红提葡萄与酿酒葡萄复合果酒发酵工艺优化

薛宇昂，单春会，宁 明，杨丽萍，田 欢，唐凤仙*

（石河子大学 食品学院，新疆 石河子 832000）

红提葡萄是我国1987年引进的一个新品种。由于它的果实本质好、耐储存、产量高，深受我国人民的喜爱。其果实较大，果实为深红色，果粒整齐紧实，产量高[1]。红提葡萄富含多种果酸、维生素和矿物质类等，具有药用、营养、保健等作用[2]。但是在我国，鲜食葡萄始终占主导地位[3]，葡萄的贮藏运输保鲜产业也比较滞后，存在“运不出、贮不住、销不掉”的局面，大量葡萄因采后腐烂变质而遭受损失[4]。

新疆葡萄品质优良，种类丰富，产量居全国首位[5]。新疆葡萄种植规模达220万亩，其中酿酒葡萄有55余万亩，其余为鲜食和制干葡萄，鲜食葡萄以红提葡萄为主[6]。新疆红提葡萄凭借其优良的品质，制成一款新的产品必将以其独特的竞争力占有市场并且减少浪费。如今发酵饮料是饮料业中重要的发展方向之一[7]，葡萄酒又具有很好的营养和保健作用[8]，这将使得红提发酵酒饮料备受人们的喜爱。

因此，利用新疆宝石解百纳、赤霞珠酿酒葡萄资源，对其进行综合性开发利用，将葡萄复合发酵配制成一种甜型葡萄果酒，在单因素试验结果的基础上，采用响应而法优化复合红提葡萄甜型果酒的发酵工艺参数，确定最佳的复合类型以及加工工艺条件，期望对葡萄相关产品的开发提供新的途径与理论依据，将新疆葡萄资源方面的优势转换为经济优势，拓宽葡萄的市场，对提高经济效益和社会效益有着重要的现实意义。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

红提葡萄、宝石解百纳葡萄、赤霞珠葡萄：新疆石河子市；葡萄酒用高活性干酵母：安琪酵母股份有限公司；果胶酶（30 000 U/g）：肇东日成酶制剂有限公司；氯化钾、碳酸氢钠（均为分析纯）：天津市致远化学试剂有限公司；白砂糖（食品级）：陕西富企商贸有限公司；偏重亚硫酸钾（分析纯）：天津市福晨化学试剂厂；葡萄糖（分析纯）：天津市盛奥化学试剂有限公司；抗坏血酸（分析纯）：天津市天新精细化工开发中心；碳酸钙（分析纯）：天津市光复科技发展有限公司；明胶（食品级）：山东西唐生物科技有限公司；皂土（食品级）：法国LAFFORT公司。

1.2 仪器与设备

B250型智能数显恒温升降油水浴锅：上海予卓仪器有限公司；JJ-2型组织捣碎机：江苏省金坛市荣华仪器制造有限公司；MC202231型手持糖量计：成都泰华光学有限公司；pHS-3C型pH计：上海仪电科学仪器股份有限公司；BS 2000 S型电子天平：北京赛多利斯天平有限责任公司；320XB 220A-SCS型电子万分之一分析天平：瑞士Precisa公司；0～50°、20℃酒精计：黄骅渤海比重计厂；ZXSR-1430型恒温生化培养箱：上海智城分析仪器制造有限公司；GL-20G-Ⅱ型高速冷冻离心机：美国ThermoFisher Scientific公司。

1.3 方法

1.3.1 红提葡萄与酿酒葡萄复合果酒工艺流程及操作要点

原料预处理→混合原汁→糖酸比调整→加偏重亚硫酸钾→巴氏杀菌→加果胶酶→酵母菌活化接种→主发酵→过滤、离心→杀菌、装瓶→复合果酒

操作要点：

（1）原料预处理：原料的好坏能够直接影响到果酒产品最终的品质，并且对果酒的色泽和酒体风味等方面也存在较大的影响。选择成熟、无腐烂、无病虫害的红提葡萄、宝石解百纳葡萄、赤霞珠葡萄为原料，用清水清洗泥土、杂质及附着的微生物。

（2）混合原汁：红提葡萄分别与2种酿酒葡萄以质量比4∶1混合，将原料去籽后放入打浆机打浆，打浆完成后将籽与葡萄浆混合。

（3）糖酸比调整：根据理论值17 g/L蔗糖发酵能产生1%vol的酒精[9]，加入蔗糖将原浆的初始糖浓度调至28°Bx，加入碳酸钙将pH值调至4.4。

（4）加偏重亚硫酸钾：按糖酸比调整后的原浆总质量，加入0.003%偏重亚硫酸钾。

（5）巴氏杀菌：67℃水浴加热0.5h后取出，冷却至常温[10]。

（6）加果胶酶：按糖酸比调整后的原浆总质量，加入0.03%果胶酶[11]。

（7）酵母菌活化、接种：按糖酸比调整后的原浆总质量，称取其0.03%的安琪酵母，加入5%的葡萄糖溶液，37℃活化0.5 h，最后将其加入已经巴氏杀菌并冷却至常温的原浆中[12]。

（8）主发酵：塞上棉塞，发酵之初罐内留少量空气有利于酵母的生长，保持发酵的状态，发酵温度控制在20℃。当发酵液可溶性固形物含量低于12°Bx，停止主发酵。

（9）过滤离心：发酵结束后，用8层无菌的纱布过滤[13]，使底部的沉淀与汁液分离。滤液于4℃、7 000 r/min条件下离心10 min，取上清液。

（10）杀菌装瓶：将过滤离心后的果酒放入洁净的玻璃瓶内，100℃杀菌10 min，密封冷却。

1.3.2 红提葡萄与酿酒葡萄复合果酒的最佳复合原料类型的确定

以纯红提葡萄为对照，红提葡萄中加入宝石解百纳、红提葡萄中加入赤霞珠2种复合原料发酵红提葡萄与酿酒葡萄复合果酒，以感官评分为评定标准，确定各复合原料类型对红提葡萄与酿酒葡萄复合果酒的影响，确定最佳复合原料类型。

1.3.3 红提葡萄与酿酒葡萄复合果酒发酵条件优化单因素试验

在确定最佳复合原料类型的基础上，选取发酵温度（16℃、18℃、20℃、22℃、24℃）、初始pH值（4.0、4.2、4.4、4.6、4.8）、初始糖浓度（24 °Bx、26 °Bx、28 °Bx、30 °Bx、32 °Bx）进行单因素发酵试验，以感官评分为评定指标，确定各因素对红提葡萄与酿酒葡萄复合果酒的影响。

1.3.4 红提葡萄与酿酒葡萄复合果酒发酵条件优化响应面试验

在单因素试验的基础上，以感官评分（X）为响应值，发酵温度（A）、初始pH值（B）、初始糖浓度（C）为考察因素，采用3因素3水平的响应面法对红提葡萄与酿酒葡萄复合果酒发酵工艺进行优化，采用Design-Expert.V8.0.6软件对试验进行回归分析。响应面试验因素与水平见表1。

表1 红提葡萄与酿酒葡萄复合果酒发酵条件优化响应面试验因素与水平Table 1 Factors and levels of response surface experiments for fermentation condition optimization of red grape and wine grape compound fruit wine

1.3.5 红提葡萄与酿酒葡萄复合果酒质量指标的检测

（1）理化指标

可溶性固形物及残糖量的测定：采用手持折光仪[14]；酒精度的测定：采用蒸馏比重法[15]；二氧化硫含量的检测：参照GB 5009.34—2016《食品安全国家标准食品中二氧化硫的测定》[16]。

（2）微生物指标

细菌总数、大肠杆菌的测定：参照国标GB4789.2—2016《食品微生物学检验菌落总数测定》[17]；致病菌的测定：参照GB 29921—2013《食品中致病菌限量》[18]。

1.3.6 红提葡萄与酿酒葡萄复合果酒的感官评定标准[19]

选取经相关培训并具有相关知识的10人对复合红提葡萄甜型果酒的色泽、香气、口感、状态进行评分，最后取平均值，满分为100分。红提葡萄与酿酒葡萄复合果酒的感官评分标准见表2。

表2 红提葡萄与酿酒葡萄复合果酒的感官评分标准Table 2 Sensory evaluation standard of red grape and wine grape compound fruit wine

2 结果与分析

2.1 红提葡萄与酿酒葡萄复合果酒复合原料类型的确定

采用2种复合原料发酵制备红提葡萄与酿酒葡萄复合果酒，并对其进行感官评分，结果见表3。

表3 红提葡萄与酿酒葡萄复合果酒复合原料类型的确定Table 3 Determination of raw material types for red grape and wine grape compound fruit wine

由表3可知，在2种复合原料类型中，红提葡萄中加赤霞珠为复合原料制备的红提葡萄与酿酒葡萄复合果酒的感官评分最高，为83分，其色泽均匀为玫红色，有红提和复合原料特有的香气和发酵后淡淡的醇香味，口味酸甜，且状态分布均匀无明显分层及沉淀。因此，确定最佳复合原料类型为红提葡萄中加入赤霞珠。

2.2 复合果酒发酵条件优化单因素试验结果及分析

2.2.1 发酵温度对红提葡萄与酿酒葡萄复合果酒感官评分的影响

不同发酵温度对红提葡萄与酿酒葡萄复合果酒感官评分的影响见图1。

图1 发酵温度对红提葡萄与酿酒葡萄复合果酒感官评分的影响Fig.1 Effect of fermentation temperature on sensory score of red grape and wine grape compound fruit wine

由图1可知，随着发酵温度的逐渐升高，红提葡萄与酿酒葡萄复合果酒的感官评分呈先升高后下降的趋势。当发酵温度为20℃时，感官评分最高，为95分，此时甜型果酒的色泽鲜亮，果香浓郁；当果酒的发酵温度低于20℃之前，其发酵速率慢，发酵效率较低；当发酵温度高于20℃之后，其氧化速度随之变快，果酒中的果香会随着发酵时产生的CO2气体散失，导致香气损失[20]，并且其风味、口感等感官特性也变差，感官评分下降，因此，确定最佳发酵温度为20℃。

2.2.2 初始pH值对红提葡萄与酿酒葡萄复合果酒感官评分的影响

图2 初始pH值对红提葡萄与酿酒葡萄复合果酒感官评分的影响Fig.2 Effect of initial pH on sensory score of red grape and wine grape compound fruit wine

由图2可知，随着初始pH值的逐渐升高，红提葡萄与酿酒葡萄复合果酒的感官评分呈先升高后下降的趋势。当初始pH值为4.4时，感官评分最高，为94分，甜型果酒色泽透明鲜亮，口感酸甜可口；当初始pH值＜4.4之前，甜型果酒在发酵完成后的口感偏酸，其感官评分随之下降；当初始pH值＞4.4之后，随着pH升高色素颜色随之变化[21]，导致其颜色略显褐色，并且其口感变差，导致其感官评分下降。因此，确定最佳初始pH值为4.4。

2.2.3初始糖浓度对红提葡萄与酿酒葡萄复合果酒感官评分的影响

图3 初始糖浓度对红提葡萄与酿酒葡萄复合果酒感官评分的影响Fig.3 Effect of initial sugar concentration on sensory score of red grape and wine grape compound fruit wine

由图3可知，随着初始糖浓度的增加，红提葡萄与酿酒葡萄复合果酒的感官评分呈先升高后下降的趋势。当初始糖浓度为28°Bx时，感官评分最高，为95分，甜型果酒甜度适宜，口感最佳；当初始糖浓度＜28°Bx之前，甜型果酒口感苦涩；当初始糖浓度＞28°Bx之后，甜型果酒残糖量过高，口感过于甜腻。初始糖浓度过高还使红提葡萄与酿酒葡萄复合果酒的渗透压升高，影响酵母繁殖和发酵[22]，发酵延滞对甜型果酒的品质有着较大的影响。因此，确定最佳初始糖浓度为28°Bx。

2.3 红提葡萄与酿酒葡萄复合果酒发酵条件优化响应面试验结果及分析

2.3.1 响应面试验结果

在单因素试验结果基础上，以红提葡萄与酿酒葡萄复合果酒的感官评分（X）为响应值，发酵温度（A）、初始pH值（B）、初始糖浓度（C）为考察因素，采用Design-Expert V8.0.6软件设计3因素3水平响应面优化试验，响应面试验结果与分析见表4。

表4 复合果酒发酵工艺条件优化响应面试验结果与分析Table 4 Results and analysis of response surface experiments for fermentation technology conditions optimization of compound fruit wine

续表

2.3.2 回归模型的建立及方差分析

应用Design-Expert V8.0.6软件对表4的试验数据进行回归分析，得到红提葡萄与酿酒葡萄复合果酒的感官评分X的回归方程为：X=94.80+1.00A+0.62B+4.88C+0.000AB-0.50AC-0.25BC-2.58A2-10.82B2-11.33C2

对该二次回归方程进行方差分析，结果见表5。

表5 回归模型的方差分析Table 5 Variance analysis of regression model

由表5可知，响应面回归模型极显著（P＜0.01），失拟项不显著（P＞0.05），表明回归模型的拟合度较好。模型的决定系数R2=93.47%，校正决定系数R2adj=98.58%，表明该回归模型与实际拟合较好，可以用于红提葡萄与酿酒葡萄复合果酒发酵工艺条件的预测。通过方差分析可知，一次项C及二次项B2、C2对结果影响极显著（P＜0.01），一次项A及二次项A2对结果影响显著（P＜0.05），其他相对结果影响不显著（P＞0.05）；其影响主次顺序为C＞A＞B，即初始糖浓度＞发酵温度＞初始pH值。

2.3.3响应面验证试验

通过Design-Expert V8.0.6软件分析得出最佳发酵工艺参数为发酵温度20.35℃、初始pH值4.41、初始糖浓度28.42°Bx，在此条件下，理论感官评分为95.01分。为了验证模型预测的准确性，按照上述条件进行发酵验证试验。鉴于试验的实际可操作性，将红提葡萄与酿酒葡萄复合果酒的最优发酵工艺条件调整为发酵温度20℃、初始pH值4.4、初始糖浓度28°Bx，经过3组重复试验，实际测得产品感官评分为95分，试验结果与模型结果基本一致，所得模型能准确地预测实际发酵情况。因此，采用响应面分析方法优化红提葡萄与酿酒葡萄复合果酒发酵工艺条件参数较准确，有实际的应用价值。

2.4 红提葡萄与酿酒葡萄复合果酒的质量指标检测结果

采用最佳发酵条件得到红提葡萄与酿酒葡萄复合果酒，其酒精度为8%vol，残糖量为13°Bx，二氧化硫含量为25 mg/L；细菌总数（23 CFU/mL）≤40 CFU/mL，大肠杆菌（1 MPN/100 mL）≤3 MPN/100 mL，致病菌未检出。结果表明该红提葡萄与酿酒葡萄复合果酒的理化指标及微生物指标均符合国家标准[23]。

3 结论

通过单因素及响应面试验优化确定红提葡萄与酿酒葡萄复合果酒的最佳复合原料类型为红提葡萄与赤霞珠质量比4∶1；最佳发酵工艺条件为发酵温度20℃，初始pH值4.4，初始糖浓度28°Bx。在此优化条件下，红提葡萄与酿酒葡萄复合果酒发酵5 d，感官评分为95分，酒精度为8%vol，残糖量为13°Bx，二氧化硫含量为25mg/L。其色泽透亮，口感酸甜，果香浓郁，典型性明显，理化指标及微生物指标均符合相关国家标准。本研究对红提葡萄的深加工渠道有着深远的意义。