水蜜桃火龍果復(fù)合果酒發(fā)酵工藝與技術(shù)探討

范宇遙，劉彤*，王洪波，易鋒，姚品

貴州大學化學與化工學院（貴陽 550025）

水蜜桃營養(yǎng)豐富，富含多種維生素，且其蛋白質(zhì)與鐵的含量遠遠高于其他水果，有清胃潤肺、美膚祛痰等功效，素有“果中皇后”的美名[1]，是一種優(yōu)質(zhì)的保健水果[2]。火龍果是一種低能量的水果，火龍果的果肉中幾乎不含果糖和蔗糖，而以葡萄糖為主[3]，含有人體所需的多種氨基酸和豐富的微量元素，膳食纖維含量高[4-5]。此外火龍果中含有果蔬中稀有的植物性蛋白[6]，有利于保護胃壁。試驗選用的“黔紅”火龍果肉質(zhì)細膩，該火龍果為紅心火龍果，其氨基酸含量略低于白心火龍果，但其必需氨基酸配比更優(yōu)[7-8]。

水蜜桃極具風味物質(zhì)，產(chǎn)汁量大，香氣濃郁，但是顏色偏淡，而火龍果顏色鮮艷，其不含有機酸與酯類芳香因子，沒有風味可言。因此試驗將采用兩者進行復(fù)配，在單因素試驗基礎(chǔ)上利用響應(yīng)面研究發(fā)酵時間、發(fā)酵溫度、酵母接種量、復(fù)合配比四個因素交互作用對果酒風味的影響，探索最佳的工藝參數(shù)[9-11]，使兩者相輔相成，研發(fā)出一款營養(yǎng)物質(zhì)豐富、色澤鮮艷、風味獨特的水蜜桃火龍果復(fù)合果酒[12-15]。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 試驗材料

水蜜桃（產(chǎn)自貴州玉屏）；火龍果（來自貴州省農(nóng)業(yè)科學院果樹科學研究所）；焦亞硫酸鉀、果膠酶（浙江一諾生物科技有限公司）；干酵母、冰糖（食品級）；碳酸氫鉀等試劑（均為分析純，西安天茂化工有限公司）。

1.1.2 儀器與設(shè)備

PQA1104B分析天平（花潮高科電子秤公司）；KWD-300榨汁機（佛山市順德區(qū)川黔寶電器有限公司）；HH-W600恒溫水浴鍋（上海緒航科學儀器有限公司）；ZH-11發(fā)酵罐（合眾機械制造有限責任公司）；PHS-3E pH計（杭州奧立龍儀器有限公司）；PAL-105酒精計（漳州市新奧光電儀器有限公司）；721G-100分光分度計（上海儀電控股集團公司）。

1.2 試驗方法

1.2.1 復(fù)合果酒制備方法

篩選優(yōu)質(zhì)、新鮮、數(shù)量差異較小的水蜜桃與火龍果，用清水將水蜜桃洗凈去核，火龍果剝皮，將兩者各自用榨汁機榨取果汁，初步過濾后得到水蜜桃汁、火龍果汁；分析天平稱量后，將得到的水蜜桃汁和火龍果汁按照一定比例混合調(diào)配，分成若干組，備用。隨后每組加入適當?shù)慕箒喠蛩徕?，加入果膠酶進行酶解[16]；為調(diào)整果汁發(fā)酵所需的含糖量，加入適當?shù)奶牵患尤牖罨湍?，同時使發(fā)酵溫度保持恒定，并定期攪拌。待發(fā)酵完成后，將所得果酒用過濾機進行過濾，放置澄清后將果酒陳釀[17]；最后在恒溫水浴箱中進行殺菌，灌裝后得到成品果酒。

1.2.2 水蜜桃火龍果復(fù)合果酒的加工工藝流程

水蜜桃→洗凈→去核→榨汁→水蜜桃汁 焦亞硫酸鉀、果膠酶、酵母、冰糖 ↓ ↓

火龍果→洗凈→剝皮→破碎→火龍果汁→混合調(diào)配→發(fā)酵→過濾澄清→陳釀→滅菌→灌裝→復(fù)合果酒

1.2.3 主要指標的測定

酒精度的測定依據(jù)GB 5009.225—2016《食品安全國家標準酒中乙醇濃度的測定》，先以蒸餾法去除樣品中不揮發(fā)性物質(zhì)，再用酒精計測得酒精體積分數(shù)，隨后進行溫度校正，求得在20 ℃時的乙醇體積分數(shù)。

菌落總數(shù)與大腸菌群數(shù)分別根據(jù)GB 4789.2—2016《食品微生物學檢驗菌落總數(shù)測定》與GB 4789.3—2016《食品微生物學檢驗大腸菌群計數(shù)》中的測定方法進行測定。

總糖、總酸指標根據(jù)GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》中規(guī)定的方法測出。

根據(jù)GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》，得到并實施水蜜桃火龍果復(fù)合果酒的感官評分標準，由15名感官評鑒員對水蜜桃火龍果果酒進行評價，對水蜜桃火龍果果酒的外觀、香氣、口感和典型性進行評價，最終以感官評鑒員所給出分數(shù)的算術(shù)平均值作為最終得分。感官評分標準如表1所示。

表1 水蜜桃火龍果復(fù)合果酒感官評分標準

1.2.4 單因素試驗

以果酒的感官評分為指標，其他處理條件統(tǒng)一，分別考察發(fā)酵時間（6，8，10，12和14 d）、酵母接種量（0.1，0.2，0.3，0.4和0.5 g/L）、發(fā)酵溫度（10，15，20，25和30 ℃）和復(fù)合配比（1∶3，1∶2，1∶1，2∶1和3∶1）對水蜜桃火龍果復(fù)合果酒發(fā)酵工藝的影響，其中：發(fā)酵時間為水蜜桃火龍果復(fù)合果酒由接種到完成發(fā)酵所用時間；酵母接種量為復(fù)合果酒接種時所添加的酵母用量；發(fā)酵溫度為復(fù)合果酒發(fā)酵過程中所保持的溫度；復(fù)合配比為水蜜桃汁與火龍果汁兩者體積的比例。

1.2.5 響應(yīng)面試驗

此次水蜜桃火龍果復(fù)合果酒的響應(yīng)面試驗是建立在前期的單因素試驗結(jié)果的基礎(chǔ)上，通過取用Box-Behnken試驗方案，選擇發(fā)酵過程中的發(fā)酵時間（A）、酵母接種量（B）、發(fā)酵溫度（C）以及復(fù)合配比（D）作為自變量，以水蜜桃火龍果復(fù)合果酒的感官評分（Y）為響應(yīng)值，設(shè)計四因素三水平的響應(yīng)面試驗來優(yōu)化水蜜桃火龍果復(fù)合果酒的發(fā)酵工藝流程。響應(yīng)面試驗因素與水平如表2所示。

表2 響應(yīng)面試驗因素水平

2 結(jié)果與分析

2.1 水蜜桃火龍果復(fù)合果酒生產(chǎn)工藝優(yōu)化的單因素試驗

2.1.1 水蜜桃火龍果復(fù)合配比對感官評分的影響

如圖1所示：復(fù)合果酒感官評分出現(xiàn)先升高后降低趨勢。當水蜜桃所占比例相對較小時，隨著其比例的逐步增大，復(fù)合果酒逐漸變得香醇，口感逐漸柔和圓潤，復(fù)合果酒的感官評分也隨之升高。當水蜜桃汁和火龍果汁的比例達到2∶1時，復(fù)合果酒的感官評分達最高值，為85.11分。當水蜜桃所占比例繼續(xù)增大時，復(fù)合果酒色澤逐漸變淡，口感也逐漸消失，獨特風味被掩蓋，感官評分呈下降趨勢。

圖1 水蜜桃火龍果復(fù)合配比對感官評分的影響

2.1.2 酵母接種量對感官評分的影響

如圖2所示：復(fù)合果酒感官評分隨酵母接種量增加，呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。當酵母接種量為0.1 g/L時，由于接種量過低，釀造原料得不到充分發(fā)酵，使果酒酒精度較低，果香味不明顯，感官評分處于較低水平。當酵母接種量達到0.3 g/L時，水蜜桃火龍果復(fù)合果酒的感官評分達到最高值（88.36分）。當酵母接種量超過0.3 g/L時，復(fù)合果酒感官評分有所下降，過高的酵母接種量使得糖分被大量應(yīng)用于酵母菌的生長繁殖，故在發(fā)酵中的糖分減少、酒精度降低，同時部分乙醇轉(zhuǎn)化為酸類物質(zhì)，造成復(fù)合果酒口感偏酸，品質(zhì)變差。

圖2 酵母接種量對感官評分的影響

2.1.3 發(fā)酵溫度對感官評分的影響

如圖3所示：在發(fā)酵溫度逐漸升高的過程中，水蜜桃火龍果復(fù)合果酒的感官評分呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢。當發(fā)酵溫度達到20 ℃時，感官評分達到峰值（85.81分），此時香氣濃郁，色澤鮮艷。當溫度低于20 ℃時，由于酵母菌的新陳代謝受到一定程度的抑制，活性不高，果酒酒精度低、口感不佳。當溫度高于20 ℃時，酵母菌活性逐漸被抑制，無法將發(fā)酵液中的糖分充分轉(zhuǎn)化為酒精，使酒精度下降，從而影響復(fù)合果酒的最終品質(zhì)和口感。

圖3 發(fā)酵溫度對感官評分的影響

2.1.4 發(fā)酵時間對感官評分的影響

如圖4所示：隨著發(fā)酵時間延長，水蜜桃火龍果復(fù)合果酒的感官評分呈先升高后下降趨勢，可見復(fù)合果酒的感官評分受發(fā)酵時間一定程度的影響。發(fā)酵時間在6～12 d區(qū)間，復(fù)合果酒的感官評分呈不斷上升趨勢，這是因為隨著發(fā)酵時間的增長，果酒發(fā)酵程度得以提高，使果酒品質(zhì)不斷提高。當發(fā)酵時間達到12 d時，復(fù)合果酒得到充分發(fā)酵，此時其感官評分達到87.35分，為最高值。當發(fā)酵時間處于12～14 d時間段時，在發(fā)酵后期，果酒中的糖分含量較低，無法滿足酵母菌的正常代謝活動，部分菌體衰亡，其內(nèi)部的自溶物釋放到體外，與果酒混合，從而使得復(fù)合果酒的品質(zhì)受到影響，感官評分不斷降低。

圖4 發(fā)酵時間對感官評分的影響

2.2 水蜜桃火龍果復(fù)合果酒生產(chǎn)工藝的優(yōu)化

2.2.1 響應(yīng)面模型的建立

在單因素試驗的基礎(chǔ)上，根據(jù)Box-Behnken的中心原理進行試驗，以發(fā)酵時間（A）、酵母接種量（B）、發(fā)酵溫度（C）、復(fù)合配比（D）作為自變量，將感官評分Y作為響應(yīng)值，采用四因素三水平的中心組合試驗對水蜜桃火龍果果酒的生產(chǎn)工藝進行優(yōu)化設(shè)計，試驗結(jié)果如表3所示。

表3 響應(yīng)面試驗設(shè)計方案及結(jié)果

2.2.2 響應(yīng)面模型方差分析

應(yīng)用Design-Expert 8.0.6軟件對表3的試驗結(jié)果進行多元回歸擬合分析，得到復(fù)合果酒感官評分（Y）對發(fā)酵時間（A）、酵母接種量（B）、發(fā)酵溫度（C）、復(fù)合配比（D）的回歸方程：Y=92.76-0.21A-0.20B+0.62C+0.99D+0.042AB+1.30AC-0.052AD+1.03BC+0.57BD+0.085CD-3.92A2-2.46B2-1.08C2-5.85D2。

響應(yīng)面方差分析結(jié)果如表4所示。響應(yīng)面模型中p＜0.01，表示該模型極顯著。模型中C、D、AC、BC、A2、B2、C2、D2屬于對響應(yīng)值感官評分影響極顯著的因素。失擬項p=0.840 8，其數(shù)值＞0.05，模型的失擬項不顯著，說明該模型選擇與實際相符。相關(guān)系數(shù)R2=0.990 0，矯正相關(guān)系數(shù)=0.980 0，結(jié)果表明測量值與預(yù)測值吻合較好，該模型可用于復(fù)合果酒感官評分的分析與預(yù)測。由F值可知，根據(jù)對感官評分的影響大小，4個因素從大到小依次排序為復(fù)合配比（D）＞發(fā)酵溫度（C）＞發(fā)酵時間（A）＞酵母接種量（B）。

表4 感官評分為響應(yīng)值的回歸模型方差分析

2.2.3 響應(yīng)面分析

結(jié)合圖5及表4的方差分析得出：發(fā)酵溫度和復(fù)合配比兩者對感官評分的影響為極顯著（p＜0.01），而發(fā)酵時間、酵母接種量對感官評分的影響不顯著（p＞0.05）。經(jīng)分析可知：酵母接種量和復(fù)合配比對復(fù)合果酒感官評分的交互作用顯著；發(fā)酵時間和發(fā)酵溫度、酵母接種量和發(fā)酵溫度對復(fù)合果酒感官評分的交互作用極顯著。以感官評分為指標，應(yīng)用響應(yīng)面分析軟件得到水蜜桃火龍果復(fù)合果酒的最佳發(fā)酵工藝：發(fā)酵時間13.54 d、酵母接種量0.32 g/L、發(fā)酵溫度21.49℃、復(fù)合配比2.09∶1。此工藝條件下獲得的復(fù)合果酒，其感官評分為90.98分。

圖5 發(fā)酵時間、酵母接種量、發(fā)酵溫度與復(fù)合配比之間的交互作用對水蜜桃火龍果復(fù)合果酒感官評分的影響

2.2.4 驗證水蜜桃火龍果復(fù)合果酒最佳發(fā)酵工藝條件

結(jié)合實際操作，在發(fā)酵時間13.5 d、酵母接種量0.3 g/L、發(fā)酵溫度21.5 ℃、復(fù)合配比2∶1的工藝條件下進行5次驗證試驗，其感官評分分別為90.55，91.42，90.72，90.17和91.14分，平均感官評分為90.80分，實際值與預(yù)測值的相對誤差為0.198%，優(yōu)化后的感官評分比優(yōu)化前提高了2.76%，表明此次試驗采用響應(yīng)面法進行優(yōu)化水蜜桃火龍果復(fù)合果酒的發(fā)酵工藝是可行的，具有一定的指導意義。

2.2.5 水蜜桃火龍果復(fù)合果酒品質(zhì)檢測

采用上述響應(yīng)面法優(yōu)化所得的最佳發(fā)酵工藝條件，制備所得的水蜜桃火龍果復(fù)合果酒的理化指標如表5所示。

表5 水蜜桃火龍果復(fù)合果酒的理化檢測結(jié)果

3 結(jié)論

試驗優(yōu)化所得的水蜜桃火龍果復(fù)合果酒工藝配方為發(fā)酵時間13.5 d、酵母接種量0.3 g/L、發(fā)酵溫度21.5℃、復(fù)合配比2∶1。在此條件下發(fā)酵所得的果酒酒液呈亮紅色，澄清無雜物，且具有水蜜桃火龍果特有的香味，協(xié)調(diào)悅?cè)?，入口清爽，回味悠長，其感官評分達到90.80分，且相關(guān)理化檢測結(jié)果達到國家標準要求。同時，該技術(shù)的推廣將響應(yīng)國家“助農(nóng)”政策，提高水蜜桃、火龍果農(nóng)產(chǎn)品的附加值，增加當?shù)鼐用袷杖?，為國家“脫貧攻堅”?zhàn)略貢獻力量。