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为解决单一酿酒酵母发酵草莓酒风味单调等问题,研究人员开展非酿酒酵母与酿酒酵母顺序接种对草莓酒品质影响的研究。结果表明该接种方式可改变酒的理化性质、挥发性化合物等。这为优化草莓酒酿造工艺提供依据。
草莓,这种水果以其甜美、芬芳的特质深受大众喜爱。然而,草莓脆弱易腐,不利于长时间储存和远距离运输。于是,将草莓加工成果酒成为了一种有效利用草莓资源的方式。草莓酒(SW)不仅保留了草莓的营养和独特香气,还含有机酸、游离氨基酸(FAAs)等生物活性成分,具有抗氧化潜力,在消费者中越来越受欢迎。
传统上,果酒工业化生产常采用单一酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae,简称 S. cerevisiae)接种发酵,虽然这种方式能保证较高的酒精产量和稳定的发酵性能,但生产出的果酒风味单一,缺乏特色,难以满足消费者日益多样化的需求。近年来,越来越多研究发现,将非酿酒酵母(NS)与 S. cerevisiae 混合发酵,可提升果酒的感官特性和品质。混合发酵分为同步接种发酵(SiF)和顺序接种发酵(SeF),相比 SiF,SeF 能减少菌株间的相互抑制,更好地发挥 NS 酵母的作用,在现代酿酒中被广泛应用。
在此背景下,安徽农业大学的研究人员开展了一项关于非酿酒酵母与 S. cerevisiae 顺序接种对草莓酒品质影响的研究。该研究成果发表在《Applied Food Research》上,为草莓酒的酿造工艺优化提供了重要参考。
研究人员采用了多种关键技术方法。在发酵实验方面,将采集的成熟草莓处理后,设置纯 S. cerevisiae 发酵组和分别接种不同非酿酒酵母(Tourlaspora delbrueckii、Metschnikowia pulcherrima、Schizosaccharomyces pombe、Issatchenkia terricola)再接种 S. cerevisiae 的顺序发酵组进行发酵实验。在检测分析方面,运用气相色谱 - 离子迁移谱(GC - IMS)技术检测挥发性化合物;采用 Check - all - that - apply(CATA)感官评价方法,结合偏好评级,了解消费者对不同发酵方式所得草莓酒的感官反馈。
研究结果
- 顺序发酵对草莓酒基本指标的影响
- 酵母生长:研究发现,不同酵母在发酵过程中生长动态不同。纯 S. cerevisiae 发酵时,其生物量在发酵 2 天内达到峰值,7 天完成酒精发酵。而在顺序发酵中,S. cerevisiae 最大生物量降低一个数量级,酒精发酵完成时间延迟,如 M.p.+S.c. 组在 10 天才完成发酵。接种 S. cerevisiae 后,NS 酵母生长受到抑制,但 S. cerevisiae 在发酵过程中菌落数始终高于 NS 酵母,成为主要发酵菌株。
- 基本理化参数:顺序发酵显著降低了草莓酒的乙醇含量,M.p.+S.c. 组乙醇浓度相比 S.c. 组降低 8.2%。这是因为部分 NS 酵母(如 M. pulcherrima)是氧化发酵型酵母,会使发酵产生的乙醇浓度降低。顺序发酵的草莓酒挥发性酸度显著高于纯 S.c. 组,可能影响酒的香气;而残糖、总酸、干浸出物等指标在不同处理组间存在差异,这些差异会影响草莓酒的口感。
- 顺序发酵对草莓酒非挥发性物质的影响
- 有机酸分析:在草莓酒中共检测出 7 种有机酸,柠檬酸和抗坏血酸是主要有机酸。顺序发酵的草莓酒总有机酸含量显著低于纯 S.c. 发酵的酒。接种 NS 酵母使柠檬酸、苹果酸和富马酸含量分别降低 16%、68% 和 61%,乳酸含量增加两倍。这表明顺序接种可调整草莓酒的有机酸平衡,影响酒的口感,如苹果酸的尖锐苦味减少,乳酸的柔和酸味增加。
- 游离氨基酸(FAAs)分析:研究检测出 18 种 FAAs,顺序发酵显著提高了草莓酒中总 FAAs 浓度,主要是甜味氨基酸和必需氨基酸增加,使酒的口感更复杂。其中,M.p.+S.c. 发酵的草莓酒总氨基酸含量最高。此外,纯 S.c. 发酵的酒中 γ - 氨基丁酸(GABA)浓度显著高于混合发酵,说明 NS 酵母可能促进 GABA 参与香气化合物的形成。
- HS - GC - IMS 分析:通过 GC - IMS 分析,共鉴定出 68 种挥发性有机化合物(VOCs),乙醇、乙酸异戊酯、乙酸乙酯、己酸乙酯等是草莓酒的主要挥发性物质。不同处理组的 VOCs 存在显著差异,如 M.p.+S.c. 组中乳酸乙酯、庚酸乙酯等含量较高;I.t.+S.c. 组多数挥发性物质信号强度高,其乙酸酯类化合物增强了草莓酒的果香。Partial Least Squares Discriminant Analysis(PLS - DA)模型筛选出 30 种重要挥发性成分,不同处理组的草莓酒根据这些成分聚类不同,说明 NS 酵母的使用增加了挥发性香气化合物的数量和浓度。
- 感官评价
- CATA 测试:CATA 测试结果显示,消费者能明显区分不同发酵方式的草莓酒。“水果醋”“蜂蜜”“草莓” 等是消费者感知草莓酒气味的主要特征描述词。对应分析(CA)表明,不同处理组的草莓酒在香气和情感描述上分布不同,I.t.+S.c. 组具有独特的 “蜂蜜”“果脯” 香气和 “着迷”“惊喜” 等情感反馈;M.p.+S.c. 和 S.p.+S.c. 组则以 “水果醋”“草莓” 等香气和 “新鲜”“愉悦” 等情感为主。
- 消费者偏好测试:顺序接种 NS 酵母显著提高了消费者对草莓酒的偏好度,I.t.+S.c. 发酵的草莓酒最受欢迎。聚类分析将消费者分为三个集群,不同集群对不同处理组的草莓酒喜好不同,但都对纯 S.c. 发酵的酒喜好度较低,喜欢具有 “蜂蜜”“草莓” 等果香的酒。
- 草莓酒、感官描述词和香气化合物之间的相关性:Partial Square Least Regression analysis(PLSR)模型分析表明,不同 NS 酵母显著影响草莓酒的挥发性成分和香气特征。“水果醋”“果脯” 等感官描述词与酯类和高级醇类化合物正相关,如 I.t.+S.c. 组中这些化合物含量高,使其具有令人愉悦的气味。M.p.+S.c. 组与 “橙子”“青苹果”“草莓” 等感官描述词高度相关,这与该组中多种酯类化合物有关。
研究结论与讨论
该研究表明,非酿酒酵母与 S. cerevisiae 顺序接种可有效调制草莓酒的品质。虽然顺序发酵时间比纯 S. cerevisiae 发酵长 2 - 3 天,但能降低乙醇浓度,增加总氨基酸含量,调整有机酸平衡,促进苹果酸 - 乳酸发酵。同时,顺序发酵显著增加了酯类和高级醇类等挥发性香气化合物的浓度,提升了草莓酒的香气品质。其中,I.t.+S.c. 和 M.p.+S.c. 组在提升草莓酒的果香和甜味方面表现突出。
这项研究为筛选适合草莓酒生产的 NS 菌株提供了参考,为大规模草莓酒制造建立了理论框架。然而,研究采用相同的接种方案,可能限制了 NS 酵母的发酵潜力。未来研究可优化接种间隔时间和 NS 酵母 / S. cerevisiae 比例,进一步提升草莓酒的品质。