水蜜桃果酒中苹果酸的转化研究

徐张宇，朱胜男，叶 华，陈晓明

（淮阴工学院生命科学与食品工程学院，江苏淮安 223001）

水蜜桃是蔷薇科桃属植物，属于桃子的南方品种群[1]。其汁多味美，每100 g 约含蛋白质0.8 g，脂肪0.1 g，各种糖类10.7 g，钙8 mg，磷20 mg，铁10 mg，维A 60 μg，维B130 μg，维B220 μg，烟酸0.7 mg，维C 6 mg，营养价值高[2]。水蜜桃属于呼吸跃变型果实，采后会出现呼吸和乙烯释放高峰，多年来虽然有很多水蜜桃保鲜方面的研究报道，但在水蜜桃鲜食流通过程中未呈现有效的应用效果，即使在-0.5～0 ℃条件下，水蜜桃的贮藏期也仅有2～4 周。水蜜桃极易腐烂，资源损失严重。将水蜜桃酿制成水蜜桃果酒不仅可以最大可能地保留原料的营养物质，还可以提高产品附加值、延长产业链。中国水蜜桃产量世界第一、资源丰富，其深加工产品研究对乡村振兴具有重要意义。

水蜜桃果酒是以100%水蜜桃果浆为主要原料，经全部酒精发酵酿制而成，含有10%左右酒精度的发酵酒。果酒口味是影响消费者接受度的关键因素，其中恰当的有机酸组成比例能使果酒清爽可口[3]。水蜜桃原料主要含有苹果酸和柠檬酸，由于苹果酸是二元羧酸，酸味尖锐，较多的苹果酸会使水蜜桃果酒口感粗糙，酸涩不柔和[4]。苹果酸造成果酒的酸味高、苦涩感强的现象也出现在苹果酒[5]、葡萄酒中[6-7]。目前，有物理法[8]、化学法[9]、生物降酸法[10]等常用的降酸方法，其中的物理和化学方法一般会使产品口味变差，生物降酸法因其对风味影响较小而逐渐成为研究热点[11-12]。试验通过在水蜜桃果酒主发酵结束后接种酒球菌的方法将苹果酸转化为乳酸，使口感酸涩的苹果酸转化为口感柔和的乳酸。另外，乙酸是挥发酸的主要成分，约占挥发酸的90%[13]，酸味极强，影响酒的品质。因此，以乳酸和乙酸的含量变化为考查指标，采用单因素试验与正交试验对酒球菌的发酵过程进行优化，达到改善水蜜桃果酒的风味和品质。

1 材料与方法

1.1 材料

水蜜桃，品种为突围，九成熟，采摘于江苏立坤生态农业科技有限公司。酿酒酵母、酒球菌（Oenococcus）、偏重亚硫酸钾、果胶酶、苹果酸、乳酸、乙酸、甲醇、磷酸、磷酸二氢钾等。

1.2 设备

商用大容量榨汁机、1200 型高效液相色谱仪、3K15 型高速冷冻离心机、pH 计。

1.3 试验方法

1.3.1 果酒酿制

水蜜桃果酒由实验室酿制，其流程为：新鲜水蜜桃，清洗、去皮去核后打浆，浆汁加入0.002 0%的果胶酶，于pH 值4，温度50 ℃条件下酶解1.5 h后，加入145 mg/L 的偏重亚硫酸钾，用白砂糖调整发酵初始糖度180 g/L，按物料总质量的0.02%接入酿酒酵母，于21 ℃下发酵，待主发酵结束后，分离酒渣。

1.3.2 单因素试验

在果酒中接入酒球菌，通过感官评定苹果酸、乳酸和乙酸的含量变化，分别考查发酵温度（15，18，21，24，27 ℃）、发酵时间（0，5， 10，15，20，25，30 d）、接种量（0，5，10， 15，20 mg/L）对果酒口感与风味的影响，综合考查苹果酸转化为乳酸的效率。

1.3.3 正交试验

基于单因素试验结果，以苹果酸和乙酸的含量为评价指标进行三因素三水平的正交试验。

正交试验设计见表1。

表1 正交试验设计

1.3.4 苹果酸、乙酸、乳酸的定量检测

高效液相色谱法测定样品中苹果酸、乙酸、乳酸含量。

配制标准溶液：苹果酸质量浓度分别为0.625 0，1.250 0，2.500 0，5.000 0，10.000 0 g/L[14]；乙酸质量浓度分别为0.312 5，0.625 0，1.250 0，2.500 0，5.000 0 g/L[15]；乳酸质量浓度分别为0.312 5，0.625 0，1.250 0，2.500 0，5.000 0 g/L[16]。

样品预处理：发酵液以转速5 000 r/min 离心10 min 后，取上清液，过0.25 μm 滤膜[17]。

色谱条件：Waters Atlantis T3型色谱柱，4.6 mm×250 mm，5 μm；进样量10 μL；流动相为0.02 mol/L磷酸二氢钾溶液（pH 值2.7），流速0.8 mL/min，柱温30 ℃，波长210 nm，采集时间40 min[14]。

定性、定量分析：依据乙酸、苹果酸、乳酸的出峰时间定性，外标法定量。

1.3.5 感官评价

选择15 名果酒品评人员，从色泽、透明度、挂杯、香味、留香、甜度、酸度、涩味8 个维度进行感官评价[18]，评分等级分为7 级。评价后的评分结果绘制成感官量化描述分析的雷达图（DQA）。

感官评价的评分见表2。

表2 感官评价的评分

2 结果与分析

2.1 标准曲线

苹果酸、乳酸、乙酸的标准曲线见表3。

表3 苹果酸、乳酸、乙酸的标准曲线

由表3 可知，3 种酸分离度高、相关系数≥0.999 9 分析方法，方法可行，满足研究分析需要。

2.2 苹果酸和乳酸的含量测定

分别测定水蜜桃浆汁和发酵结束后的果酒中苹果酸和乳酸含量。

水蜜桃原料和果酒中的有机酸含量见表4。

表4 水蜜桃原料和果酒中的有机酸含量/g·L-1

由表4 可知，水蜜桃原料中苹果酸含量5.37 g/L大于果酒中的4.85 g/L，原料中的乳酸含量0.76 g/L小于果酒中的1.35 g/L，说明果酒中的苹果酸来源于原料。另外，发酵过程中，酵母消耗降解了10%左右的苹果酸，产生了0.59 g/L 的乳酸。

2.3 单因素试验

2.3.1 接种量对苹果酸转化的影响

接种量对苹果酸转化和乙酸的影响见图1，不同接种量样品的感官QDA 图见图2。

图1 接种量对苹果酸转化和乙酸的影响

图2 不同接种量样品的感官QDA 图

一般来说，接种量越大，苹乳转化的速度会越快[19]。由图1 可知，随着接种量的加大，苹果酸呈现下降趋势，特别是接种量从0 到10 mg/L，苹果酸含量由4.853 g/L 急速下降为1.009 g/L，之后下降趋于平衡，最少为0.991 g/L；乳酸含量则从1.351 g/L 上升到3.894 g/L，之后上升趋势变缓，最高为3.995 g/L；乙酸含量也同时随接种量增大而增大。综合感官评价结果（图2），在10 mg/L 的接种量时，香气评分为6.8 分，香气浓郁；酸味评分为2.1 分，涩味评分为3.2 分，酸味和涩味平衡。因此，选择10 mg/L 为最适的接种量。这时的苹果酸为1.009 g/L，乳酸为3.894 g/L，与未进行苹乳转化的对照样中的苹果酸相比，降低了79%。

2.3.2 发酵温度对苹果酸转化的影响

发酵温度对苹果酸转化的速度及过程中乙酸的产生有显著影响。一般情况下，温度越高，发酵时间越短，但是乙酸含量会增加[20]，因此在考查苹乳转化时，需同时关注乙酸的含量。

发酵温度对苹果酸转化和乙酸的影响见图3，不同发酵温度样品的感官QDA 图见图4。

图3 发酵温度对苹果酸转化和乙酸的影响

由图3 可知，随着发酵温度从27，24，21 ℃降到18 ℃，苹果酸含量分别从3.587，2.957，1.331 g/L降到0.924 g/L，15 ℃时苹果酸含量为1.417 g/L，高于18 ℃时的值，这说明较高或较低的温度都对酒球菌的苹果酸转化有负面影响，18 ℃是最佳选择，此时苹果酸降低了81%。另外，乙酸的含量随着发酵温度的升高而增加，18 ℃时的乙酸含量为0.594 g/L；由图4 可知，18 ℃的样品在酸度、涩味方面的评价值低于15 ℃和21 ℃的样品，且香味、色泽、透明度等方面也优于其他样品。因此，选用18 ℃作为最适发酵温度。

图4 不同发酵温度样品的感官QDA 图

2.3.3 发酵时间对苹乳转化的影响

发酵时间对苹果酸转化和乙酸的影响见图5，不同发酵时间样品的感官QDA 图见图6。

图5 发酵时间对苹果酸转化和乙酸的影响

由图5 可知，在0～20 d 内，随着发酵时间延长，样品中的苹果酸含量显著下降，从4.853 g/L 减少为1.075 g/L，降低了78%；乳酸含量从1.351 g/L增加到3.994 g/L，但发酵时间增加到25 d 和30 d时，苹果酸和乳酸含量趋势线走平，变化不大，说明苹乳转化结束。同时，随着发酵天数增加，样品中的乙酸含量增加。综合图6 感官评价结果，发酵20 d 时的样品酸涩感最低，香气最浓郁，在香味、色泽等8 个不同维度的感官评分好于其他样品，口感最好。因此，选择最佳的苹乳转化时间为20 d。

图6 不同发酵时间样品的感官QDA 图

2.4 苹乳转化正交试验结果及分析

2.4.1 正交试验结果分析

试验将苹果酸和乙酸含量作为考查结果，在降低苹果酸的同时，将乙酸含量控制到最低。

正交试验设计与结果见表5，正交试验方差分析见表6。

表5 正交试验设计与结果

表6 正交试验方差分析

由表5 可知，接种量A、发酵温度B、发酵时间C 的极差R 分别为0.069，0.043，0.059，表明三因素对苹果酸转化的影响力为A>C>B，即接种量>发酵时间>发酵温度。从三因素的K 值分析发现，A，B，C 的K2值均低于K1和K3，结合表6 方差分析，A，B，C 的F 比均小于F 临界值，因此它们之间无显著性差异，从而选用每个因素均值最小的水平为最佳条件，可得最佳的试验组合为A2B2C2，即最优的苹乳转化条件为接种量10 mg/L，发酵温度18 ℃，发酵时间20 d。

2.4.2 苹乳转化最佳条件的确定及验证

采用正交试验得到的最佳苹乳转化条件进行3次平行验证试验，得到的水蜜桃果酒中苹果酸为0.871 g/L，乳酸为4.015 g/L，乙酸为0.562 g/L，苹果酸的降酸率为82%。因此，该最佳条件的苹乳转化效果最佳。

3结论

针对水蜜桃果酒中苹果酸含量高、口感酸涩粗糙、酒体不协调等问题，通过在果酒主发酵结束后接入酒球菌进行苹乳转化试验进行降酸研究，在单因素试验的基础上进行正交优化，得到苹乳转化试验的最佳参数为接种量10 mg/L，18 ℃下发酵20 d。该条件下酿制的水蜜桃果酒中的苹果酸、乳酸和乙酸含量分别为0.871，4.015，0.562 g/L，苹果酸较对照样降低了82%，有效改善了水蜜桃果酒偏酸的口感，提高了品质，为今后水蜜桃果酒的产业化提供了科学的理论依据。