半干型菠萝果酒发酵工艺条件优化

钟姝霞，李　觅，邓　杰，罗惠波，卫春会*，万世旅，谢　军，刘嘉蕙，邹　琴（四川理工学院生物工程学院，酿酒生物技术及应用四川省重点实验室，四川自贡643000）

半干型菠萝果酒发酵工艺条件优化

钟姝霞，李觅，邓杰，罗惠波，卫春会*，万世旅，谢军，刘嘉蕙，邹琴
（四川理工学院生物工程学院，酿酒生物技术及应用四川省重点实验室，四川自贡643000）

以菠萝为原料发酵生产半干型菠萝果酒。通过单因素试验考察了不同的初始糖度、酵母接种量、发酵液pH值及发酵时间对菠萝果酒品质的影响，采用正交试验优化工艺条件，通过验证得出最佳工艺条件：初始糖度为22%，初始pH值为4.0，接种量为9%，发酵时间为8 d，发酵温度控制在25～29℃。菠萝酒中检测分析出18种香味成分，其中酯类6种、醇类5种、烷类4种，酚类1种，喹啉类1种，呋喃类1种。在此最佳工艺下酿制而成的菠萝果酒酒精度达14%vol，含糖量7.4 g/L，成品酒澄清透亮，酒体丰满，口感醇厚，酸甜适中，具有浓郁的菠萝果香和独特的酒香。

菠萝；半干型；果酒；发酵工艺

菠萝（Ananas conous［L.］Merr.）属单子叶植物凤梨科（Bromeliaceae）风梨属（Ananas）的一种重要的多年生草本果树，它具有食用和栽培价值［1］，其维生素C含量是苹果的5倍，并含有丰富的果糖、葡萄糖、氨基酸、及多种维生素等营养物质，可广泛用于果酒酿制，果胶提取，膳食纤维制备等多种产品加工。菠萝中的“菠萝朊酶”能分解蛋白质，帮助消化，消除炎症和水肿，能够促进血循环等［2］。此外，菠萝中所含的糖、酶有一定的利尿作用，对肾炎和高血压者有益，对支气管炎也有辅助疗效［3］。我国虽然是世界水果大国，但限于仓储能力，储藏量只有总产量的20%，果汁、果酒等加工制品也只占水果总产量的10%左右。因此对于我国水果产业，开发加工水果产品是消化水果的最好出路，潜力巨大［4］。

新鲜菠萝个体较大，难去皮，给消费者食用带来很多不便。且由于菠萝在夏季上市，气候炎热，不耐贮藏，贮藏运输中腐烂率较高［5］，造成了极大的资源浪费，也给果农造成了很大的经济损失。因此，菠萝的加工利用已成为我国果业发展的当务之急。近年来，虽出现了不少关于菠萝深加工产品的研究，例如天然低度菠萝酒、全果菠萝白兰地、等许多菠萝产品被开发并推向市场［6］，但并未完全解决资源浪费和经济损失这一问题。果酒是果品加工的一个重要方向，其特殊的风味和营养被越来越多的消费者接受和喜爱。果酒［7］是以各种人工种植的果品或野生的水果为原料经过破碎、压榨取汁或带皮籽发酵、浸泡或调配等工艺酿造而成的低度饮料酒［8］。除乙醇外，还有糖、有机酸、酚类及维生素等，因而也具有保健功能。本课题采用海南菠萝为主要原料，针对影响菠萝果酒发酵的关键因素进行研究探索，通过优化发酵工艺，确定最佳发酵条件，得到色、香、味、澄清度俱佳的半干型菠萝果酒，大力发展菠萝酒产业，减少生产酒类的粮食消耗，满足消费者的需求，促进资源的开发利用，大大提升菠萝的经济价值。

1　材料与方法

1.1材料与试剂

海南菠萝、白砂糖：市售；葡萄酒高活性干酵母：酿酒生物技术及应用四川省重点实验室提供；抗坏血酸、偏重亚硫酸钾、葡萄糖、柠檬酸均为分析纯、果胶酶（70000U/g）：成都市科龙化工试剂厂。

1.2仪器与设备

7890A-5975B气相色谱质谱联用仪：美国Agilent公司；WYT-ⅡA手持式糖量仪：成都格纳丝商贸有限公司；HF1500酶标仪：美国Thermo公司；LS55分光光度计：美国PE公司；DM3000正置生物显微镜德国徕卡；BioFlo310发酵罐：德国Eppendorf公司。

1.3试验方法

1.3.1半干型菠萝果酒生产工艺流程

菠萝→分选→洗涤、去皮、去芯→切块、护色→榨汁→前处理（抑菌、酶解）→成分调整→接种酵母→主发酵→过滤、倒罐→后发酵→陈酿→澄清→调配→装瓶杀菌［9］→成品。

1.3.2半干型菠萝果酒工艺操作要点

原料预处理：挑选成熟度高的菠萝作为原料［10］，用清水洗去菠萝表皮的泥砂和杂物，然后削皮，剔除果眼，去芯，榨汁。向容器中加入0.1%柠檬酸+0.04%抗坏血酸对果肉进行护色［11］；向果汁中添加偏重亚硫酸钾，进行SO2处理；再添加果胶酶［12］，提高菠萝出汁率。

成分调整：菠萝汁发酵的糖度应调整在20%～22%为宜，具体应由成品酒酒精度的要求而定。用pH计测量果汁的pH，分别利用乳酸和碳酸钙来调节pH，使之成为酵母适宜生长的环境。

主发酵：将种子液按8%～10%的比例加入发酵液，摇匀，密封，静置发酵，温度控制在25～29℃。发酵期间，每天振荡1次，使发酵液温度均匀，并定时测定糖度和酒精度。

后发酵：将过滤换罐后的菠萝果酒置于阴凉通风处（15～20℃）进行后发酵，发酵时间为8 d左右。

灭菌、陈酿：后发酵结束后，将菠萝果酒以65℃灭菌30min，灭菌后静置冷却至室温。过滤后转入贮酒容器中进行陈酿，陈酿期间品温控制在6～8℃，陈酿时间为15d左右。

澄清、调配：采用沉淀法进行澄清。

装瓶、杀菌：将调配好的菠萝果酒装入带塞子的果酒瓶中，采用巴氏杀菌的方法对其进行杀菌。

1.3.3试验设计［13］

（1）单因素试验

分别考察初始糖度16%、18%、20%、22%、24%，酵母接种量7%、8%、9%、10%、11%，发酵时间5d、6 d、7 d、8 d、9 d及初始pH 3.5（自然）、4.0、4.5、5.0、5.5等4个因素对菠萝果酒品质的影响，以菠萝果酒的酒精度、残糖含量为检测标准，结合感官评分，确定出各因素较优的工艺条件。

（2）正交试验

在单因素试验结果的基础上，设计L9（34）正交试验（表1），研究初始糖度、酵母接种量、发酵时间对菠萝果酒品质的影响，从而筛选出较优的半干型菠萝果酒发酵工艺条件。

表1　发酵工艺条件优化正交试验因素与水平Table 1 Factors and levels of orthogonal experiments for fermentation technology optimization

1.3.4菠萝果酒的质量指标

（1）菠萝果酒的感官评价

（2）菠萝果酒的理化指标检测

采用国标GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》对菠萝果酒的酒精度、总酸进行检测，采用二硝基水杨酸法对还原糖进行检测。

（3）菠萝果酒的香气成分检测

采用气相-质谱（gaschromatography-massspectrometer，GC-MS）联用仪对菠萝果酒的香味成分进行分析。

气相色谱（GC）条件：DB-WAX毛细管色谱柱（60.0 m× 0.25 mm×0.25 μm）；进样口温度230℃；分流比20∶1；程序升温：50℃保持1 min，8℃/min升到200℃，再以10℃/min升到230℃保持1 min；载气：99.999%氦气，载气流速：1 mL/min。

质谱（MS）检测条件：电离方式为电子电离（electron ionization，EI）源，电子能量70 eV，离子源温度230℃，四极杆150℃，传输线温度230℃，全扫描模式，扫描质量范围为25～500 amu，溶剂延迟3 min。

2　结果与分析

2.1单因素试验

2.1.1初始糖度对菠萝果酒品质的影响

图1　初始糖度对酒精度和残糖量的影响Fig.1 Effect of initial sugar content on alcohol content and residual sugar content

由图1可知，酒精度和残糖量均随着初始糖度的增加逐渐升高，酒精度最高达到13.5%vol，残糖量为1.79g/100mL。初始糖度的大小直接影响到菠萝果酒酒精度的高低，但同时也影响了菠萝果酒的风味。综合考虑，在初始糖度为22%时，酒精度13.1%vol，残糖量1.33 g/100 mL，风格突出，菠萝果香和酒香味浓郁。

2.1.2酵母接种量对菠萝果酒品质的影响

图2　酵母接种量对酒精度和残糖量的影响Fig.2 Effect of yeast inoculum on alcohol content and residual sugar content

由图2可知，酵母接种量对产品的酒精度、残糖量以及风味都有影响。在前期，随着酵母接种量的增加，酒精发酵状况好，残糖含量也只有1.41 g/100 mL；但后期，酵母接种量增加后，酒精度不升反降，且基本维持在9.7%vol的范围，残糖量也基本维持在1.95 g/100 mL，但依然少于接种量较小的前期。前期酵母接种量少时，发酵液中的酵母不足以将糖都转换为酒精，故当接种量增加时，酒精度就相应地升高了；后期酵母接种量增大时，发酵液中的糖主要是满足酵母的生存需求而直接被其利用，这部分糖并未转换成酒精，故在接种量＞9%时，酒精度不升反降。风味方面，接种量为9%时，成品酒酒精度最高，为10.8%vol，且诸味协调，酒体丰满。故确定最佳酵母接种量为9%。

2.1.3初始pH值对菠萝果酒品质的影响

图3初始pH值对酒精度和残糖量的影响
Fig. 3 Effect of initial pH on alcohol content and residual sugar content

由图3可知，初始pH值较低或较高，都对酵母菌的生长繁殖有抑制作用，酒精度也偏低，仅有9.8%vol～9.9%vol；同时，初始pH值越高，发酵过程中菠萝果汁的色泽也越暗，最终产品的色泽不够清亮，口感酸涩。初始pH值为3.5～4.5时，适合酵母菌的生长和代谢，酒精度最高达到了11.7%vol，残糖含量达到最低值1.59 g/100 mL。特别是初始pH值为4.0时，酒精度11.7%vol，残糖含量1.84 g/100 mL，成品酒酸甜适中，口感醇和，风格突出。故确定最佳初始pH值为4.0。

2.1.4发酵时间对菠萝果酒品质的影响

图4　发酵时间对酒精度和残糖量的影响Fig.4 Effect of fermentation time on alcohol content and residual sugar content

由图4可知，随着发酵时间的延长，酒精度呈现先上升后平缓下降的趋势，残糖量呈下降的趋势，达到最低值0.95g/100mL。第8天，酒精度达到最高值13.8%vol，果香及酒香都很浓郁，口感醇厚，酒体协调；第9天，酒精度下降到13.7%vol，残糖含量为0.96g/100mL，发酵时间过长，酵母老化严重，影响口感。因此，综合考虑，发酵时间确定为8 d。

2.2正交试验结果

在单因素试验基础上，固定初始pH值为4.0，选择了初始糖度、酵母接种量和发酵时间3个因素，以感官评分为考察指标，进行L9（34）正交试验，结果见表3，方差分析见表4。

表3　发酵工艺条件优化正交试验结果与分析Table 3 Results and analysis of orthogonal experiments for fermentation technology optimization

由表3可知，极差分析为RA＞RB＞RC，即影响菠萝果酒发酵的因素主次顺序为初始糖度＞接种量＞发酵时间。因此综合分析后得到实际最优组合为A2B2C2，即初始糖度为22%，酵母接种量为9%，发酵时间为8 d。由表4可知，初始糖度对感官评分结果有极显著的影响（P＜0.01）；接种量对感官评分有较显著影响（P＜0.05）；发酵时间对成品酒的质量影响非常小。

表4　菠萝果酒发酵正交试验结果方差分析Table 4 Variance analysis of orthogonal experiments results

2.3菠萝果酒香味成分分析结果

利用GC-MS联用法对菠萝果酒香味物质进行检测，GC-MS总离子色谱图结果见图5，各香味成分鉴定结果见表5。

图5　菠萝果酒香味物质成分的GC-MS总离子流色谱图Fig.5 Total ion chromatogram of aroma compounds in pineapple wine by GC-MS

表5　GC-MS法分析菠萝果酒中香味成分的结果Table 5 GC-MS analytical results of aromatic compounds in pineapple wine

由表5可知在菠萝果酒中检测分析出18种香味成分，其中酯类6种、醇类5种、烷类4种，酚类1种，喹啉类1种，呋喃类1种。酯类、醇类、烷类分别占香味成分总数的1.567%、97.265%、0.350%。乙醇、异戊醇、癸酸乙酯、辛酸乙酯等10种物质基本构成了菠萝果酒的主体香味成分，其中癸酸乙酯、辛酸乙酯属于菠萝的特征香气成分。

2.4菠萝果酒产品指标

（1）感官指标

菠萝果酒色泽清澈透明，具有浓郁的菠萝果香和馥郁的酒香味，酒体协调，口感柔和爽口，酸甜适中，回味悠长。符合中华人民共和国农业行业标准NY/T1508—2007《绿色食品果酒》中的相关标准。

（2）理化指标

酒精度：14.5%vol；残糖量：7.4 g/L，可说明此酒为半干型果酒。

（3）微生物指标

细菌总数≤40CFU/mL；大肠菌群数≤3MPN/100mL；致病菌：不得检出。

3　结论

本研究通过单因素和正交试验，得出制备半干型菠萝果酒的最佳工艺条件为：初始糖度为22%，初始pH值为4.0，接种量为9%，发酵温度25～29℃，发酵时间为8 d。在此工艺下菠萝果酒在色、香、味、澄清度等方面为最佳，酒精度达14%，含糖量7.4 g/L，成品酒澄清透亮，酒体丰满，口感醇厚，酸甜适中，具有浓郁的菠萝果香和独特的酒香。

香气成分是影响发酵型菠萝果酒风味、质量和特性的因素，各香气成分相互协同才形成了其独特风味。本研究虽然通过GC-MS分析初步检测出菠萝果酒中含有的18种香味物质及乙醇、异戊醇、癸酸乙酯、辛酸乙酯等10种物质的主体香气，但菠萝经发酵后，大量香气成分难以定性其香气阈值、呈香特征等，因而难以确定它们对菠萝果酒香气的影响性质，给菠萝果酒香气的研究带来了很多困难。今后应该对菠萝果酒主要香气成分的形成机理进行深入的研究，以期更好的控制香气形成的主要因素，生产出品质优良的半干型菠萝果酒。

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Optimization of fermentation conditions of semi-dry pineapple wine

ZHONG Shuxia，LI Mi，DENG Jie，LUO Huibo，WEI Chunhui*，WAN Shilv，XIE Jun，LIU Jiahui，ZOU Qin
（Liquor Making Bio-Technology&Application of Key Laboratory of Sichuan Province，College of Bioengineering，Sichuan University of Science&Engineering，Zigong 643000，China）

Pineapple was used as the raw material to ferment semi-dry pineapple fruit wine.By single factor experiments，the effect of initial sugar content，yeast inoculum，pH and fermentation time on the quality of pineapple wine was studied.The optimum process optimized by orthogonal test was as follows：initial sugar content 22%，initial pH 4.0，and yeast inoculum 9%，fermentation temperature 25-29℃and time 8 d.18 kinds of aroma compounds were found in the wine，including 6 esters，5 alcohols，4 alkanes，1 phenol，1 quinolines and 1 furans.The alcohol content of pineapple fruit wine fermentated by optimum process was 14%vol，sugar content was 7.4 g/L，the product was clear bright，full-bodied，soft taste，moderate sweet and sour，rich in pineapple flavor and unique aroma.

pineapple；semi-dry；fruit wine；fermentation process

TS262.7

A

0254-5071（2015）11-0162-05

10.11882/j.issn.0254-5071.2015.11.037

2015-09-14

2015年度四川省大学生创新创业训练计划项目（201510622057）

钟姝霞（1990-），女，硕士研究生，研究方向为发酵工程。

卫春会（1980-），女，高级实验师，硕士，研究方向为发酵工程。