橘子菠萝复合果酒发酵工艺研究

郑小善，伍 强，曹 洋，张 云，余菁云，余有贵

(邵阳学院 食品与化学工程学院，湖南 邵阳 422000)

柑橘为芸香科(Rutaceae)柑橘亚科柑橘属(Citrus L.)植物，其种类繁多，包括橙、宽皮柑橘、柚、檬及其杂交后代等[1]，其果实富含有机酸、膳食纤维、维生素、蛋白质以及多糖等，并且还含有许多功能性物质，如类黄酮和酚酸等[2]。用柑橘作为酿酒的原料，不仅能保持其原有的营养成分，其所酿造的果酒口感好、酒香果香浓郁。此外，还具有抗炎、抗癌、抗氧化、抗过敏、防衰抗老、养颜润肺、补肝安神等效果等重要生理作用[3-6]，益于人体健康。我国作为全球第三大柑桔生产国，因价格实惠、具有特殊的色香味以及较高的营养价值，深受广大消费者喜爱[7]。橘果类资源比较丰富，目前以销售鲜果、橘子罐头为主，因而柑橘贮藏加工技术的进步, 是柑橘果业发展的一个重要影响因素[8]。因此，柑橘为原料酿制果酒对于丰富消费者市场、满足消费者健康需求具有重要意义。

菠萝(AnanascomosusL.Merr.) 俗称凤梨、草菠萝等[9]，主要分布在热带及亚热带地区，其营养丰富、色泽鲜艳、风味芳香、经济价值而闻名，含有丰富的葡萄糖、果糖、氨基酸、有机酸和维生素C等营养成分。菠萝糖酸含量协调、香气浓郁、风味独特、汁液丰富且营养价值高，含有高级醇、酯、酸、醛和酮类等香气物质，是加工酒类产品的良好原料[10-13]。为提高出酒率，双酵母混合发酵技术广泛用于果酒酿造[14]。本研究采用安琪活性干酵母、果酒酵母为发酵剂，以橘子、菠萝为原料，发酵制作复合果酒，既可保留两者独特风味和营养价值，还可使二者在营养成分和色、香、味方面达到互补。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

橘子：洞口雪峰蜜橘，邵阳市步步高超市市售；菠萝：产自海南，邵阳市步步高市售；安琪活性干酵母、果酒酵母：购自安琪酵母股份有限公司；无水柠檬酸：河南密丹儿商贸有限公司；纤维素酶：沧州夏盛酶生物技术有限公司。

1.2 仪器与设备

LE204E/02型分析天平：梅特勒-托利多仪器有限公司；HT2109型电磁炉：广东美的生活电器制造有限公司；JYL-C012型打浆机：九阳股份有限公司；S-3C型pH计：上海理达仪器厂；SW-CJ-1FD(标准型) 单人单面垂直净化工作台：上海跃进医疗器械厂；GH4500型隔水培养箱：天津市泰斯特仪器有限公司；GI54DWS立式自动压力蒸汽灭菌锅：济宁曲阜圣泰机械有限公司。

1.3 方法

1.3.1 工艺流程

1.3.2 操作要点

橘子去皮、去核：用手对橘子进行去皮，分瓣，挑选出不合格的橘瓣，用纯净水进行清洗，再去核，用0.2%柠檬酸液浸泡30 min护色；

榨汁：将处理好的橘子进行榨汁得到橘子汁；

过滤：用过滤设备过滤掉杂质得到橘子发酵液；

菠萝去皮：用清水洗去表皮的泥砂和杂物，然后削皮，去芯；

破碎、榨汁[15]：用打浆机打碎后，在破碎液中以1 g/L 加入纤维素酶，30℃处理24 h使纤维分解后用榨汁机榨汁；

酵母活化：将安琪活性干酵母和果酒酵母分别加入2%的无菌糖水中，先在40℃的水浴中活化20～30 min，然后将温度降低到35℃以下再活化1～2 h后用于接种，活化过程中每隔10 min搅拌1次；

复合调配：依次加入准备好的橘子汁、菠萝汁混合均匀，然后进行接种、发酵。

1.3.3 单因素实验

1.3.3.1 橘子菠萝体积比对橘子菠萝复合果酒发酵的影响

取橘子汁和菠萝汁的体积比分别为1∶1、3∶1、5∶1、7∶1、9∶1，在果汁初始pH值为4.0、酵母接种量为0.3 g/L(安琪活性干酵母和果酒酵母接种量各为0.15 g/L)、白砂糖添加量为5%条件下，于24℃下发酵以乙醇体积分数和残糖量作为评价指标，分析橘子菠萝体积比对橘子菠萝复合果酒发酵的影响。

1.3.3.2 加糖量对橘子菠萝复合果酒发酵的影响

在上述研究较适宜的橘子菠萝体积比情况下，果汁初始pH值为4.0，酵母接种量为0.3 g/L(安琪活性干酵母和果酒酵母接种量各为0.15 g/L)，分别加入5%、10%、15%、20%、25%白砂糖，于24℃下发酵4 d，以乙醇体积分数和残糖量为评价指标，分析加糖量对橘子菠萝复合果酒发酵的影响。

1.3.3.3 酵母接种量对橘子菠萝复合果酒发酵的影响

在上述研究较适宜的橘子菠萝体积比、加糖量情况下，果汁初始pH值为4.0，分别接入0.1、0.2、 0.3、0.4、0.5 g/L的酵母菌，其中安琪活性干酵母和果酒酵母比例为1∶1，于24℃下发酵4 d，以乙醇体积分数和残糖量为评价指标，分析酵母接种量对橘子菠萝复合果酒发酵的影响。

1.3.3.4 pH值对橘子菠萝复合果酒发酵的影响

在上述研究较适宜的橘子菠萝体积比、加糖量、酵母接种量情况下，用柠檬酸调整果汁初始pH值为3.0、3.5、4.0、4.5、5.0，于24℃下发酵4 d，以乙醇体积分数和残糖量为评价指标，分析pH对橘子菠萝复合果酒发酵的影响。

1.3.4 正交试验设计

表1 正交因素水平设计表L9(33)

在单因素试验研究的基础上，分析出橘子菠萝体积比、初始pH值、酵母菌接种量和加糖量对橘子菠萝复合果酒的影响的主次因素，然后选取其中的3因素3水平共9个试验点进行正交试验设计，通过试验研究确定最优的橘子菠萝复合果酒发酵条件，试验设计如表1所示。

1.3.5 检测指标和方法

1.3.5.1 感官检测

由10位食品专业的人员组成感官评价小组，根据GB/T15038-2006 葡萄酒、果酒通用分析方法[15]，按照表2中的感官评价标准对酥枣糯米果酒进行感官评定。

表2 橘子菠萝复合果酒的感观评价标准

1.3.5.2 理化指标测定

乙醇体积分数的测定：酒精计法[15]；残糖量的测定：斐林试剂滴定法[15]；酸度的测定：酸碱滴定法[16]。

2 结果与分析

2.1 单因素试验对橘子菠萝混合果酒品质的影响

2.1.1 橘子菠萝体积比对橘子菠萝混合果酒品质的影响

图1 橘子菠萝体积比对橘子菠萝混合果酒发酵的影响

从图1可知，橘子菠萝体积比低于5∶1时，发酵液中糖含量较少，酵母菌利用的糖就少，酵母代谢缓慢，所得的复合果酒酒精度偏低和残糖量偏高；而橘子菠萝体积比在7∶1时，酵母菌利用的糖含量就多，酵母代谢最快，所得复合果酒酒精度最大；因为橘子含糖量高于菠萝，所以橘子菠萝体积比的增加，浓度高的糖对酵母有抑制作用，酵母利用的糖剩余过多，导致残糖量相应的增加和酒精度下降，而且浓度高的酒精度与残糖量还对杂菌的生长有一定的抑制作用[17]。综上结果，较佳的橘子菠萝体积比应为7∶1和9∶1。

2.1.2 加糖量对橘子菠萝混合果酒品质的影响

糖是酵母菌生长和繁殖的碳源，也是酒精发酵的底物，糖度的高低可直接影响果酒发酵的酒精度，所以糖度是酿酒工业中决定工艺和控制生产的重要参数[18]。从图2中可以看到，选择加糖15%时，酵母所利用的糖比较少，酵母代谢缓慢，所得产品酒精度与残糖量都偏低；而选择加糖量20%发酵条件时，酵母菌利用的糖含量就多，酵母代谢最快，所得产品酒精度偏高。随着加糖量的增加，酵母利用的糖剩余量增加，导致残糖量增加，而且较快上升的酒精度还对杂菌的生长有一定的抑制作用。综上结果，较佳的加糖量为20%。

图2 加糖量对橘子菠萝混合果酒发酵的影响

2.1.3 酵母接种量对橘子菠萝混合果酒品质的影响

图3 酵母接种量对橘子菠萝混合果酒发酵的影响

酵母接种量的大小对菠萝酒的发酵具有较大的影响，在不同的接种量条件下，酵母将还原糖转化为酒精的量是不同的。接种量少，酵母的生物量不够，原料转化为酒精速度慢，易污染杂菌；接种量过大，酵母自身生长繁殖会消耗菠萝汁中大量的糖分，乙醇产量反而降低[19]。从图3中可以看到，酵母接种量低于0.2 g/L时，酵母繁殖代谢缓慢，复合果酒残糖量偏高且酒精度偏低，发酵不彻底。当酵母接种量为0.3 g/L时，残糖量和酒精度别达到最小值和最大值。由此可见，酵母接种量越大，复合果酒酒精度越高，糖分解转化率越高，酒精度也越高。但是，过大的接种量会使酵母自身的呼吸和繁殖加快，消耗过多的糖分，发酵液中用于生成乙醇的糖分便会相应减少。并且由于营养成分的消耗以及代谢物的生成，降低了酵母发酵环境的质量，从而导致酵母的早衰和自溶，使果酒的乙醇体积分数下降[20-21]。综上结果，较佳的干酵母接种量水平应为0.3 g/L。

2.1.4 pH值对橘子菠萝混合果酒品质的影响

发酵液的初始pH值不仅影响酵母菌发酵产物酒精度的积累，也会影响到果酒酸度，对成品酒的风味影响较大[22]。因此，在橘子菠萝复合果汁中加入合适的柠檬酸来调整复合果汁的pH值，而且可以抑制混合果酒中有害微生物的繁殖，能够让发酵顺利进行。由图4可知，在pH值低于 3.0时，过低的pH值对酵母的代谢有抑制作用，所得的复合果酒酒精度偏低和残糖量过剩增加。当pH值3.5时，酵母活性大，代谢加快，糖的转化速率加快，所得到复合果酒酒精度最大。pH值过高又会抑制酵母菌发酵产生酒精，所以酒精度逐渐降低。综上结果，较佳的pH值水平为3.5、4.0、4.5。

图4 pH值对橘子菠萝混合果酒发酵的影响

2.2 正交实验优化橘子菠萝复合果酒发酵的制作工艺

在单因素试验研究的基础上，以初始pH值、酵母菌接种量和加糖量为橘子菠萝复合果酒发酵的影响因素，进行3因素3水平正交试验，通过试验研究确定最优的橘子菠萝复合果酒发酵条件。

表3 发酵条件优化正交试验结果

表3(续)

表 4 酒精度正交试验结果方差分析

由表3的极差分析结果可得，橘子菠萝复合果酒发酵工艺条件中影响产品酒精度的主次因素排序为B>C>A，即加糖量>pH值>酵母菌接种量，与表4方差分析结果一致。另从表3中可以得出以酒精度为指标的最佳发酵条件组合为A3B2C2，即酵母菌接种量为0.4 g/L，加糖量为20%，pH值为4.0。

表5 感官指标正交试验结果方差分析

由表3的极差分析结果可得，橘子菠萝复合果酒发酵工艺条件中影响产品感官品质的主次因素排序为B>C>A，与影响产品酒精度的主次因素相同，和表5的方差分析结果一致。另从表3中可以得出以感官品质为指标的最佳发酵条件组合为A1B3C1，即酵母菌接种量为0.2 g/L，加糖量为25%，pH值为3.5。

3 结论

生产橘子菠萝复合果酒时，选择酵母菌接种量为0.4 g/L，加糖量为20%，pH值为4.0时，产品的酒精度相对较高，选择酵母菌接种量为0.2 g/L，加糖量为25%，pH值为3.5时，产品的口感相对较好。本实验通过将橘子和菠萝作为原料研制新型的果酒饮料，通过设计优化发酵工艺条件，确定最优的初始pH值、酵母菌接种量和加糖量，生产出一款具有独特风味的果酒饮料，为我国的果酒饮料的发展提供理论依据。