均有較大影響。雖然目前關(guān)于獼猴桃果酒接種量研究較多,但多數(shù)研究以百分比、質(zhì)量體積比或質(zhì)量比來(lái)表示,導(dǎo)致不同形式(液體、凍干粉),不同來(lái)源,不同活性酵母接種比例差異較大。因此,酵母接種量的確定需要結(jié)合發(fā)酵原料、p H、糖度、菌種來(lái)源及形式確定。

3.4 果膠酶

獼猴桃含有較高的果膠,因此在獼猴桃果酒中添加果膠酶提高出汁率、澄清度和增加有益物質(zhì)溶出,改善果酒的穩(wěn)定性、風(fēng)味和口感。果膠酶的使用往往根據(jù)酶的來(lái)源和使用方法而差異較大,唐雪等認(rèn)為貴長(zhǎng)獼猴桃果酒最佳果膠酶使用量為0.2%,孫洪浩等認(rèn)為野生獼猴桃最佳果膠酶使用量為80 mg/L。因此,酶的使用一方面要注重酶種類的選擇,要根據(jù)原料果膠含量特征、果膠酶品種活性等,另一方面注重果膠酶使用方法,應(yīng)注意考察果膠酶使用條件(添加量、溫度、p H等)以及與其他酶如纖維素酶等的合理搭配。

3.5 其他

SO2添加量、原料預(yù)處理、p H、發(fā)酵時(shí)間等均會(huì)影響果酒風(fēng)味品質(zhì)。SO2具有抑菌、護(hù)色、抗氧化及增酸等作用,p H對(duì)菌種生長(zhǎng)繁殖以及酶活等均有顯著影響,而帶渣發(fā)酵又會(huì)增加獼猴桃發(fā)酵醪中功能活性成分含量,以上各因素均會(huì)對(duì)果酒品質(zhì)產(chǎn)生影響。但良好的果酒品質(zhì)是以上各因素共同作用的結(jié)果。因此,以形成關(guān)鍵共性技術(shù)為導(dǎo)向,根據(jù)原料品種差異和輔料如果膠酶來(lái)源、品質(zhì)、活性等的差異,優(yōu)化工藝參數(shù)并形成穩(wěn)定的釀造技術(shù),是獼猴桃果酒發(fā)酵工藝研究的重點(diǎn)。

4 降酸技術(shù)

果酒中的有機(jī)酸是影響果酒發(fā)酵過(guò)程和風(fēng)味品質(zhì)的重要因素之一,獼猴桃果酒有機(jī)酸的來(lái)源包括原料和菌種,其中獼猴桃原料中富含奎尼酸、檸檬酸、蘋果酸、酒石酸等,同時(shí)獼猴桃果酒發(fā)酵過(guò)程中許多微生物也會(huì)代謝產(chǎn)生乳酸等有機(jī)酸。研究表明,適量的有機(jī)酸可以賦予獼猴桃果酒醇厚感和清爽感,影響發(fā)酵微生物的代謝過(guò)程,促進(jìn)果酒老熟與澄清,與合適的酒精協(xié)調(diào)可成就果酒的典型性。但過(guò)多的有機(jī)酸使獼猴桃果酒有酸澀感,口味酸澀,影響果酒的口感和品質(zhì)。因此,在獼猴桃果酒釀制過(guò)程中往往需要進(jìn)行降酸處理。

目前國(guó)內(nèi)外用于果酒降酸的方法主要有物理降酸法、化學(xué)降酸法、離子交換降酸法和生物降酸法。物理降酸法主要采用低溫法,經(jīng)冷凍濃縮、沉淀、過(guò)濾、浸漬等繁雜處理降低到果酒中的酒石酸含量,但該方法雖然安全性高,但其操作較為復(fù)雜,且主要降低酒石酸含量,而獼猴桃中主要有機(jī)酸為奎寧酸和檸檬酸,因此該方法較少用于獼猴桃果酒發(fā)酵。化學(xué)降酸法主要是通過(guò)添加弱堿性鹽中和發(fā)酵體系中的有機(jī)酸從而達(dá)到降酸的目的,該方法操作簡(jiǎn)單,但往往對(duì)弱堿鹽的種類、使用量和使用方法有嚴(yán)格要求,容易對(duì)果酒風(fēng)味和口感產(chǎn)生影響。離子交換降酸法是利用樹脂中的活性離子與果酒中的有機(jī)酸離子進(jìn)行交換中和酸根來(lái)降低果酒中酸含量,研究表明該方法在能夠有效降酸的同時(shí),還由于其對(duì)果酒中有利的風(fēng)味物質(zhì)影響較小,對(duì)果酒不利的物質(zhì)如糠醛有一定吸附作用,甚至能夠起到改善果酒風(fēng)味的作用。此外,張軍翔等研究發(fā)現(xiàn),果酒經(jīng)過(guò)蘋果酸-乳酸發(fā)酵,在有效降低果酒的酸度的同時(shí),還能夠提高果酒中活性成分的含量或種類,目前,WU Z等分別將酵母和植物乳桿菌應(yīng)用于獼猴桃果酒降酸研究,且取得了較為理想的效果。隨著果酒降酸技術(shù)研究的不斷深入,依據(jù)果酒中酸的構(gòu)成及特征選擇技術(shù)聯(lián)合降酸是果酒行業(yè)發(fā)展的趨勢(shì),同時(shí)也是市場(chǎng)對(duì)于高品質(zhì)果酒的必然選擇之一。

5 澄清方法

獼猴桃果酒成分復(fù)雜,其所含果膠、蛋白質(zhì)、單寧、酒石酸等大分子物質(zhì)容易引起果酒不澄清以及不穩(wěn)定,在貨架期間容易出現(xiàn)沉淀和品質(zhì)劣變的現(xiàn)象,導(dǎo)致產(chǎn)品品質(zhì)不穩(wěn)定。因此在裝瓶銷售之前有必要對(duì)其進(jìn)行澄清處理。

果酒澄清方法包括自然澄清、機(jī)械澄清和化學(xué)澄清三種方法。自然澄清耗時(shí)長(zhǎng)、效果也較差。采用機(jī)械過(guò)濾澄清可以大大縮短澄清時(shí)間,且隨著微濾、超濾、反滲透等膜分離技術(shù)在果酒中的廣泛應(yīng)用,機(jī)械澄清效果得到極大提升,但如何保持果酒風(fēng)味品質(zhì)以及如何延長(zhǎng)膜的使用壽命、減少環(huán)境污染等問(wèn)題是機(jī)械澄清技術(shù)需要解決的迫切問(wèn)題?;瘜W(xué)澄清是目前應(yīng)用較多、效率較高且效果好的方法。獼猴桃果酒化學(xué)澄清常用的澄清劑有果膠酶、殼聚糖、雞蛋清、硅藻土、明膠等,孫洪浩等研究認(rèn)為硅藻土、明膠和雞蛋清單一澄清效果最優(yōu),董瑞麗等確定獼猴桃果酒最佳澄清劑為殼聚糖,分析其主要原因在于澄清劑的澄清效果與獼猴桃原料、不穩(wěn)定原因、使用條件(p H、溫度、使用量)等密切相關(guān)。為了減少發(fā)酵酒渾濁的因素不確定的影響,有效解決單一的澄清方法理想不理想等問(wèn)題。徐洲等研究了復(fù)合澄清劑澄清效果,結(jié)果表明,采用復(fù)合澄清劑的效果好,而且對(duì)果酒的品質(zhì)影響較小。

6 獼猴桃果酒存在的問(wèn)題

目前應(yīng)用于獼猴桃果酒的酵母菌株多為活性干酵母和葡萄酒酵母,因無(wú)專用釀造酵母這樣使得發(fā)酵酒產(chǎn)品主體香味不突出,產(chǎn)品品質(zhì)呈現(xiàn)較大的差異;不僅限制了產(chǎn)業(yè)規(guī)模、效能的進(jìn)一步提升,也限制了發(fā)酵果酒風(fēng)味品質(zhì)品控標(biāo)準(zhǔn)的升級(jí),制約了產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。

我國(guó)獼猴桃種植資源豐富,但是專用于釀酒的獼猴桃品種少有,因其不同的釀造原料和不同獼猴桃品種之間存在一定的差異性,使得加工出來(lái)的產(chǎn)品品質(zhì)參差不齊,同時(shí)也使得獼猴桃的資源沒(méi)有得到很好的整合利用。

相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)體系還不完善。目前獼猴桃釀造工藝主要是參考葡萄酒的工藝;然而不同的原料的成分、抗氧化活性、澄清處理等關(guān)鍵環(huán)節(jié)都不相同;缺少獼猴桃酒相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),難以實(shí)現(xiàn)獼猴桃酒的標(biāo)準(zhǔn)化和現(xiàn)代化規(guī)模生產(chǎn)。

相對(duì)于葡萄酒而言,獼猴桃酒在產(chǎn)量和銷售額以及市場(chǎng)份額都相差甚遠(yuǎn),同時(shí)發(fā)酵型獼猴桃果酒作為果酒行業(yè)的新興產(chǎn)品,整體市場(chǎng)定位還比較模糊,缺少代表性的企業(yè)和高端的品牌,市場(chǎng)帶動(dòng)性較弱。

7 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)獼猴桃產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,精深加工必將是獼猴桃產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必由之路,果酒是目前獼猴桃最主要的加工方式市場(chǎng)潛力巨大。但獼猴桃果酒在走向可控化、標(biāo)準(zhǔn)化以及產(chǎn)品的高品質(zhì)化過(guò)程中仍需從以下幾個(gè)方面開(kāi)展研究:(1)篩選專用的釀造酵母、培育針對(duì)特殊原料的發(fā)酵菌種、不同復(fù)配菌的搭配以及工程菌(產(chǎn)香、產(chǎn)酯等)的培育;(2)加工專用原料的選育以及與其他水果復(fù)配發(fā)酵的研究;(3)除了針對(duì)主發(fā)酵階段進(jìn)行工藝參數(shù)優(yōu)化外,對(duì)其后期的后發(fā)酵(二次發(fā)酵)、澄清降酸,過(guò)濾等參數(shù)優(yōu)化還得繼續(xù)深入研究,以備形成較完善的體系;(4)針對(duì)發(fā)酵型獼猴桃果酒要制定完備的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)體系,推動(dòng)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。