西瓜桑葚复合果酒发酵工艺的优化

李西腾，陈丽燕，张　寒

（江苏食品药品职业技术学院食品学院，江苏淮安　223003）



西瓜桑葚复合果酒发酵工艺的优化

李西腾，陈丽燕，张寒

（江苏食品药品职业技术学院食品学院，江苏淮安223003）

以西瓜和桑葚为主要原料，通过响应面法优化西瓜桑葚复合果酒发酵工艺条件，以酒精度为响应值，应用Box-behnken中心组合试验设计建立数学模型，进行响应面分析。结果表明，西瓜桑葚复合果酒最优发酵条件为发酵温度28.6℃，SO2添加量57 mg/L，酵母接种量0.5%，初始糖度22%；在此条件下，酒精度达12.4%Vol。

西瓜；桑葚；复合果酒；发酵条件；响应面分析

西瓜是我国主产水果，富含苹果酸、精氨酸、果糖、维生素、蛋白质和矿物质，对人体健康大有益处，还具有生津解暑、利尿、解酒去毒等功效［1-2］。另外，西瓜中还含有丰富的番茄红素［3］，具有抗氧化、降低核酸损伤、减少心血管疾病及预防癌症等多种功能［4］。

桑葚，又名桑果，素有“果皇”之称，富含葡萄糖、果糖、苹果酸、亚油酸、维生素、必需氨基酸及微量元素［5-6］，具有降压消渴、镇静安神、乌发明目、防治便秘及解酒之功效［7］。

近年来，人们对各类果酒产品的开发越发关注，尤其是具有更高营养价值的复合果酒，将成为今后产品开发的主流趋势。复合果酒取材方便、成本低，为其普及和推广工作提供了诸多便利。本试验选取酒类专用酵母作为发酵剂，以西瓜、桑葚为主料进行复合果酒研制，采用响应面分析法优化其酿造工艺，为进一步工业化生产提供参考。

1　材料与方法

1.1原料与试剂

西瓜，购自江苏淮安城南菜市场；桑葚，江苏淮安赵集镇种植园采摘；白砂糖，江苏淮安白玫糖业有限公司产品；葡萄酒、果酒专用酵母，湖北安琪酵母股份有限公司产品；氢氧化钠、偏重亚硫酸钾等试剂，国药化学药剂有限公司产品。

1.2主要仪器及设备

打浆机，九阳股份有限公司产品；手持糖度计，上海测维光电技术有限公司产品；水浴锅，常州国华仪器有限公司产品；酒精计，河北省武强县亿达仪表厂产品；培养箱，上海一恒科技有限公司产品；高压蒸汽灭菌锅，上海申安医疗器械厂产品；酸度计，上海天达仪器有限公司产品。

1.3试验方法

1.3.1西瓜桑葚复合果酒酿造工艺流程［8］

①西瓜→清洗→去皮、去籽→果肉破碎榨汁→过滤→原果汁；

②桑葚→选果→清洗→打浆→过滤→原果汁；

①+②→混合（1∶1）→添加SO2→调整成分→接种→装瓶→发酵→陈酿→澄清过滤→灭菌→成品。

1.3.2测定方法

糖度测定，手持糖度计法；酒精度测定，酒精计法［9］；还原糖，斐林试剂法；酸度测定，酸碱滴定法。

1.3.3西瓜桑葚复合果酒发酵条件的优化

在单因素试验基础上，根据Box-Behnken的中心组合设计原理，选取发酵温度、SO2添加量、酵母接种量和初始糖度为自变量，以复合果酒的酒精度为响应值，采用响应面分析法，对西瓜桑葚复合果酒的发酵条件进行优化。

2　结果与分析

2.1影响西瓜桑葚复合果酒发酵效果的单因素试验

2.1.1酵母接种量对西瓜桑葚复合果酒发酵的影响

采用5个酵母接种量水平，分别为0.1%，0.3%，0.5%，0.7%，0.9%，在SO2添加量60 mg/L，初始糖度18%，发酵温度30℃的条件下进行酒精发酵。

酵母接种量对西瓜桑葚复合果酒发酵的影响见图1。

图1　酵母接种量对西瓜桑葚复合果酒发酵的影响

由图1可知，当酵母接种量为0.5%时，西瓜桑葚复合果酒发酵的效果较好。

2.1.2SO2添加量对西瓜桑葚复合果酒发酵的影响

设定SO2添加量为30，40，50，60，70，80 mg/L，初始糖度为18%，酵母接种量为0.5%，发酵温度为30℃，按复合果酒酿造工艺流程进行酿造。

SO2添加量对西瓜桑葚复合果酒发酵的影响见图2。

图2　SO2添加量对西瓜桑葚复合果酒发酵的影响

由图2可知，当SO2添加量为60 mg/L时，西瓜桑葚复合果酒的发酵效果较好。

2.1.3发酵温度对西瓜桑葚复合果酒发酵的影响

设定西瓜桑葚复合果酒发酵的酵母接种量为0.5%，初始糖度为18%，SO2添加量为60 mg/L，分别在发酵温度为24，26，28，30，32，34℃下进行酒精发酵。

发酵温度对西瓜桑葚复合果酒发酵的影响见图3。

图3　发酵温度对西瓜桑葚复合果酒发酵的影响

由图3可知，西瓜桑葚复合果酒的发酵温度为28℃时，西瓜桑葚复合果酒发酵的效果较好。

1.2.3 花青素的纯化 参照文献[5，12-15]的方法采用AB-8树脂进行粗提液的纯化，获得花青素纯化液。

2.1.4初始糖度对西瓜桑葚复合果酒发酵的影响

设定西瓜桑葚复合果酒发酵的酵母接种量为0.5%，发酵温度为28℃，SO2添加量为60 mg/L，分别在初始糖度为12%，14%，16%，18%，20%下进行酒精发酵。

初始糖度对西瓜桑葚复合果酒发酵的影响见图4。

图4　初始糖度对西瓜桑葚复合果酒发酵的影响

由图4可知，初始糖度为20%时，西瓜桑葚复合果酒发酵的效果较好。

2.2响应面法优化西瓜桑葚复合果酒发酵条件

响应面因素与水平设计见表1，试验设计方案及结果见表2。

利用Design Expert 8.0软件对复合果酒的发酵进行分析，对表2中的试验数据进行二次线性回归拟合，数学模型为：

酒精度=12.08+0.71A-0.42B-0.027C+0.24D-0.21AB-0.079AC-0.026AD-0.11BD-0.053CD-1.16A2-1.10B2-0.45C2-0.057D2。

回归统计分析见表3。

表1　响应面因素与水平设计

表2　试验设计方案及结果

由表3可知，模型极显著（p＜0.000 1），而失拟项不显著（p＞0.05），说明西瓜桑葚复合果酒发酵的模型与实际情况拟合程度比较好，可以预测西瓜桑葚复合果酒发酵的条件。一次项A，B，D及二次项A2，B2，C2表现为极显著，它们对响应值影响较大。由响应面分析法优化出发酵最佳工艺条件，即发酵温度为28.64℃，SO2添加量为57.29 mg/L，酵母接种量为0.5%，初始糖度为22%。考虑到实际操作性，将发酵工艺参数修正为发酵温度28.6℃，SO2添加量57 mg/L，酵母接种量0.5%，初始糖度22%；此条件下，产品酒精度的理论预测值为12.5%Vol。为检验试验结果的可靠性，分别用上述优化发酵工艺条件进行西瓜桑葚复合果酒发酵3次，试验的结果平均值为12.4%Vol，说明采用响应面法优化得到的西瓜桑葚复合果酒发酵条件参数准确可靠。

表3　回归统计分析

3　结论

对西瓜桑葚复合果酒的生产工艺进行了研究，在单因素试验的基础上，进行响应面优化试验。结果表明，西瓜桑葚复合果酒发酵的最佳工艺条件为发酵温度28.6℃，SO2添加量57 mg/L，酵母接种量0.5%，初始糖度22%。西瓜桑葚复合果酒营养丰富，果香浓郁、色泽鲜亮、口感幽雅；酒液澄清透明，呈紫红色；酒香、果香明显，持久而协调。

［1］王武，陈从贵，方红美，等.低糖西瓜果脯的生产工艺研究 ［J］.食品工业科技，2002，23（5）：56-58.

［2］华景清，蔡健.西瓜的营养与药用价值 ［J］.食品与药品，2005（6）：67-69.

［3］王镇，党选民，詹园凤.西瓜果实中番茄红素研究进展 ［J］.热带农业科学，2008，28（3）：68-72.

［4］孙庆杰，丁霄霖.番茄红素的保健作用与开发 ［J］.食品与发酵工业，1997，23（4）：72-75.

［5］张燕忠，王忠华.桑果生理活性成分及其产品开发研究进展 ［J］.食品工业科技，2009，30（11）：314-317.

［6］李树玲.酿酒制醋技术与实例 ［M］.北京：化学工业出版社，2006：147-158.

［7］杨晓宇.桑葚资源的开发利用 ［J］.食品科技，1999（4）：25-27.

［8］罗永华，何扩，张秀媛，等.杏仁乳发酵果酒的工艺优化研究 ［J］.食品科技，2011（2）：93-95.

［9］黄高明.食品检验工（中级）［M］.北京：机械工业出版社，2005：317-330.◇

Optimization of Fermentation Technology of Watermelon Mulberry Compound Fruit Wine by Response Surface Methodology

LI Xiteng，CHEN Liyan，ZHANG Han

（School of Food，Jiangsu Food&Pharmaceutical Science College，Huai'an，Jiangsu 223003，China）

The best technical parameters for producing watermelon mulberry compound fruit wine with watermelon and mulberry as main raw materials are determined by response surface methodology.The alcohol content is selected as response value and the mathematical model is established by Box-behnken central composite design.The optimal fermentation conditions are determined as follows：fermentation temperature 28.6℃，sulfur dioxide 57 mg/L，inoculating amount of yeast 0.5%，and initial sugar content 22%.Under this optimal condition，alcohol content was 12.4%Vol.

watermelon；mulberry；compound fruit wine；fermentation conditions；response surface analysis

TQ920.6

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2016.07.040

1671-9646（2016）07b-0039-03

2016-06-04

李西腾（1969— ），男，硕士，讲师，研究方向为食品生物技术。