树莓果酒发酵技术研究与条件优化

赵登超 王成忠 贾明* 孙锐*

(1齐鲁工业大学（山东省科学院）食品科学与工程学院，济南 250353；2山东省林业科学研究院经济林研究所，济南250014)

树莓(Raspberry)，是享有“黄金水果”之称的第3代保健水果，蔷薇科(Rosaceae)蔷薇亚科(Rosoideae Focke)悬钩子属(Rubus L.)，多年生落叶灌木果树，广泛分布于北温带、亚热带，我国黑龙江、辽宁、河南、江苏、山东等多个省份均有栽培。

树莓果口感独特，富含花青素、鞣花酸和黄酮类物质、水杨酸、抗坏血酸和树莓苷等多种功能性成分[1]，具有抗菌、抗癌、抗炎、抗氧化、增强免疫力、预防疾病和保持人体健康等多种生物学作用[2-5]，但不耐储运。将新鲜树莓发酵制成树莓酒，可保留其营养成分和生物活性物质，适当延长保存时间。据文献报道，树莓酒有一定的辅助降血脂功效[6]。此外，发酵制成的树莓酒中还保留有钾、钙、钠、镁等大量元素及锌、铁、锡、铜等微量元素[7]。随着人民生活水平的提高，口感更佳、具有营养保健功能的发酵型果酒，在我国将具有广阔的消费市场和发展前景[8-9]。

目前市售树莓果酒酸度略高，口感体验受到一定影响。为进一步优化树莓酒品质，本试验研究了酵母菌种、接种量、环境温度、发酵时间、pH值等多个发酵过程的关键因素，以发酵液的酒精度、还原糖、总酸为评价指标，分析探究树莓果酒发酵的最佳工艺条件，旨在得到最优的树莓果酒酿造条件，为树莓酒的大规模生产提供一定的参考价值。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 原料与试剂

树莓果采自河南新乡树莓种植基地。菌种：葡萄酒酵母（D254、EC1118、FX10、KD、71B、K1、ST），购于烟台帝伯仕、乐晗商贸公司。试剂：葡萄糖、3,5-二硝基水杨酸、氯化氢、氢氧化钠、酚酞（德州曼巴）；碘、碘化钾（山东德彦），以上试剂均为分析纯。

1.1.2 仪器与设备

JYL-Y8PLUS打浆机（山东九阳）；JW—1032离心机（安徽嘉文）；DSX-280KB30高压灭菌锅（上海申安）；722s分光光度计（上海仪电）；SPX-250B-Z恒温培养箱（上海博田）；LCD-A500分析天平（福州华志）；YP10002电子天平（上海光正）；PHS-3C pH计（上海仪电）；酒精计（武强县胜启仪表厂）。

1.2 研究方法

1.2.1 树莓酒发酵工艺优化方法

1.2.1.1 适宜酵母的筛选 分别取7种不同葡萄酒酵母1 g接入100 mL纯净水中，30℃活化30 min，取4 mL活化后的酵母液分别接入pH值4.0、糖度20°Brix的200 g树莓汁中，38℃下发酵6 d。测定发酵液酒精度、残糖量、总酸，筛选最适酵母菌种。

1.2.1.2 适宜接种量的筛选 取71B酵母活化液接入pH值4.0、糖度20°Brix的200 g树莓汁中，接种量分别为0.10 mg/mL、0.20 mg/mL、0.30 mg/mL、0.40 mg/mL 和 0.50 mg/mL，38 ℃下发酵6 d。测定发酵液的酒精度、酸度和残糖量，确定最适接种量。

1.2.1.3 发酵温度对酒精发酵的影响 取0.20 mg/mL的71B酵母活化接入pH值 4.0、糖度20°Brix的200 g树莓汁中，不同温度条件下发酵6 d，温度分别设为27℃、30℃、33℃、36℃和39℃。测定发酵液的酒精度、酸度和残糖量，确定最适发酵温度。

1.2.1.4 发酵pH值对酒精发酵的影响 取0.20 mg/mL的71B酵母活化液接入不同pH值、糖度20°Brix的200 g树莓汁中，pH值分别设为 3.0、4.0、5.0、6.0 和 7.0，38 ℃下发酵 6 d。测定发酵液的酒精度、酸度及残糖量，确定最适pH值。

1.2.1.5 发酵时间对酒精发酵的影响 取0.20 mg/mL的71B酵母活化液接入pH值4.00、糖度 20°Brix的 200 g树莓汁中，38℃下分别培养 2 d、4 d、6 d、8 d 和 10 d。发酵结束时测定发酵液的酒精度、酸度和残糖量，确定适宜的发酵时间。

1.2.1.6 发酵期间酒精度与还原糖的变化 取0.20 mg/mL的71B酵母活化液接入pH值4.0、糖度20°Brix的200 g树莓汁中，在38℃下发酵6 d。每1 d取样检测，记录1～6 d的酒精含量及还原糖的变化。

1.2.2 理化分析检测方法

还原糖(以葡萄糖计)测定：3,5-二硝基水杨酸比色法[10]；酒精度测定：GB/T15038-2006酒精计法[11]；总酸(以乙酸计)的测定：电位滴定法[12]；pH值测定：pH计法。

1.2.3 统计分析

单个因素3次平行试验，计算试验结果平均值与标准差，利用SPSS 23统计软件进行数据处理，采用单因素方差分析，显著性水平P＜0.05。

2 结果与分析

2.1 最适酵母菌种筛选

添加不同酵母菌种发酵后总酸、酒精度、残糖量的对比结果见表1。酵母菌种是影响果酒发酵过程的重要因素之一，不同酵母菌种对还原糖的利用率不同导致其发酵能力、发酵速率及产香能力有较大的差异，从而影响果酒品质[13]。由表1可看出，酵母菌种71B发酵所得酒精度（9.73%）、还原糖含量（0.35 mg/mL）居中，总酸最低，仅为8.11 g/L，为获得最终酸度较低的树莓酒，71B作为下一步试验的菌种。

表1 不同酵母菌酒精发酵的成分比较

2.2 最适接种量选择

酵母菌接种量对树莓酒发酵成分含量的影响见图1。接种量不足会导致发酵时间过长，过高会导致发酵液中氧含量不足[14]，适宜接种量可缩短发酵时间、降低样品污染几率。

由图1可知，随着酵母接种量的变化，总酸含量曲线波动不大，酵母接种量对总酸含量的影响不明显。酒精度随接种量的增加呈先升高后降低的趋势，原因在于接种量较低时，酵母菌生长代谢速度较慢，酒精发酵速度低；接种量过高会导致酵母菌生长速度过快、竞争激烈，产生代谢废物破坏酵母菌生存环境，不利于酒精的产生；与高辰哲等[15]研究红树莓酒发酵工艺的发现相似。还原糖含量随着接种量增加而逐渐降低，这是由于接种量增加、酵母菌的生长代谢速率随之升高，还原糖消耗速度增加。综合考虑还原糖含量和酒精度转化率，选择0.2 mg/mL为最适接种量。

2.3 适宜发酵温度的选择

适宜温度范围内温度越高发酵时间越短，温度过高不利于酵母活性[16-17]。本次试验选取27～39℃，3℃为梯度，探究温度对树莓酒发酵的影响。发酵后树莓酒各成分含量变化见图2。

由图2可知，随温度升高，酵母菌活力提升、生长繁殖速度加快，产酸能力增强[18]，导致总酸含量随之升高；以30℃为临界值，还原糖最低(0.25 mg/mL)，酒精含量最高(10.17%，V/V)。低于30℃时，酒精含量随温度上升而升高，高于30℃时，酒精度随温度的上升而下降，发酵温度39℃时酒精度仅为7.82%，V/V，其原因是酵母菌在较低温度条件下生长速度慢，酒精转化效率低，温度过高时，酵母菌衰老速度快、代谢能力不足，不利于还原糖转化为酒精[19]。因此选择总酸含量偏低、酒精转化率高的30℃为树莓酒的最适发酵温度。

2.4 适宜发酵时间的选择

发酵过程中总酸、还原糖、酒精度等成分含量变化见图3。由图3可知，随发酵时间延长，还原糖含量呈现降低趋势，6 d后趋于平缓，说明还原糖不断被消耗转化为酒精，酒精度先升高后降低，发酵第6 d酒精含量最高(10.1%，V/V)，总酸含量较低(8.18 g/L)，之后酒精度逐渐降低。这是由于发酵时间延长，酵母数量达到一定程度，代谢废物积累，不利于酵母生长，酵母菌衰老死亡，杂菌滋生，消耗酒精而使酒精度下降[20-21]。为确保酵母产生足够量酒精，避免发酵时间过长导致醋酸发酵使酒精含量下降[22]，选择6 d为树莓酒发酵最佳时间。

2.5 不同pH值对酒精发酵的影响

不同pH值对发酵过程中总酸、还原糖、酒精成分含量的影响见图4。

由图4可知，pH值＜4.0时，酸度过高，影响酵母活性，抑制发酵过程，发酵效果差；pH值为4.0时，酒精含量最高，达10.23%，V/V，还原糖最低(0.27 mg/mL)，酵母发酵效率最高。随pH值升高，发酵液易感染杂菌，且酸度抑制发酵过程，还原糖不降反升，酒精度、酸度均呈降低趋势[23]，故最适宜pH值为4.0。

2.6 最佳条件发酵酒精度及时间的变化

依据之前试验所得数据确定最佳发酵条件进行发酵。每1 d取样检测，记录酒精含量与还原糖变化，结果见图5。由图5可知，前2 d酒精发酵速度较快，第2 d时酒精度为6.93%，V/V，从第3 d起酒精度上升速度、还原糖消耗速度均有所减缓，第6 d时酒精含量达10.31%，V/V，还原糖降至0.24 mg/mL，总酸度平稳，约为8.12 g/L。

3 结论

通过单因素试验优化树莓酒的发酵条件，得出树莓酒酒精发酵的最佳工艺条件为：酵母菌种71B、接种量0.2 mg/mL、温度30℃、初始pH值为4.0、发酵时间6 d。该条件下所得树莓酒酒精含量可达10.31%，V/V，酸度约8.12 g/L，产品酸度较低，口感温和，品质优良。