龙眼酒的发酵工艺研究

宋兴兴，张宿义，2，冯 丹，李 琼，周 军，2，刘世龙，2，侯长军，霍丹群，*

（1.重庆大学生物工程学院，重庆400044；2.国家固态酿造工程技术研究中心，泸州老窖股份有限公司，四川泸州646000）

龙眼酒的发酵工艺研究

宋兴兴1，张宿义1，2，冯 丹1，李 琼1，周 军1，2，刘世龙1，2，侯长军1，霍丹群1，*

（1.重庆大学生物工程学院，重庆400044；2.国家固态酿造工程技术研究中心，泸州老窖股份有限公司，四川泸州646000）

以龙眼果汁为主要原料进行酒精发酵，在单因素实验基础上，选取初始pH、初始糖度、SO2添加量为影响因素，选取酒精度（20℃）和总香味物质含量为响应值，应用中心组合Box-Behnken实验设计建立数学模型，进行响应面分析。研究结果表明，在初始糖度28.5%，初始pH3.96，SO2添加量58.8mg/L最优条件下，得到最大酒精度（20℃）和总香味物质含量分别为15.17°和2.322g/L，接近于理论预测值为15.28°和2.329g/L，表明用响应面分析法优化得到的工艺参数准确，对工艺设计和生产具有较强的指导价值。

龙眼，发酵工艺，响应面法

龙眼又称桂圆、龙目、荔枝奴等，属于无患子科、龙眼属[1-2]，果实黄褐色，果肉为白色透明，汁多味甜，富含膳食纤维、VA、VB1、VB2、VC，具有很高的营养价值[3]。龙眼肉质爽脆，风味佳，含糖量在20%左右，是酿酒的上等原料[4-6]。龙眼肉经发酵酿造成龙眼酒，具有养血安神、补精益智、滋阴补肾的功效，对失眠健忘、食欲不振、贫血萎黄、神经衰弱、脾虚及妇人产后浮肿血亏诸症有一定的保健作用[7-8]。龙眼以鲜食为主，由于其保鲜期较短和贮藏技术较落后的限制，部分龙眼进行深加工，如越南龙眼中30%～35%供加工；泰国龙眼保鲜处理和加工的比例很高，一般在70%以上；而我国龙眼加工量不超过总产量的30%。因此对龙眼进行深加工，开发新产品，提高产品附加值具有重要的意义。由于龙眼的保鲜较难，给鲜果销售带来许多困难，把龙眼发酵成龙眼酒，大大地扩宽了龙眼的销路，增加了龙眼的附加值。龙眼的传统加工品是龙眼干，品种单一，附加值低。

为更好利用龙眼这一具有我国南方特色的水果，本文探讨了龙眼酒的酿造工艺。以龙眼果汁为原料，在单因素实验基础上，运用响应曲面实验设计探讨龙眼酒发酵的最佳工艺。从而提出更具指导意义的龙眼酒发酵工艺的最优参数。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

龙眼 福建莆田；菌株 安琪葡萄酒用高活性干酵母，湖北安琪酵母股份有限公司；葡萄糖、碳酸钙 重庆博艺化学试剂有限公司；亚硫酸、柠檬酸 重庆川东化工（集团）有限公司。

恒温恒湿培养箱 上海森信实验仪器有限公司生产；精密电子天平 梅特勒—托利多（上海）有限公司生产；糖度计 天津镜象仪器公司；酒精度计 河北武强仪表厂；电磁炉 北京市永光明医疗仪器厂生产；PHS-3C型精密酸度计 上海雷兹公司生产。

1.2 实验方法

1.2.1 工艺流程 龙眼鲜果→分选→清洗→剥壳去核→打浆榨汁→调节pH及糖度→接种→恒温发酵→过滤→龙眼发酵酒→蒸馏→龙眼酒。

1.2.2 操作要点 初始糖度及pH的调整：根据需要的酒精度，添加的葡萄糖量、檬酸或者碳酸钙调整果汁的初始糖度pH[10]；酵母活化：在龙眼果汁中按0.05g/m L的量添加干酵母，搅拌溶解，38℃复水活化30m in，冷却至30℃即可使用[10-11]；恒温发酵：将调整好的龙眼果汁控制温度在25℃下发酵；蒸馏：取龙眼发酵原酒蒸馏，得到流出液，即为龙眼酒[12-14]。

1.2.3 单因素实验 分别以初始糖度、初始pH、SO2添加量[15]等因素对龙眼酒发酵酒精度的影响进行单因素实验。

1.2.4 工艺优化实验 在单因素实验基础上，根据响应面中的Box-Behnken的中心组合设计原理[16-18]，选择初始pH（A）、初始糖度（B）、SO2添加量（C）等为响应面优化的考察因素，以酒精度（20℃）和主要香味物质含量为响应值，对龙眼酒发酵工艺条件参数进行优化。

表1 响应面实验因素水平编码表Table 1 Factors and levels of response surface experiments

1.2.5 分析方法 糖度：糖度计；pH：pH计；酒精含量：酒精计法；总酸：酸碱滴定法；香味物质含量的测定：气象色谱-质谱法（GC-MS）。

理化评定主要用酒精度对实验结果进行评定，主要香味物质作为附加标准进行评判。异丁醇、3-甲基丁醇、甲醇、丁酸乙酯、乙酸乙酯、乳酸乙酯、乙酸、己酸、辛酸等是果酒中含量较高的微量物质，这对其风味物质特征的形成具有重要的作用，因此主要选择以上几种含量较高的微量物质，用总醇、总酯和总酸的代表物质作为香气成分分析的研究对象。

GC-MS分析条件：a.色谱条件：以N2作为载气，柱流速为0.5m L/min；分流比为50∶1，尾吹约30～40m L/min；氢气流速为30m L/min；空气流速为300m L/min；检测器温度220℃；进样口温度220℃，程序升温条件为初始柱温40℃、保持4m in，以4℃/m in的速度上升至200℃，保持10m in。b.质谱条件：EI电力源，电子能量为70eV，离子源温度为200℃，接口温度为250℃，扫描范围为30～50amu。

2 结果与分析

2.1 单因素实验

2.1.1 初始糖度对龙眼酒发酵的影响 固定SO2添加量80mg/L，pH 4.0不变，设置不同的初始糖度，研究其对龙眼酒发酵的影响，结果见图1、图2。酒精度与香味物质含量随着初始糖度升高而增大。随着初始糖度的升高，酒精度成增加趋势（图1），在初始糖度为33%时最高，但其增长率明显变小，即增长不明显；总香味物质含量随着初始糖度升高呈逐渐增大趋势（图2），其中在21%之间达到最大。初始糖度在25%之后，酒精产量和香味物质含量变化不显著，经济效益不明显；综合考虑两种评价指标的最佳初始糖度，选取初始糖度23%、26%、29%做龙眼酒的响应面分析以确定最佳的初始糖度。

图1 初始糖度对酒精度影响Fig.1 Influence of initial sugar contenton alcohol content

图2 初始糖度对主要香味物质的影响Fig.2 Influence of initial sugar contentonmain aroma components content

2.1.2 初始pH对龙眼酒发酵的影响 固定初始糖度23%，SO2添加量60mg/L不变，设置不同的初始pH，研究其对龙眼酒发酵的影响，结果见图3、图4。酒精度随着pH的升高而增大（图3），其中pH为3.0时酒精度最高，而后酒精度降低；主要香味物质含量随着pH的升高成增大趋势（图4）。发酵pH为3.0～4.5时，酒精产量保持在一个较高的水平，主要香味物质含量在pH为4是达到最大。综合考虑两种评价指标的最佳初始pH，由于桂圆的初始pH在7.0左右，降酸时需要加入大量的柠檬酸，考虑到成本因素，选取初始pH3.5、4.0、4.5作龙眼酒的响应面分析以确定最佳的初始pH。

2.1.3 SO2添加量对龙眼酒发酵的影响 固定初始糖度23%，初始pH3.5不变，设置不同的SO2添加量，研

究其对龙眼酒发酵的影响，结果见图5、图6。随着SO2添加量的增加，酒精度和香味物质含量逐渐增加，在二氧化硫为60mg/L时达到最大，当二氧化硫添加量大于60mg/L时，酒精度降低（图5），香味物质含量在SO2添加量为60～80mg/L相对较高（图6）。当添加SO2为20mg/L和140mg/L时，酒精度都偏小，前者可能是SO2添加量偏低，并且初期迅速被氧化等原因，致使溶液中残留的SO2更少，失去了抑制杂菌的作用，造成一定的杂菌生长；后者可能是SO2添加量过量，抑制了酵母菌的生长，使发酵酒精度偏低。综合考虑两种评价指标的最佳SO2添加量，选取接种量60、80、100mg/L做龙眼酒的响应面分析以确定最佳的SO2添加量。

图3 初始pH对酒精度影响Fig.3 Influence of initial pH on alcohol content

图4 初始pH对主要香味物质的影响Fig.4 Influence of initial pH onmain aromacomponents content

图5 SO2添加量对酒精度的影响Fig.5 Influence of SO2on alcohol content

图6 SO2添加量对主要香味物质的影响Fig.6 Influence of inoculation amountonmain aroma components content

2.2 响应面法提取条件的优化

2.2.1 响应面实验设计及结果 对龙眼酒发酵工艺进行响应面实验及分析，其具体实验方案及结果见表2。

表2 龙眼酒发酵工艺优化实验设计及结果Table 2 Optimization of fermentation conditions design and results of experimental design

利用Design-Expert8.0统计软件对该实验数据进行二次多项回归拟合，分别获得酒精度（R1）与总香味物质含量（R2）对自变量初始糖度（A）、初始pH（B）、SO2接种量（C）的多元回归方程：

模型可靠性可从方差分析结果中考察，从表3和表4分别为以酒精度和总香味物质含量为响应值的回归分析结果可以看出，两种模型回归都显著（p＜0.0001），失拟项都不显著，说明两种模型均与实际实验拟合较好，自变量与响应值之间线性关系显著（R2A=0.9987和R2B=0.9839），能很好地对响应值进行预测。

表3 酒精度方差分析结果Table 3 ANOVE of regression analysis on alcohol content

表4 总香味物质含量方差分析结果Table 4 ANOVE of regression analysis onmain aroma components content

由表3可知，方程（1）中除AC项（初始糖度和SO2添加量的交互作用）无显著影响和AB项（初始糖度和初始pH因素的交互作用）达到显著水平（p＜0.05）外，其他项对酒精度的影响达到极显著水平（p＜0.0001）；表4可知，方程（2）中除B项无显著影响外，其他项对总香味物质含量的影响达到显著水平（p＜0.05），其中一次项C（SO2添加量），交互项BC（初始pH与SO2添加量因素的交互作用）与二次项B（初始pH）对总香味物质含量的影响达到极显著（p＜0.01）。另外，通过F值的大小，可以推断在选定的实验范围内各因素对实验结果的重要性，F值越大，其重要性越大，从表3中可知，各因素对酒精度的影响大小顺序是：初始糖度＜SO2添加量＜初始pH；从表4中可知，各因素对主要香味物质的影响大小顺序是：SO2添加量＜初始pH＜初始糖度。

2.2.2 各因素之间的交互作用 通过Design-Expert 8.0软件分析，得到的响应面图7～图10，从响应面分析图上可以找到最佳参数及各参数之间的交互作用。图7～图10直观地反映了各因素对响应值的影响，由图7～图9可知，初始pH与初始糖度、SO2添加量与初始糖度对酒精度影响均较为显著，表现为曲线较陡，各因素对酒精度的影响大小顺序是：初始糖度＜SO2添加量＜初始pH；从图10中可知，各因素对主要香味物质的影响大小顺序是：SO2添加量＜初始pH＜初始糖度。结合方程与响应面可得到最优参数为：初始糖度28.5%，初始pH 3.96，SO2添加量58.8mg/L。

图7 初始糖度和初始pH对酒精度影响的曲面图Fig.7 Response surface of initial sugar and pH on alcohol content

图8 初始糖度和SO2添加量对酒精度影响的曲面图Fig.8 Response surface of initial sugar and SO2on alcohol content

图9 初始pH和SO2添加量对酒精度影响的曲面图Fig.9 Response surface of initial pH and SO2on alcohol content

图10 初始糖度和SO2添加量对主要香味物质含量影响的曲面图Fig.10 Response surface of initial sugar and SO2on total aroma components content

2.2.3 验证性实验 在优化条件下，酒精含量和总香味物质含量的理论预测值为15.28°和2.329g/L。调整后工艺参数为初始糖度28.5%，初始pH3.96，SO2添加量58.8mg/L，根据此最优参数进行3组平行性实验以验证响应面法的可行性。结果显示，平均酒精度和总香味物质含量为15.17°和2.322g/L，与预测值很接近，因此采用响应面分析法优化得到的工艺参数准确，对工艺设计和生产具有较强的指导价值。

3 结论

在单因素基础上，采用Box-Behnken响应面法（RSM）对龙眼酒发酵工艺进行优化，得出了龙眼酒发酵工艺的最优参数为：初始糖度28.5%，初始pH 3.96，SO2添加量58.8mg/L。各因素对酒精度的影响大小顺序是：初始糖度＜SO2添加量＜初始pH；对主要香味物质的影响大小顺序是：SO2添加量＜初始pH＜初始糖度。模型方差分析和响应面分析表明，该模型回归极显著，对实验拟合较好，对优化的龙眼酒发酵参数具有一定的实际应用价值。

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Study on fermented conditions of Longan wine

SONG Xing-xing1，ZHANG Su-yi1，2，FENG Dan1，LIQiong1，ZHOU Jun1，2，LIU Shi-long1，2，HOU Chang-jun1，HUO Dan-qun1，*
（1.College of Bioengineering，Chongqing University，Chongqing 400044，China；2.National Engineering Research Center of Solid-State Brewing，Luzhou Laojiao Group Co.，Ltd.，Luzhou 646000，China）

Longan juice was used as the main raw material for fermentation，On the basis of single factor experiment，select the initial pH，initial sugar，SO2dosage as independent variables，using alcoholic content（20℃）and the main aroma components content（g/L）as dependent variables，through Box-Benhnken center composite design established the mathematical regression model and response surface analysis.The result showed that the optimum fermentation of Longan wine：the initial pH3.96，initial sugar content of 28.5%and SO2dosage 58.8mg/L.Under the conditions，the optimum alcoholic content（20℃）and the total aroma components content of Longan base wine were 15.17°and 2.322g/L，which were well matched with the predictive value 15.28°and 2.329g/L.

Longan；fermented conditions；response surface methodology

TS201.1

：A

：1002-0306（2014）16-0170-05

10.13386/j.issn1002-0306.2014.16.030

2013-11-06 *通讯联系人

宋兴兴（1989-），女，硕士研究生，研究方向：生物学，微生物发酵。

国家自然基金（81102132，31101284）；四川省科技支撑计划（2010NZ0093，2013FZ0043）；酿酒生物技术及应用四川省重点实验室开放基金（NJ2011-03）；重庆大学大型仪器设备开放基金。