响应面法优化覆盆子浆果果酒发酵工艺研究

吴瑞红，李慧杰，孙金旭，任耀宗，归丙晶，邹笑然

（1.衡水学院，河北衡水053000；2.衡水市食品药品监督管理局稽查局，河北衡水053000）

响应面法优化覆盆子浆果果酒发酵工艺研究

吴瑞红1，李慧杰2，孙金旭1，任耀宗1，归丙晶1，邹笑然1

（1.衡水学院，河北衡水053000；2.衡水市食品药品监督管理局稽查局，河北衡水053000）

根据单因素实验研究结果，利用响应面法对覆盆子浆果果酒发酵条件进行优化研究，通过响应面实验分析建立了以上四因素（酵母菌接种量、初始糖浓度、发酵温度、初始pH）和覆盆子果酒酒精度之间的回归方程模型，确立了覆盆子果酒发酵的适宜工艺条件为，酵母菌接种量1.3 g/L；初始糖浓度19.5°Bx；发酵温度25℃；初始pH3.3，此条件下，覆盆子果酒酒精度为11.6%（体积比），经验证，该工艺切实可行，适宜于工业生产。

响应面；覆盆子；果酒

覆盆子（Raspberry）、大号角公，蔷薇科悬钩子属浆果植物，其果实含有丰富的营养物质，除常规的营养成分之外，覆盆子浆果还是高钾低钠的水果，矿物质，花青素、黄酮及挥发油、萜类、酚酸等有效成分含量丰富，SOD、VE含量具各种水果之首，使覆盆子果实具有抗氧化、预防衰老、抗辐射损伤、防癌、抗癌等功效［1］。覆盆子为浆果类，保质期较短，不耐储藏，因此，以覆盆子浆果为原料，开发覆盆子果酒，对覆盆子的种植，农产品附加值的提高，开发果酒新品种，丰富果酒市场具有重要意义。本研究以覆盆子浆果为主要原料，利用响应面法对覆盆子浆果果酒的发酵条件进行优化研究。

1材料与方法

1.1材料

覆盆子：购自白山市浑江区江北，品种为海尔特兹；白砂糖：市场购置（国家一级）。

1.2仪器与设备

分光光度计：UV-250日本岛津；XA-1组织捣碎机：金坛市开发区吉特实验仪器厂；Agilent 110高效液相色谱仪：大连三杰科技发展有限公司；7230G紫外可见分光光度计、JL-60DTH超声波清洗仪：上海天普分析仪器有限公司。

1.3方法

1.3.1覆盆子果酒酿造工艺流程

1.3.2覆盆子果酒酒精含量测定

发酵酒酒精度测定：国标法［2］GB/T 15038-2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》。

1.3.3覆盆子果酒发酵工艺响应面优化试验

在单因素试验研究的基础上，采用Box-Behnken中心组和实验设计方法，分别选择对覆盆子果酒发酵由影响的条件X1（酵母菌接种量）、X2（初始糖度）、X3（发酵温度）、X4（初始pH）为影响因素，以覆盆子果酒发酵后酒精浓度为响应值，进行响应面实验分析［3-4］，对覆盆子果酒发酵工艺条件进行优化研究，响应面实验设计如表1所示。

表1　响应面试验设计因素水平编码表Table 1The factor and lecel for Response surface experimental design

2结果与讨论

2.1响应面优化实验结果

在单因素实验研究的基础上，按照响应面实验设计，选择酵母菌接种量（X1）、初始糖度（X1）、发酵温度（X3）、初始pH（X4）为实验因子，以覆盆子果酒酒精度为响应，进行响应面法优化覆盆子果酒工艺条件优化，结果如表2。

表2　覆盆子果酒发酵响应面实验设计和结果Table 2The scheme and results of response surface design for raspberry wine

续表2覆盆子果酒发酵响应面实验设计和结果Continue table 2The scheme and results of response surface design for raspberry wine

2.2响应面模型建立及显著性分析

根据覆盆子果酒响应面分析优化实验结果，采用Design Expert实验设计及分析进行拟合回归，方程及分析结果如下：

回归模型方差分析如表3所示

表3　回归模型方差分析表Table 3The variance analysis of regression model for alcohol degree

由表3可知，该回归方程模型差异极显著，失拟项P值=0.400 341＞0.05，失拟项差异不显著，表明所得到的回归方程模型拟合度很好，一次项X1、X2、X3、X4和二次项X12、X42、X32、X22影响极为显著，表明其影响较大；R2值为0.992 2，方程拟合度良好，因此此方程模型能够对覆盆子果酒的酒精产量进行预测。根据P值几种因素对覆盆子果酒酒精生成量影响的强弱顺序为：初始pH（X4）＞发酵温度（X3）＞酵母菌接种量（X1）＞初始糖浓度（X2）。采用SAS9.0中Design-Expert软件分析最佳组合条件为：0.092 20X1、-0.170 47X2、0.267 82X3、0.225 19X4。此时覆盆子果酒的酒精度值为11.55%（体积比），根据回归模型方程预测此条件下酒精产量为11.93%（体积比）。从实际操作的可能性出发，经优化后的发酵条件修正为如下：酵母菌接种量1.3 g/L；初始糖浓度19.5°Bx；发酵温度25℃；初始pH3.3。

2.3响应面优化条件验证试验

根据修正后的覆盆子果酒工艺条件进行覆盆子果酒的发酵试验，经三次重复后得到的覆盆子果酒的酒精度为（11.6±0.2）%（体积比），和理论预测相差0.33%，表明该数学模型回归可拟良好，能够较为准确的预测覆盆子果酒酒精产量和发酵工艺条件之间的关系，此次优化修正后的发酵工艺条件可以作为工业生产依据。

3讨论

1）菌种是酒类发酵的关键性因素之一，葡萄酒酵母菌为果酒发酵常用菌种，部分学者利用多菌种混合发酵［5-6］，效果明显优于单菌株发酵，且发酵周期较短，本研究采用单菌株发酵（高活性葡萄酒酵母），和混合菌株发酵相比较，发酵后的香气成分和发酵效果存在不足，但总体影响不是很大，以后的研究中混合发酵可以作为覆盆子果酒发酵的尝试。

2）果酒酿造的工艺条件（接种量、初始糖浓度、初始pH，发酵温度、发酵时间）为果酒发酵效果的关键性因素，直接影响到果酒的品质和风味，因此，工艺条件的优化研究尤为重要，在单因素研究的基础上，进行综合分析和实验研究，以确定几种因素的最佳组合，最佳组合的设计常采用的正交试验设计，正交试验设计虽然克服了全实验法试验次数多、费时、费力，当因素水平较多时试验无法进行的难题，但其试验次数较少，试验点不具代表性，考查的因素水平仅仅限于局部，未能全面反映因素的全面情况，因此存在很大局限性，本研究工艺优化采用响应面实验设计，克服了此方面的缺陷，能够较为全面的反映因素水平的全面情况，实验结果真实、准确。

［1］梁魁景，魏淑珍．覆盆子复合果汁饮料的制备［J］．湖北农业科学，2013，7（3）：1623-1625

［2］中华人民共和国质量监督检验检验总局.GB/T15038-2006.葡萄酒、果酒通用试验方法［S］.北京：中国标准出版社，2008：38-46

［3］郭克娜，阚建全，王颖，等.响应面法优化兼米酒发酵工艺［J］.食品科学，2013，5（1）：1-10

［4］彭方杰，牛广财，朱丹，等.响应面法优化黑加仑果酒发酵条件的研究［J］.中国酿造，2010，28（12）：58-62

［5］白卫东，沈颖，刘晓艳，等.响应面优化荔枝酒混菌发酵工艺的研究［J］.河南工业大学学报（自然科学版），2013，34（1）：57-62

［6］汪立平，徐岩.混菌发酵对苹果酒香气物质及发酵效率的影响［J］.食品科学，2005，33（10）：151-154

The Response Surface Optimization Research for Raspberry Berry Wine

WU Rui-hong1，LI Hui-jie2，SUN Jin-xu1，REN Yao-zong1，GUI Bing-jing1，ZOU Xiao-ran1
（1.Hengshui College，Hengshui 053000，Hebei，China；2.Hengshui municipal food and drug inspection and testing center，Hengshui 053000，Hebei，China）

On the basis of experimental study of single factor，the multiple regression model was researched between inoculating amount，fermentation temperature，initial sugar density，initial pH and the alcohol degree for raspberry wine by response surface analysis，and the equation that could calculate the alcohol degree.The results through analysis showed that the alcohol degree 11.6%（v/v），the optimization conditions of which inoculating amount，the initial sugar density，fermentation temperature，initial pH were optimized as follows：1.3 g/L，19.5°Bx，25℃，and pH3.3 respectively.

response surface；raspberry；wine

10.3969/j.issn.1005-6521.2015.11.025

2015-01-15

衡水学院大学生创新课题项目编号：150107006

吴瑞红（1977—），女（汉），副教授，硕士研究生，研究方向：学校体育。