樱桃果酒发酵条件的优化

李志友， 李启要

(安顺学院， 贵州 安顺 561000)

樱桃果酒发酵条件的优化

李志友， 李启要

(安顺学院， 贵州 安顺 561000)

为了进一步提高樱桃果酒的保健价值，促进地方樱桃产业化发展，以贵州安顺主栽红水樱桃为材料，采用响应曲面法优化樱桃果酒发酵条件，选择外观糖度、发酵时间、发酵温度与NaHSO3添加量为试验影响因素，以樱桃果酒黄酮含量为响应值，选用Box-Behnken试验设计建立了二次回归方程数学模型。结果表明：樱桃果酒的最佳发酵条件为外观糖度22%、NaHSO3添加量65 mg/L、发酵温度25℃和发酵时间8 d。在此条件下制出的樱桃果酒，色泽桔红清亮，口味醇正，黄酮含量352.34 μg/mL，酒精度10%～11%，具有独特的口感与较高的保健价值。

樱桃； 果酒； 发酵条件

樱桃属蔷薇目蔷薇科李亚科樱桃属的落叶乔木[1]，因在落叶果树中成熟期较早，有春果第一枝的美誉。其果实营养丰富，含有大量的维生素(VA，VB，VC)和矿物质(K，Ca，Fe)，尤其富含花青素、各种花色苷、大量的褪黑激素等黄酮类化合物[2]，具有重要的药用价值与保健功效，如调节睡眠、清除自由基、抗氧化作用、抗炎、镇痛、抗癌、预防心血管疾病、降低血糖与延缓衰老等[3]。生产上，常常将樱桃果实深加工制成果酒以解决樱桃果实易腐烂与难保存的问题[4]。

樱桃果酒因风味独特与营养保健价值高而深受消费者喜爱，但市场上的樱桃果酒品质参差不齐，而影响樱桃果酒品质的关键因素是樱桃品种与发酵工艺。长期以来，有关樱桃果酒的研究报道仅集中在果酒风味与发酵工艺上，如唐士昂等[5]以中国樱桃为材料对营养成分进行检测并对发酵工艺进行了初探；高海生等[6]以毛樱桃为材料对酵母添加量、降酸方式、发酵时间与发酵温度等发酵条件进行优化；冯志斌等[7]以新鲜樱桃为材料采用控温发酵技术通过对比试验确定了樱桃发酵的最佳工艺参数；王海平[8]、范兆军等[9]采用响应曲面法以酒精含量为响应值对外观糖度、发酵温度、酵母接种量与NaHSO3添加量等发酵条件进行优化，王顺利[10]、姚慧娟等[11]采用气相质谱联用法对不同樱桃果酒香气成分进行分析，但有关樱桃果酒营养保健的研究未见报道，而樱桃果酒中抗氧化物质含量的高低对其保健功效有着极大的影响。

为了在保证樱桃果酒风味的基础上进一步提高其保健价值，笔者以安顺主栽红水樱桃为材料，选择外观糖度、发酵时间、发酵温度与NaHSO3添加量4因素进行Box-Behnken设计，采用单因素试验确定参试因素的水平，以总黄酮含量为响应值，利用Design Expert软件建立二次多项式回归方程的预测模型，优化樱桃果酒发酵条件，以期为风味与营养保健功能俱全的樱桃果酒开发提供参考。

1 材料与方法

1.1 原料、试剂与仪器

原料：黑珍珠樱桃(采自贵州安顺镇宁县马场乡)与白砂糖(市售)。

试剂：干酵母、果胶酶、α-淀粉酶、纤维素酶、NaHSO3、氢氧化钠、亚硝酸钠、硝酸铝与芦丁等，其余试剂均为分析纯(食品级)。

仪器：欧米茄O2型榨汁机(omega公司)、KRH-PJ系列全自动不锈钢发酵罐(江苏科海生物工程设备公司)、VD-650型无菌操作台(北京维欣仪奥科技发展有限公司)、HH-6恒温水浴锅(江苏省金坛市友联仪器研究所)、ME203梅特勒电子天平(丽水阿凡达商贸有限公司售)、三星RS552NRUAWW/SC冰箱(苏州三星电子有限公司)、GT7CJ￠600杀菌锅(周口翔凯机械有限公司)、722G可见分光光度计(上海精科实业有限公司)、酒精度计与手持测糖仪等。

1.2 樱桃果酒制作工艺流程

果实筛选→清洗、去核与榨汁→酶解→糖度调整→发酵→离心→降酸→陈酿与灭菌→冷却→成品[7]。

筛选：挑选色泽纯正，充分成熟的红水樱桃果实。

酶解：分别加果胶酶、α-淀粉酶与纤维素酶适量，在适宜的温度下酶解一定时间。

糖度调整：试验所用樱桃果汁的外观糖度为15.1%，还原糖含量为9.3%。按照试验对外观糖度的要求，分别添加不同份量的蔗糖，调整樱桃果汁的外观糖度。

发酵：固定酵母接种量为6 g/L。

降酸：向樱桃果酒中添加1.0 g/L K2CO3与9.0 g/L酒石酸钾[12]。

1.3 指标测定

外观糖度测定使用手持测糖仪，果酒酒精度测定使用酒精度计。黄酮含量测定采用分光光度法[13]。

1.4 芦丁对照品标准曲线的绘制

参照文献[13]配制芦丁对照品，分别吸取浓度为0 mg/L、8.21 mg/L、16.42 mg/L、24.62 mg/L、32.83 mg/L和41.04 mg/L的芦丁对照品溶液，利用分光光度计在波长510 nm下测定吸光度，并利用数据作散点图，得出直线回归方程为y=0.008 9x-0.000 7，R2=0.983 9)。

1.5 果酒发酵单因素试验设计

在发酵过程中，分别以外观糖度、发酵温度、发酵时间、NaHSO3添加量为单一变量设计单因素试验[8]，当外观糖度为单一变量时，固定条件为NaHSO3添加量60 mg/L、发酵温度25℃与发酵时间8 d；当发酵温度为变量时，固定条件为外观糖度22%、NaHSO3添加量60 mg/L与发酵时间8 d；当发酵时间为单一变量时，固定条件为外观糖度22%、NaHSO3添加量60 mg/L与发酵温度25℃；当NaHSO3添加量为单一变量时，固定条件为外观糖度22%、发酵温度25℃与发酵时间8 d。单一变量的水平设置见表1。

表1 樱桃果酒发酵单因素试验的因素与水平

Table 1 Factors and levels of the single-factor experiment of cherry wine fermentation

水平Level外观糖度/%Apparentsugarconcentration发酵温度/℃Fermentationtemperature发酵时间/dFermentationtimeNaHSO3/(mg/L)1165002181022032015440422206605242588062630101007283512120

1.6 樱桃果酒发酵工艺条件优化

分析处理单因素的试验数据，确定外观糖度、发酵温度、发酵时间与NaHSO3用量的合理水平，根据Box-Behnken的设计原理，分别以A表示外观糖度、B表示发酵温度、C表示发酵时间，D表示NaHSO3/(mg/L)添加量，并以-1、0、1分别代表变量的水平，进行发酵响应面试验，其因素及水平见表2。利用分光光度法测定响应值(樱桃果酒黄酮含量)，使用Design-Expert软件对试验数据进行回归分析。

表2 樱桃果酒发酵的响应面试验因素及水平

Table 2 Factors and levels in response surface test of cherry fruit wine fermentation

水平Level外观糖度/%Apparentsugarconcentration发酵温度/℃Fermentationtemperature发酵时间/dFermentationtimeNaHSO3/(mg/L)-1202064002225860124301080

2 结果与分析

2.1 不同因素下樱桃果酒的黄酮含量

由图示可知不同外观糖度、发酵温度、发酵时间及亚硫酸浓度的樱桃果酒黄酮含量变化。

1) 外观糖度。樱桃果酒黄酮含量与外观糖度存在着先正相关后负相关的关系，当外观糖度含量为16%时，总黄酮含量为168.35 μg/mL；当外观糖度含量增加到22%时，总黄酮含量最大为348.26 μg/mL；当外观糖度含量增大到30%时，总黄酮含量迅速下降到160.78 μg/mL，下降53.83%。其原因可能是较高的外观糖度生成了较多的酒精，而大量酒精的存在影响了黄酮的分子结构与化学性质，因此，外观糖度宜在22%左右。

2) 发酵温度。当发酵温度为5℃时，樱桃果酒中总黄酮含量为85.23 μg/mL，随着发酵温度的升高，樱桃果酒中总黄酮含量逐渐增多，当发酵温度为25℃时，樱桃果酒中总黄酮含量达最大值，为341.45 μg/mL；当发酵温度再升高时，樱桃果酒中总黄酮含量迅速降低。可能原因是发酵温度影响酵母与其他杂菌的生长，温度过高或过低时，酵母与杂菌生长受到抑制，溶解氧消耗少，当温度适宜时，酵母与杂菌生长活跃，溶解氧消耗大，所以，发酵温度宜在25℃左右。

图示 不同外观糖度、发酵温度、发酵时间及亚硫酸浓度的樱桃果酒黄酮含量

Fig. Flavonoids content in cherry fruit wine under different appearance of sugar， fermentation temperature， fermentation time and concentration of sulfite

3) 发酵时间。随着发酵时间的延长，樱桃果酒中黄酮含量逐渐降低。当发酵时间在8 d以内时，樱桃果酒中总黄酮含量下降较慢；当发酵时间在8 d以上时，樱桃果酒中黄酮含量下降较快。可能原因是随着发酵时间的延长，NaHSO3消耗殆尽，樱桃果酒中的溶解氧增多，而樱桃果酒黄酮类物质与氧化性物质发生化学反应生成其他类物质[14]，因此，发酵时间宜在8 d左右。

4) NaHSO3浓度。当NaHSO3浓度由0 mg/L增加到60 mg/L时，樱桃果酒中总黄酮含量也由85.37 μg/L增加到356.64 μg/L；当NaHSO3浓度由60 mg/L增加到100 mg/L时，樱桃果酒中总黄酮含量由345.63 μg/L减少到245.47 μg/L；当NaHSO3浓度由100 mg/L增加到160 mg/L时，樱桃果酒中总黄酮含量又由245.47 μg/L增加到302.78 μg/L。主要原因是亚硫酸钠的添加量越大，产生SO2越多，酮类物质被氧化的程度越低，可能原因是SO2可与樱桃中所含的活性羰基化合物反应生成α-羟基磺酸化合物，减缓Millard反应[15]。以果酒安全健康为准则，NaHSO3浓度宜在60 mg/L左右。

2.2 樱桃果酒发酵条件的优化

2.2.1 回归方程的建立与检验 利用Design-Expert软件对表3中的响应值进行二元回归拟合分析，建立回归方程预测模型：

y=348.50-11.21A-18.39B-13.48C+18.08D+1.00AB-7.00AC-4.00AD+2.00BC-1.75BD+2.00CD-60.92A2-56.47B2-65.97C2-45.08D2

2.2.2 樱桃果酒发酵条件的优化与检测 采用Box-Behnken软件对确立的回归方程模型进行参数优化分析，得出樱桃果酒发酵的最优条件为外观糖度21.81%、发酵温度24.16℃，发酵时间7.81 d与NaHSO3添加量64.12 mg/L，在此条件下，樱桃果酒黄酮含量理论值为353.10 μg/mL。但在樱桃果酒的实际生产中，为了实际操作的方便，将工艺参数修正为外观糖度22%、发酵温度24℃，发酵时间8 d与NaHSO3添加量65 mg/L，并进行5组平行试验测得樱桃果酒黄酮含量的平均值为352.34 μg/mL，试验结果与模型符合较好。

2.3 樱桃果酒质量的评价

采用樱桃果酒制作工艺流程，在外观糖度22%、发酵温度24℃，发酵时间8 d与NaHSO3添加量65 mg/L的条件下发酵，制出的樱桃果酒色泽桔红，透明清亮；口味醇正，芳香怡人；黄酮含量340～360 μg/mL，酒精度10%～11%，大肠杆菌<30个/mL，无其他杂菌，完全符合国家果酒质量标准并具有较好的保健功能。

表3 樱桃果酒发酵响应面试验各处理的黄酮含量

3 结论

为了提高樱桃果酒中黄酮类物质的含量，试验采用响应曲面法优化樱桃果酒发酵工艺，得出樱桃果酒最优工艺条件为外观糖度22%、NaHSO3添加量65 mg/L、发酵温度24℃与发酵时间8 d，在此条件下，樱桃果酒黄酮含量可达352.34 μg/mL，同时，在试验的基础上，通过对试验数据的处理与分析，建立了准确有效二次线性回归方程模型，可用来预测固定条件下樱桃果酒中的总黄酮含量，对樱桃果酒的生产具有一定的参考作用。

[1] 张 毅，孙 岩.樱桃推广新品种图谱[M].济南：山东科学技术出版社，2002：3-8.

[2] 崔新颖，李香艳，孔祥雨，等.酸樱桃果实有效成分及药理作用的研究[J].北华大学学报:自然科学版，2007(2)：145-149.

[3] 熊蔚蔚，丁雪馨.樱桃成分及其药理作用的研究[J].北华大学学报:自然科学版，2010(5)：408-411.

[4] 李兴超，刘 坤.我国甜樱桃产业存在的问题及对策[J].山西果树，2014(1):28-30.

[5] 唐士昂，白 燕.中国樱桃发酵酒试验[J].莱阳农学院学报，1991.8(3)：209-211.

[6] 高海生，蔺毅峰，李春华，等.干红毛樱桃酒酿造工艺研究[J].中国食品学报，2002(1)：17-21.

[7] 冯志斌，程显好，夏利江，等.樱桃果酒发酵工艺研究[J].中国酿造，2008(2)：200-202.

[8] 王海平，黄和升，郭 雷，等.响应面法优化樱桃果酒发酵条件[J].中国酿造，2011(20)：75-79.

[9] 范兆军.响应面优化樱桃果酒发酵条件的研究[J].农产品加工，2015(5)：22-25.

[10] 王顺利，刘树文.樱桃干红果酒香气成分的分析[J].安徽农学通报，2011(9)：210-211，227.

[11] 姚慧娟，姚慧敏，沈艳琳，等.气相质谱联用法测定东北山樱桃果酒的香气成分[J].中国医药导报，2015(5)：103-105.

[12] 林 巧.樱桃酒化学降酸效应研究[J].中国酿造，2010(12):48-53.

[13] 肖龙泉，任亚硕，吴德玲，等.紫外分光光度法测定醉鱼草果实中总黄酮含量[J].安徽医药，2015(2)：263-265.

[14] 姚小敏，覃成箭，羊金梅，等.茶叶中总黄酮的提取、鉴别及其含量测定[J].右江民族医学报，2005，20(6):779-781.

[15] 凌关庭.抗氧化食品与健康[J].化学工业出版社，2004(4):88-101.

(责任编辑： 孙小岚)

Fermentation Conditions Optimization of Cherry Fruit Wine

LI Zhiyou， LI Qiyao

(AnshunUniversity,Anshun,Guizhou561000,China)

In order to further improve the cherry wine health value and promote the development of local industrialization of cherry，the experiment optimizing fermentation conditions of cherry fruit wine was carried out by response surface method. Hongshui cherry planting in Anshun was chosen as experimental material and apparent sugar concentration，fermentation time，fermentation temperature and addition of sodium bisulfite were chosen as influencing factors and flavonoid content of cherry fruit wine was identified as response values. The mathematical model was established by Box-Behnken central composite design. Results:appearance of sugar 22%， fermentation time 12 d，fermentation temperature 28℃ and addition of sodium bisulfite 80 mg/L are the best fermentation conditions. Under these conditions， cherry fruit wine color was orange and clear，tastes pure， the flavonoids content was 352.34 μg/mL， alcohol concentration was 10% ～ 11%，and had a unique taste and high health care value.

cherry；fruit wine； fermentation condition

2015-07-22； 2016-01-20修回

贵州省三方联合基金项目[黔科合J字LKA(2013)11]；大学生创新训练计划(201310067002)

李志友(1980-)，男，讲师，从事农学教学与科研工作。E-mail:8096969@qq.com

1001-3601(2016)03-0136-0152-04

S662.5

A